Parámetros Eléctricos

La Corriente Eléctrica

La vida cotidiana del hombre hace muchos años que dejó de ser independiente de un pequeño proceso natural que forzamos en muchas de nuestras acciones durante el día: la corriente eléctrica.
Desde la invención del telégrafo eléctrico por Morse, en 1832, que la historia de la humanidad fue desarrollándose a la par de los avances tecnológicos que implicaban este sencillo pero útil proceso atómico. Pero, ¿qué es y cómo se conduce esta omnipresente corriente eléctrica?
La corriente eléctrica consiste en un transporte de corpúsculos cargados eléctricamente que son los “portadores de carga eléctrica”, y pueden ser de dos tipos: de cargas positivas o de cargas negativas.
Como sabemos, el núcleo atómico se compone de protones (positivos) y de neutrones (neutros), por lo que está cargado positivamente. Pero en su conjunto, el átomo, en estado normal es eléctricamente neutro, porque está rodeado de electrones, cuya carga negativa total es igual a la carga positiva del núcleo.
Sin embargo existen átomos especiales que pierden o ganan electrones, desbalanceando la carga neutra natural. Estos son los iones, que pueden ser negativos o positivos.

De modo que las partículas como los iones (positivos o negativos), los electrones (negativos), o incluso los núcleos atómicos (positivos) son ejemplos de lo que es un portador de carga y, cuando estos son puestos en movimiento, transportan su determinada carga eléctrica generando unacorriente eléctrica.
Ahora bien, el transporte de esta carga eléctrica, la corriente eléctrica, se da de formas diferentes dependiendo el estado de la materia en la que los portadores de carga se encuentran:

Conductividad en un cuerpo sólido: aquí los núcleos atómicos están ordenados en la red cristalina, y no pueden cambiar de lugar. La mayoría de los electrones están unidos a núcleos determinados, pero en numerosos cuerpos, especialmente en los metales, hay electrones que no están unidos a ningún núcleo en particular. Los electrones libres en este caso son los que hacen de estos especiales cuerpos sólidos un buen conductor de la corriente eléctrica, como losconductores metálicos de alambre que observamos en cualquier bombilla eléctrica.
Conductividad en un líquido: los átomos y las moléculas están libres, entonces pueden servir deportadores de carga si no son neutros. La corriente eléctrica que pasa por un líquido es transportada por iones positivos o negativos. El agua, por ejemplo, es un buen conductor de la electricidad.
Conductividad en un gas: la corriente eléctrica se aparece por medio de una descarga, de una chispa, o de un arco eléctrico. Los electrones se extraen de moléculas o de átomos de gas, de ahí la formación de iones positivos. Los iones y los electrones libres pueden ser utilizados comoportadores de carga y conducir la corriente a través del gas. Estos fenómenos pueden verse fácilmente durante una tormenta eléctrica, ya que los rayos no son más que la corriente eléctrica transmitiéndose a través de los gases atmosféricos de nuestro planeta.
Pero la corriente no siempre corre libre. Existen obstáculos para detenerla. Los materiales que carecen o poseen pocos electrones libres actúan como aislantes. Les es imposible conducir lacorriente eléctrica. Los cuerpos sólidos de este tipo son los plásticos, la madera, o  la cerámica, aunque cuando se requiere aislar correctamente el paso de la electricidad por supuesto que será necesario recurrir a materiales más seguros, como la cinta aislante.

La Corriente:

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

La corriente eléctrica es el movimiento o flujo organizado de electrones que circulan a través de un cuerpo conductor.

La intensidad de corriente eléctrica se define como la cantidad de electrones que se desplazan por un cuerpo conductor, en el tiempo de un segundo
Se designa con la letra “I” , su unidad de medida es el “Amper”

I = Q/T

Q = Cargas Eléctricas
T= Tiempo en segundos

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

Voltage

El voltaje es la cantidad de voltios que actúan en un aparato o en un sistema eléctrico. De esta forma, el voltaje, que también es conocido como tensión o diferencia de potencial, es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico. De esta forma, se establece el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica, mayor es el voltaje existente en el circuito al que corresponde ese conductor. La diferencia de potencial se mide en voltios (V).
Se determina V=I.R

Resistencia Eléctrica

Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

A.- Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia.
B.- Electrones fluyendo por un mal conductor eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y como consecuencia, generan calor.
Normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el micromundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada, comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren una mayor resistencia a su paso.

El ohm es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega  " " (omega). La razón por la cual se acordó utilizar esa letra griega en lugar de la “O” del alfabeto latino fue para evitar que se confundiera con el número cero“0”.
El ohm se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm2, a una temperatura de 0o Celsius. La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra ( R ) y la fórmula para despejar su valor, derivada de la fórmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:
R=V/I
 

La Potencia Eléctrica

Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo.

Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria.

De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado.

La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” y se representa con la letra “J”. Conociendo la definición de energía, podemos definir la potencia que no es  más que la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.

Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.

La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”
La forma más simple de calcular la potencia que consume una carga activa o resistiva conectada a un circuito eléctrico es multiplicando el valor de la tensión en volt (V) aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo recorre, expresada en amper. Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la siguiente fórmula:
P=V.I

Efectos caloríficos de la corriente eléctrica ( Ley de Joule)

El calentamiento de los conductores por el paso de la corriente eléctrica fue uno de los primeros efectos observados por los científicos estudiosos de los fenómenos eléctricos, sin embargo, habría de pasar algún tiempo antes de que se conociera la magnitud de tal efecto calorífico y los factores de los que depende. James Prescott Joule (1818-1889) se interesó desde joven en la medida de temperaturas de motores eléctricos, lo que le permitió hacia 1840 encontrar la ley que rige la producción de calor por el paso de una corriente eléctrica a través de un conductor. La ley de Joule establece que la cantidad de calor producida es directamente proporcional a la resistencia R del conductor, al cuadrado de la intensidad de corriente I que lo atraviesa y al tiempo t. Es decir:

Q = I ².R.t

El efecto calorífico, también llamado efecto Joule, puede ser explicado a partir del mecanismo de conducción de los electrones en un metal. La energía disipada en los choques internos aumenta la agitación térmica del material, lo que da lugar a un aumento de la temperatura y a la consiguiente producción de calor. La ley de Joule, por su parte, puede ser enfocada como una consecuencia de la interpretación energética de la ley de Ohm. Si I.R representa la energía disipada por cada unidad de carga, la energía total que se disipa en el conductor en forma de calor, cuando haya sido atravesado por una carga q, será:
Q = q.I.R

Pero dado que q = I.t, se tiene finalmente:
Q = I ².R.t

que es precisamente la ley de Joule. La potencia calorífica representa el calor producido en un conductor en la unidad de tiempo. Su expresión se deduce a partir de la ley de Joule en la forma:
P = Q/t = i ².R.t/t = i ².R (10.9).

Video: Parámetros Electricos

Circuito Eléctrico

Es la interconexión de dos o más componentes que contiene una trayectoria cerrada. Dichos componentes pueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores, semiconductores o cables, por ejemplo. Cuando el circuito incluye componentes electrónicos, se habla de circuito electrónico

Entre las partes de un circuito eléctrico, se pueden distinguir los conductores (cables que unen los elementos para formar el circuito), los componentes (dispositivos que posibilitan que fluya la carga), los nodos (puntos del circuito donde concurren dos o más conductores) y las ramas (conjunto de los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos).
Los circuitos eléctricos pueden clasificarse según el tipo de señal (corriente directa o corriente alterna), el tipo de configuración (serie, paralelo o mixto), el tipo de régimen (corriente periódica, corriente transitoria o permanente) o el tipo de componentes (circuito eléctrico o circuito electrónico).
La representación gráfica del circuito eléctrico se conoce como diagrama electrónico o esquema eléctrico. Dicha representación exhibe los componentes del circuito con pictogramas uniformes de acuerdo a ciertas normas, junto a las interconexiones (sin que éstas se correspondan con las ubicaciones físicas).
 

Elementos de Maniobra

Son aquellos elementos que se intercalan en el circuito para abrir o cerrar el paso de la corriente según sea preciso .Los elementos de maniobra más conocidos son:- Interruptores- Pulsadores- Conmutadores- Conmutadores de cruce

Elementos de Protección

Son aquellos elementos que se intercalan en el circuito para proteger toda la instalación de posibles sobrecargas por establecer contacto directo entre los conductores (cortocircuito) y también para proteger a las personas de posibles accidentes.
Los elementos de protección más conocidos son:
Fusibles.
Automáticos (magnéticos y magnetotérmicos)
Diferenciales.

Mediciones de Parámetros Eléctricos

• Voltaje entre fases y de fase a
• Corriente por fase
• Potencia Activa por fase y global Trifásica
• Potencia Aparente por fase y global Trifásica
• Potencia Reactiva por fase y global Trifásica
• Factor de Potencia por fase y Global Trifásico

Mediciones de Características Eéctricas Básicas

Este servicio proporciona la medición de los parámetros eléctricos básicos en toda red o instalación eléctrica como son:Voltaje fase a neutro

• Voltaje entre fases
• Corriente por fase
• Potencia activa por fase y global trifásica
• Potencia aparente por fase y global trifásica
• Potencia reactiva por fase y global trifásica
• Factor de potencia por fase y global trifásico
   

Todas estas mediciones pueden ser efectuadas durante períodos de tiempo lo suficientemente amplios para tener una idea más completa del comportamiento de los principales parámetros eléctricos de la instalación bajo análisis. Tanto la potencia activa como aparente y reactiva son reportadas en valores instantáneo, promedio y máximo que llegaran a alcanzar durante el período de medición. Es posible generar gráficas que muestren los valores en el tiempo de cada uno de los parámetros eléctricos arriba descritos a lo largo del período de medición. Estas mediciones pueden ser efectuadas en diversos puntos de la instalación, con el fin de tener una caracterización más amplia de la operación de la red o instalación eléctrica bajo análisis