Conceptos Básicos de Electricidad

Cuando te sumerges en el mundo de los electrodomésticos, vas a lidiar con la electricidad y los diversos componentes asociados a ella. En este módulo, repasaremos rápidamente los conceptos básicos fundamentales que necesitas saber para captar y comprender completamente cómo funciona la electricidad en la aplicación en la que estás trabajando.

Carga Eléctrica

A lo largo de este curso, te familiarizarás con el término “carga”. Una carga eléctrica es cualquier cosa que consume energía eléctrica y la convierte en algo que podemos usar, como luz o calor.

• Una bomba de drenaje es una carga. Utiliza energía eléctrica para hacer girar un impulsor, que luego expulsa el agua de una unidad.
• Un elemento calefactor es una carga. Toma dos líneas de 120 VCA que están desfasadas entre sí y genera calor a través del elemento resistivo. (Más sobre eso más adelante).

Conductor

Cuando se trata de suministrar voltaje a una carga, necesitamos un medio para hacerlo. Estos se llaman conductores; más comúnmente, “cables”. Un conductor es simplemente un material o sustancia que permite que la electricidad fluya a través de él. Ciertos materiales tienen más conductividad que otros.

• Un trozo de madera, por ejemplo, casi no tiene conductividad eléctrica. Puedes colocarle una línea viva de 120 VCA y tocar cualquier otro punto en el trozo de madera y no tener que preocuparte por recibir una descarga (a menos que el trozo de madera esté empapado).
• Un tramo de cobre, por otro lado, es muy conductor.

Cuando se trata de conductividad, queremos la menor cantidad de resistencia del Punto A al Punto B. (No te preocupes, profundizaremos mucho más en esto en un momento). Cuando introducimos resistencia en un circuito, perdemos voltaje en esa resistencia. Esa resistencia roba parte del voltaje de donde lo queremos. El cobre y la plata se encuentran entre los mejores conductores porque acomodan el flujo de electrones con muy poca resistencia.

Comparación – Conductor vs. Carga

Una carga eléctrica es cualquier dispositivo o componente que consume energía eléctrica para realizar un trabajo, convertir energía o producir calor. Los requisitos clave que diferencian una carga de un simple conductor incluyen:

Resistencia (o Impedancia):

• Una carga debe oponerse al flujo de corriente eléctrica de alguna manera, generalmente a través de la resistencia (Ω).

• Un conductor puro, como un cable, tiene una resistencia muy baja y no se considera una carga a menos que transporte una corriente excesiva y comience a disipar potencia en forma de calor (lo que generalmente es involuntario).

Consumo de Energía:

• Una carga convierte la energía eléctrica en otra forma, como:

  • Energía mecánica (ej., motores)

  • Energía térmica (ej., elementos calefactores)

  • Luz (ej., luces LED, bombillas incandescentes)

  • Sonido (ej., altavoces)

• Un conductor no consume energía de manera significativa, sino que facilita su transferencia.

Caída de Voltaje:

• Una carga debe crear una caída de voltaje cuando la corriente fluye a través de ella. (Más sobre esto más adelante; es un concepto extremadamente importante de entender).

• En un conductor ideal, la caída de voltaje es insignificante, mientras que una carga tiene una caída medible debido a su resistencia o impedancia.

Salida de Trabajo o Conversión de Energía:

• Una carga realiza un trabajo útil o convierte la electricidad en otra forma utilizable.

• Un conductor simplemente transporta electricidad sin alterar su forma principal.

Otros Términos

Interruptor

En pocas palabras, un interruptor es un conductor que abre y cierra un circuito. Un interruptor no es una carga. No produce una salida. Solo funciona para abrir y cerrar un circuito. Por lo tanto, un interruptor, cuando está cerrado, debe tener una resistencia muy baja. Si tuviéramos, digamos, una conexión suelta o un contacto dañado dentro del interruptor que crea resistencia adicional, va a generar calor a medida que los electrones intenten empujar a través de él.

• Cuando el interruptor está “cerrado”, esto significa que está haciendo contacto y el circuito está cerrado.
• Cuando el interruptor está “abierto”, esto significa que no hay contacto y el circuito está abierto.

Cortocircuito

Un cortocircuito eléctrico ocurre cuando la electricidad toma un camino de baja resistencia no deseado, pasando por alto el circuito normal. Esto generalmente sucede cuando dos puntos en un circuito que deberían tener resistencia entre ellos se conectan directamente, permitiendo que fluya una corriente excesiva. Esto puede provocar sobrecalentamiento, daños a los componentes o incluso un incendio si no se controla adecuadamente. Los cortocircuitos a menudo son causados por aislamiento dañado, cableado defectuoso o contacto accidental entre conductores.

Aunque profundizaremos en esto más adelante, cuando la línea y el neutro están conectados a una carga, la resistencia de esa carga, o en ese circuito, restringe el flujo de corriente.

Si la línea y el neutro estuvieran conectados directamente entre sí, no habría nada que restringiera el flujo de corriente más que la resistencia del cable. Los electrones se dispararían casi hasta el infinito, hasta que ocurra una falla, como que se dispare el disyuntor o que los cables se derritan y abran el circuito.

Derivación (Shunt)

Realmente no ves esto con mucha frecuencia en los electrodomésticos, pero están ahí, más comúnmente en los circuitos de calentamiento de las secadoras a gas.

Una derivación (shunt) es un desvío eléctrico. En esencia, es un interruptor que, cuando se cierra, elude (puentea) una carga.

La clave con las derivaciones es que deben colocarse en un circuito de tal manera que, al cerrarse, no causen un cortocircuito eléctrico.

Otro concepto clave a entender sobre la electricidad es que los electrones siguen el camino de menor resistencia.

Diagrama Izquierdo

En el diagrama de la izquierda, el interruptor está abierto. Ese interruptor es una derivación que está abierta. Luego, el voltaje se ve forzado a través de ambas bombillas y ambas se iluminarán. Como es un circuito en serie, el voltaje caerá proporcionalmente a través de cada bombilla (más sobre la caída de voltaje más adelante).

Diagrama Derecho

En el diagrama de la derecha, el interruptor está cerrado. La electricidad sigue entonces el camino de menor resistencia y, *voilà*, la luz en el circuito secundario ya no se ilumina. Solo lo hace la primera.

En el módulo de secadoras, repasamos esta aplicación con más detalle.

Términos Eléctricos

Resistencia

La Resistencia (Ω) es la medida de cuánto un material o componente se opone al flujo de corriente eléctrica.

• Mayor resistencia = menos corriente.
• Menor resistencia = más corriente.

Piénsalo así: cuanto más se resiste una carga, menos corriente obtienes. Cuanto menos se resiste, más corriente obtienes.

La corriente es como un cachorro en el sentido de que tomará todo lo que pueda si no le pones resistencia. Si le diera a mi perro acceso libre a su comida, la bolsa de 50 libras desaparecería en 20 minutos. Cuando le doy 2 cucharadas, estoy restringiendo el flujo de comida para perros.

Corriente

La Corriente es el flujo de carga eléctrica a través de un conductor, medida en amperios (A). Estos son los electrones. La corriente, o los amperios, representan cuánta carga pasa por un punto en un circuito por segundo.

La corriente no está presente en un circuito abierto. Cuando el interruptor está abierto y el circuito está abierto, no hay corriente. La corriente se presenta cuando el circuito está cerrado, y la corriente es lo que hace que la carga realice un trabajo.

Potencia / Vatios

La Potencia (Vatios, W) es la velocidad a la que la energía eléctrica se usa o se convierte en otra forma, como calor, luz o movimiento.

**Diferencia Entre Potencia y Corriente

La diferencia clave entre la potencia (vatios, W) y la corriente (amperios, A) es:

• La Corriente (A) es el flujo de carga eléctrica a través de un circuito. Te dice cuánta electricidad se está moviendo, pero no cuánto trabajo se está haciendo.

• La Potencia (W) es la tasa de conversión de energía o cuánto trabajo está realizando la electricidad, como producir calor, luz o movimiento.

Voltaje

Voltaje CA vs. Voltaje CC

Voltaje CC (Corriente Continua)

• Definición: Voltaje que permanece constante y fluye en una sola dirección.

• Ejemplos de Fuentes: Baterías, paneles solares, fuentes de alimentación de CC.

• Uso: Común en dispositivos electrónicos de bajo voltaje, baterías de automóviles y dispositivos pequeños.

Voltaje CA (Corriente Alterna)

• Definición: Voltaje que cambia de dirección periódicamente (típicamente en un patrón de onda sinusoidal).

• Ejemplos de Fuentes: Tomacorrientes domésticos, generadores, redes eléctricas.

• Uso: Se utiliza para la transmisión de energía porque se puede transformar fácilmente a diferentes voltajes para mayor eficiencia.

Resumen

Aquí repasamos muchos conceptos clave, pero son la base para una comprensión integral de cómo funciona la electricidad. Cuando entiendas cómo funciona la electricidad, entenderás lo que te está diciendo tu multímetro.