Fundamentos de Circuitos Eléctricos

Leyes de Kirchhoff

Red: Conjunto de conductores, resistencias y generadores unidos entre sí de forma arbitraria, de manera que por ellos circulan corrientes de distintas intensidades.

Nudo: Punto de la red donde concurren más de dos conductores.

Rama: Parte de la red comprendida entre dos nudos consecutivos y recorrida por la misma intensidad de corriente.

Malla: Circuito conductor cerrado que se obtiene partiendo de un nudo y volviendo a él sin pasar dos veces por una misma rama.

Generadores Eléctricos

Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte en energía eléctrica otro tipo de energía.

Generadores de Tensión Continua

• Electroquímicos: Constan de dos electrodos, cátodo y ánodo. Se clasifican en pilas y baterías.
  • Pilas: Mientras se produce energía eléctrica se van consumiendo los reactivos, llega un momento donde la pila se agota sin poder regenerarse (son húmedas o secas según que el electrólito esté libre en forma líquida o absorbido en un medio poroso, ejemplos: Daniell, Leclanché).
  • Baterías: El proceso de conversión de energía química en eléctrica es reversible, así pueden recargarse tras descargarse (ejemplos: plomo, hierro-níquel, níquel-cadmio).
• Solares:
• Electromagnéticos (dínamos):
  • Inductor: Formado por imanes o electroimanes.
  • Inducido: Conjunto de espiras giratorias donde se origina la corriente.
  • Colector de delgas: Semianillos que recogen la corriente inducida.
  • Escobillas: Conducen la corriente a los terminales o bornes del dínamo.

Elementos de Transporte

Llevan las cargas eléctricas desde el generador hasta el punto de consumo en un circuito eléctrico (cables). Ofrecen el paso de la corriente eléctrica con una resistencia, que depende de 3 factores:

• Es directamente proporcional a la longitud del elemento de transporte.
• Es inversamente proporcional a su sección.
• Depende del material (resistividad).

Según la resistividad los materiales se clasifican en conductores (ρ pequeño) o aislantes. Los cables pueden constar de un solo hilo o más entrelazados entre sí. Pueden existir uno o más conductores dentro de un mismo cable, dando lugar así a los cables unipolares, bipolares, etc.

Elementos de Control

Permiten modificar la potencia eléctrica que se entrega desde el generador hasta el punto de consumo en un circuito eléctrico. Tipos:

• Los que se comportan permitiendo el paso de la corriente libremente o cortándola.
• Los que regulan de una forma continua la potencia entregada por el generador con destino al consumo.

Interruptores: Elementos con dos puntos de conexión exterior que poseen dos posiciones estables, abierto o cerrado según impidan o permitan el paso de la corriente.

Conmutadores: Tienen tres o más puntos de conexión y poseen dos posiciones estables.

Pulsadores: Tienen dos conexiones externas pero solo una posición estable.

Entre los elementos de control que permiten una regulación continua de la potencia entregada por el generador con destino al consumo está, por ejemplo, el potenciómetro, que tiene tres terminales: dos fijos en los extremos y otro sobre un contacto móvil, cuya posición determina el valor de su resistencia.

Elementos de Protección

Aíslan del resto de la instalación aquella parte del circuito donde se produce una situación anómala:

• Sobrecargas: Producidas cuando una instalación determinada consume una corriente mayor que la nominal o habitual. Para evitarlas, se incorporan en los circuitos interruptores térmicos cuyo fundamento reside en la medida de la temperatura de un conductor.
• Cortocircuito: Producido cuando un conductor hace contacto con otro, de tal forma que la corriente que circula en tales casos es más de cuatro veces mayor a la nominal. Se producen corrientes muy elevadas, pues las únicas impedancias que encuentran en su recorrido son la de los cables y elementos de transmisión. Para evitar estos daños se usan:
  • Interruptores magnéticos: Abren el circuito cuando detectan que la corriente es elevada.
  • Fusibles: Constan de una lámina o de un hilo que se funde y abre el circuito si la corriente que circula es elevada.
• Contacto indirecto: Producido cuando un cable de alimentación de un equipo hace contacto con la carcasa del mismo, la cual queda sometida a una determinada tensión que puede ocasionar daños a la persona que lo toque. Se evita:
  • Aislando las partes metálicas de los equipos.
  • Reduciendo las tensiones hasta 24V en los locales húmedos y 50V en los secos.
  • Conectando todas las carcasas de los equipos mediante una pica de tierra y usar un interruptor diferencial.

Al establecer el contacto del conductor con la carcasa, la corriente tendrá una parte de fugas que circulará por la carcasa y no retornará hacia el generador.

Elementos de Consumo

• Un grupo importante son los que transforman energía eléctrica en luminosa.
• Los motores eléctricos.
• Los destinados a la producción de calor por el efecto Joule.