Componentes Esenciales en Ingeniería Eléctrica
Inductores
Los inductores se clasifican según su rango de frecuencia:
- Inductores para frecuencias menores a 100kHz.
- Inductores para frecuencias entre 100kHz y 1.5MHz.
- Inductores para frecuencias mayores a 1.5MHz.
Las bobinas del segundo grupo, con inductancias del orden de los miliHenrios, requieren un número considerable de espiras. Estas suelen utilizar un bobinado tipo nido de abeja para minimizar las capacidades residuales.
Para frecuencias superiores a 1.5MHz, se emplean bobinados con alambre convencional, sobre formas aislantes o al aire, dependiendo del tamaño. A medida que la frecuencia aumenta, las bobinas reducen su número de espiras, logrando así factores Q elevados.
La inductancia es la capacidad de una bobina para oponerse a los cambios en la corriente, generando una tensión que se opone a la variación del flujo magnético.
Pilas
Una pila es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. Su funcionamiento se basa en la reacción entre dos electrodos metálicos sumergidos en un electrolito. Esta reacción genera un flujo de electrones desde el ánodo (oxidación) hacia el cátodo (reducción), produciendo una corriente eléctrica.
Existen diferentes tipos de pilas, como las pilas comunes o secas, las alcalinas y las alcalinas de manganeso.
Baterías
Las baterías se clasifican en celdas primarias y secundarias. Las celdas primarias, una vez agotados sus reactivos, no pueden ser recargadas fácilmente, mientras que las celdas secundarias sí pueden ser recargadas.
El funcionamiento de las baterías se basa en procesos químicos de reducción-oxidación, similar al de las pilas. Algunos tipos de baterías incluyen condensadores de alta capacidad, pilas de combustible, baterías de polímero de litio, baterías de iones de litio, baterías de níquel-hidruro metálico, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hierro y baterías de plomo-ácido.
La principal diferencia entre pilas y baterías radica en la disposición de las celdas: en las pilas, las celdas se apilan, mientras que en las baterías se adosan lateralmente.
Conectores
Los conectores son dispositivos que permiten unir circuitos eléctricos, compuestos por un enchufe (macho) y una base (hembra).
Cristales
Los cristales, formados por una lámina de cuarzo entre dos electrodos, aprovechan el efecto piezoeléctrico. Este efecto permite que el cristal se deforme mecánicamente al aplicar una diferencia de potencial, y viceversa. La frecuencia de resonancia del cristal es la frecuencia a la cual sus vibraciones alcanzan un punto máximo.
El corte del cristal influye en sus propiedades piezoeléctricas y en sus frecuencias de resonancia.
Luminotecnia
La luminotecnia es la disciplina que estudia la producción, control y aplicación de la luz.
Lámparas Incandescentes
Las lámparas incandescentes son ampliamente utilizadas en el sector doméstico debido a su bajo costo y simplicidad. Su funcionamiento se basa en el calentamiento de un filamento de wolframio hasta que emite luz visible.
Lámparas Halógenas
Las lámparas halógenas son una variante de las incandescentes, con un filamento de tungsteno en un gas inerte y halógeno. Este equilibrio químico mejora el rendimiento y la vida útil del filamento. Utilizan un compuesto de cuarzo en lugar de vidrio, lo que permite lámparas más pequeñas y potentes. Algunas lámparas halógenas requieren un transformador para funcionar a baja tensión.
Faros Xenón
Los faros xenón utilizan una lámpara de plasma con vapor de mercurio a alta presión, donde el xenón facilita el encendido inicial.
Lámparas de Vapor de Mercurio
Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión utilizan un tubo de descarga de cuarzo relleno de vapor de mercurio, con electrodos principales y uno auxiliar para el arranque.
Lámparas de Vapor de Sodio
Las lámparas de vapor de sodio son muy eficientes, produciendo gran cantidad de lúmenes por vatio. Emiten una luz amarilla brillante y se dividen en baja y alta presión.
Interruptores
Un interruptor eléctrico es un dispositivo que interrumpe o desvía el flujo de corriente. Consiste en contactos metálicos y un actuante que los une para permitir el paso de la corriente. Los materiales de contacto se eligen por su resistencia a la corrosión y conductividad eléctrica.
Relés
Un relé es un interruptor operado eléctricamente, a menudo mediante un electroimán. Se utilizan para controlar circuitos de alta potencia con señales de baja potencia, o para controlar múltiples circuitos con una sola señal. Los relés tienen diversas aplicaciones, como la repetición de señales, el control de circuitos de alta tensión, la detección de fallas y el aislamiento de circuitos.
Disipadores
Un disipador es un componente metálico que se utiliza para extraer el calor generado por dispositivos electrónicos, evitando su sobrecalentamiento y daño. La transferencia de calor se produce desde el punto más caliente al más frío, y las resistencias térmicas dificultan este proceso.
Fusibles
Un fusible es un dispositivo de protección que interrumpe el circuito eléctrico al fundirse cuando la corriente excede un valor determinado. Su funcionamiento se basa en la intercalación de un elemento débil en el circuito, que se funde para evitar daños a los componentes.