Electronica

Tema 1: Electricidad

La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación.

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:

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: el flujo de electrones que circula por un conductor en un determinado momento. 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 el trabajo que debe realizar una fuerza externa para atraer una carga positiva unitaria que desde el punto de referencia hasta el punto considerado, va en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante.
Magnetismo: la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica

2._Energía:

La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, el concepto de energía se define como la capacidad de hacer funcionar las cosas.

2.1._Fuentes de energía:

Fuente de energía es un fenómeno físico o químico del que es posible explotar su energía con fines económicos o biofísicos.

2.2._Clasificacion de las fuentes de energía:

Según sean o no renovables. Según su grado de disponibilidad: convencionales o en desarrollo. Según sea la forma de su utilización. Energías primarias o utilizadas directamente y energías secundarias o finales que son aquellas que han sufrido un tipo de transformación anterior a su uso, como la electricidad.

a. Renovables o alternativas

• Energía Solar - Proviene del sol y se produce por la fusión de los núcleos atómicos de hidrógeno, componente principal del Sol. Casi toda la energía que disponemos es de origen solar: el carbón proviene de vegetales que han podido crecer gracias al sol. La electricidad hidráulica, por evaporación del agua que después caerá y llenará los embalses. El petróleo y gas natural, resultan de la descomposición de organismos animales, etc.

• Energía Eólica - Energía cinética del aire, es producida por los vientos y se aprovecha en los molinos de viento en los aerogeneradores. También se utiliza para la generación de electricidad en las centrales eólicas.

• Energía Geotérmica - El calor interno de nuestro planeta produce el derretimiento de las rocas y el calentamiento de las aguas subterráneas y los gases subterráneos calientan el agua de las capas inferiores, la que emana a la superficie en forma de vapor o líquido caliente. Estas erupciones intermitentes, que normalmente encontramos en zonas volcánicas y se conocen con el nombre de géiser generan la energía Geotérmica.

• Energía Atómica o Nuclear - La que mantiene unidas las partículas en el núcleo de cada átomo y que, al unirse dos núcleos ligeros para formar uno mayor (reacción de fusión) o al partirse en dos o más fragmentos un núcleo muy pesado (reacción de fisión) es liberada en forma de energía calorífica o radiante. Los generadores nucleares utilizan fisión, residuos radioactivos de muy larga duración y difícil desecho.

• Energía Hidráulica - Fuerza viva de una corriente o de una caída de agua que se aprovecha en forma de energía mecánica para mover maquinarias o producir energía eléctrica.

• Energía Mareomotriz - Se aprovecha el flujo y reflujo del agua del mar causado por las mareas, cerrando con una presa -provista de turboalternadores- la entrada de un río en puntos donde las mareas sean suficientemente importantes.

• Energía Química - Suministrada por reacciones químicas. Ejemplos de ellas: los explosivos, las pilas eléctricas, gasolina y diésel.

• Energía Térmica - Energía calorífica producida por la combustión en las máquinas térmicas de carbón, petróleo, gas natural y otros combustibles.

• Energía Radiante - Es la energía de las ondas electromagnéticas: rayos gamma, equis y ultravioleta; rayos luminosos e infrarrojos, ondas hertzianas.

• Energía Hidrotérmica - Resulta por la caída de temperatura de un cuerpo, entre un manantial frío y otro caliente. En una central de este tipo se emplea el agua caliente de la superficie del mar y la fría del fondo. Como el agua no es lo suficientemente caliente se emplea un líquido de ebullición muy baja, para vaporizarla (cloruro de etilo), cuyo vapor accionará un turboalternador, como en las centrales termoeléctricas.

b. Fuentes de energía no renovables

• Petróleo

• Carbón Mineral

• Gas Natural

2.3._ Generación de Energía eléctrica:

En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía (química, cinética, térmica, lumínica, nuclear, solar entre otras), en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer pitón del sistema de suministro eléctrico un generador eléctrico; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan.

2.3-1._Energia primaria, transformación y energía útil:

Se denomina Energía Primaria a aquella energía disponible en la naturaleza, antes de ser convertida o transformada. Existen dos grupos: las energías primarias no renovables (petróleo, carbón, gas y uranio) y las energías primarias renovables (hidráulica, eólica, solar y biomasa, ). La energía primaria, por tanto, es aquella que no ha sido sometida a ningún proceso de conversión. La energía suministrada al consumidor para ser convertida en energía útil, se denomina energía final.

El seguimiento de la producción según fuentes de energía es necesario para la planificación de las estrategias energéticas y la gestión del medio ambiente, especialmente en lo que se refiere al cumplimiento de los objetivos de reducción de emisiones de CO2.

Una fuente de energía primaria es toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida o transformada. Supone el input utilizado en un sistema energético. Esta energía ha de modificarse posteriormente en una fuente de energía secundaria para poder ser utilizada. Una de las formas más usuales de consumo de energía es la electricidad.

Según las Naciones Unidas, la energía útil es aquella transformada en trabajo útil, en el equipo y los procesos correspondientes a los diferentes usos finales (por ejemplo: movimiento de un automóvil, luz de un bombillo, calor del vapor como consecuencia de quemar combustibles fósiles, etc.).

2.4._Energia eléctrica:

La energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas (electrones positivos y negativos) en el interior de materiales conductores. Es decir, cada vez que se acciona el interruptor de nuestra lámpara, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través de cables metálicos, como el cobre. Además del metal, para que exista este transporte y se pueda encender una bombilla, es necesario un generador o una pila que impulse el movimiento de los electrones en un sentido dado.

2.4-1._ El átomo:

El átomo es la unidad más básica de la materia con propiedades de un elemento químico. El átomo es el componente fundamental de toda la materia o sea, todo lo que existe en el universo físico conocido está hecho de átomos. Todo el universo, todas las estrellas, galaxias, planetas y demás cuerpos celestes también están hechos de átomos.

Aunque el átomo es una unidad básica, está compuesto de tres subestructuras:

Los protones.
Los neutrones.
Los electrones.

Estas partículas subatómicas tienen un orden en particular dentro del átomo. Los protones y los neutrones forman el núcleo atómico mientras que los electrones orbitan alrededor de éste. Adicionalmente, estas partículas están definidas por su carga eléctrica, donde los protones tienen una carga eléctrica positiva, los electrones negativa y los neutrones como su nombre lo indica, no tienen carga alguna, aunque aportan otras características al átomo.

Otra particularidad importante de estas partículas es la masa. La mayor parte de la masa se encuentra en el núcleo, o sea, en los protones y los neutrones. Un protón tiene aproximadamente 1,800 veces la masa de un electrón. Los electrones orbitan alrededor del núcleo en una nube que tiene un radio de aproximadamente 10,000 veces el tamaño del núcleo.

El número de protones y electrones define a cada uno de los elementos de la tabla periódica y su número es representado en ella como el número atómico. La cantidad de protones y electrones es la misma en un átomo determinado lo cual hace que su carga total sea neutral. La mayoría de los átomos, aunque no todos, tienen al menos tantos neutrones como protones. Si agregamos un protón adicional a un átomo, se crea un nuevo elemento y si agregamos un neutrón, creamos un isótopo, o sea un átomo del mismo elemento pero con mas masa.

El átomo de Hidrógeno es la excepción ya que no contiene neutrones, solo está formado de un protón y un electrón.

2.4-2._ La electricidad:

La electricidad es una forma de energía que se manifiesta con el movimiento de los electrones de la capa externa de los átomos que hay en la superficie de un material conductor.

La electricidad es un fenómeno íntimamente ligado en la materia y a la vida. Todo lo que vemos en nuestro alrededor -y también lo que no vemos- está integrado mediante electrones, partículas que giran vuelvo a los núcleos atómicos.

El movimiento de las cargas eléctricas a través de un medio conductor se conoce como corriente eléctrica y se origina en poner en contacto dos elementos entre los que hay una diferencia de potencial.

La corriente eléctrica continua es aquella que fluye de un punto a otro siempre en el mismo sentido. La corriente de una pila o batería es del tipo continuo.
La corriente alterna es aquella que fluye de un punto a otro cambiando de sentido periódicamente. La electricidad comercial a gran escala procede de generadores que producen corriente alterna.

La corriente eléctrica genera también calor. Cuando laso cargas eléctricas fluyen a través de un material conductor, chocan cono sus átomos, los electrones ceden una parte de la energía que contienen y los átomos ganan velocidad, la cual se manifiesta a través del calor. La transformación de la energía eléctrica en calor se llama efecto Joule.

2.4-3._Conductores y aislantes:

Para que un cuerpo tenga la propiedad de conducir corriente, este debe permitir el flujo libre de electrones a través de él, en el caso de las instalaciones eléctricas residenciales el conductor mas conocido y el mas usado es el cable conductor que por lo general es de cobre, pero los materiales como el zinc, la plata, el hierro y el oro también conducen la corriente eléctrica. La función de un cable eléctrico es la de crear el camino para guiar o conducir una determinada corriente eléctrica partiendo desde el punto A, que suele ser una fuente de voltaje hasta el punto B, que puede ser un consumidor como una bombilla, o un controlador de corriente como un interruptor el cual después hace llegar el cable electrificado a la bombilla. Los cables conductores están hechos de cobre, y aunque tengamos mejores conductores eléctricos, por razones de conveniencia económica se ha fijado usar este material, pero en algunos contactos de los componentes eléctricos como los contactos de los dispositivos de interrupción se puede encontrar materiales como la plata.

Un aislador es un cuerpo que tiene la propiedad o escasa capacidad de conducción de la electricidad, ya que no permite el flujo libre de los electrones a través de él, en las instalaciones eléctricas residenciales, la cinta aislante y el recubrimiento de los cables conductores, son los cuerpos aisladores más conocidos y usados. Básicamente la función de un cuerpo aislador consiste en separar los conductores, y puntos de contacto entre sí, para evitar cortocircuitos, también mantiene al usuario alejado de determinadas partes del sistema eléctrico, que de tocarse pueden sufrir descargas de corriente, los materiales mas usados suelen ser el plástico y la cerámica. Los aislantes pueden ser orgánicos e inorgánicos, entre los aislantes inorgánicos tenemos, el asbesto, vidrio, porcelana y mica que pueden funcionar con temperaturas que eventualmente exceden los 1,000 °C, entre los aislantes orgánicos tenemos el algodón, seda, hule, plástico, papel, y madera. Este tipo de aislamiento tienen la característica de que se deterioran rápidamente cuando la temperatura excede a valores alrededor de 150 °C.

3._Circuitos eléctricos:

Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica. La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen.

3.1._Elementos de un circuito eléctrico:

-Generador: Proporciona energía al circuito, generando un voltaje entre sus terminales. Gracias a esto los electrones se desplazan por el circuito. Ejemplo: Batería, pila

-Conductor: Permite que la corriente eléctrica sea transmitida a los demás componentes del circuito. Normalmente, está formado de un material conductor (como el cobre) y recubierto de plástico (para que los electrones no salgan). Ejemplo: Cables, alambres.

-Elemento de control: Su función es permitir o impedir el paso de la corriente eléctrica en el circuito. Ejemplo: Interruptor, conmutador, pulsador.

-Receptor: Recibe la energía eléctrica y la transforma en otro tipo de energía. Ejemplo: Resistencia, bombilla, timbre, motor.

-Elemento de protección: Evita que las instalaciones, aparatos y personas sufran daños debido a corrientes elevadas o fugas. Puede ser de diferentes tipos y capacidades. Ejemplo: Fusible, interruptores diferenciales, interruptores magneto térmicos.

3.1-1._Generadores y acumuladores:

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura.

Un acumulador, o mejor conocido como BATERÍA, es un dispositivo que, como su nombre lo determina, acumula energía química que libera energía eléctrica al recibir una demanda externa de corriente. Proporciona energía al motor de arranque, el sistema de inyección y el sistema de ignición, para encender el motor.

3.1-1-1._Baterias y pilas:

Una batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente batería o acumulador, es un dispositivo que consiste en dos o más celdas electroquímicas que pueden convertir la energía química almacenada en corriente eléctrica. Cada celda consta de un electrodo positivo, o cátodo, un electrodo negativo, o ánodo, y electrolitos que permiten que los iones se muevan entre los electrodos, permitiendo que la corriente fluya fuera de la batería para llevar a cabo su función, alimentar un circuito eléctrico.

Una pila eléctrica o batería eléctrica es el formato industrializado y comercial de la celda galvánica o voltaica. Es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo positivo o ánodo y el otro es el polo negativo o cátodo. La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito. Las pilas, a diferencia de las baterías, no son recargables, aunque según países y contextos los términos pueden intercambiarse o confundirse. En este artículo se describen las pilas no recargables.

3.1-1-2._Generadores eléctricos:

Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue gracias a la interacción de sus componentes principales: el rotor (parte giratoria) y el estátor (parte estática).

3.1-1-3._Fuentes de alimentación:

Una fuente de alimentación convierte la corriente alterna (AC) en una forma continua de energía que los componentes del ordenador necesitan para funcionar, llamada corriente continua (DC). A diferencia de algunos componentes de Hardware cuyo uso no es obligatorio, como podría ser un disco SSD, la fuente de alimentación es una pieza crucial porque, sin ella, el resto del hardware interno no puede funcionar. La fuente de alimentación es a menudo abreviada como PSU y también se conoce como fuente de poder. Las placas base, cajas y fuentes de alimentación vienen en diferentes tamaños llamados “factores de forma”. Estos tres elementos deben ser compatibles para que funcionen correctamente juntos.

3.1-2._Conductores eléctricos:

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, la plata 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 del mar). Para el transporte de energía eléctrica, se puede usar el aluminio, metal que, si bien tiene una conductividad eléctrica del orden del 60 % de la del cobre, es sin embargo un material tres veces más ligero, por lo que su empleo está más indicado en líneas aéreas que en la transmisión de energía eléctrica en las redes de alta tensión. A diferencia de lo que mucha gente cree, el oro es levemente peor conductor que el cobre; sin embargo, se utiliza en bornes de baterías y conectores eléctricos debido a su durabilidad y “resistencia” a la corrosión.

3.1-2-1._Cables, tipos de cables y calibres:

Un cable eléctrico tiene la finalidad de transportar la energía eléctrica de un punto a otro. En función de su aplicación final, los cables pueden tener diferentes configuraciones, basando siempre su diseño según normativas nacionales e internacionales. La tensión de un cable eléctrico se mide en voltios y, dependiendo de estos, se categorizan en un grupo u otro:

Baja Tensión hasta 750 V: en diversidad de aplicaciones, y con recubrimientos termoplásticos y termoestables. Están diseñados y construidos según normas armonizadas.
Baja Tensión hasta 1.000 V: (también denominados (0,6/1 kV). Los cables de este apartado son utilizados para instalaciones industriales de potencia en diversos ámbitos (industria general, instalaciones públicas, infraestructuras, etc.). Están diseñados según normas internacionales (UNE, IEC, BS, UL).
Media Tensión: de 1 kV hasta 36 kV. Se utiliza para distribuir la electricidad desde las subestaciones eléctricas hasta las centrales transformadoras.
Alta Tensión: desde 36 kV. Se utiliza para transportar la electricidad desde las centrales generadoras hasta las subestaciones eléctricas.

Cables de baja tensión

Cables para paneles eléctricos:

Cables flexibles para cableado de cuadros eléctricos. Instalaciones fáciles y seguras. Cables eléctricos especialmente adecuados para uso doméstico, para instalación en locales de pública concurrencia, para derivaciones individuales y para cableado interno de armarios eléctricos, cajas de interruptores y pequeños aparatos eléctricos.

Cables de potencia:

Cables de energía para instalaciones industriales y locales de pública concurrencia. Es habitual encontrar cables de potencia en aplicaciones para derivaciones individuales, para la transmisión de potencia en todo tipo de conexiones de baja tensión, para uso industrial en condiciones exigentes y para variadores de frecuencia (VFD).

Cables armados:

Cables con armadura de aluminio o acero para instalaciones con riesgo de agresión mecánica. También es habitual encontrar cables armados en lugares con presencia de roedores, así como en instalaciones en locales con riesgo de incendio y explosión (ATEX).

Cables de goma:

La utilización de cables de goma extra flexibles es muy variada. Podemos encontrar cables de goma en instalaciones industriales fijas y también de servicio móvil. Los cables para soldadura es conveniente que tengan la cubierta de goma, lo que permite transmitir altas corrientes entre el generador de soldadura y el electrodo.

Cables libres de halógenos:

Los Cables Libres de Halógenos de Alta Seguridad (AS) con baja emisión de humos y gases corrosivos en caso de incendio son adecuados para su uso en cableado de cuadros eléctricos y locales de pública concurrencia, instalaciones de todo tipo en locales públicos, derivaciones individuales, circuitos de emergencia, redes de distribución pública y también para servicio móvil.

Cables resistentes al incendio:

Estos cables están especialmente diseñados para transmitir energía eléctrica en las condiciones extremas que se presentan durante un incendio prolongado, garantizando el suministro a los equipos de emergencia como señalización, extractores de humos, alarmas acústicas, bombas de agua, etc. Se recomienda su uso en circuitos de emergencia en lugares de pública concurrencia.

Cables de control:

Los cables control para instalaciones fijas o móviles es conveniente que sean extremadamente flexibles, ya que principalmente su uso está diseñado para pequeños electrodomésticos, para la interconexión de partes de máquinas usadas para la fabricación, para sistemas de señalización y control, para conexión de motores o convertidores de frecuencia, para transmisión de señal donde el voltaje inducido por un campo electromagnético exterior pueda afectar a la señal transmitida o para las conexiones de suministro de potencia para evitar generar campos electromagnéticos.

Cables de instrumentación:

Se trata de cables flexibles y apantallados para la transmisión de señales entre equipos en instalaciones industriales. Especialmente indicados para la óptima transmisión de datos en entornos con un elevado nivel de interferencias electromagnéticas.

Cables solares:

Se trata de cables especialmente indicados para la conexión entre paneles fotovoltaicos, y desde los paneles al inversor de corriente continua a alterna. Gracias al diseño de sus materiales y a su cubierta especialmente resistente a la radiación solar, así como a las temperaturas extremas, pueden ser instalados a la intemperie en plenas garantías.

Cables especiales:

Existe una amplia variedad de cables eléctricos para instalaciones especiales como por ejemplo: instalaciones temporales de guirnaldas luminosas en ferias; conexiones de puentes grúa, montacargas, elevadores y ascensores; aplicaciones en bombas sumergidas y zonas de agua potable como acuarios, sistemas de depuración, fuentes de agua potable o en piscinas para sistemas de iluminación, depuración y limpieza.

Cables de aluminio:

Los cables de aluminio para la transmisión de potencia son aptos para su instalación fijas en interiores, exteriores y/o enterrados.

Cables de Media Tensión

RHZ1:

Cable de Media Tensión tipo RHZ1 con aislamiento de XLPE, libre de halógenos y no propagador de la llama y/o el incendio. Son cables perfectamente adaptados para el transporte y distribución de energía en redes de Media Tensión.

HEPRZ1:

Cable de Media Tensión con aislamiento HEPR, libre de halógenos y no propagador de la llama y/o el incendio. Ideal para el transporte y distribución de energía en redes de Media Tensión.

MV-90:

Cable de Media Tensión con aislamiento XLPE, según norma americana. Para el transporte y distribución de energía en redes de Media Tensión.

RHVhMVh:

Cable de Media Tensión en cobre y aluminio para aplicaciones especiales. Especialmente recomendado para instalaciones donde haya riesgo de presencia de aceites y agentes químicos de tipo hidrocarburos o sus derivados.

3.1-2-2._ Enchufes, tipos de enchufes y terminales eléctricos:

El término enchufe es el que se utiliza específicamente para designar al elemento que permite que se conecte un aparato eléctrico al servicio de electricidad o corriente. En otras palabras, se podría decir que el enchufe actúa como intermediario entre la corriente de electricidad (que sin el enchufe sería mucho menos fácil de controlar) y el elemento que la necesita para funcionar. Hay diferentes tipos de enchufes de acuerdo a cada necesidad de energía así como también a las necesidades técnicas de cada aparato.

Tipos de enchufes:

Enchufe tipo A

Características: dos clavijas planas paralelas con un pequeño agujero en cada una.

Enchufe tipo B

Características: dos clavijas planas paralelas con un pequeño agujero y una clavija redonda más larga que estas dos.

Enchufe tipo C

Características: dos clavijas redondas paralelas.

Enchufe tipo D

Características: tres clavijas redondas grandes en forma de triángulo.

Enchufe tipo E

Características: dos clavijas redondas paralelas y un agujero sobre ellas.

Enchufe tipo F

Características: dos clavijas redondas paralelas. Muy parecido al enchufe tipo E, pero el F tiene dos enganches de tierra.

Enchufe tipo G

Características: tres clavijas rectangulares dispuestas en triángulo.

Enchufe tipo H

Características: dos clavijas planas dispuestas en forma de V y una tercera clavija (toma de tierra) sobre ellas.

Enchufe tipo I

Características: dos clavijas planas en forma de V y toma de tierra sobre ellas.

Enchufe tipo J

Características: dos clavijas redondas y una tercera clavija (toma de tierra) sobre ellas.

Enchufe tipo K

Características: dos clavijas redondas y una tercera clavija (toma de tierra) debajo de estas.

Enchufe tipo L

Características: dos clavijas redondas con una toma de tierra en el medio.

Enchufe tipo M

Características: tres clavijas largas redondas dispuestas en triángulo.

Enchufe tipo N

Características: dos clavijas redondas separadas con una toma de tierra en el centro ligeramente por encima.

Terminales eléctricos:

Un terminal o borne es el punto en que un conductor de un componente eléctrico, dispositivo o red llega a su fin y proporciona un punto de conexión de circuitos externos. El terminal puede ser simplemente el final de un cable o puede estar equipado con un conector o tornillo.

3.1-2-3._ Placas de pruebas o prototipos(protoboard/breadboard):

Una placa de pruebas es un tablero con orificios que se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrónicos y sistemas similares. Está hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial. Una placa de pruebas está compuesta por varios bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas, de una aleación de cobre, estaño y fósforo, que unen dichas perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas. Las líneas se cortan en la parte central del bloque para garantizar que dispositivos en circuitos integrados de tipo dual in-line package (DIP) puedan ser insertados perpendicularmente y sin ser tocados por el proveedor a las líneas de conductores. En la cara opuesta se coloca un forro con pegamento, que sirve para sellar y mantener en su lugar las tiras metálicas.

3.1-2-4._Placas de circuitos impresos:

En electrónica, una placa de circuito impreso es una superficie constituida por caminos, pistas o buses de material conductor laminadas sobre una base no conductora. El circuito impreso se utiliza para conectar eléctricamente a través de las pistas conductoras, y sostener mecánicamente, por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos. Las pistas son generalmente de cobre, mientras que la base se fabrica generalmente de resinas de fibra de vidrio reforzada, cerámica, plástico, teflón o polímeros como la baquelita. También se fabrican de celuloide con pistas de pintura conductora cuando se requiere que sean flexibles para conectar partes con movimiento entre sí, evitando los problemas del cambio de estructura cristalina del cobre, que hace quebradizos los conductores de cables y placas.

3.1-3._Receptores:

Un receptor eléctrico es un dispositivo capaz de transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía.

3.1-3-1._Bombillos:

También denominado foco, es un cilindro de vidrio ensanchando en uno de sus extremos. En su interior lleva finos filamentos de volframio o tungsteno que con el paso de la corriente, se vuelven incandescentes generando la luz.

3.1-3-2._Diodo led:

Un diodo LED es un dispositivo que permite el paso de corriente en un solo sentido y que al ser polarizado emite un haz de luz. Trabaja como un diodo normal pero al recibir corriente eléctrica emite luz.

3.1-3-3._ Zumbador o Buzzer:

Un zumbador (en inglés: buzzer) es un transductor electroacústico que produce un sonido o zumbido continuo o intermitente de un mismo tono (generalmente agudo). Sirve como mecanismo de señalización o aviso y se utiliza en múltiples sistemas, como en automóviles o en electrodomésticos, incluidos los despertadores. Inicialmente este dispositivo estaba basado en un sistema electromecánico que era similar a una campana eléctrica pero sin el badajo metálico, el cual imitaba el sonido de una campana. Su construcción consta de dos elementos, un electroimán o disco piezoeléctrico y una lámina metálica de acero o metal. El zumbador puede ser conectado a circuitos integrados especiales para así lograr distintos tonos. Cuando se acciona, la corriente pasa por la bobina del electroimán y produce un campo magnético variable que hace vibrar la lámina de acero sobre la armadura, o bien, la corriente pasa por el disco piezoeléctrico haciéndolo entrar en resonancia eléctrica y produciendo ultrasonidos que son amplificados por la lámina de acero o metal.

3.1-3-4._ Motores eléctricos:

El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica de rotación por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden convertir energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente. Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC), y por fuentes de corriente alterna (CA). La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías, los paneles solares, dínamos, fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia.

3.1.3.5. 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.

3.1.3.5.1.2. Transformaciones en delta-estrella y estrella-delta:

La transformación delta-estrella es una técnica adicional para transformar ciertas combinaciones de resistores que no se pueden manejar por medio de las ecuaciones en serie o en paralelo. También se conoce como transformación Pi.

3.1.3.5.1. Tipos de conexiones:

Existen diferentes opciones desde la tecnología para acceder al servicio de acceso a Internet, siendo las más frecuentes aquellas en las cuales el acceso hasta el nodo del Proveedor de Internet se efectúa utilizando como medio de transmisión las redes preinstaladas para la provisión de otros servicios (como por ejemplo el servicio de telefonía o el servicio de televisión por cable) esta agregación de servicios fue lograda adecuando dichas redes a las posibilidades que ofrece el estado de la tecnología en el mercado de las telecomunicaciones, ya sea bajo las modalidades de banda ancha o conexiones vía dial up (llamada a Internet). En tal sentido, en la actualidad algunos prestadores tienen la posibilidad de brindar a sus clientes un paquete de servicios que incluye el servicio de televisión (operadores de cable), acceso a Internet y telefonía fija, cuya prestación es conocida como Triple Play.

Acceso Telefónico (Dial-Up) Características. ...
Acceso por ADSL. Banda Ancha por ADSL (1) ...
Acceso por Cable modem. Cable modem. ...
Acceso por Red de Telefonía Móvil. Acceso a Internet en Redes de Telefonía Móvil. ...
Acceso Inalámbrico. ...
Acceso Satelital. ...
Acceso por Fibra Óptica. ...
Acceso por Línea Eléctrica.

3.1.3.5.1.1. Serie y paralelo.

Los componentes de un circuito eléctrico o electrónico se pueden conectar de muchas maneras diferentes. Los dos más simples de estos se llaman circuito en serie y circuito en paralelo y ocurren con frecuencia. Los componentes conectados en serie están conectados a lo largo de una sola ruta, por lo que la misma corriente fluye a través de todos los componentes. Los componentes conectados en paralelo se conectan a lo largo de múltiples rutas, por lo que se aplica el mismo voltaje a cada componente. Un circuito compuesto únicamente por componentes conectados en serie se conoce como un circuito en serie; Del mismo modo, uno conectado completamente en paralelo se conoce como un circuito paralelo. En un circuito en serie, la corriente a través de cada uno de los componentes es la misma, y el voltaje a través del circuito es la suma de los voltajes a través de cada componente. En un circuito en paralelo, el voltaje en cada uno de los componentes es el mismo, y la corriente total es la suma de las corrientes a través de cada componente.

3.1.3.6. Altavoz:

Los altavoces funcionan al convertir energía eléctrica en energía mecánica (movimiento). La energía mecánica comprime el aire y convierte el movimiento en energía sonora o nivel de presión sonora (SPL). Cuando la corriente eléctrica se envía a través de la bobina, induce un campo magnético.

3.1.4. Elementos de Maniobra y Control:

Los elementos de control o de maniobra son dispositivos que nos permiten abrir o cerrar el circuito cuando lo necesitamos.

3.1.4.1. Interruptores:

Un interruptor (simple), permite abrir o cerrar un circuito y permanece en la misma posición hasta que volvemos a presionar.
Un interruptor doble o bipolar es un interruptor que abre y cierra dos circuitos al mismo tiempo.

3.1.4.2. Pulsadores:

Un pulsador permite abrir o cerrar el circuito solo mientras estemos actuando sobre él. Cuando dejamos de presionar vuelve a su posición inicial.

Pulsador normalmente abierto (NA): En el estado de reposo el circuito está abierto, y se cierra cuándo se presiona.

Pulsador normalmente cerrado (NC): En el estado de reposo el circuito permanece cerrado, y se abre cuándo se presiona.

3.1.4.3. Conmutadores:

Conmutadores 1 circuito varias posiciones:

Un conmutador es un elemento que establece una asociación entre una entrada y una salida de las múltiples que tiene. Esta conexión perdura en el tiempo, hasta que volvemos a accionar el conmutador. El conmutador de dos posiciones tiene 3 patillas. La conexión de en medio es la común, y las patillas A y B son las posibles salidas.

Conmutador doble o bipolar:

El elemento que puedes ver en la figura se trata de un conmutador 2 circuitos y dos posiciones (6 contactos). Consiste en dos conmutadores de dos posiciones que se activan al mismo tiempo.

3.1.4.4. Micro interruptor o Final de carrera:

Un micro interruptor o final de carrera es un componente que se acciona mediante una palanca empujada por un elemento en movimiento. Según la forma de conectarlo, puede comportarse como conmutador o como pulsador, pudiendo seleccionar la posición inicial como normalmente abierta (NO o NA) o normalmente cerrada (NC). Los símbolos que utilizaremos serán los mismos que los del conmutador y pulsadores, pero debemos indicar en el circuito que se trata de finales de carrera. Para realizar los montajes prácticos, debes identificar las patillas del micro interruptor. La pata que está más cerca del apoyo de la palanca es el común, que se debe conectar siempre. La de en medio es la normalmente abierta, y la última es la normalmente cerrada.

3.1.4.5. Relevadores:

Un relevador es un aparato eléctrico que funciona como un interruptor pero que es accionado eléctricamente. El relé permite abrir o cerrar contactos mediante un electroimán, Fue desarrollado en la primera mitad del siglo XIX por el físico norteamericano Joseph Henry, a través de una bobina y un electroimán. Lo que hace la bobina es crear un campo magnético que lleva los contactos a establecer una conexión. El electroimán, por su parte, permite el cierre de los contactos

3.1.5. Elementos de Protección:

La electricidad llega a los hogares gracias a lo que llamamos instalación de enlace, que une la electricidad pública con la que llega a cada casa. Esta instalación eléctrica doméstica está formada por:

Acometida. Es la parte de la instalación que conecta la red de distribución con el edificio.

Caja general de protección (CGP). Situada en el exterior del edificio, lo protege en el caso de que haya demasiada corriente eléctrica.

Línea general de alimentación (LGA). Es la línea que une la caja general de protección (CGP) con los aparatos que controlan la corriente eléctrica.

Caja de protección y medida (CPM). Si la electricidad llega desde el mismo lugar a uno o más edificios y no hay LGA, la CGP y el contador se colocan en un solo elemento llamado caja de protección y medida (CPM).

Contador. Aparato que mide la energía eléctrica que se utiliza.

Derivación individual. Es la línea que une la LGA con la de caja de protección de cada hogar.

3.1.5.1. Fusible:

En la electricidad, se denomina fusible a un dispositivo constituido por un soporte adecuado y un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda (por efecto Joule) cuando la intensidad de corriente supere (por un cortocircuito o un exceso de carga) un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

3.1.5.2. Interruptor Diferencial:

Un interruptor diferencial (ID), también conocido como RCD, RCCB, GFCI o dispositivo diferencial residual (DDR), es un dispositivo electromagnético que se coloca en las instalaciones eléctricas de corriente alterna con el fin de proteger a las personas de accidentes provocados por el contacto con partes activas de la instalación (contacto directo) o con elementos sometidos a potencial debido, por ejemplo, a una derivación por falta de aislamiento de partes activas de la instalación (contacto indirecto). También protegen contra los incendios que pudieran provocar dichas derivaciones.

3.1.5.3. Interruptor Magneto térmico, interruptor Termo magnético, Llave térmica o Breaker:

Un interruptor magneto térmico, interruptor termo magnético, llave térmica o Breaker, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando esta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente en un circuito: el magnético (ley de Ampère) y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.

Un interruptor termo magnético es un dispositivo que como su nombre indica combina dos efectos, el magnetismo y el calor, para interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando se detectan valores mayores a ciertos limites.

Es popularmente conocida como 'llave térmica'. Este dispositivo protege la instalación del recalentamiento de los cables (para evitar que se quemen) ante una sobrecarga. Cuando aumenta demasiado la corriente que circula por el circuito, este dispositivo se calienta y corta.

3.1.5.4. Instalación puesta a tierra y contra el rayo:

Mediante la instalación de puesta a tierra se deberá conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de defecto (fugas) o las de descarga de origen atmosférico.

3.2. Tipos de Circuitos Eléctricos:

Dependiendo del tipo de fuente de energía empleada en circuito eléctrico podemos encontrarnos con:

Circuitos eléctricos de corriente continua.
Circuitos eléctricos de corriente alterna.

a) Circuitos eléctricos de corriente continua

Se entiende como circuito eléctrico de corriente continua aquel en el que la corriente circula en un solo sentido a lo largo de un conductor con una valor constante, como ejemplos de generadores de energía de corriente continua tenemos las pilas, baterías, dinamos, etc.

b) Circuitos eléctricos de corriente alterna

Se entiende como circuito eléctrico de corriente alterna aquel en el que la corriente que circula a través del conductor cambia de sentido de circulación de forma periódica con un valor variable en el tiempo, como ejemplos de generadores de energía de corriente alterna tenemos los transformadores, la red eléctrica, turbinas, etc.

3.2.1. Circuito simple, en serie, en paralelo y mixto:

a) Circuitos eléctricos en serie

Se conoce como circuito eléctrico conectado en serie aquel en el cual los dispositivos están conectados secuencialmente, uno a continuación del otro. En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de un circuito conectado en serie.

b) Circuitos eléctricos en paralelo

Se conoce como circuito eléctrico conectado en paralelo donde la alimentación de los diferentes dispositivos es la misma para todos, al igual que la salida de sus terminales. En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de un circuito conectado en paralelo.

circuito-paralelo

c) Circuito eléctrico mixto

Los circuitos eléctricos mixtos son los circuitos eléctricos donde podemos encontrar dispositivos conectados en serie o en paralelo. En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de un circuito eléctrico mixto.

3.2.2. Cortocircuito:

Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o línea eléctrica por el cual la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o a tierra en sistemas monofásicos de corriente alterna, entre dos fases o igual al caso anterior para sistemas polifásicos, o entre polos opuestos en el caso de corriente continua. Es decir: es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente y produce arco eléctrico, esfuerzos electrodinámicos y esfuerzos térmicos.

3.3. Esquemas Eléctricos:

Un esquema eléctrico es una representación gráfica de una instalación eléctrica o de parte de ella, en la que queda perfectamente definido cada uno de los componentes de la instalación y la interconexión entre ellos.

Los principales tipos de esquemas eléctricos son :

Esquema funcional, que representa el circuito de una forma esquemática simple para su fácil interpretación.
Esquema multifilar, representa todo el conexionado del circuito, atendiendo a la situación real de los elementos dentro de éste.
Esquema unifilar, representa todos los conductores de un tramo por una sola línea, indicando el número de conductores con lazos oblicuos sobre la línea.
Esquema topográfico, representan la situación de los puntos de utilización y el trazado de líneas.

5. Instrumentos de medición:

Se denominan instrumentos de medidas eléctricas a todos los dispositivos que se utilizan para medir las magnitudes eléctricas y asegurar así el buen funcionamiento de las instalaciones y máquinas eléctricas. La mayoría son aparatos portátiles de mano y se utilizan para el montaje; hay otros instrumentos que son conversores de medida de ayuda a la medición, el análisis y la revisión. La obtención de datos cobra cada vez más importancia en el ámbito industrial, profesional y privado. Se demandan, sobre todo, instrumentos de medida prácticos, que operen de un modo rápido y preciso y que ofrezcan resultados durante la medición.

Los Amperímetros:

Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. En su diseño original los amperímetros están constituidos, en esencia, por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios. En la actualidad, los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente circulante. Artículo principal: Amperímetro

Voltímetros:

Voltímetros electromecánicos: en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos que separan las corrientes continua y alterna de la señal, pudiendo medirlas independientemente. Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado pero a la vez abierto en los polos. Los voltímetros se clasifican por su funcionamiento mecánico, siendo en todos los casos el mismo instrumento:

Voltímetros electrónicos: añaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada y mayor sensibilidad.

Voltímetros vectoriales: se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase.

Voltímetros digitales: dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), selección automática de rango y otras funcionalidades.

Instalación de un Vatímetro:

Óhmetro:

Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvin. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.Un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.

Tester:

También hay multímetros con funciones avanzadas y mide corriente que permiten: generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos; el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba; realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución; sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual (potencia = voltaje * intensidad); utilizarse como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente; realizar comprobaciones de circuitos de electrónica del automóvil y grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje.Un multímetro, llamado también polímetro o tester, es un instrumento que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por el personal técnico en toda la gama de electrónica y electricidad. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas otras mediciones importantes, tales como medida de inductancias y capacitancias; comprobador de diodos y transistores; o escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados.

5.4. Secuencimetro:

El Secuencimetro es un aparato que nos indica esta secuencia de fases, los hay de muchos tipos, desde los que llevan un condensador y dos lámparas hasta los inductivos de una sola punta, el del diagrama de mas abajo detecta si alguna de las fases tiene algún problema, como puede ser que no tenga tensión o simplemente la hayamos conectado mal, y enciende las dos luces para dar aviso evitando así que conectemos la carga con un posible fallo de “falta de fase”, también se le puede poner 3 luces de LED que funcionen a 230 voltios (Imagen), en estrella y después de los fusibles para un mayor control de las fases.

6. Las Instalaciones Eléctricas:

Una instalación eléctrica es el conjunto de circuitos eléctricos que tiene como objetivo dotar de energía eléctrica a edificios, instalaciones, lugares públicos, infraestructuras, etc. Incluye los equipos necesarios para asegurar su correcto funcionamiento y la conexión con los aparatos eléctricos correspondientes.

6.1. Sistemas Monofásicos, Bifásicos y Trifásicos:

Trifásico significa un sistema que da 3 tensiones desfasadas 120 grados. Normalmente en baja tensión se suministra a 4 hilos con secundario del transformador en estrella en donde existen dos tensiones, que son las tensiones fase-neutro y fase-fase.
El sistema bifásico consiste en una línea de dos fases y neutro en la que se pueden obtener dos tensiones desfasadas entre si. Estas dos fases y neutro pueden derivar de una red trifásica o pueden venir de un transformador monofásico con toma media, en donde la relación de voltajes entre fases (extremos) y fase y neutro (un extremo y central) es de 2, con tensiones típicas de 110/220, 115/230, 120/240 V o 220/440 V. En realidad bifásico se refiere al sistema antiguo de dos fases a 90 grados, por eso no es muy correcto llamar bifásico al sistema de dos fases y neutro actual. Hay quien llama bifásico a una línea de 2 fases / 2 hilos, no es del todo correcto por que el circuito se comporta igual que uno monofásico. En América también se le llama al sistema de transformador monofásico de toma media como monofásico 3 hilos. El sistema monofásico consiste en una única tensión alterna suministrada por dos conductores, y representa el circuito mas básico para poder alimentar pequeños receptores y alumbrado.

6.2. Distribución eléctrica:

La Red de Distribución de la Energía Eléctrica o Sistema de Distribución de Energía Eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico cuya función es el suministro de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales (medidor o contador del cliente). Se lleva a cabo por los Operadores del Sistema de Distribución (Distribution System Operator o DSO en inglés), también denominados distribuidores de electricidad.

Los elementos que conforman la red o sistema de distribución son los siguientes:

Subestación de distribución: conjunto de elementos (transformadores, interruptores, seccionadores, etc.) cuya función es reducir los niveles de alta tensión de las líneas de transmisión (o subtransmisión) hasta niveles de media tensión para su ramificación en múltiples salidas.
Circuito primario.
Circuito secundario.

Tema 2: Electrónica.

2. Componentes electrónicos.

¿Qué son los componentes electrónicos?

Son dispositivos que forman parte de un circuito electrónico. Se suelen encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico, y terminar en dos o más terminales o patillas metálicas. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito.

2.1. Tipos de componentes electrónicos:

2.1.1. Componentes pasivos y activos.

2.1.1.1. Componentes pasivos:

Los componentes pasivos son aquellos que no tienen la capacidad de controlar la corriente por medio de otra señal eléctrica.

2.1.1.1.1. Resistencias, potenciómetros y otras resistencias de valor variable (las resistencias “pull-up” y “pull-Down”).

ü Resistencias: es un dispositivo eléctrico que tiene la particularidad de oponerse al flujo de la corriente. Para medir el valor de las resistencias se usa un instrumento llamado óhmetro y las unidades en el S.I es el Ohm.

ü Potenciómetros: es un resistor eléctrico con un valor de resistencia variable y generalmente ajustable manualmente. Los potenciómetros utilizan tres terminales y se suelen utilizar en circuitos de poca corriente, para circuito mayor corriente se utilizan los reóstatos.

ü Resistencia “pull-up”: es cuando un circuito está en reposo, P1 sin pulsar, la caída de tensión es de 5V (HIGH), en cambio cuando pulsamos P1 se deriva toda la corriente a masa y la caída de tensión es 0V (LOW).

ü Resistencia “pull-Down”: es cuando el circuito esta en reposo. La caída de tensión en la resistencia es prácticamente 0V (LOW).

2.1.1.1.2. Capacitores.

Los capacitores también conocidos como condensador, es un dispositivo capaz de almacenar energía a través de campos eléctricos (uno positivo y uno negativo). Este se clasifica dentro de los componentes pasivos ya que no tiene la capacidad de amplificar o cortar el flujo eléctrico.

2.1.1.1.3. Dispositivos magnéticos (inductivos): inductores, motores y transformadores.

2.1.1.1.3.1. Inductores:

Un inductor, bobina o reactor es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

2.1.1.1.3.2. Motores:

Un motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica de rotación por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor.

2.1.1.1.3.2. Transformadores.

Es un elemento eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal es igual a la que se obtiene a la salida. Las maquinas reales presentan un pequeño porcentaje de perdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

2.1.1.1.4. Antenas.

Es un dispositivo normalmente conductor metálico, diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma energía eléctrica en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.

2.1.1.2. Componentes activos.

Son aquellos que son capaces de controlar el flujo de corriente de los circuitos o de realizar ganancias. Fundamentalmente son los generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores. Estos últimos, en general, tienen un comportamiento no línea, esto es, la relación entre la tensión aplicada y la corriente demandada no es lineal.

2.1.1.2.1. Diodos.

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de el en un solo sentido, bloqueando el paso si la corriente circula en sentido contrario, no solo sirve para la circulación de corriente eléctrica sino que este la controla y resiste.

2.1.1.2.2. Transistores.

Es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Actualmente se encuentra en todos los dispositivos electrónicos de uso diario.

2.1.1.2.3. Fuentes de energía: baterías, pilas, fuentes de alimentación y generador eléctrico.

2.1.1.2.3.1. Baterías y pilas:

Una batería electrónica, acumulador eléctrico o simplemente batería o acumulador, es un dispositivo que consiste en dos o más celdas electroquímicas que pueden convertir la energía química almacenada en corriente eléctrica. Cada celda consta de un electrodo positivo, o cátodo, un electrodo negativo, o ánodo, y electrolitos que permiten que los iones se muevan entre los electrodos, permitiendo que la corriente fluya fuera de la batería para llevar a cabo su función.

2.1.1.2.3.2. Fuentes de alimentación.

2.1.1.2.3.3. Generador eléctrico.

Es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos llamados polos, terminales o bornes, transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura denominada también estator.

2.1.1.2.4. Amplificadores operacionales.

A menudo es conocido como op-amp por sus siglas en ingles. Es un dispositivo amplificador electrónico de alta ganancia acoplado en corriente continua que tiene dos entradas y una salida. En esta configuración, la salida del dispositivo es, generalmente, de cientos de miles de veces mayor que la diferencia de potencial entre sus entradas.

2.1.1.2.5. Amplificadores de potencia.

En esta clase de amplificadores, el elemento activo que es el componente electrónico utilizado para amplificar, que es el transistor en este caso está en uso todo el tiempo, incluso si no hay señal de entrada. Esto genera mucho calor y reduce la eficiencia de los amplificadores clase A al 25% en configuración normal y al 50% en una configuración acoplada a transformador.

2.1.1.2.6. Dispositivos optoelectrónicas:

Es el nexo entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos. Los componentes optoelectrónicas son aquellos cuyo funcionamiento está relacionado directamente con la luz. La optoelectrónica incluye a muchos dispositivos basados en la acción de una unión pn.

2.1.1.2.7. Osciladores:

Un oscilador es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios periódicos o cuasi periódicos en un medio, ya sea en un medio material o un campo electromagnético. En electrónica un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía corriente continua en corriente alterna de una determinada frecuencia.

2.1.1.2.8. Detectores:

El término detector hace referencia a aquel dispositivo capaz de detectar o percibir cierto fenómeno físico, tal como la presencia de humo proveniente de un incendio, la existencia de un gas en el aire y la presencia de un intruso en una vivienda. También se le llama detector a un sensor que solamente es capaz de distinguir entre dos posibles valores o estados del sistema que se mide, por lo cual también recibe el nombre de sensor binario.

2.1.1.2.9. Transductores:

Es un dispositivo capaz de convertir una determinada manifestación de energía de entrada, en otra diferente de salida, pero de valores muy pequeños en términos relativos con respecto a un generador. El tipo de transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza por ejemplo electromecánica, transforma una señal eléctrica en mecánica o viceversa.

2.1.1.2.10. Circuitos integrados:

Un circuito integrado, también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, normalmente silicio, de algunos milímetros cuadrados de superficie (área), sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado plástico o de cerámica.

2.1.1.2.11. Dispositivos lógicos programables (PLD).

Es un componente electrónico que se utiliza para construir circuitos digitales reconfigurables. A diferencia de los circuitos integrados (IC) que constan de puertas lógicas y tienen una función fija, un PLD tiene una función indefinida en el momento de la fabricación. Antes de que el PLD se pueda utilizar en un circuito, se debe programar (reconfigurar) mediante un programa especializado.

2.1.1.2.12. CRT/LCD/VFD/TFT-LCD.

2.1.1.2.12.1. Tubo de rayo catódico (CRT).

Es una tecnología que permite visualizar imágenes mediante un haz de rayos catódicos constantemente dirigido contra una pantalla de vidrio recubierta de fosforo y plomo. El fosforo permite reproducir la imagen proveniente de haz de rayos catódicos, mientras que el plomo bloquea los rayos X para proteger al usuario de sus radiaciones.

2.1.1.2.12.2. Pantalla de cristal líquido (LCD).

Es una pantalla delgada y plana formada por un numero de pixeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica.

2.1.1.2.12.3. Pantalla fluorescente de vacío (VFD).

Consisten en una ampolla de vidrio que contiene uno o varios filamentos que actúan de cátodo, varios ánodos recubiertos de fosforo y una rejilla por carácter. Al polarizar positivamente los ánodos y las rejillas, los electrones emitidos por el cátodo alcanzan un ánodo, que se ilumina.

2.1.1.2.12.4. Transistor de película delgada-Pantalla de cristal líquido (TFT-LCD).

Es un tipo especial de transistor de efecto campo que se fabrica depositando finas películas de un semiconductor activo así como una capa de material dieléctrico y contactos metálicos sobre un sustrato de soporte. Un sustrato muy común es el vidrio. Una de las principales aplicaciones de los TFT son las pantallas de cristal líquido. Esto lo diferencia de un transistor convencional donde el material semiconductor suele ser el sustrato, como una oblea de silicio.

2.1.1.2.13. Célula fotovoltaica solar y panel fotovoltaico.

Es también llamada celda solar, célula solar, fotocélula o célula fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía lumínica (fotones) en energía eléctrica (flujo de electrones libres) mediante el efecto fotoeléctrico, generando energía solar fotovoltaica. Compuesto de un material que presenta efecto fotoeléctrico que absorben fotones de luz y emiten electrones.

3. Instrumentos de Medición y Otras herramientas.

3.1. Instrumentos de medición:

También se les conoce como Medidores eléctricos, son instrumentos que miden magnitudes eléctricas, como intensidad de corriente, carga, potencial, energía, resistencia eléctrica, capacidad e inductancia. El resultado de estas medidas se expresa normalmente en una unidad eléctrica estándar: amperios, culombios, voltios, julios, ohmios, faradios o henrios, dado que todas las formas de la materia presentan una o más características eléctricas es posible tomar mediciones eléctricas de un elevado número de fuentes.

3.1.1. Multímetro o Polímetro:

Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro.

3.1.2. Galvanómetro:

Instrumento que sirve para determinar la intensidad y el sentido de una corriente eléctrica mediante la desviación que esta produce en una aguja magnética.

3.1.3. Ohmímetro u Óhmetro:

Un ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. Su diseño se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia de baja medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir la corriente que circula a través de la resistencia.

3.1.4. Vatímetro:

Instrumento para medir la potencia en vatios.

3.1.5. Capacímetro:

El Capacímetro es un equipo de prueba electrónico utilizado para medir la capacidad o capacitancia de los condensadores.

3.1.6. Osciloscopio:

El osciloscopio es un dispositivo electrónico de medición que representa gráficamente señales eléctricas variables en el tiempo. El eje horizontal, X, representa el tiempo en el que queremos visualizar la señal, y el eje vertical, Y, nos indica la amplitud con la que la queremos ver.

3.1.7. Analizador Lógico:

Un analizador lógico es un instrumento de medida que captura los datos de un circuito digital y los muestra para su posterior análisis, de modo similar a como lo hace un osciloscopio, pero a diferencia de este, es capaz de visualizar las señales de múltiples canales.

3.1.8. Analizador de Espectro:

Un analizador de espectro es un equipo de medición electrónica que permite visualizar en una pantalla los componentes espectrales en un espectro de frecuencias de las señales presentes en la entrada, pudiendo ser ésta cualquier tipo de ondas eléctricas, acústicas u ópticas.

3.1.9. Analizador Vectorial de Señales:

El analizador vectorial de señales es un instrumento de medición de señales electrónicas usualmente de RF radio frecuencia, que reemplaza el analizador de espectro como instrumento de medición para diseñadores de que trabajan en estos sistemas.

3.1.10. Frecuencímetro o Contador de frecuencia:

Un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando el número de repeticiones de una onda en la misma posición en un intervalo de tiempo mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos.

3.2. Otras herramientas:

3.2.1. Tecnología SMT:

La tecnología de montaje superficial (SMT - inglés - Surface Mount Technology) es el proceso de construir circuitos electrónicos, en que los componentes están soldados directamente sobre la superficie de una placa de circuito impreso (PCB).

3.2.2. Soldadura en Estaño:

Para soldar dos elementos necesitamos básicamente un soldador y algo de material para soldar, ya sea hilo de estaño o pasta para soldar. El estaño para soldar no es estaño puro, sino una aleación, normalmente de estaño y plomo.

Algunas referencias bibliográficas:

https://es.wikipedia.org/wiki/Analizador_vectorial_de_se%C3%B1ales
https://es.wikipedia.org/wiki/Analizador_de_espectro
https://es.wikipedia.org/wiki/Analizador_l%C3%B3gico
https://es.wikipedia.org/wiki/Osciloscopio
https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica
https://www.foronuclear.org/descubre-la-energia-nuclear/preguntas-y-respuestas/sobre-distintas-fuentes-de-energia/que-es-la-electricidad/
https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad
https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-historia-de-la-electricidad

viernes, 12 de marzo de 2021

Universidad Nacional Experimental De los Llanos occidentales Ezequiel Zamora Guasdualito, Edo-Apure

Fundamentos de electricidady electrónica.

jueves, 11 de marzo de 2021