Corriente, Voltaje y Resistencia (Automatización)

CORRIENTE, VOLTAJE Y
RESISTENCIA.

HISTORIA.
En el siglo XVIII cuando se hicieron los primeros
experimentos con electricidad, sólo se disponía
de carga eléctrica generada por frotamiento
(Electricidad Estática).
Se logró (por primera vez, en 1800) tener un
movimiento constante de carga cuando el físico
italiano Alessandro Volta inventó la primera pila
eléctrica.

DEFINICIÓN.
Es el flujo de carga eléctrica por unidad de
tiempo que recorre un material.Se debe al
movimiento de las cargas (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.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica
es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro.

Conducción Eléctrica
Un material conductor posee gran cantidad de electrones
libres, por lo que es posible el paso de la electricidad a través
del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material,
no se puede decir que pertenezcan a algún átomo
determinado.

La intensidad de la corriente I esta dada por:
Aquí q está dada en culombios, t en segundos, e I en amperios. Por lo
cual, la equivalencia es:
Según la ley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual a la tensión
(o voltaje) dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:

EL AMPERE
Un ampere ( 1 A ) se define como la corriente que produce una tensión
de un volt ( 1 V ), cuando se aplica a una resistencia de un ohm (1 ).
Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo
(1C/seg ) circulando por un circuito eléctrico, es igual,
6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3*1018 )(seis mil trescientos billones)
de electrones por segundo fluyendo por el conductor de dicho circuito.

Los submúltiplos más utilizados del ampere son
los siguientes:
miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 ampere
microampere ( mA ) = 10-6 A = 0, 000 000 1
ampere
El ampere recibe ese nombre en honor al físico y
matemático francés André-Marie Ampère (1775 –
1836), quién demostró que la corriente eléctrica,
al circular a través de un conductor, producía un
campo magnético a su alrededor.

TIPOS DE CORRIENTE
★ Corriente continua.
★ Corriente alterna.
★ Corriente trifásica.
★ Corriente monofásica.
★ Corriente eléctrica estacionaria.

Corriente continua.
Se denomina corriente continua al flujo de
cargas eléctricas que no cambia de sentido
con el tiempo.
Es errónea la identificación de la corriente
continua con la corriente constante (ninguna lo
es).
Es continua toda corriente cuyo sentido de
circulación es siempre el mismo,
independientemente de su valor absoluto.

Corriente Alterna
Se denomina corriente alterna (simbolizada
CA) a la corriente eléctrica en la que la
magnitud y dirección varían cíclicamente. La
forma de onda de la corriente alterna más
comúnmente utilizada es la de una onda.
Determinada por su facilidad de
transformación, cualidad de la que carece la
corriente continua. La energía eléctrica
transmitida viene dada por el producto de la
tensión, la intensidad y el tiempo.

Corriente Trifásica.
Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes
alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan
una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un
orden determinado. Cada una de las corrientes que forman el
sistema se designa con el nombre de fase.

La utilización de electricidad en forma trifásica es mayoritaria para
transportar y distribuir energía eléctrica, para su utilización industrial.
Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados
de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas en un sistema de
tres electroimanes equidistantes angularmente entre sí.

Corriente Monofásica.
Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una
fase de la corriente trifásica y un cable neutro, este tipo de corriente
facilita una tensión de 230 voltios, lo que la hace apropiada para que
puedan funcionar adecuadamente la mayoría de electrodomésticos y
luminarias que hay en las viviendas.

Conductores y Aislantes.
Son materiales aislantes de la electricidad aquellos que dificultan e
incluso impiden el paso de la corriente eléctrica (electrones). Los
materiales aislantes se emplean en electricidad para evitar fugas y
accidentes eléctricos.Los materiales conductores de la electricidad
dejan pasar fácilmente la corriente. Son los componentes de todos los
elementos del circuito eléctrico, especialmente los cables. Los
materiales conductores más comunes son los metales.

Conductor eléctrico:
Los mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro,
el hierro 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 de mar) o cualquier material en estado de
plasma.

Aislantes eléctricos:
El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de
una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la
electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a
través del elemento que alberga y lo mantiene en su desplazamiento a
lo largo del semiconductor.
En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como
revestimiento aislante para los cables. El aislamiento interno de los
equipos eléctricos puede efectuarse con cerámica o mediante fibras de
vidrio.

Corriente, Voltaje y Resistencia (Automatización)

QUE ES UN VOLTIO?
Representada por el símbolo V, es
la unidad derivada del Sistema
Internacional para el potencial
eléctrico, la fuerza electromotriz y
la tensión eléctrica. Recibe su
nombre en honor a Alessandro
Volta, quien en 1800 inventó la pila
voltaica, la primera batería química.

A continuación una tabla de los múltiplos y submúltiplos del Sistema
Internacional de Unidades.

Algunos valores comunes del
voltio:

El multímetro es un instrumento
eléctrico portátil para medir
directamente magnitudes
eléctricas activas como
corrientes y potenciales
(tensiones) o pasivas como
resistencias, capacidades y
otras. Las medidas pueden
realizarse para corriente continua
o alterna y en varios márgenes
de medida cada una.

QUE ES EL VOLTAJE?
El voltaje es una magnitud física, con
la cual podemos cuantificar o “medir”
la diferencia de potencial eléctrico o la
tensión eléctrica entre dos puntos, y
es medible mediante un aparato
llamado voltímetro. Por ejemplo, en la
mayoría de los países de América
Latina el voltaje estándar es de 220
voltios, también conocido como
tensión.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un
conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el
punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de
menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta
corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. Este
traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.
Cuando se habla sobre una diferencia de
potencial en un sólo punto, o potencial,
se refiere a la diferencia de potencial
entre este punto y algún otro donde el
potencial se defina como cero.

VOLTAJE ALTERNO
La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula durante un
tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir
el mismo proceso en forma constante.
Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos
para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora,
etc.
En el siguiente gráfico se muestra el voltaje (que es también alterno) y
tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia
abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una
forma de onda llamada: onda senoidal.

El voltaje varía continuamente, y para
saber que voltaje tenemos en un
momento específico, utilizamos la
fórmula:
V = Vp x Seno (Θ), donde
- Vp = V pico es el valor máximo que
obtiene la onda y
- Θ es una distancia angular y se mide
en grados.

VOLTAJE CONTINUO
Es el flujo continuo de electrones a través de
un conductor entre dos puntos de distinto
potencial, en ella las cargas eléctricas circulan
siempre en la misma dirección (es decir, los
terminales de mayor y de menor potencial son
siempre los mismos). Aunque comúnmente se
identifica la corriente continúa con la corriente
constante (por ejemplo la suministrada por una
batería), es continua toda corriente que
mantenga siempre la misma polaridad.

ALTA, BAJA Y MEDIA TENSIÓN
1. ALTA TENSIÓN: Se emplea para
transportar altas tensiones a grandes
distancias, desde las centrales
generadoras hasta las subestaciones de
transformadores. Su transportación se
efectúa utilizando gruesos cables que
cuelgan de grandes aisladores sujetos a
altas torres metálicas. Las altas tensiones
son aquellas que superan los 25 kV
(kilovolt).

2. MEDIA TENSIÓN: Son tensiones mayores
de 1 kV y menores de 25 kV. Se emplea para
transportar tensiones medias desde las
subestaciones hasta las subestaciones o
bancos de transformadores de baja tensión,
a partir de los cuales se suministra la
corriente eléctrica a las ciudades. Los cables
de media tensión pueden ir colgados en
torres metálicas, soportados en postes de
madera o cemento, o encontrarse
soterrados, como ocurre en la mayoría de las
grandes ciudades.

3. BAJA TENSIÓN: Tensiones inferiores a 1 kV que se reducen todavía más
para que se puedan emplear en la industria, el alumbrado público y el hogar.
Las tensiones más utilizadas en la industria son 220, 380 y 440 volt de
corriente alterna y en los hogares entre 110 y 120 volt para la mayoría de los
países de América y 220 volt para Europa.

DEFINICIÓN
La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de
oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia
eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia
eléctrica se mide en Ohm (Ω).

Resistencia de un conductor
La resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud e
inversamente proporcional a su sección. Se calcula multiplicando un valor llamado
coeficiente de resistividad (diferente en cada tipo de material) por la longitud del
mismo y dividiéndolo por su sección (área).
ρ = Coeficiente de resistividad del material
l = Longitud del conductor
s = Sección del conductor

Además de los conductores y los aisladores encontramos otros dos tipos de
elementos: los semiconductores y los superconductores. En los semiconductores
el valor de la resistencia es alto o bajo dependiendo de las condiciones en las
que se encuentre el material, mientras que los superconductores no tienen
resistencia.

● Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy
pequeña al paso de los electrones a través de ellos; es decir, presentan
una resistencia eléctrica muy baja. Como ejemplo de buenos conductores
eléctricos podemos nombrar a los metales.
● Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen
la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan como
conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportan como
aislantes. Como ejemplo podemos nombrar al germanio.
● Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los
electrones a través de ellos. Como ejemplo podemos nombrar a los
plásticos.

Resistencias en serie:
La resistencia total es igual a la suma de cada una de las resistencias.
Rt = R1 + R2 + R3

Resistencia total
La suma de las inversas de cada resistencia es igual a la
inversa de la resistencia total.
Tensión en cada resistencia
Dado en que están unidas por un conductor, la tensión aplicada a cada
resistencia es la misma que la aplicada entre A y B.
V1 = V2 = V3

En las resistencias SMD ó de montaje en superficie su codificación más usual es:

Tipos de Resistencias
Por su composición, podemos distinguir varios tipos de resistencias:
● De hilo bobinado (wirewound)
● Carbón prensado (carbon composition)
● Película de carbón (carbon film)
● Película óxido metálico (metal oxide film)
● Película metálica (metal film)
● Metal vidrio (metal glaze)
Por su modo de funcionamiento, podemos distinguir:
● Dependientes de la temperatura (PTC y NTC)
● Resistencias variables, potenciómetros y reostatos

Resistencias de hilo bobinado:
Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando
se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están
constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o
espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico.

Resistencias de carbón prensado.
Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se
prensa hasta formar un tubo hueco cerámico en el que se prensaba el
grafito en el interior y finalmente se disponían unas bornas a presión con
patillas de conexión.
Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura,
tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas.

Resistencias de película de carbón:
Es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo
cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de
carbón.
Para obtener una resistencia más elevada se practica una
hendidura hasta el sustrato en forma de espiral, con lo que se
logra aumentar la longitud del camino eléctrico, lo que equivale a
aumentar la longitud del elemento resistivo.

Resistencias de película de óxido metálico:
Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de
fabricación, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido
metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de
película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones
militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la
capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en
ambientes húmedos.

Resistencias de película metálica:
Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día,
con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto
a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy
pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado
Centígrado). También soportan mejor el paso del tiempo,
permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de
tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de
potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar.

Resistencias de metal vidriado:
Son similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película
metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico. Como
principal característica cabe destacar su mejor comportamiento ante
sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia
térmica que le confiere el vidrio que contiene su composición. Como
contrapartida, tiene un coeficiente térmico peor, del orden de 150 a 250
ppm/°C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios.
Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in
line) o SIL (single in line).

Resistencias dependientes de la tempera:
Existen unos dispositivos específicos que se fabrican de modo que su
valor en ohmios depende "fuertemente" de la temperatura. Se les
denomina termistores y poseen unos coeficientes de temperatura muy
elevados, ya sean positivos o negativos.
Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento
disminuye según sube la temperatura.
Coeficientes positivos, aumentan su resistencia con el aumento de la
temperatura.
A mayor temperatura, menor resistencia.

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