A modo de introducción.
A medida que los sistemas eléctricos de potencia evolucionan en el tiempo a los responsables de mantenerlos se les hace
más importante conocer sobre el comportamiento de los mismos y para esto el
futuro electricista debe poder realizar análisis adecuados a los principios
básicos de los circuitos eléctricos.
En atención a estas necesidades se
necesita que los conocimientos prácticos de los profesionales sean específicos
y distintivos de su profesión, que se ponen en juego al hacer frente a los
problemas a los que se ven abocados en su ejercicio profesional. Estos
problemas son complejos, inciertos, inestables y singulares, e implican
conflictos de valor, no siendo por ello susceptibles de solución mediante la
aplicación técnica de reglas generalizadas ni del conocimiento formal y
explícito de la electricidad.
De esta manera el electricista debe
conocer diversos puntos que forman parte de la mayoría de los cursos de
electricidad. Es un conocimiento necesario, dado que la electricidad es parte
esencial de la vida moderna en actividades de uso cotidiano como iluminación,
calefacción, refrigeración, computadoras, movilidad, es decir, con diversas
aplicaciones [1, 2].
Sin embargo, los resultados de
diversas investigaciones sugieren que los estudiantes universitarios no
necesariamente han desarrollado un entendimiento conceptual profundo sobre las
nociones básicas, como corriente, resistencia y diferencia de potencial, debido
a una falta de relación con la electrostática [3].
Es por ello que en este post se presentan
de forma sencilla con diversos enlaces para reforzar los puntos relacionados a
efectos causados por la circulación de corriente eléctrica y sus aplicaciones.
Corriente eléctrica.
La corriente eléctrica está presente
en todos los artefactos eléctricos y electrónicos que utilizamos a diario en
nuestra cotidianidad, incluso hablamos de ella, pero ¿realmente sabemos qué es
la corriente eléctrica y cómo funciona? En este post se quiere que nuestros lectores
entiendan y conozcan a de la manera más sencilla el mundo de la electricidad,
por ello, ahora hablaremos de la corriente eléctrica.
Corriente Continua.
Esta es un tipo de corriente
eléctrica muy importante en la actualidad por la generación por medio de
energía solar donde el sentido de circulación del flujo de cargas eléctricas
(electrones) no varía. En muchos dispositivos en el símbolo para indicar la
corriente continua es D. C. (direct current), o utilizando el símbolo de una línea
continua (-)
Figura 1: Forma de onda de corriente continúa.
Tomado de:https://www.electrontools.com/Home/WP/ventajas-y-desventajas-sobre-la-corriente-continua-y-alterna/
La primera red eléctrica comercial, desarrollada por Thomas Edison a finales del siglo XIX, utilizaba corriente continua. Hoy en día, debido a las ventajas de la corriente alterna en cuanto a posibilidades de transformación y transporte, las redes de transporte y distribución utilizan casi exclusivamente corriente alterna.
Definición de la corriente eléctrica:
La corriente eléctrica no es más que
el flujo de carga eléctrica que atraviesa un material conductor durante un
periodo de tiempo determinado. Esto se expresa en C/s, (culombios por segundo)
en el Sistema Internacional de Unidades, y la unidad se conoce como Amperio
(A). Para que exista el flujo de electrones, este se dará según la distribución
atómica del material, en este los electrones que estén más alejados del núcleo,
tendrán que desligarse y circular libremente entre los átomos de dicho cuerpo.
Este fenómeno también puede ocurrir,
con variaciones según el material y el tipo de corriente eléctrica. (Continúa o
Alterna)
Figura 2: Forma de onda de corriente alterna en
un elemento resistivo puro.
La corriente alterna tiene como
característica tal como su nombre lo indica cambiar sus valores tanto de magnitud
y dirección periódicamente, tanto la onda de tensión generada entre los polos
como la dirección de los electrones va cambiando cada cierto periodo de tiempo,
por ejemplo si el cambio de sentido es de 60 veces/seg, diremos que tiene una
frecuencia de 60 Hz, estas frecuencias varían dependiendo del país.
Figura 3: Alternancia de los
electrones en el conductor para A.C.
Tomado de: https://espaciociencia.com/la-corriente-electrica/
Este tipo de corriente es la más utilizada de la energía eléctrica para transportar hacia nuestras viviendas, la razón principal es el económico, ya que con esta se pueden cambiar los niveles de tensión y corriente según las necesidades. Al poder transformar el voltaje y la tensión, el diámetro de los conductores que se utilizarán será de menor diámetro lo que abarata costos además de minimizar pérdidas.
Efectos de la circulación de corriente.
Una de las grandes ventajas que
presenta esta forma de energía es que se puede transformar fácilmente en otras
formas de energía, así la corriente eléctrica, puede provocar principalmente seis
efectos:
Tabla 1: Efectos producidos por la
circulación de corriente eléctrica.
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Efecto calorífico. |
Efecto luminoso. |
Efecto magnético. |
Efecto químico. |
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Este
efecto se produce simplemente al pasar la corriente eléctrica por un
conductor que presente una cierta resistencia al paso de la corriente. Mediante
este sistema tan simple y económico podemos producir suficiente calor (efecto
Joule) como el que genera un horno o un calefactor eléctrico, entre
otras muchas aplicaciones. |
Enlazando
con el efecto anterior, si calentamos mucho un trozo de metal, sabemos que
cuando se pone incandescente comienza a emitir luz (principio de
funcionamiento de la lámpara de incandescencia). De una manera un poco más
compleja, podemos producir el efecto de luminiscencia utilizado en las
lámparas fluorescentes. Y nombrar también la emisión de luz producida por los
led (construidos con semiconductores). |
La
circulación de una corriente eléctrica a través de un conductor crea un campo magnético a su alrededor, efecto que entre otras aplicaciones encuentra
protagonismo en los motores eléctricos tan utilizados en nuestro
entorno. |
El
último de los efectos que se menciona se produce en conductores iónicos es el
efecto químico o efecto que produce el paso de la corriente eléctrica por un
electrolito y en el que está basado el funcionamiento de las baterías. |
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Efecto fisiológico |
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Este efecto puede afectar a las personas y a los animales, originando electrocución. Un ejemplo de este efecto es el provocado por los aparatos de electro-medicina. Las
consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde
lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muerte por
fibrilación ventricular. Todo depende del tipo de corriente, la intensidad,
el tiempo de contacto, la resistencia particular del cuerpo, la tensión y el recorrido
de la corriente a través del cuerpo. |
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Efecto mecánico |
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Este
efecto se basa en el magnético donde este se aprovecha el campo generado por
la circulación de corriente con la finalidad de generar movimiento (Efecto
Faraday) ya que al circular corriente y situar un imán o electro imán cerca de
la corriente eléctrica. Podemos obtener un efecto mecánico utilizando la
capacidad de atracción y repulsión de los materiales magnéticos. |
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Meléndez (2021)
Para conocer más puede
visitar:
https://www.infootec.net/que-efectos-tiene-la-electricidad/
http://uprl.unizar.es/seguridad-laboral/efectos-de-la-corriente-electrica-en-el-cuerpo-humano
Aplicaciones de la electricidad.
Al hablar de las aplicaciones que los
diversos efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica nos da,
diferentes posibilidades de transformación de la energía eléctrica en otras
formas de energía útiles para el confort de las personas así se puede ahorrar tiempo y trabajo.
Algunos de los beneficios que nos dan
los efectos para sus aplicaciones tanto domésticos como industriales podemos
mencionar los siguientes: cocina eléctrica, termostato, fusible, lámpara
incandescente, electrólisis, motor eléctrico, entre otros. Estos los detallamos
en el siguiente cuadro.
Tabla 2: Aplicaciones de los efectos producidos por la
circulación de corriente eléctrica.
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Electrostática |
El hecho de
comprender las cargas electrostáticas y los efectos que estas ejercen sobre
las muestras y recipientes de pesaje resulta fundamental para obtener resultados
de pesaje de buena calidad. https://www.mt.com/es/es/home/library/collections/laboratory-weighing/electrostatic-and-weighing.html https://aulavirtual4.unl.edu.ar/mod/book/view.php?id=26&chapterid=16 |
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Como se sabe el
motor eléctrico no es más que una maquina que
transforma la energía eléctrica en energía mecánica rotatoria por
medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Estas son
utilizadas en una 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, cintas transportadoras, robótica, movilidad
eléctrica, esmeriles, taladros entre otras
herramientas eléctricas. Imagen: https://www.xataka.com/vehiculos/het-motor-para-coches-electricos-que-presume-ser-eficiente-ligero-tres-veces-potente-doble-par |
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Transformador |
El transformador
es un dispositivo que cambia los valores de tensión y corriente en niveles
que se necesitan para su transmisión, distribución o utilización manteniendo
la potencia esto se da en corriente alterna, basándose en el fenómeno de la
inducción electromagnética. Imagen: https://www.transformadores.cl/blog/como-seleccionar-un-transformador/ |
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Refrigeradores y acondicionadores
de aire |
La invención de los
refrigeradores supone un avance importante en lo relacionado con la
conservación y transporte de alimentos frescos que necesitan conservarse
fríos para que tengan mayor duración en su estado natural. Además de mejorar
el confort de las personas gracias a la climatización adecuada en viviendas y
locales públicos. Imagen: https://www.caloryfrio.com/aire-acondicionado/aire-acondicionado-comercial/compresor-de-aire-acondicionado.html |
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Electro imanes |
Un electroimán es
un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de
una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. Los
electroimanes se usan en muchas situaciones en las que se necesita un campo
magnético variable rápida o fácilmente. Los electroimanes son los componentes
esenciales de muchos interruptores, siendo usados en los frenos y embragues
electromagnéticos de los automóviles, electroválvulas, entre otras aplicaciones. Imagen: https://como-funciona.co/un-electroiman/ https://es.wikipedia.org/wiki/Electrov%C3%A1lvula |
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Electroquímica (Electrólisis) |
Conversión entre
la energía eléctrica y la energía química. La electricidad se utiliza
para inducir una reacción química no espontánea. A este proceso se le conoce
como electrólisis, presente en multitud de procesos industriales. Imagen: https://www.fisicanet.com.ar/monografias/monograficos2/es14-electroquimica.php |
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Iluminación |
La iluminación o
alumbrado es la acción o efecto de iluminar usando electricidad, vías
públicas, monumentos, autopistas, aeropuertos, recintos deportivos, etc., así
como la iluminación de las viviendas y especialmente la de los lugares de
trabajo cuando las condiciones de luz natural no proporcionan la visibilidad
adecuada.
Imagen: https://www.bysincro.com/iluminacion-interiores-viviendas/ |
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Producción de calor |
La resistencia eléctrica
es el componente que transforma la energía eléctrica en energía calorífica
esto basado en el efecto Joule. En este efecto se basa el funcionamiento de
los diferentes aparatos eléctricos que aprovechan el calor en sus
prestaciones. Estos puedes ser: tostadoras, secadores de cabello,
calefacciones, otros. En el sector industrial están: soldadores, hornos
industriales, etc. Sin embargo, en la
mayoría de las aplicaciones de la electricidad es un efecto indeseado y la
razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un
ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo de
los diferentes dispositivos. Imagen: http://corrienteelectricaunet.blogspot.com/2013/12/ley-de-joule-y-sus-aplicaciones.html |
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Medicina |
El
8 de noviembre de 1895, el físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen descubrió
que, cuando los electrones que se mueven a elevada velocidad chocan con la
materia, dan lugar a una forma de radiación altamente penetrante. A esta
radiación se le denominó radiación X y su descubrimiento es considerado como
uno de los más extraordinarios de la ciencia de señalización y emergencia,
instrumentos de control, entre otros. Se han equipado los quirófanos y
unidades de rehabilitación y cuidados intensivos (UVI) o (UCI) con equipos
electrónicos e informáticos de alta tecnología. La radioterapia utiliza
radiaciones ionizantes para tratar el cáncer. Por último, la electricidad ha permitido mejorar los
instrumentos y técnicas de análisis clínico, por ejemplo mediante
microscopios electrónicos de gran resolución. |
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Meléndez (2021)
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Referencias bibliográficas:
[1] M.H. Bhuyan y S.S.A. Khan,
International Journal of Learning and Teaching 10, 137 (2018).
[2] L.F. León, J.E. Duarte y F.H. Morales, Revista de investigación, desarrollo e innovación 4, 138 (2014).
[3] M. Cavinato, M. Giliberti y S.R.
Barbieri, European Journal of Physics 38, 055707 (2017).
Järvinen, A. (1998). El desarrollo de la reflexión durante la formación del profesor. En M. Carretero (Ed.) Op.cit. (pp. 83-99).
Referencias Electrónicas:
http://marcosdejesusmartinezmendez.blogspot.com/2017/02/elementos-activos-y-pasivos-de-un.html
http://ficus.pntic.mec.es/dder0005/Elementos%20pasivos.html
