REFRIGERACIÓN 4

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REFRIGERACIÓN Y AIRE ACCONDICIONADO A LIBRO 4

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CURSO DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO

ELECTRICIDAD En los comienzos del curso, habíamos visto que toda materia, estaba formada por pequeñas partículas denominadas moléculas. A su vez, estas moléculas están compuestas por una determinada cantidad de partículas más pequeñas llamadas átomos, dependiendo el número de ellos y sus características del tipo de materia de que se trata. El átomo está formado por un núcleo central, alrededor del cual giran velozmente diminutas partículas llamadas electrones. A éstos, se les asigna convencionalmente carga eléctrica negativa mientras que a los elementos constitutivos del núcleo, llamado protones por ser de características opuestas, se les asigna carga eléctrica positiva. Como se ve en la figura, la cantidad de protones es igual a la de electrones. En la práctica, se comprobó que las cargas eléctricas del mismo signo se repelen y cargas eléctricas de signo contrario, se atraen. Los electrones giran alrededor del núcleo describiendo órbitas concéntricas y la cantidad de ellas, como así también la de electrones del material de que se trate.

Composición del átomo.

Estos electrones son la base de la electricidad, ya que por medio de ellos se obtiene luz en una lámpara eléctrica, poner en funcionamiento un motor, calentar una plancha y hasta hacer trabajar a la computadora electrónica más compleja que existe en la actualidad. Podemos comparar el átomo con nuestro sistema solar, ya que el núcleo ejerce atracción sobre los electrones, así como el Sol lo hace con los planetas. En los materiales que son buenos conductores de la electricidad, los electrones de la órbita exterior no son atraídos con tanta intensidad como los más cercanos al núcleo, por cuyo motivo a aquellos se les llama «electrones libres». Por ejemplo: un átomo de cobre, como el ilustrado en la figura, tiene 29 protones en el núcleo y 29 electrones girando a su alrededor; el átomo de hidrógeno un protón y un electrón; el de plata 47 protones y 47 electrones, etc.

Cargas de igual signo se repelen y de distinto signo se atraen.

Atomo de cobre.

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POTENCIAL ELECTRICO Se llama potencial eléctrico de un cuerpo a la presión existente en el mismo por el exceso o defecto de electrones. Por ejemplo: si logramos por algún medio quitarle electrones a un cuerpo y se lo agregamos a otro, nos encontramos ante lo siguiente. Que el cuerpo al que le hemos agregado electrones, queda cargado negativamente y los electrones Potencial eléctrico y diferencia de potencial. agregados se repelen entre sí. Esto crea una presión eléctrica llamada potencial eléctrico negativo . En el otro cuerpo, los átomos que perdieron electrones, ejercen presiones entre sí, para tratar de recuperarlos y retornar a su estado de equilibrio. A dicha presión se la denomina potencial eléctrico positivo . DIFERENCIA DE POTENCIAL

En la figura superior, se han representado dos cuerpos, uno de los cuales tiene exceso de electrones y el otro, falta de ellos. Por lo tanto, el cuerpo A presenta potencial eléctrico negativo y el B potencial eléctrico positivo. Si comparamos un cuerpo con el otro, observamos que entre ellos existe una “diferencia” que denominamos Diferencia de Potencial , también llamada Tensión o Voltaje. Resumiendo: existe Diferencia de Potencial cuando tenemos dos cuerpos: uno con potencial eléctrico negativo y el otro, con potencial eléctrico positivo. El valor de la Diferencia de Potencial depende del potencial eléctrico de ambos cuerpos y su unidad de medida es el Volt. En la práctica, encontramos tensión entre los bornes de una pila, deuna batería o en los enchufes de la red de distribución eléctrica.

Pila y batería con sus símbolos eléctricos correspondientes.

dejó vacante el anterior, un tercer electrón pasa al lugar que dejó el segundo y así sucesivamente, hasta que el borne negativo reemplaza con un electrón suyo al que entró en el borne positivo. Como ésto se repite contínuamente y no con un electrón por vez sino por gran cantidad de estos, podemos apreciar que por el conductor, circulan electrones desde el borne negativo hacia el borne positivo. A esta circulación de electrones, la denominamos corriente eléctrica . Resumiendo: La corriente eléctrica es el desplazamiento de electrones libres a través de un conductor y se produce siempre desde el cuerpo con potencial eléctrico negativo para el cuerpo con potencial eléctrico positivo. Decimos que tenemos una intensidad de corriente, cuando por un conductor circulan 6,28 trillones de electrones (1 Coulomb) en un segundo. Su unidad de medida, es el Ampere (A).

CORRIENTE ELECTRICA

Si tenemos dos cuerpos entre los cuales existe una diferencia de potencial y unimos ambos a través de un cable o conductor eléctrico, sucederá lo siguiente: El borne positivo «roba» al conductor un electrón libre, otro electrón del conductor pasa a ocupar el lugar que

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CURSO DE REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO RESISTENCIA ELECTRICA

A

B

Los electrones, al pasar por un conductor, encuentran oposición a su movimiento,por parte del material. Esta oposición, es denominada resistencia eléctrica. Su unidad es el Ohm. Un Ohm, es la resistencia que ofrece un conductor de mercurio puro de 106.3 cm de longitud y 1 mm2 de sección, a la temperatura de 0º C, Diferencia de potencial y corriente eléctrica. al paso de esa corriente eléctrica. Es importante recordar que la resistencia de un conductor es tanto mayor cuando menor es su sección y mayor su longitud. La resistencia eléctrica depende además del material de que se compone el conductor. En los circuitos eléctricos, las resistencias se representan mediante el símDesplazamiento de los electrones dentro de un conductor. bolo mostrado en la figura inferior. RESISTENCIA ESPECIFICA

Es la que un conductor de 1 m de longitud y 1 mm 2 de sección, de determinado material y a una temperatura de 20ºC se opone a la corriente eléctrica. La resistencia específica, caracteriza al material. A continuación, les brindamos algunos valores: Aluminio comercial .......................... 0,029 Ohm Hierro (alambre) ............................. 0,126 Ohm Bronce fosforoso ............................ 0,084 Ohm Latón ............................................. 0,072 Ohm Cobre estirado en frío. .................... 0,018 Ohm Plata pura ...................................... 0,016 Ohm Estaño puro.................................... 0,144 Ohm Zinc muy puro ................................. 0,063 Ohm

Distintos tipos de resistencia y su símbolo.

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UNIDAD

MÚLTIPLO

EQUIVALE A:

SUBMÚLTIPLO

EQUIVALE A LA:

Tensión

Volt (V)

Kilovolt (KV)

1000 Volt

MiliVolt (mV) MicroVolt (mV)

Milésima parte del Volt Millonésima parte del Volt

Corriente

Ampere (A)

Resistencia

Ohm (Ω)

MiliAmpere (mA) Milésima parte del Ampere MicroAmpere (mA) Millonésima parte del Ampere Kilohm (K Ω ) Megohm (MΩ)

1000 Ohm 1.000.000 de Ohm

Determinación de la resistencia eléctrica de un conductor

Para hallar la resistencia eléctrica de un conductor se multiplica su longitud (L) (en metros) por la resistencia específica (S) del material de que se componga y el resultado se divide por la sección (A) (en milímetros cuadrados). Es decir: LxS RESISTENCIA = ------------S Ejemplo:

Circuito eléctrico básico.

Un conductor de cobre de 150 metros de de longitud y una sección de 2 milímetros cuadrados. Su resistencia (R), será:

fundamentales: la Diferencia de Potencial o Tensión (V) que nos suministra la pila, la Resistencia (R) al paso de la corriente que ofrece la lamparilla y la Corriente (I) que circula por el circuito. El valor de la corriente circulante, dependerá de la diferencia de potencial entre los bornes de la pila y el valor de la resistencia interna de la lamparilla. Es fácil advertir que cuanto mayor sea la diferencia de potencial aplicada al circuito, mayor será la corriente que recorra al mismo. El valor de la Resistencia intercalada en el circuito, en este caso la lamparilla, también influye en la cantidad de corriente que circule. Si la Resistencia es pequeña, la oposición será menor y la circulación de corriente aumentará. Si en cambio la resistencia es de elevado valor, la oposición será grande y la corriente será pequeña.

R = 150m x 0.018 = 2,70 = 1,35 Ohm 1 mm2 2 Ya hemos definido las tres magnitudes fundamentales de la electricidad, que son: Tensión (que se abrevia V), Corriente (que se abrevia I) y Resistencia (que se abrevia R). En cualquier circuito eléctrico por elemental que sea, siempre se hallan presentes estas tres magnitudes. En la figura, se representa un circuito eléctrico básico y su comportamiento cualquier otro. En dicha figura observamos una pila a la que se le ha conectado una lamparilla por medio de dos cables. Analizaremos primero la pila. Esta posee dos salidas, una en su parte superior llamada borne positivo, y otra en su parte inferior o base llamada borne negativo. En dicho circuito, tenemos las tres magnitudes

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LEY DE OHM De lo anterior se desprende que las 3 magnitudes fundamentales, de un circuito eléctrico están relacionadas entre sí, existiendo sencillas fórmulas eléctricas que nos permiten, conociendo el valor de 2 de ellas, averiguar la tercera. Si en un circuito como el de la figura superior, conocemos el valores de la tensión aplicada y de la resistencia intercalada en el circuito, podemos averiguar el valor de la corriente, o sea:

V = 60 R = 20 Ω I=?

CORRIENTE = TENSIÓN RESISTENCIA o en forma simplificada:

I =

V R R = 20 Ω

Reemplazando las letras por los valores: I = 60 V = 3 A 20 Ω En el mismo circuito, conocemos la corriente circulante y el valor de la Resistencia del circuito, pero desconocemos el valor de la Tensión aplicada. Esta Tensión se calcula: TENSION = CORRIENTE X RESISTENCIA

V = 60 R=?

O en forma simplificada: V = I x R I=3A

Reemplazando las letras por los valores: V = 3 A x 20 Ω = 60 V

Resumiendo : Para averiguar una de las tres magnitudes de un circuito conociendo las otras dos, se utilizará la fórmula correspondiente de acuerdo a la incógnita que se nos presente.

Utilizando el mismo sistema, podemos también averiguar el valor de la resistencia del circuito conociendo las otras dos magnitudes. En este caso, para averiguar el valor de: TENSION V RESISTENCIA = ---------------------- = ----------CORRIENTE I

Corriente

Sustituyendo las letras:

Tensión

60 V R = ------------- = 20 Ω 3 A

Resistencia

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I= V R V= I x R R= V I

V I x R


mula:

ASOCIACION DE RESISTENCIAS

R1 x R2 RESISTENCIA TOTAL = ----------------------R1 + R2

Hasta ahora en nuestros ejemplos hemos utilizado como oposición a la corriente del circuito una resistencia, pero en la práctica suelen presentarse circuitos en los que encontramos dos o más resistencias conectadas entre sí. Básicamente existen dos formas de conectarlas y se denominan: conexión serie y conexión paralelo.

ESTA FÓRMULA SE UTILIZA, SOLAMENTE DE A DOS RESISTENCIAS A LA VEZ

1 RT = -----------------------------------------------------------1 + 1 + 1 + ........... + 1 --------- -------- ----------------R1 R2 R3 Rn

CONEXION SERIE Dos o más resistencias están en serie, cuando se conectan una a continuación de la otra y la corriente tiene un solo camino a seguir, atravesando cada una de ellas. La resistencia total que presentan al estar conectadas en serie al pasaje de la corriente, es igual a la suma de las resistencias parciales que forman el circuito. Para averiguar su valor, se utiliza la siguiente fórmula:

ESTA SE UTILIZA PARA CUALQUIER NÚMERO DE RESISTENCIAS A LA VEZ

Sustituyendo: 60 Ω x 40 Ω 2400 Rtotal= ---------------------------------- = ------------ = 24 Ω 60 Ω + 40 Ω 100 Si tenemos más de dos resistencias conectadas en

RESISTENCIA TOTAL = R1 + R2 + R3 +....... + Rn En nuestro ejemplo tenemos:

R1

Rt = R1 + R2 = 60 Ω + 40 Ω = 100 Ω

CONEXION PARALELO

R1 60 Ω

60 Ω R2 40 Ω Resistencias conectadas en paralelo.

R2

paralelo, la forma más sencilla de averiguar la resistencia total es utilizar la misma fórmula anterior con dos de ellas. Luego, el mismo procedimiento con el resultado de las dos anteriores y la tercera y así sucesivamente.

40 Ω

Resistencias conectadas en serie.

Como ejemplo tenemos la figura con tres resistencias: Primero: R1 + R2

Dos o más resistencias están en paralelo cuando se encuentran unidas por sus extremos y la corriente encuentra tantos caminos a seguir como resistencias hay en el circuito. En todo circuito paralelo, la resistencia total será siempre menor que la menor de las resistencias que integran el mismo. La resistencia total se averigua con las siguiente fór-

R1 x R2 30 Ω x 20 Ω 600 R parcial = ------------------ = --------------------------- = ---------- = 12Ω R1+ R2 30 Ω + 20 Ω 50

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Luego Rparcial + R3

Ahora que ya conocemos la corriente del circuito, nos faltaría averiguar que Tensión es aplicada en cada una de sus resistencias. La Tensión aplicada es de 200 V, pero no a cada resistencia, sino que ella se reparte en forma proporcional a cada una. Utilizando la Ley de Ohm podemos hallar la Tensión en R1, que llamaremos V1 y la tensión en R2 que llamaremos V2. Antes de proseguir, debemos hacer la siguiente aclaración: “En todo circuito serie, la Corriente es la misma en todos los puntos del mismo” . Por lo tanto, sabemos que por R1 como por R2 circularán 4 Amperes. Con esos datos de la corriente y de cada resistencia, utilizamos la fórmula de la Ley de Ohm y tendremos que la Tensión para R1, será:

Rparcial x R3 12 Ω x 24 Ω 288 Rtotal = ----------------------------- = --------------------------- = ------- = 8Ω Rparcial + R3 12 Ω + 24 Ω 36 De acuerdo al resultado obtenido, comprobamos que la resistencia total es menor que la menor de las resistencias que forman el circuito paralelo. R1 = 30 Ω R2 = 20 Ω

V = I x R R3 = 24 Ω

V1 = I x R1 = 4A X 20 Ω = 80 V Para R2, será:

Tres resistencias conectadas en paralelo.

V2 = I x R2 = 4A x 30 Ω = 120V

APLICACION DE LA LEY DE OHM EN LOS CIRCUITOS SERIE

Una vez averiguada la tensión sobre R1 y R2, comprobamos que: “En un circuito serie, la suma de las tensio- nes parciales, es igual a la Tensión aplicada”.

Cuando le presentamos la Ley de Ohm, nos basamos en un circuito eléctrico formado por una pila y una resistencia. Ahora, le aplicamos esta Ley en un circuito formado por una pila y dos resistencias conectadas en serie. De acuerdo al ejemplo de la figura, tenemos una diferencia de potencial de 200 V y dos resistencias en serie, una de 20 Ω (R1) y otra de 30 Ω (R2). En este circuito nos faltaría conocer la corriente I. O sea que: V I = -----R

En nuestro ejemplo: + V1 = 80V V2 = 120V ----------------------- VT = 200V

I=4A

El primer paso, consiste en averiguar la resistencia total:

V1 = ?

Rtotal = R1 + R2 = 20 Ω + 30 Ω = 50 Ω V2 = ?

Una vez conocida la Resistencia total, podemos sustituir: V 200 V I = ------------- = -------------- = 4A Rtotal 50 Ω

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Vt = 200 V


APLICACION DE LA LEY DE OHM EN LOS CIRCUITOS PARALELO

Una vez calculadas las corrientes en R1 y R2, comprobamos que si las sumamos obtenemos la corriente total.

Si tenemos un circuito formado por una pila y dos resistencias en paralelo y conocemos el valor de la Tensión aplicada, y el de las resistencias del mismo, por medio de la Ley de Ohm podemos averiguar:

I1 = 8A I2 = 2A Itotal = 10A Como norma general, podemos decir que: ”En todo circuito paralelo, la suma de las Intensidades parciales es igual a la Intensidad total”

V I = ----R

IT = I1 + I2 + I3 + ..........In

Analizando el circuito, vemos que la corriente tiene dos caminos a seguir. Entonces, observamos que ella parte del polo negativo de la fuente y al llegar al punto A se bifurca, pasando parte por R1 y otra por R2. En el punto B, vuelven a unirse y se dirigen al polo positivo de la fuente. De esto deducimos que para averiguar la corriente total que circula por el circuito debemos, primero averiguar la Resistencia total, que será:

A

Itotal = ?

R1 = 20 R2 = 80

R1 x R2 20 Ω x 80 Ω 1600 Rtotal = ----------------- = ------------------------------- = ---------- = 16Ω R1 +R2 20 Ω + 80 Ω 100 Conociendo el valor de la Resistencia total, averiguamos el de la corriente:

V2 = ?

V = 160 V

B

V 160V I = ------------- = ----------- = 10A Rtotal 16 Ω Sabemos que la corriente del circuito es de 10 A, pero lo que no conocemos es cuánto circula por cada una de las resistencias. Por medio de la Ley de Ohm, también se puede averiguar esta incógnita, ya que el valor de las resistencias lo conocemos y también sabemos que en los circuitos paralelo la Tensión aplicada es la misma para todas las resistencias que lo forman. Por lo tanto, la corriente en R1 será;

Itotal = 10 A

V 160V I1 = ---- = ----------- = 8A R1 20 Ω

V = 160 V

En R2 V 160V I2 = ------- = ------------- = 2A R2 80 Ω

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TRABAJO MECANICO

metros y cada cajón pesa 20 kilogramos, el señor A habrá realizado por viaje el siguiente trabajo:

Se dice que un cuerpo tiene Energía, cuando es capáz de realizar un trabajo. El trabajo se define como el esfuerzo necesario para transportar un cuerpo a una determinada distancia. El Trabajo Mecánico (Tm) depende de la fuerza (F) empleada y de la distancia (d) a recorrer. Para calcular el trabajo mecánico, se utiliza la siguiente fórmula: Tm

Tm = F x d Tm = 20 Kg x 12 m = 240 Kgm. Para completar su tarea debió realizar 20 viajes, con un cajón en cada uno. Por lo tanto, el trabajo total realizado fue: Tm= 240 Kgm x 20 viajes = 4.800 Kgm

= F x d

Por su parte, el señor B al llevar dos cajones por vez, realizará en cada viaje el siguiente trabajo:

La fuerza se mide en kilogramos y la distancia en metros, resultando que la unidad de medida del traba jo mecánico es el kilográmetro. A título de ejemplo, supongamos que queremos arrastrar un cajón de la figura a una distancia de 20 m y que para lograrlo, tenemos que aplicar una fuerza de 30 Kg. El trabajo mecánico a realizar, resulta:

Tm = 40 Kg x 12 m = 480 Kgm Ya que el señor B completó su tarea realizando solo 10 viajes, el trabajo total realizado fue: Tm = 480 Kg x 10 viajes= 4.800 Kgm

Tm = F x d = 30 Kg x 20 m = 600 kgm

F = 30 Kg.

d = 20 m El trabajo empleado depende de la fuerza empleada y de la distancia al correr.

De acuerdo a los resultados obtenidos, comprobamos que el trabajo realizado por ambos señores ha sido el mismo ¿En que radica la diferencia entonces? En que el señor B tuvo que desarrollar una mayor “potencia” para realizar el mismo trabajo. ¿Y que es “potencia?“ El trabajo realizado en la unidad de tiempo. El señor B desarrolló más potencia que el señor A porque hizo el mismo trabajo en menor tiempo. La potencia mecánica se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Trabajo mecánico Tm Potencia mecánica = -------------------------------------- = --------Tiempo t

POTENCIA MECANICA

Siendo la unidad de trabajo mecánico, el kilográmetro y la del tiempo el segundo. La unidad de la potencia mecánica es: kgm/s.

Supongamos ahora que dos personas deben descargar de un camión 20 cajones de fruta, cada uno. El señor A lleva los cajones de a uno por vez, mientras que el señor B descarga la misma cantidad de cajones, pero llevándolos de a dos en cada viaje. Por supuesto, que el señor B, finalizará antes que el señor A, de descargar dichos cajones. ¿Cuál de los dos señores habrá realizado mayor trabajo al final de su tarea, el señor A o el señor B? Si la distancia a recorrer en cada viaje es de 12

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Prácticamente se adopta como unidad de Potencia el hp (caballo de fuerza), que equivale a la potencia desarrollada para realizar un trabajo de 76 Kgm en un segundo. Por ejemplo: si tenemos un motor que por medio de una polea puede levantar 76 Kg a un metro de altura en un segundo, su potencia será:

Las dos personas realizan el mismo trabajo, pero el señor B desarrolla mayor potencia.

Tm = F x d = 76 Kg x 1 m = 76 Kgm. Tm 76 Kgm Pm = -------- = ----------------- = 1 hp t 1s Supongamos ahora que tenemos otro motor que levanta un peso de 19 Kg a una altura de 8 m, empleando para ello 2 segundos. Si realizamos el cálculo, veremos que su potencia será: Tm = F x d = 19 Kg x 8 m = 152 Kgm Tm 152 Kgm 76 Kgm Pm = -------- = ----------------------- = ---------------- = 1 hp t 2s 1s De lo visto, deducimos que ambos motores tienen la misma potencia, ya que realizan el mismo trabajo (76 Kgm) en el mismo tiempo (1 s). Entonces: 1 hp = 76 Kgm/s.

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TRABAJO ELECTRICO

W 2500 W I = --------- = ----------------- = 11,36 A V 220 V

Todo circuito eléctrico realiza un trabajo. Este, consiste en desplazar cargas eléctricas (electrones) impulsadas por una diferencia de potencial. El trabajo eléctrico será mayor cuando mayor sea V, y mayor también la cantidad de carga en movimiento. Para averiguar el trabajo eléctrico que se desarrolla en un circuito, tendríamos que multiplicar la tensión aplicada por la cantidad de carga eléctrica que circula en él. La unidad de trabajo eléctrico es el Joule, que resulta de aplicar a un circuito, una diferencia de potencial de 1 Volt para que circule una carga de un Coulomb (6,28 trillones de electrones).

Podemos encontrarnos ante la situación de conocer la potencia en W y la I en Ampere de algún artefacto, y necesitemos averiguar la tensión que debemos aplicarle. Para ello, usamos la siguiente fórmula: W V = ----I Por ejemplo, un calentador eléctrico, tiene una Potencia de 400 W y una I de 4 A. La tensión que debemos aplicar es:

POTENCIA ELECTRICA

W 440 W V = ------- = --------------- = 110 V I 4A

Se define en forma similar a la potencia mecánica, o sea que la potencia eléctrica es el trabajo realizado en la unidad de tiempo. La potencia eléctrica tiene como unidad al Watt. Este, equivale al pasaje de 1 Ampere por un circuito con una diferencia de potencial de 1 V. Potencia Eléctrica = Tensión x Corriente W= V x I W = Volt x Ampere

Conociendo la tensión y la corriente, podemos averiguar la potencia.

Veamos un ejemplo: Si tenemos una plancha cuya resistencia permite el pasaje de una intensidad de 3 A y se alimenta con una tensión de 200 V, la potencia eléctrica de la misma la podemos calcular utilizando la fórmula que dice: W = V x I W = 200 V x 3A = 600 W

Conociendo la potencia y la tensión, se puede averiguar la corriente.

En la práctica, podemos encontrar artefactos en los cuales viene indicada la potencia de los mismos en W, pero no conocemos el valor de la corriente. En este caso y para conocerla, utilizamos la fórmula: W I = -----V Supongamos que una estufa eléctrica, se alimenta con 220 V y que su potencia es de 2.500 W. Si necesitamos saber qué corriente circula por la resistencia, hacemos el siguiente cálculo:

Conociendo la potencia y la corriente, podemos averiguar la tensión.

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RELACION ENTRE LA POTENCIA ELECTRICA Y LA MECANICA Hemos visto que la potencia mecánica tiene como unidad el hp, que equivale a un trabajo mecánico de 760 Kgm/s. Asimismo, vimos que la potencia eléctrico se mide en Watts y que éste es igual al producto de la tensión de un Volt por una corriente de un Ampere. Si por ejemplo, conocemos la potencia mecánica de un motor, podemos saber su equivalente eléctrico. Para ello, debemos saber que: La corriente contínua mantiene el valor de la tensión y el sentido de la corriente.

1 hp = 746 Watt Si tenemos un motor, en cuya placa de características figura una potencia mecánica de 1/6 hp, para averiguar su potencia eléctrica:

CORRIENTE ALTERNA

746 W 1/6 hp = 1/6 x 746 = ---------------- = 124,33 W 6

Esta, se caracteriza por variar continuamente su valor de tensión y, periódicamente, invertir su sentido de circulación. Lo que ocurre con estos generadores de corriente alternada es que entregan una tensión que invierte su polaridad periódicamente, por lo tanto la corriente se ve obligada a invertir su sentido de circulación, acompañado las variaciones de polaridad del generador. Estos generadores, llamados alternadores, además de invertir la polaridad entregan una tensión cuyo valor varía continuamente. Si la resistencia del circuito permanece constante, la corriente que circula sigue las mismas variaciones de la tensión del alternador. Analicemos el gráficos de la página siguiente donde se ha representado la tensión y la variación de corriente que genera el alternador. Vemos ahora detalladamente lo que ocurre en el circuito. En el instante "A" , la tensión aplicada es igual a cero y por lo tanto, la corriente es nula. En el lapso comprendido desde el punto “A” hasta el “B” la tensión aplicada va en aumento y la corriente hace lo propio durante el mismo período de tiempo. A partir del punto “B”, la tensión comienza a disminuir, llegando al valor cero en el punto “C”. En el gráfico, también observamos que la corriente también comienza a disminuir, llegando a cero al mismo tiempo que la tensión. A partir del instante “C”, la tensión del alternador aumenta nuevamente, pero ahora lo hace con polaridad inversa con respecto a la anterior, por lo cual se la representa por debajo de la línea del cero.

TIPOS DE CORRIENTE ELECTRICA Hay dos tipos fundamentales de corriente eléctrica: - Contínua. - Alternada. CORRIENTE CONTINUA

Hasta ahora hemos tratado circuitos en los cuales la corriente eléctrica era siempre contínua. Esta, se caracteriza porque siempre mantiene el sentido de la corriente y un valor de tensión constante. La corriente contínua se obtiene de pilas, acumuladores o generadores de corriente contínua, comunmente denominados dínamos. Si el valor de tensión permanece constante a medida que el tiempo transcurre, el valor de la corriente hará lo propio. A la vez, como sabemos que ésta última siempre se dirige de negativo a positivo, el sentido de circulación de ella, será siempre el mismo. En el gráfico que acompaña a la figura, observamos que a medida que transcurre el tiempo, la corriente y la tensión, siempre tienen el mismo valor.

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Durante el mismo lapso, la corriente también va en aumento, pero ahora ésta se ve obligada a circular en sentido contrario. Desde el punto “D” hasta el “E” la tensión y la corriente disminuyen, hasta llegar a cero. Las variaciones de tensión y corriente que se manifiestan desde el instante “A” hasta el “E” conforman un “ciclo” de la corriente alternada. Este proceso se repite a través de la línea de tiempo.

CARACTERISTICAS DE LA CORRIENTE ALTERNADA

La corriente alternadada varía, contínuamente su valor de tensióny periódicamente, invierte su sentido de circulación.

Se denomina “frecuencia” de la corriente alternada al número de ciclos que se desarrollan en un segundo. Su unidad, es el Hertz (Hz). En nuestro país la distribución domiciliaria de energia eléctrica se realiza con corriente alternada, con una tensión de 200 V y una frecuencia de 50 ciclos por segundo. En el caso de distribución eléctrica con fines industriales o comerciales, el valor de la tensión es, generalmente, de 380 V, pero la frecuencia es siempre de 50 Hz. En EEUU, la corriente alternada tiene una tensión de 110 V y su frecuencia es de 60 Hz. Como hemos visto, la corriente alterUna tensión de pico 311 V produce en un circuito nada varía continuamente su valor de tenuna tensión alterna de 220 V, que es su valor eficaz. sión. Se denomina “valor de pico” de una corriente alternada, al máximo valor que alcanza ésta durante medio ciclo, ya sea éste positivo o negativo. Se llama "valor eficaz de la corriente alternada", al equivalente del calor generado por una resistencia alimentada por corriente contínua, en el mismo período de tiempo. En la práctica, el valor de tensión de la corriente alternada, es su valor eficaz. Por ejemplo: si la tensión de la red de distribución es de 220 V, este valor eficaz es igual a 70,7 % de su tensión de pico de 311 Volts.

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CAPACITORES Son los elementos destinados a almacenar cargas eléctricas en forma de diferencia de potencial que se establece entre dos superficies metálicas enfrentadas. Un capacitor, llamado comúnmente condensador, está formado, en su aspecto más elemental, por dos chapas metálicas, aisladas entre sí por un medio llamado “dieléctrico”. Si la energía eléctrica se acumula en las armaduras del condensador en forma de diferencia de potencial, una de esas armaduras tendrá que perder electrones y la otra, a su vez, tiene que recibir electrones. Por ese motivo, indicamos en la figura que al escapar electrones de la armadura izquierda, ella presenta polaridad positiva (+) mientras que, al mismo tiempo, la armadura derecha al recibir electrones a través del circuito, adquiere polaridad negativa (-). El proceso que permite al condensador perder electrones en una de sus armaduras y recibir electrones en la otra, se conoce como carga del capacitor. Su proceso de carga es sumamente sencillo y si observamos la figura inferior, suponga por un instante que la pila no está conectada, o sea, no aplicamos ninguna diferencia de potencial al condensador. ¿Qué ocurre en sus armaduras? Nada. Simplemente debemos recordar que contienen electrones, o sea que ni sobran ni faltan o lo que es lo mismo, ellas se encuentran eléctricamente neutras. Conectada la pila, su polo negativo envía electrones hacia la placa A. Como ella estaba neutra, al recibir electrones, se hace negativa. ¿Qué ocurre mientras tanto en la armadura B? El polo (+) de la pila "roba" a esa armadura la misma cantidad de electrones que recibió la placa A. O sea, que la armadura B al perder electrones, se torna positiva. ¿En qué momento finaliza este proceso de carga? Sabemos que la placa A, al recibir electrones, se vuelve negativa. A medida que la cantidad de electrones que se acumula es mayor, su potencial negativo aumenta. Necesariamente, llegará un instante en que la armadura A será tan negativa como el polo (-) de la fuente, por lo tanto no existe diferencia de potencial entre la placa y el borne de la pila y en consecuencia deja de circular corriente hacia la armadura. En lo que se refiere a la placa B, la situación es similar. El polo (+) de la pila le quita electrones y a consecuencia de ello, esa placa se hace positiva hasta igualar su potencial eléctrico con el polo (+), esta condición supone que no existe diferencia de potencial, por lo tanto deja de circular corriente desde B hacia la pila.

Aspecto físico de un capacitor y su símbolo correspondiente.

La energía eléctrica se acumula en las armaduras de un condensador en forma de diferencia de potencial.

Proceso de carga de un condensador.

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En resumen: consideramos que el condensador ha completado su carga cuando la diferencia de potencial que presentan sus armaduras es igual a la tensión de la fuente. Si quitamos la pila del circuito una vez que el condensador se encuentre cargado, se mantiene entre sus armaduras una diferencia de potencial. Es decir, sobran electrones en la armadura A y faltan electrones en la armadura B. Si unimos los terminales del condensador, tal como lo señala la figura, circulará una corriente en el sentido indicado, o sea, escapan electrones de la placa A y penetran en la B hasta que las dos armaduras sean eléctricamente neutras. De esta forma, hemos demostrado que un condensador acumula corriente eléctrica cuando se carga y luego la devuelve durante su descarga. El aislante que separa las armaduras juega un papel muy importante y no debe permitir que las dos armaduras se toquen. Si es así, el condensador no estaría en condiciones de devolvernos corriente en el momento deseado. Como en casos anteriores nos vemos necesitados de expresar el valor de un capacitor, o sea, se hace imprescindible una unidad de capacidad eléctrica.

Proceso de descarga de un condensador.

Al comenzar esta lección, explicamos que Distintos tipos de condensadores, marcados con su valor la tensión con que cargamos un cuerpo, dede capacidad y de tensión de trabajo. pende de dos factores. Ellos son: la carga que se le agrega, recuerde que si colocamos gran cantidad de electrones a una chapa metálica, ya que se rechazan entre ellas producen una gran presión ELECTRICA, o sea un alto voltaje o tensión. Pero también debemos recordar que la presión eléctrica depende del tamaño de la chapa, cuanto más pehaga una presión de un Volta para escapar. En la práctiqueña, mayor será el voltaje que se produce. Teniendo ca, la unidad más usada es el microfaradio que equivale en cuenta lo anterior decimos que la unidad de capacia la millonésima parte del Faradio. dad eléctrica es el Faradio. ¿Qué significa UN FARADIO? Si agregamos a una chaSabemos que el condensador tiene un aislante que pa metálica una carga de un Coulomb (6,28 trillones de separa las armaduras metálicas, que no es perfecto, o electrones) y esto apenas produce una presión eléctrica sea, si aumentamos demasiado la diferencia de potende un volt, decimos que esa situación se llama un Faracial entre las armaduras del condensador, el aislante o dio. dieléctrico se transforma en Conductor y el capacitor El concepto es sencillo y no debe llevarnos a la confuqueda averiado o en cortocircuito. sión. Tenga en cuenta que si agregamos un Coulomb a Por este motivo es común que la fábrica marque el una chapa pequeña, la presión eléctrica será mucho condensador con dos cifras: una señala el valor del conmayor que un Volt. Por esa causa, el Faradio no es una densador y la otra indica la tensión que no debe pasar si unidad que se use en la práctica. En efecto, debiera ser pretendemos que el elemento no sufra daño. muy grande la chapa metálica a la que se agrega la fabulosa cantidad de seis trillones de electrones y apenas

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ASOCIACION DE CAPACITORES Al igual que las resistencias, los capacitores también pueden conectarse en: serie o paralelo.

CONEXION SERIE Dos o más capacitores están conectados en serie, cuando se encuentra uno a continuación del otros. La capacidad total de los mismos, se determina por medio de la siguiente fórmula:

Conexión en serie de capacitores.

C1 x C2 CAPACIDAD TOTAL = ----------------------C1 + C2 En todo circuito serie, la capacidad total será me- nor que la menor capacidad que forme el circuito.

CONEXION PARALELO

Dos o más capacitores están conectados en paralelo, cuando se hallan unidos por sus extremos. La capacidad total es igual a la suma de las capacidades parciales. Conexión en paralelo de capacitores.

CT = C1 + C2 + C3 + .....

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REFRIGERACIÓN 4

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