Física Temas: del 3.2.5 al 4.3.6

Argumentación de la importancia del uso racional de la energía en su entorno.

•  USO EFICIENTE Y RACIONAL DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA El Uso eficiente de la Energía Eléctrica consiste en cuatro aspectos fundamentales: Satisfacer los requerimientos energéticos de la sociedad al menor costo económico y energético posible. Energizar las actividades de baja productividad o que requieren de energía para realizarse. Sustituir fuentes energéticas en función de sus costos sociales relativos. Concebir políticas energéticas a largo plazo, en oposición a los programas de emergencia y coyunturales.

•  La eficiencia energética sólo tiene sentido en la medida que permite reducir los costos globales de producción. Sin embargo, con algunas teorías se afirma que el uso eficiente de la energía eléctrica no es una opción válida para los países en desarrollo como Venezuela, los que antes de pensar en economías de energía, deberían aumentar su consumo para mecanizar su actividad productiva y mejorar las condiciones de vida de la población. Esta argumentación contiene una falacia, ya que el uso eficiente de la energía no consiste en racionar o reducir los servicios que ésta presta sino en utilizarla mejor.

• Incluso existen evidencias de que los aumentos de productividad y la reducción de los consumos energéticos por unidad de producto constituyen facetas de un mismo proceso. En consecuencia, el problema no es la cantidad de energía empleada sino la forma más económica de asegurar la calidad térmica y ambiental de los hogares, iluminar adecuadamente las áreas productivas, de esparcimiento y domésticas, transportar personas y mercancías, proporcionar fuerza motriz a equipos, máquinas, herramientas y al sector industrial en general de forma segura y confiable.

•El crecimiento de la demanda del suministro de electricidad debe ir asociado al uso eficiente de la misma, que a su vez se sustenta en la modernización del sector e instalación de nuevos equipos. Debemos hacer uso eficiente de la energía para mantener una mejor calidad de vida y permitir a los organismos competentes el tiempo necesario para invertir en este sector, lo que se traduce a largo plazo en la continuidad y confiabilidad del servicio eléctrico.

• En términos generales puede afirmarse que en la mayoría de las instalaciones eléctricas se derrocha del orden de un 10% o más de la electricidad que se adquiere de las empresas eléctricas, debido a una selección y operación inadecuada de los equipos y sistemas de distribución de la electricidad Las principales pérdidas eléctricas provienen del uso de motores, transformadores y líneas de distribución. En el sector industrial, alrededor de un 70% del total de consumo eléctrico es realizado por los motores eléctricos, equipo que constituye uno de los objetivos principales de cualquier programa de eficiencia energética, no sólo en el caso de los proyectos nuevos sino que además en situaciones de reemplazo de equipos existentes.

• Desde el punto de vista de la Ingeniería Eléctrica se pueden mencionar algunas estrategias para contribuir con el uso eficiente de la energía eléctrica: Identificar, evaluar y aplicar las opciones tecnológicas tendientes a aumentar la eficiencia en el uso de la electricidad. Crear programas para la optimización de la eficiencia de los motores eléctricos en el sector industrial. Una opción de elevado efecto y bajo costo tiene que ver con la adopción de adecuadas prácticas de operación y mantenimiento de los equipos, las que normalmente constituyen una de las primeras medidas que adoptan las empresas que abordan estrategias de mejoramiento de la eficiencia con que se usa la electricidad.

• En los procesos industriales es preciso evaluar la factibilidad de la aplicación de controladores electrónicos de velocidad para motores, ya que estos dispositivos permiten lograr considerables ahorros de energía en la operación de los motores eléctricos (ahorros de hasta 40%) y otros beneficios adicionales, tales como prolongación de la vida útil de los equipos accionados por los motores, menor ruido, menos desgaste, mejor control y posibilidades de regeneración, en relación a los motores que no disponen de este dispositivo. En cuanto a la iluminación vale destacar que la selección de un sistema de iluminación adecuado es bastante compleja pero de suma importancia en cuanto al ahorro energético, por lo tanto es preciso tenerlo en consideración en cuanto a este tema se refiere.

•  Desde un punto de vista más global y mucho más relacionado con nuestro entorno social, es preciso considerar que con un uso adecuado de los equipos eléctricos en nuestros hogares también estamos contribuyendo con el uso eficiente y racional de la energía eléctrica. La cocina eléctrica: • No desperdicie electricidad utilizando hornillas de tamaño incorrecto. • Cubra las ollas y sartenes para retener el calor y reducir el tiempo de cocción. • Una vez que el alimento haya hervido a fuego alto o medio reduzca el calor. No se cocinará más rápido a fuego alto. • Mantenga las hornillas limpias, de esta manera no absorberán calor. Si usa un horno convencional no abra la puerta frecuentemente, porque cada vez que lo hace, se pierden entre 25 y 50 grados de calor, retardando la cocción de los alimentos.

•  La computadora: El consumo de energía de estos equipos dependen del tiempo que permanezcan encendidos, por lo tanto es necesario darle un uso razonable para ahorrar energía eléctrica. No dejes encendido tu equipo cuando no lo estés utilizando. Si dejas de utilizar tu computadora temporalmente apaga el monitor, lo cual representa dejar de utilizar un bombillo de 75 vatios. Los salvapantallas “Black Screen” permiten ahorrar hasta 8KWh en comparación con los que proporcionan animación en el monitor.

•. Aire Acondicionado: Debe ser instalado en lugares con buena circulación de aire, manteniendo puertas y ventanas bien cerradas para evitar la entrada de aire del ambiente externo. Regule el termostato adecuadamente evitando el frío excesivo. Realizar mantenimiento periódico para mantener tuberías y filtros en buen estado evitando esfuerzo adicional del equipo al trabajar. Considerar el ambiente donde se instale este equipo, número de personas que frecuenten el lugar, incidencia de la luz solar, pues un aparato con excesiva o mínima dimensión puede significar un aumento considerable del consumo de energía.

• La plancha: De acuerdo al modelo su potencia varía entre 500 y 1.500 vatios por lo cual es responsable de un consumo entre 10 y 15 KWh lo que representa cerca del 5% de la energía que se consume en el hogar. No dejarla conectada mientras no se esta utilizando. Regular la temperatura dependiendo del tipo de ropa para evitar el desperdicio de energía. Evite planchar en los horarios de mayor consumo del sistema eléctrico. (Entre las 12:00 y las 21:00) Al desconectar la plancha se puede aprovechar el calor acumulado para las piezas más pequeñas.

• La nevera: Este equipo es responsable de casi 1/3 del consumo del hogar debido a que esta conectado las 24 horas del día . Debe ser instalada a 5 cm de la pared para que tenga una buena ventilación y su compresor trabaje en condiciones adecuadas. La temperatura ideal de la nevera esta en 3 y 5 grados centígrados. Si estos equipos enfrían 8 grados más de lo recomendado usaran 25% más de energía. No es recomendable llevar alimentos calientes a la nevera, es preferible esperar que se enfríen y guardarlos cubiertos para que no pierdan humedad, de lo contrario el compresor trabajará más. Abrir la nevera incrementa su consumo eléctrico, por lo tanto es preciso hacerlo sólo cuando sea necesario.

• El televisor: Este equipo consume entre 10 y 40 KWh lo que equivale entre 5 y 20% del consumo eléctrico de un hogar. Enciende el televisor sólo cuando desees realmente ver un programa. Mantén los niveles de iluminación bajos en los lugares donde este instalado este equipo. Usar el reloj programador incluido en la mayoría de estos equipos actualmente, para evitar que permanezca encendido innecesariamente durante las noches. Al salir de casa recuerda apagarlo y desconectar también el regulador de voltaje.

• La secadora: Es un equipo reconocido por su elevado consumo de energía eléctrica, aunque su factor de uso es bajo. Al utilizarlo adecuadamente este equipo brindará muchos beneficios a un costo relativamente bajo. Procure utilizarlo siempre a su capacidad máxima. Realizar mantenimientos periódicos para garantizar su mejor su funcionamiento . Es preferible usar el sol para secar la ropa, ya que elimina bacterias y adicionalmente se ahorra energía. Regule el tiempo de uso de la secadora dependiendo del tipo de ropa que desea secar.

•  En términos generales, esta demostrado que con el uso eficiente de la energía eléctrica se puede reducir el consumo eléctrico hasta en un 20%. En el hogar, oficina y ambientes en general se recomienda proteger ventanas con persianas o papel ahumado para disminuir la entrada de calor y tener un ambiente más agradable. Adicionalmente, al pintar las paredes con colores claros y pasteles se puede mantener un ambiente fresco y así se reduce el consumo de aire acondicionado e iluminación. El buen estado de las instalaciones eléctricas es también de vital importancia, puesto que la presencia de fugas eléctricas incrementan el consumo, además que pueden representar riesgos para las personas y las viviendas.

Conceptualización de electrodinámica.

La electrodinámica es la rama del electromagnetismo que trata dela evolución temporal en sistemas donde interactúan camposeléctricos y magnéticos con cargas en movimiento.

Electrodinámica clásica

Albert Einstein desarrolló la relatividad especial merced a unanálisis de la electrodinámica. Durante finales del siglo XIX losfísicos se percataron de una contradicción entre las leyesaceptadas de la electrodinámica y la mecánica clásica. Enparticular, las ecuaciones de Maxwell predecían resultados nointuitivos como que la velocidad de la luz es la misma paracualquier observador y que no obedece a la invariancia de Galileo.Se creía, pues, que las ecuaciones de Maxwell no eran correctas yque las verdaderas ecuaciones del electromagnetismo conteníanun término que se correspondería con la influencia del éterlumínico.Después de que los experimentos no arrojasen ninguna evidenciasobre la existencia del éter, Einstein propuso la revolucionariaidea de que las ecuaciones de la electrodinámica cuántica erancorrectas y que las ecuaciones de la mecánica clásica eraninexactas, lo que le llevó a la formulación de la relatividadespecial.

Electrodinámica cuántica

La electrodinámica cuántica, como sugiere su nombre, es la teoríacuántica de la electrodinámica. Se centra en la descripción delfotón (la partícula de luz que no existe en la electrodinámicaclásica).Se puede señalar que la formulación de la teoría de la relatividadrestringida se compone de dos partes, una de ellas «cinemática»,que establece las bases de la teoría del movimiento –y, porconsiguiente, del conjunto de la teoría– dándoles su expresiónmatemática, y una parte «electrodinámica» que, combinando laspropuestas de la primera parte con la teoría electromagnética deMaxwell, Hertz y Lorentz , establece deductivamente un ciertonúmero de teoremas sobre las propiedades de la luz y, en generalde las ondas electromagnéticas como, asimismo, la dinámica delelectrón.En la parte correspondiente a la electrodinámica, Albert Einsteinformula su teoría aplicando, para un espacio vacío, latransformación de coordenadas –que forma la base de lacinemática relativista– a las ecuaciones de Maxwell-Hertz; estaaplicación revela, una vez más, que la transformación, lejos deser un simple artificio de cálculos, posee un sentido físicoesencial: las leyes del electromagnetismo clásico determinan laspropiedades de dos vectores diferentes, uno del otro, el campoeléctrico de componentes X, Y, Z en el sistema K y el campomagnético de componentes L, M, N; ahora bien, transformandolas ecuaciones de K a K' e imponiendo, en función a los principiosde la relatividad, que las nuevas componentes de los campos X',Y',Z', L', M', N' en K, se obtienen unas relaciones donde lascomponentes transformadas del campo eléctrico y del campomagnético respectivamente dependen, a su vez, de loscomponentes iniciales de ambos campos, lo que conduce conasombrosa naturalidad a la unificación teórica del magnetismo yde la electricidad. Para ello, las relaciones necesarias en lascondiciones que interesan son:

X' = X L' = L Y' = b [ Y - ( v / V ) N ] M ' = b [ M + (v / V ) Z] Z = b [Z + ( v / V ) M ] N ' = b [ N - ( v / V ) Y ]

Por otro lado, la distinción entre fuerza eléctrica y fuerzamagnética no es sino una consecuencia del estado de movimientodel sistema de coordenadas; en que, el análisis cinemáticoelimina la anomalía teórica prerelativista: la distinta explicaciónde un mismo fenómeno (la inducción electromagnética) no esmás que una apariencia debida al desconocimiento del principiode relatividad y de sus consecuencias

Explicación del concepto de campo eléctrico y sus aplicaciones.

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.1 Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor  sufre los efectos de una fuerza eléctrica  dada por la siguiente ecuación:

En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético Fμν.2

Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.

Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.

Definición

La presencia de carga eléctrica en una región del espacio modifica las características de dicho espacio dando lugar a un campo eléctrico. Así pues, podemos considerar un campo eléctrico como una, región del espacio cuyas propiedades han sido modificadas por la presencia de una carga eléctrica, de tal modo que al introducir en dicho campo eléctrico una nueva carga eléctrica, ésta experimentará una fuerza.

El campo eléctrico se representa matemáticamente mediante el vector campo eléctrico, definido como el cociente entre la fuerza eléctrica que experimenta una carga testigo y el valor de esa carga testigo (una carga testigo positiva).

La definición más intuitiva del campo eléctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. Esta ley, una vez generalizada, permite expresar el campo entre distribuciones de carga en reposo relativo. Sin embargo, para cargas en movimiento se requiere una definición más formal y completa, se requiere el uso de cuadrivectores y el principio de mínima acción. A continuación se describen ambas.

Debe tenerse presente de todas maneras que desde el punto de vista relativista, la definición de campo eléctrico es relativa y no absoluta, ya que observadores en movimiento relativo entre sí medirán campos eléctricos o "partes eléctricas" del campo electromagnético diferentes, por lo que el campo eléctrico medido dependerá del sistema de referencia escogido.

Definición mediante la ley de Coulomb

Campo eléctrico de una distribución lineal de carga. Una carga puntual P es sometida a una fuerza en dirección radial  por una distribución de carga  en forma de diferencial de línea ( ), lo que produce un campo eléctrico

Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente es igual a:

Donde:

 es la permitividad eléctrica del vacío tiene que ver con el sistema internacional,

 son las cargas que interactúan,

 es la distancia entre ambas cargas,

 , es el vector de posición relativa de la carga 2 respecto a la carga 1.

y  es el unitario en la dirección  .

La ley anterior presuponía que la posición de una partícula en un instante dado, hace que su campo eléctrico afecte en el mismo instante a cualquier otra carga. Ese tipo de interacciónes en las que el efecto sobre el resto de partículas parece dependender sólo de la posición de la partícula causante sin importar la distancia entre las partículas se denomina en física acción a distancia. Si bien la noción de acción a distancia fue aceptada inicialmente por el propio Newton, experimentos más cuidados a lo largo del siglo XIX llevaron a desechar dicha noción como no-realista. En ese contexto se pensó que el campo eléctrico no sólo era un artificio matemático sino un ente físico que se propaga a una velocidad finita (la velocidad de la luz) hasta afectar a otras partículas. Esa idea conllevaba modificar la ley de Coulomb de acuerdo con los requerimientos de la teoría de la relatividad y dotar de entidad física al campo eléctrico.1 Así, el campo eléctrico es una distorsión electromagnética que sufre el espacio debido a la presencia de una carga. Considerando esto se puede obtener una expresión del campo eléctrico cuando este sólo depende de la distancia entre las cargas:

Definición formal

La definición más formal de campo eléctrico, válida también para cargas moviéndose a velocidades cercanas a la de la luz, surge a partir de calcular la acción de una partícula cargada en movimiento a través de un campo electromagnético.2 Este campo forma parte de un único campo electromagnético tensorial  definido por un potencial cuadrivectorial de la forma:

donde  es el potencial escalar y  es el potencial vectorial tridimensional. Así, de acuerdo al principio de mínima acción, se plantea para una partícula en movimiento en un espacio cuadridimensional:

donde  es la carga de la partícula,  es su masa y  la velocidad de la luz. Reemplazando (1) en (2) y conociendo que  , donde  es el diferencial de la posición definida  y  es la velocidad de la partícula, se obtiene:

El término dentro de la integral se conoce como el lagrangiano del sistema; derivando esta expresión con respecto a la velocidad se obtiene el momento de la partícula, y aplicando las ecuaciones de Euler-Lagrange se encuentra que la variación temporal de la cantidad de movimiento de la partícula es:

De donde se obtiene la fuerza total de la partícula. Los dos primeros términos son independientes de la velocidad de la partícula, mientras que el último depende de ella. Entonces a los dos primeros se les asocia el campo eléctrico y al tercero el campo magnético. Así se encuentra la definición más general para el campo eléctrico:2

La ecuación (5) brinda mucha información acerca del campo eléctrico. Por un lado, el primer término indica que un campo eléctrico es producido por la variación temporal de un potencial vectorial descrito como  donde  es el campo magnético; y por otro, el segundo representa la muy conocida descripción del campo como el gradiente de un potencial.2

Descripción del campo eléctrico

Matemáticamente un campo se lo describe mediante dos de sus propiedades, su divergencia y su rotacional. La ecuación que describe la divergencia del campo eléctrico se la conoce como ley de Gauss y la de su rotacional es la ley de Faraday.1

Ley de Gauss

Para conocer una de las propiedades del campo eléctrico se estudia que ocurre con el flujo de éste al atravesar una superficie. El flujo de un campo  se lo obtiene de la siguiente manera:

donde  es el diferencial de área en dirección normal a la superficie. Aplicando la ecuación (7) en (8) y analizando el flujo a través de una superficie cerrada se encuentra que:

donde  es la carga encerrada en esa superficie. donde  es la densidad volumétrica de carga. Esto indica que el campo eléctrico diverge hacia una distribución de carga; en otras palabras, que el campo eléctrico comienza en una carga y termina en otra.

Esta idea puede ser visualizada mediante el concepto de líneas de campo. Si se tiene una carga en un punto, el campo eléctrico estaría dirigido hacia la otra carga.

Ley de Faraday

En 1801, Michael Faraday realizó una serie de experimentos que lo llevaron a determinar que los cambios temporales en el campo magnético inducen un campo eléctrico. Esto se conoce como la ley de Faraday. La fuerza electromotriz, definida como el rotacional a través de un diferencial de línea está determinado por:

Expresiones del campo eléctrico

Campo electrostático (cargas en reposo)

Un caso especial del campo eléctrico es el denominado electrostático. Un campo electrostático no depende del tiempo, es decir es estacionario. Para este tipo de campos la Ley de Gauss todavía tiene validez debido a que esta no tiene ninguna consideración temporal, sin embargo, la Ley de Faraday debe ser modificada.

Esta ecuación junto con definen un campo electrostático. Además, por el cálculo diferencial, se sabe que un campo cuyo rotacional es cero puede ser descrito mediante el gradiente de una función escalar  , conocida como potencial eléctrico:

La importancia deradica en que debido a que el rotacional del campo eléctrico es cero, se puede aplicar el principio de superposición a este tipo de campos. Para varias cargas, se define el campo eléctrico como la suma vectorial de sus campos individuales:

Líneas de campo

Líneas de campo eléctrico correspondientes a cargas iguales y opuestas, respectivamente.

Un campo eléctrico estático puede ser representado geométricamente con líneas tales que en cada punto el campo vectorial sea tangente a dichas líneas, a estas líneas se las conoce como "líneas de campo". Matemáticamente las líneas de campo son las curvas integrales del campo vectorial. Las líneas de campo se utilizan para crear una representación gráfica del campo, y pueden ser tantas como sea necesario visualizar.

Las líneas de campo son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de manera que su tangente geométrica en un punto coincide con la dirección del campo en ese punto. Esto es una consecuencia directa de la ley de Gauss, es decir encontramos que la mayor variación direccional en el campo se dirige perpendicularmente a la carga. Al unir los puntos en los que el campo eléctrico es de igual magnitud, se obtiene lo que se conoce como superficies equipotenciales, son aquellas donde el potencial tiene el mismo valor numérico. En el caso estático al ser el campo eléctrico un campo irrotacional las líneas de campo nunca serán cerradas (cosa que sí puede suceder en el caso dinámico, donde el rotacional del campo eléctrico es igual a la variación temporal del campo magnético cambiada de signo, por tanto una línea de campo eléctrico cerrado requiere un campo magnético variable, cosa imposible en el caso estático).

En el caso dinámico pueden definirse igualmente las líneas sólo que el patrón de líneas variará de un instante a otro del tiempo, es decir, las líneas de campo al igual que las cargas serán móviles.

Campo electrodinámico (movimiento uniforme)

El campo eléctrico creado por una carga puntual presenta isotropía espacial, en cambio, el campo creado por una carga en movimiento tiene un campo más intenso en el plano perpendicular a la velocidad de acuerdo a las predicciones de la teoría de la relatividad. Esto sucede porque para un observador en reposo respecto a una carga que se mueve con velocidad uniforme la distancia en la dirección del movimiento de la carga serán menores que las medidas por un observador en reposo respecto a la carga, por efecto de la contracción de Lorentz, suponiendo que la carga se mueve a lo largo del eje X de observador tendríamos la siguiente relación de coordenadas entre lo medido por el observador en movimiento respecto a la carga  y el observador en reposo respecto a la carga

Campo electrodinámico (movimiento acelerado)

El campo de una carga en movimiento respecto a un observador se complica notablemente respecto al caso de movimiento uniforme si además de un movimiento relativo la carga presenta un movimiento acelerado respecto a un observador inercial. A partir de los potenciales de Lienard-Wiechert se obtiene que el campo creado por una carga en movimiento viene dado por:

El primer miembro sólo depende de la velocidad y coincide con el campo eléctrico provocado por una carga en movimiento uniforme, a grandes distancias varía según una ley de la inversa del cuadrado 1/R2 y, por tanto, no supone emisión de energía, el segundo miembro depende de la aceleración  y tiene una variación 1/R que representa la intensidad decreciente de una onda esférica de radiación electromagnética, ya que las cargas en movimiento acelerado emiten radiación.

Energía del campo eléctrico

Un campo en general almacena energía y en el caso de cargas aceleradas puede transmitir también energía (principio aprovechado en antenas de telecomunicaciones). La densidad volumétrica de energía de un campo eléctrico está dada por la expresión siguiente:1

Representación de circuitos eléctricos en conexiones en serie.

1. CIRCUITO ELÉCTRICO, trayecto o ruta de una corriente eléctrica. El término se utiliza principalmente para definir un trayecto continuo compuesto por conductores y dispositivos conductores, que incluye una fuente de fuerza electromotriz que transporta la corriente por el circuito. Un circuito de este tipo se denomina circuito cerrado, y aquéllos en los que el trayecto no es continuo se denominan abiertos. Un cortocircuito es un circuito en el que se efectúa una conexión directa, sin resistencia, inductancia ni capacitancia apreciables, entre los terminales de la fuente de fuerza electromotriz.

1.1. LEY DE OHM 

La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.

Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en circuitos paralelos.

La manera más simple de conectar componentes eléctricos es disponerlos de forma lineal, uno detrás del otro. Este tipo de circuito se denomina “circuito en serie”. Si una de las bombillas del circuito deja de funcionar, la otra también lo hará debido a que se interrumpe el paso de corriente por el circuito. Otra manera de conectarlo sería que cada bombilla tuviera su propio suministro eléctrico, de forma totalmente independiente, y así, si una de ellas se funde, la otra puede continuar funcionando. Este circuito se denomina “circuito en paralelo”.

Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula

En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas. En los circuitos de CA, o circuitos de corrientes variables, deben considerarse otros componentes del circuito además de la resistencia.

1.2. LEYES DE KIRCHHOFF 

Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras dos leyes para obtener el flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones. Estas leyes, descubiertas por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes de Kirchhoff. La primera, la ley de los nudos, enuncia que en cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo. La segunda ley, la ley de las mallas afirma que, comenzando por cualquier punto de una red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los productos de las resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas. Esta segunda ley es sencillamente una ampliación de la ley de Ohm.

En este circuito eléctrico formado por dos generadores, de fuerzas electromotrices ð1 y ð2, y tres resistencias, R1, R2 y R3, se puede aplicar la ley de los nudos al nudo B y la ley de las mallas a las redes ABEF y BCDE.

1.3. IMPEDANCIA 

La aplicación de la ley de Ohm a los circuitos en los que existe una corriente alterna se complica por el hecho de que siempre estarán presentes la capacitancia y la inductancia. La inductancia hace que el valor máximo de una corriente alterna sea menor que el valor máximo de la tensión; la capacitancia hace que el valor máximo de la tensión sea menor que el valor máximo de la corriente. La capacitancia y la inductancia inhiben el flujo de corriente alterna y deben tomarse en cuenta al calcularlo. La intensidad de corriente en los circuitos de CA puede determinarse gráficamente mediante vectores o con la ecuación algebraica

Símbolos de algunos elementos de un circuito eléctrico.

2. MEDIDORES ELECTRICOS, instrumentos que miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. La información se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios. Dado que todas las formas de la materia presentan una o más características eléctricas es posible tomar mediciones eléctricas de un número ilimitado de fuentes.

2.1. MECANISMOS BÁSICOS DE LOS MEDIDORES 

Por su propia naturaleza, los valores eléctricos no pueden medirse por observación directa. Por ello se utiliza alguna propiedad de la electricidad para producir una fuerza física susceptible de ser detectada y medida. Por ejemplo, en el galvanómetro, el instrumento de medida inventado hace más tiempo, la fuerza que se produce entre un campo magnético y una bobina inclinada por la que pasa una corriente produce una desviación de la bobina. Dado que la desviación es proporcional a la intensidad de la corriente se utiliza una escala calibrada para medir la corriente eléctrica. La acción electromagnética entre corrientes, la fuerza entre cargas eléctricas y el calentamiento causado por una resistencia conductora son algunos de los métodos utilizados para obtener mediciones eléctricas analógicas.

2.2. CALIBRACIÓN DE LOS MEDIDORES 

Para garantizar la uniformidad y la precisión de las medidas los medidores eléctricos se calibran conforme a los patrones de medida aceptados para una determinada unidad eléctrica, como el ohmio, el amperio, el voltio o el vatio.

2.3. PATRONES PRINCIPALES Y MEDIDAS ABSOLUTAS 

Los patrones principales del ohmio y el amperio de basan en definiciones de estas unidades aceptadas a nivel internacional y basadas en la masa, el tamaño del conductor y el tiempo. Las técnicas de medición que utilizan estas unidades básicas son precisas y reproducibles. Por ejemplo, las medidas absolutas de amperios implican la utilización de una especie de balanza que mide la fuerza que se produce entre un conjunto de bobinas fijas y una bobina móvil. Estas mediciones absolutas de intensidad de corriente y diferencia de potencial tienen su aplicación principal en el laboratorio, mientras que en la mayoría de los casos se utilizan medidas relativas. Todos los medidores que se describen en los párrafos siguientes permiten hacer lecturas relativas.

•  MEDIDORES DE CORRIENTE  

Galvanómetros 

Los medidores eléctricos permiten determinar distintas magnitudes eléctricas. Dos de estos dispositivos son el amperímetro y el voltímetro, ambos variaciones del galvanómetro. En un galvanómetro, un imán crea un campo magnético que genera una fuerza medible cuando pasa corriente por una bobina cercana. El amperímetro desvía la corriente por una bobina a través de una derivación (ilustrada debajo del amperímetro) y mide la intensidad de la corriente que fluye por el circuito, al que se conecta en serie. El voltímetro, en cambio, se conecta en paralelo y permite medir diferencias de potencial. Para que la corriente que pase por él sea mínima, la resistencia del voltímetro (indicada por la línea quebrada situada debajo) tiene que ser muy alta, al contrario que en el amperímetro.

Los galvanómetros son los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se basan en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. El elemento móvil puede ser el imán o la bobina. La fuerza inclina el elemento móvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente. Este elemento móvil puede contar con un puntero o algún otro dispositivo que permita leer en un dial el grado de inclinación.

Los galvanómetros convencionales no pueden utilizarse para medir corrientes alternas, porque las oscilaciones de la corriente producirían una inclinación en las dos direcciones.

Electrodinamómetros

Sin embargo, una variante del galvanómetro, llamado electrodinamómetro, puede utilizarse para medir corrientes alternas mediante una inclinación electromagnética. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con una bobina móvil, que se utiliza en lugar del imán permanente del galvanómetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la móvil se invierte en el mismo momento, la inclinación de la bobina móvil tiene lugar siempre en el mismo sentido, produciéndose una medición constante de la corriente. Los medidores de este tipo sirven también para medir corrientes continuas.

2.5. Medidores de aleta de hierro  Otro tipo de medidor electromagnético es el medidor de aleta de hierro o de hierro dulce. Este dispositivo utiliza dos aletas de hierro dulce, una fija y otra móvil, colocadas entre los polos de una bobina cilíndrica y larga por la que pasa la corriente que se quiere medir. La corriente induce una fuerza magnética en las dos aletas, provocando la misma inclinación, con independencia de la dirección de la corriente. La cantidad de corriente se determina midiendo el grado de inclinación de la aleta móvil.

2.6. Medidores de termopar  Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.

•  MEDICIÓN DEL VOLTAJE 

El osciloscopio se utiliza a menudo para tomar medidas en circuitos eléctricos. Es especialmente útil porque puede mostrar cómo varían dichas medidas a lo largo del tiempo, o cómo varían dos o más medidas una respecto de otra.

El instrumento más utilizado para medir la diferencia de potencial (el voltaje) es un galvanómetro que cuenta con una gran resistencia unida a la bobina. Cuando se conecta un medidor de este tipo a una batería o a dos puntos de un circuito eléctrico con diferentes potenciales pasa una cantidad reducida de corriente (limitada por la resistencia en serie) a través del medidor. La corriente es proporcional al voltaje, que puede medirse si el galvanómetro se calibra para ello.

Para medir voltajes de corriente alterna se utilizan medidores de alterna con alta resistencia interior, o medidores similares con una fuerte resistencia en serie.

3. MOTORES Y GENERADORES ELÉCTRICOS , grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor.

Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831.

Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampère. Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor. Véase Magnetismo.

3.1. GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA 

Si una armadura gira entre dos polos magnéticos fijos, la corriente en la armadura circula en un sentido durante la mitad de cada revolución, y en el otro sentido durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en un sentido, o corriente continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución. En las máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido montado sobre el eje de una armadura. Las dos mitades del anillo se aislaban entre sí y servían como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbón se mantenían en contacto con el conmutador, que al girar conectaba eléctricamente la bobina a los cables externos. Cuando la armadura giraba, cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corriente invertía su sentido dentro de la bobina de la armadura. Así se producía un flujo de corriente de un sentido en el circuito exterior al que el generador estaba conectado. Los generadores de corriente continua funcionan normalmente a voltajes bastante bajos para evitar las chispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a voltajes altos. El potencial más alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de 1.500 voltios. En algunas máquinas más modernas esta inversión se realiza usando aparatos de potencia electrónica, como por ejemplo rectificadores de diodo.

3.2. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA 

En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a los generadores. De hecho podrían describirse como generadores que funcionan al revés.

Cuando la corriente pasa a través de la armadura de un motor de corriente continua, se genera un par de fuerzas debido a la acción del campo magnético, y la armadura gira. La función del conmutador y la de las conexiones de las bobinas del campo de los motores es exactamente la misma que en los generadores. La revolución de la armadura induce un voltaje en las bobinas de ésta. Este voltaje es opuesto al voltaje exterior que se aplica a la armadura, y de ahí que se conozca como voltaje inducido o fuerza contraelectromotriz. Cuando el motor gira más rápido, el voltaje inducido aumenta hasta que es casi igual al aplicado. La corriente entonces es pequeña, y la velocidad del motor permanecerá constante siempre que el motor no esté bajo carga y tenga que realizar otro trabajo mecánico que no sea el requerido para mover la armadura. Bajo carga, la armadura gira más lentamente, reduciendo el voltaje inducido y permitiendo que fluya una corriente mayor en la armadura.

3.3. GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA (ALTERNADORES) 

Como se decía antes, un generador simple sin conmutador producirá una corriente eléctrica que cambia de sentido a medida que gira la armadura. Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisión de potencia eléctrica, por lo que la mayoría de los generadores eléctricos son de este tipo. En su forma más simple, un generador de corriente alterna se diferencia de uno de corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la bobina de su armadura están sacados a los anillos colectores sólidos sin segmentos del árbol del generador en lugar de los conmutadores, y las bobinas de campo se excitan mediante una fuente externa de corriente continua más que con el generador en sí. Los generadores de corriente alterna de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos, para mejorar su eficiencia y para lograr con más facilidad la frecuencia deseada. Los alternadores accionados por turbinas de alta velocidad, sin embargo, son a menudo máquinas de dos polos. La frecuencia de la corriente que suministra un generador de corriente alterna es igual a la mitad del producto del número de polos por el número de revoluciones por segundo de la armadura.

3.4. MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA 

Se diseñan dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción. El motor síncrono es en esencia un alternador trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armadura están divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica.

La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnética variable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea de potencia de corriente alterna.

3.5. OTROS TIPOS DE MÁQUINAS 

En aplicaciones especiales se emplean algunos tipos de máquinas dinamoeléctricas combinadas. Por lo general, es deseable cambiar de corriente continua a alterna o a la inversa, o cambiar de voltaje de alimentación de corriente continua, o la frecuencia o fase con alimentación de corriente alterna. Una forma de realizar dichos cambios, es usar un motor que funcione con el tipo disponible de alimentación eléctrica para que haga funcionar un generador que proporcione a su vez la corriente y el voltaje deseados. Los generadores de motor, que están compuestos de un motor que se acopla mecánicamente a un generador adecuado, pueden realizar la mayoría de las conversiones antes indicadas.

4. PILA ELÉCTRICA

Desarrollada en 1850, la pila de dicromato consistía en electrodos de cinc y carbono situados en un frasco de cristal lleno de ácido crómico. El diseño de esta batería fue considerado mucho más seguro que el de sus predecesoras, pues no utiliza ácido nítrico concentrado que desprende humos venenosos.

 Pila eléctrica, dispositivo que convierte la energía química en eléctrica. Todas las pilas consisten en un electrólito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo positivo y un electrodo negativo. El electrólito es un conductor iónico; uno de los electrodos produce electrones y el otro electrodo los recibe. Al conectar los electrodos al circuito que hay que alimentar, se produce una corriente eléctrica.

4.1. PILAS PRIMARIAS 

La pila primaria más común es la pila Leclanché o pila seca, inventada por el químico francés Georges Leclanché en la década de 1860. La pila seca que se utiliza hoy es muy similar al invento original. El electrólito es una pasta consistente en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro de cinc. El electrodo negativo es de cinc, igual que el recipiente de la pila, y el electrodo positivo es una varilla de carbono rodeada por una mezcla de carbono y dióxido de manganeso. Esta pila produce una fuerza electromotriz de unos 1,5 voltios.

4.2. PILAS SECUNDARIAS  El acumulador o pila secundaria, que puede recargarse invirtiendo la reacción química, fue inventado en 1859 por el físico francés Gaston Planté. La pila de Planté era una batería de plomo y ácido, y es la que más se utiliza en la actualidad. Esta batería, que contiene de tres a seis pilas conectadas en serie, se usa en automóviles, camiones, aviones y otros vehículos. Su ventaja principal es que puede producir una corriente eléctrica suficiente para arrancar un motor; sin embargo, se agota rápidamente. El electrólito es una disolución diluida de ácido sulfúrico, el electrodo negativo es de plomo y el electrodo positivo de dióxido de plomo. En funcionamiento, el electrodo negativo de plomo se disocia en electrones libres e iones positivos de plomo. Los electrones se mueven por el circuito eléctrico externo y los iones positivos de plomo reaccionan con los iones sulfato del electrólito para formar sulfato de plomo. Cuando los electrones vuelven a entrar en la pila por el electrodo positivo de dióxido de plomo, se produce otra reacción química. El dióxido de plomo reacciona con los iones hidrógeno del electrólito y con los electrones formando agua e iones plomo; estos últimos se liberarán en el electrólito produciendo nuevamente sulfato de plomo.

4.3. PILAS SOLARES  Las pilas solares producen electricidad por un proceso de conversión fotoeléctrica. La fuente de electricidad es una sustancia semiconductora fotosensible, como un cristal de silicio al que se le han añadido impurezas. Cuando la luz incide contra el cristal, los electrones se liberan de la superficie de éste y se dirigen a la superficie opuesta. Allí se recogen como corriente eléctrica. Las pilas solares tienen una vida muy larga y se utilizan sobre todo en los aviones, como fuente de electricidad para el equipo de a bordo.

5. BATERÍA, aparato que transforma la energía química en eléctrica, y consiste en dos o más pilas eléctricas conectadas en serie o en paralelo en mixto. Se han desarrollado diversos tipos de nuevas baterías para vehículos eléctricos. Se trata de versiones mejoradas de las baterías convencionales, pero aún tienen numerosos inconvenientes como su corta duración, alto costo, gran volumen o problemas medioambientales. Las baterías destinadas a vehículos eléctricos incorporan sulfuro de litio-hierro, cinc-cloro, hidruro de níquel y sulfuro de sodio. Las compañías suministradoras de electricidad están desarrollando este tipo de baterías para utilizarlas como “niveladores de carga”, a fin de compensar las fluctuaciones esporádicas del sistema. Estas baterías ocupan poco espacio y apenas tienen efectos dañinos para el medioambiente.

6. TIPOS DE CONEXIONES

6.1. CONEXIÓN EN SERIE, Los elementos de un circuito eléctrico están conectados en serie cuando van colocados uno a continuación del otro a lo largo de un solo conductor, de manera que un electrodo que circula por el circuito habrá de pasar por todos ellos, uno detrás de otro. Si se diera el caso de que cualquiera de estos se desconectara, o se averiara, el paso de la corriente quedaría cortado.

6.2. CONEXIÓN EN PARALELO, Cuando los elementos de un circuito están conectados en diferentes cables que forman ramificaciones dentro de el circuito. Si se da el caso de que un electrodo pasa a través de uno de estos elementos, no podrá pasar por ninguno de los otros elementos que estén conectados en el circuito. Si se desconecta o se estropea uno, la resta continuará funcionando.

6.3. CONEXIÓN MIXTA, Cuando en el mismo circuito eléctrico encontramos elementos montados en serie i elementos montados en paralelo. Si desconectamos uno de los elementos continuará funcionando. En cambio, si desconectamos un elemento del circuito dejarán de funcionar porque no recibirán corriente eléctrica.

4.1.4. Representación de circuitos eléctricos en conexiones en paralelo.

Hasta ahora hemos considerado los circuitos con un solo receptor, pero lo cierto es que es más común encontrar varios receptores en el mismo circuito.

Cuando se instalan varios receptores, éstos pueden ser montados de diferentes maneras:

En serie

En paralelo

Mixtos

Circuitos en serie

En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.

Circuito en paralelo

En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.

Caída de tensión en un receptor

Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión.

La corriente en los circuitos serie y paralelo

Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imaginala circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito está en paralelo.

Pulsa sobre los circuitos de abajo para ver el movimiento de los electrones

Características de los circuitos serie y paralelo

            Serie    Paralelo

Resistencia     Aumenta al incorporar receptores      Disminuye al incorporar receptores

Caida de tensión         Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia.

La suma de todas las caídas es igual a la tensión de la pila. Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la fuente.

Intensidad        Es la misma en todos los receptores e igual a la general en el circuito.

Cuantos más receptores, menor será la corriente que circule.         Cada receptor es atravesado por una corriente independiente, menor cuanto mayor resistencia.

La intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Será, pues, mayor cuanto más receptores tengamos en el circuito.

Cálculos                      

 Cálculo de problemas

4.1.5. Cálculo del consumo de energía eléctrica en el domicilio.

QUÉ ES LA POTENCIA ELÉCTRICA

CÁLCULO DE LA POTENCIA DE UNA CARGA ACTIVA (RESISTIVA)

La forma más simple de calcular la potencia que consume una carga activa o resistiva conectada a un circuito eléctrico es multiplicando el valor de la tensión en volt (V) aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo recorre, expresada en amper. Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la siguiente fórmula:

El resultado de esa operación matemática para un circuito eléctrico monofásico de corriente directa o de corriente alterna estará dado en watt (W). Por tanto, si sustituimos la “P” que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la “W” de watt, tenemos también que: P = W, por tanto,

Si ahora queremos hallar la intensidad de corriente ( I ) que fluye por un circuito conociendo la potencia en watt que posee el dispositivo que tiene conectado y la tensión o voltaje aplicada, podemos despejar la fórmula anterior de la siguiente forma y realizar la operación matemática correspondiente: 

Si observamos la fórmula 1 expuesta al inicio, veremos que el voltaje y la intensidad de la corriente que fluye por un circuito eléctrico, son directamente proporcionales a la potencia, es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia también aumenta o disminuye de forma proporcional. De ahí se deduce que, 1 watt (W) es igual a 1 ampere de corriente ( I ) que fluye por un circuito, multiplicado por 1 volt (V) de tensión o voltaje aplicado, tal como se representa a continuación.

1 watt = 1 volt • 1 ampere

Veamos, por ejemplo, cuál será la potencia o consumo en watt de una bombilla conectada a una red de energía eléctrica doméstica monofásica de 220 volt, si la corriente que circula por el circuito de la bombilla es de 0,45 ampere.

Sustituyendo los valores en la fórmula 1 tenemos:

P = V • I

P = 220 • 0,45

P = 100 watt

Es decir, la potencia de consumo de la bombilla será de 100 W .

De igual forma, si queremos hallar la intensidad de la corriente que fluye por la bombilla conociendo su potencia y la tensión o voltaje aplicada al circuito, podemos utilizar la fórmula 2, que vimos al principio. Si realizamos la operación utilizando los mismos datos del ejemplo anterior, tendremos:

De acuerdo con esta fórmula, mientras mayor sea la potencia de un dispositivo o equipo eléctrico conectado a un circuito consumiendo energía eléctrica, mayor será la intensidad de corriente que fluye por dicho circuito, siempre y cuando el valor del voltaje o tensión se mantenga constante.

La unidad de consumo de energía de un dispositivo eléctrico se mide en watt-hora (vatio-hora), o en kilowatt-hora (kW-h) para medir miles de watt.

El consumo en watt (W) o kilowatt (kW) de cualquier carga, ya sea ésta una resistencia o un consumidor cualquiera de corriente conectado a un circuito eléctrico, como pudieran ser motores, calentadores, equipos de aire acondicionado, televisores u otro dispositivo similar, en la mayoría de los casos se puede conocer leyéndolo directamente en una placa metálica ubicada, generalmente, en la parte trasera de dichos equipos. En los motores esa placa se halla colocada en uno de sus costados y en el caso de las bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal o en su base.

4.1.7. Resolución de problemas cotidianos relacionados con circuitos eléctricos.

Solve Elec - Análisis de circuitos eléctricos y Resolución

Con Solve Elec puede dibujar y analizar los circuitos eléctricos que funcionan en corriente continua, obtener fórmulas literales y los valores de intensidad de corriente y tensiones definidas en el circuito y verificar las ecuaciones de circuitos relacionados.

4.1.8. Construcción de un circuito eléctrico domiciliar.

La carga eléctrica que fluye en su casa a través de los circuitos eléctricos lleva consigo la energía útil que se puede utilizar para una variedad de tareas. El circuito estándar de EE.UU. hogar tiene un voltaje efectivo de aproximadamente 120 voltios y voltaje representa la energía por unidad de carga. 120 voltios significa 120 julios de energía transportada por cada coulomb de carga. Un culombio de carga es la cantidad de carga que lleva a través de un cable por cada segundo si una corriente eléctrica de un amperio está fluyendo. Así que si usted está funcionando un aparato con un amperio de corriente suppied a una tensión de 120 voltios, se utiliza energía eléctrica a razón de 120 julios / segundo, o 120 vatios de energía eléctrica .

Al encender un aparato eléctrico, se permite a los 120 voltios para forzar a la corriente eléctrica a través del dispositivo, similar al uso de una bomba de presión para forzar el agua a través de una tubería. La energía que se realiza por la carga se utiliza mediante su transformación para llevar a cabo la calefacción, la iluminación, el trabajo mecánico (motores), etc En el proceso, como la carga progresa a través del aparato, su tensión cae de 120 voltios a esencialmente cero voltios con respecto a la Tierra. Este cargo se pasó luego arrojados a la tierra a través del cable de tierra. En el estándar receptáculo EE.UU., la carga en alrededor de cero voltios se lleva de nuevo al cuadro eléctrico a través del cable neutral y luego transportado a la tierra por el cable de tierra conectado al cuadro eléctrico.

Correlación  con temas  y subtemas  del programa  de estudio vigente:

Unidad             Tema   Subtema

5          Electromagnetismo     5.4-Ley de Biot-Savart

5.5-Ley de Gauss del campo magnético

5.6-Ley de Ampere

5.7-Ley de Faraday

5.8-Ley de Lenz

4.1.10. Determinación de la potencia instalada en el domicilio.

LOCALIZACION:

1) el estudio de la localización tiene como propósito seleccionar la ubicación mas conveniente para el proyecto, es decir, aquella que frente a otras alternativas posibles produzca el mayor nivel produzca el mayor nivel de beneficio para los usuarios y para la comunidad, con el menor costo social, dentro de un marco de factores determinantes o condicionantes.

2) De la Macro localización a la “Micro localización”.

3) En general, un proceso adecuado para el estudio de la localización consiste en abordar el problema de lo macro a lo micro. Explorar primero, dentro de un conjunto de criterios y parámetros relacionados con la naturaleza del proyecto, la región o zona adecuada para la ubicación del proyecto: municipio, zona, rural, zona urbana, y dentro de estas las áreas geográficas o subsectores mas propicios.

4) FACTORES LOCACIONALES

5) Llamamos factores locacionales a los elementos que influyen en el análisis de localización. Actúan como parámetro orientador, determinante o restrictivo de la decisión. La siguiente es una relación de los más comunes.

a) Ubicación de la población objetivo

b) Localización de materias primas e insumos

c) Existencias de vías d e comunicación y de medios d e transporte.

d) Facilidades de infraestructuras y de servicios públicos, agua, aseo, etc.

e) Condiciones topográficas y calidad de suelos.

f) Otras condiciones por ejemplo cerca de personas para trabajar. Fácil acceso a la mano de obra.

g) Control Ecológico

h) Planes reguladores municipales

i) Precios de la tierra.

j) Políticas locales.

k) Tamaño

l) Tecnología

No hay, en general, un factor que sea mas importante que otro. La importancia de cada uno de los factores Locacionales esta asociada a la naturaleza especifica de cada proyecto.

Micro localización:

Consiste en la selección puntual del sitio para la instalación del proyecto, una vez cumplido el análisis de macro localización.

Factores:

Existencias de vías comunicaciónales

Medios de transporte

Servicios públicos básicos

Topografía y estudio de suelos.

Condicones ambientales

Tamaño

Tecnología

Disponibilidad de área para los requerimientos actuales y futuras ampliaciones.

LOCALIZACION DE LA PLANTA

En este punto detallaremos la ubicación geográfica de la planta principal así como la de otras plantas u oficinas de la empresa, si lo hubiere.

La ubicación de la planta es importante la cercanía de la materia prima, acceso de mano de obra, infraestructura de vías de comunicación, infraestructura de servicios que permitan llevar el producto.

INFRAESTRUCTURA DE SERVICIOS

El acceso a la cercanía de los servicios publico facilita el funcionamiento de la planta.

Acceso a vías de comunicación y todos los servicios públicos tanto desde el punto de vista d e proveedores, como de la materia prima, este en un factor determinante en la ubicación.

EFLUENTE Y PERDIDAS DEL PROCESO

Todo proceso de producción genera perdidas física en el proceso productivo, las cuales deben de calcularse, esta información nos las da un Ingeniero de planta, de esa misma empresa. (ya que son los que conocen el proceso), recuerde Usted es un facilitador.

Tales como la inclusión de plantas de tratamientos , el reciclaje de los desperdicios y los ingresos o costos que pueda suponer su manejo.

CRONOGRAMA DE LA INVERSION:

Un estudio técnico del proyecto nos proporciona información básica sobre los costos

E inversión del proceso operativo.

Un estudio técnico debe contemplar:

Una relación entre el producto y las diferentes materias primas que se pueden utilizar. Reportemos los costos de todos los componentes:

* Información sobre el proceso productivo o de prestación de servicios.

* Datos sobre las necesidades de empleo(trabajadores) en términos de cantidad, características, perfil técnico.

* Datos sobre las instalaciones y los equipos que están asociados al proceso productivo y que nos orientarán sobre las necesidades de inversión.

ANALISIS TECNICO:

* El objetivo es aportar la información que permita hacer la evaluación económica del proyecto y en segundo lugar establecer las bases técnicas sobre las que se construirá e instalara la empresa en su conjunto.

* En esta fase se describirá de manera secuencial la forma para realizar un análisis técnico en detalle que proporcione estimaciones de costo e inversiones del proceso productivo.

* EN cualquier estudio es necesario que se siga una cierta secuencia; sin embargo, el esfuerzo, tiempo y dinero destinados al estudio dependerá del tamaño del proyecto, del numero de alternativas de tecnología seleccionada del producto y de la exactitud deseada en las estimaciones de costos.

4.1.11. Estimación del consumo según la potencia instalada.

Con un mínimo de conocimientos y cálculos sencillos, incluso con una buena precisión, podemos responder a muchas interrogantes en relación con el consumo doméstico de energía eléctrica, con sólo disponer de un reloj con secundario, un poco de tiempo y hacer uso inteligente del metrocontador.              

Definiciones

La potencia es la rapidez con que se consume o produce energía o, por analogía con la velocidad, es una cantidad de energía por unidad de tiempo, aunque esta unidad no aparezca explícita por ningún lado, tal como sucede con el nudo como unidad de velocidad: una milla marítima por hora (1,85 km/h).

La unidad de potencia es el watt, cuyo símbolo es W, que equivale al consumo de un joule (símbolo J) en un segundo. Para que se tenga una mejor idea, 1 W es la potencia aproximada de un pequeño bombillo de linterna de bolsillo. Un tubo de luz fluorescente mediano tiene entre 18 y 20 W; un televisor Panda, alrededor de 60 W; y una plancha eléctrica, entre 700 y 1 200 W. Una potencia de 1 000 W es lo mismo que un kilowatt

(1 kW).

La diferencia entre dos lecturas consecutivas del contador

representa el consumo en kilowatt-hora en el intervalo

de un mes. No obstante, cada persona puede hacer

las lecturas con la frecuencia que desee (semanal, diaria, etc.).

Antes de continuar se debe aclarar que según la norma vigente del Sistema Internacional de unidades (SI), los nombres de unidades siempre se escriben en minúscula, en singular y sin punto final. Pero sus símbolos se escriben con mayúscula, si el nombre resulta de un apellido, como en el caso del watt, que proviene de James Watt, el famoso inventor de la máquina de vapor; o del joule, que hace honor al físico británico James Prescott Jou

le, quien verificó experimentalmente la ley de conservación de la energía. En el caso del prefijo kilo, se abrevia siempre con k minúscula.

Las cantidades de energía consumida o entregada se obtienen multiplicando la potencia del equipo por el tiempo durante el cual trabaja. Si la potencia se expresa en W y el tiempo en segundos, el producto (cantidad de energía) queda en J. De esta forma, un bombillo de 20 W que trabaja durante sesenta segundos debe consumir 20 W x 60 s = 1 200 J.

Debido a que el joule es una cantidad muy pequeña para la mayoría de los casos prácticos, frecuentemente se usa una unidad que es de 3 600 000 veces mayor, que resulta de multiplicar la potencia en kW por el tiempo en horas, en lugar de segundos. Esta unidad recibe el nombre de kilowatt-hora o kWh (debe leerse así: kilowatthora y no kilowatt por hora).

De esta manera, una plancha de 1 200 W (1,2 kW) que trabaja durante dos horas consume 1,2 kW x 2 h = 2,4 kWh.

Tabla 1.Tarifa actual del servicio eléctrico

para el sector residencial por cada kilowatt-hora consumido

En esta unidad se contabiliza la energía que nos suministra la Unión Nacional Eléctrica (UNE), y que se mide mediante un instrumento que tenemos en nuestras casas llamado metrocontador, o simplemente contador, y cuyo principio de funcionamiento tiene en cuenta tanto la potencia que pasa por él, como el tiempo durante el que ocurre ese paso. La medición combinada de ambos efectos produce un movimiento acumulativo que se registra en un conjunto de cifras numéricas que conforman un número: la indicación o lectura del contador. Esa lectura es la cantidad de kilowatt-hora que han pasado por ese instrumento desde que se instaló en ese lugar (en el supuesto de que estuviera en 00000 en el inicio). Y la diferencia entre dos lecturas cualesquiera es la cantidad de energía en kilowatt-hora que ha pasado por el contador durante ese período.

Medición del consumo

El personal de la UNE lee normalmente el contador una vez al mes, de ahí que la diferencia entre dos lecturas consecutivas representa el consumo en kilowatt-hora en ese tiempo, o sea, un mes. Esto se puede comprobar al observar con atención los recibos de cobro del servicio eléctrico, donde se refleja la lectura, la fecha, el consumo del mes en kilowatt-hora y su valor monetario. No obstante, cada persona puede hacer las lecturas con la frecuencia que desee, por lo que estará en condiciones de seguir o monitorear el consumo cada semana, cada día, e incluso durante el día en intervalos regulares o no. Si se divide el consumo determinado por las lecturas, por la cantidad de horas transcurridas entre una y otra lectura, se obtiene la potencia media o promedio de ese intervalo de tiempo.

Tabla 2. Cálculo del valor que debe pagar

un usuario que consuma 350 kWh en un mes 

Si su lectura el 15 de septiembre de 2005 fue 08759 y el 15 de octubre del mismo año fue de 09029, su consumo en esos treinta días fue de 09029 – 08759 = 270 kWh, y su potencia media del mes se determina por: 270 kWh / (30 días x 24 horas) = 0,375 kW, o sea, 375 W. Este valor tiene que ser menor que la suma de las potencias de todos sus equipos eléctricos (que es su potencia instalada), pues no todos ellos están conectados simultáneamente las 24 horas del día, los treinta días del mes. El porcentaje que la potencia media representa de la potencia total instalada, recibe el nombre de factor de utilización, y permite pronosticar los consumos en determinadas situaciones.

Cálculo del valor monetario

Una vez determinado el consumo de energía de un mes, es posible calcular su valor monetario mediante la tarifa aplicable actualmente para el sector residencial (Tabla 1). Si el consumo es de 350 kWh en un mes, el usuario deberá pagar el resultado del cálculo expuesto en la tabla 2.

La mayor o menor potencia que en un instante está pasando puede ser juzgada por la rapidez de rotación del disco que posee el metrocontador. Observe que si sólo hay un radio conectado, el disco girará muy lentamente, mientras que si conecta una hornilla eléctrica, la rotación será mucho más rápida. Y como el disco está acoplado con el indicador de lectura, cuanto más rápidamente gira el disco, más avanzará la lectura del contador para un mismo tiempo, lo que significa un mayor consumo de energía.

Medición de potencias demandadas

¿Cómo puede medirse la potencia de un equipo eléctrico?

La respuesta es clara. De acuerdo con lo expuesto hasta ahora, la potencia se determina midiendo la rapidez de rotación del disco del contador. Dado que éste tiene una marca negra en su borde, es sencillo determinar su rapidez, que puede expresarse por el tiempo en segundos que demora en dar una vuelta si gira lentamente, o bien por la cantidad de vueltas que realiza en un tiempo razonable, digamos entre 60 y 180 segundos. Esta medición permite calcular, con una sencilla operación matemática, la cantidad de vueltas que daría el disco en una hora. Esto se determina dividiendo 3 600, que son los segundos que hay en una hora, por los segundos que se ha determinado demora el disco en dar una vuelta.

Para determinar potencias según la rapidez de rotación del disco, es preciso buscar en la cara del metrocontador un importante número, que representa la relación que existe entre el consumo dado de energía y la cantidad de vueltas que realiza el disco para ese consumo. Ese número es una constante para cada instrumento y se expresa como una cierta cantidad de vueltas por kiilowatt-hora; por ejemplo, 420 vueltas/kWh. Para mediciones periódicas es conveniente encontrar y anotar la constante del metrocontador que se tenga instalado. Este número también puede interpretarse como la rapidez del disco en vueltas por hora para una potencia de 1 kW. En el caso del ejemplo, serían 420 vueltas por hora, o 420/60 = 7 vueltas por minuto (también 60/7 = 8,6 segundos en dar una vuelta) para una potencia de 1 kW.

Por tanto, si se determina que un equipo provoca una rapidez de 3,5 vueltas por minuto, que es la mitad de la constante, la potencia media corresponderá a la mitad de

1 kW (1 000 W), es decir, 0,5 kW (500 W). Por supuesto, esto es cierto sólo si el equipo en cuestión está conectado durante la medición.

En resumen, tenemos que (vueltas/hora de la medición) / (constante de vueltas/kWh) = Potencia en kilowatt; o sea, la potencia (en kW) = 3 600 / (segundos para dar una vuelta x constante de vueltas/kWh). Si denominamos a los segundos para dar una vuelta con la letra t, la constante en vueltas/kWh con la C, y la potencia con la P, obtendremos la ecuación siguiente: P = 3 600 /(t x C).

Veamos un ejemplo: Se conecta sólo un refrigerador y se observa que el disco gira una vuelta completa en 62 segundos y la constante es de 420 vueltas/kWh, ¿qué potencia consume el refrigerador?

Rapidez: (3 600 s/hora) / (62 s/1 vuelta) = 58 vueltas/hora.

Potencia: (58 vueltas/hora) / (420 vueltas/kWh) = 0,138 kW = 138 W.

A partir de este momento estamos en condiciones de determinar potencias instantáneas, lo que permite descubrir algún eventual desperfecto del equipo. Es importante hacer notar que hay equipos que pueden tener diferentes valores de la potencia, como ocurre con las hornillas, licuadoras o ventiladores con selector de diferentes intensidades, o equipos con varios componentes, como el agitador y la centrífuga de una lavadora. En esos casos se deben hacer determinaciones separadas para cada régimen de trabajo o componente del equipo.

También resulta interesante conocer cuánto consume al mes un equipo específico.

Una vez determinada su potencia, es necesario conocer o estimar cuántas horas al mes trabaja normalmente, y luego multiplicarlas por la potencia expresada en kilowatt (recuerde que 1 kW = 1 000 W). La estimación de las horas de trabajo de un equipo al mes (factor de utilización o de servicio individual) debe requerir observaciones o mediciones separadas. Por ejemplo, si el refrigerador referido en el ejemplo funciona cinco minutos y está parado durante quince minutos, su factor de servicio será de

5 / (5 + 15) = 0,25 = 25 %.

El tiempo efectivo de trabajo del refrigerador, para un mes de treinta días, será de 30 días/mes x 24 h/día x 0,25 = 180 h/mes, y su consumo debe ser 0,138 kW x 180 h/mes, es decir, 24,8 kWh/mes.

4.1.12. Comparación entre lo estimado y el consumo reportado en el recibo de la empresa eléctrica que proporciona el servicio.

¿Te haz preguntado qué tarifa usa CFE para cobrar tu recibo de electricidad?, ¿Muchos números y cuentas poco claras? Realmente deducir esto no es cosa que se nos facilite a la mayoría de los mortales, sin embargo el día de hoy vamos a tratar de desglosar los cobros que hacen en tu recibo, así que busca tu último recibo de luz y empecemos.

Hay tres principales variables que debemos tomar en cuenta: la tarifa, si es temporada de verano o fuera de verano y el consumo de kilovatios por hora (kWh). Debido a la complejidad de cada uno vamos a ir por partes.

Tarifa

Lo primero que debemos identificar es el tipo de tarifa que te cobran, ésta viene especificada en tu recibo. Existen muchos tipos de tarifa como las Domesticas de Alto Consumo o las que aplican a negocios y empresas, pero en esta ocasión nos vamos a enfocar en las domésticas. Las tarifas de CFE están basadas en la temperatura ambiente de la localidad donde vives: entre más calor, más benévola. Existen 7 diferentes tarifas las cuales son las siguientes:

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1A: Temperatura media mensual en verano de 25 grados centígrados como mínimo.

1B: Temperatura media mensual en verano de 28 grados centígrados como mínimo.

1C: Temperatura media mensual en verano de 30 grados centígrados como mínimo.

1D: Temperatura media mensual en verano de 31 grados centígrados como mínimo.

1E: Temperatura media mensual en verano de 32 grados centígrados como mínimo.

1F: Temperatura media mensual en verano de 33 grados centígrados como mínimo.

El precio por kWh es prácticamente el mismo en todas éstas tarifas, pero es el primer parámetro que debemos identificar ya que cada una tiene ciertas particularidades que vamos a decirles más adelante.

Temporada de verano

Tal vez eres de los que piensa que cuando entra en vigor en horario de verano nuestro recibo de electricidad va a llegar más barato, pero esto no es necesariamente cierto. Durante esos meses la temperatura ambiental aumenta y provoca que muchos aparatos tengan que trabajar mucho mas como el refrigerador o el aire acondicionado; por lo que esta medida es para ahorrar solo un poquito de electricidad en cada casa que multiplicado por todos los hogares del país se evita la emisión de algunas toneladas de dióxido de carbono y ayudamos al medio ambiente.

Y la verdad es que el precio por kWh sí disminuye algunos centavos durante los seis meses de más calor en el año, por lo que ésta es la segunda variable que debemos tomar en cuenta para calcular lo que vamos a pagar por la electricidad. Por si tienes todavía duda, estamos en pleno verano y es la opción que tomaremos en cuenta.

Consumo

El consumo de kWh también es importante; hay diferencia en el precio si consumes 10kWh o 1000kWh. En cada una de las tarifas el precio por kWh puede tener tres valores que especificaré a continuación:

Básico: Es el precio más barato y se aplica de 0 hasta una cantidad específica de kWh dependiendo la tarifa.

Intermedio: Es un precio un poco más alto que se aplica al exceder el límite de kWh de consumo básico que te permite la tarifa.

Excedente: Es el precio más alto que se aplica al exceder el límite de kWh de consumo intermedio que te permite la tarifa.

¿Y cómo se los límites de consumo que me permite mi tarifa? Bueno, como comenté, entre más calor haga en tu localidad más benévola es tu tarifa, pero también más energía consumes. En la página de la CFE se publican a detalle éstos límites:

1: Básico (1 - 75), intermedio (76 - 125) y excedente (mayor a 125)

1A: Básico (1 - 100), intermedio (101 - 150) y excedente (mayor a 150)

1B: Básico (1 - 125), intermedio (126 - 200) y excedente (mayor a 200)

1C: Básico (1 - 150), intermedio (150 - 450) y excedente (mayor a 450)

1D: Básico (1 - 175), intermedio (176 - 600) y excedente (mayor a 600)

1E: Básico (1 - 300), intermedio (300 - 900) y excedente (mayor a 900)

1F: Básico (1 - 300), intermedio bajo (301 - 1200), intermedio alto (1201 - 2500) y excedente (mayor a 2500)

Estos límites son para la temporada de verano; en temporada fuera de verano estos limites disminuyen pero recordemos que es cuando necesitamos un poco menos de electricidad.

4.2.1. Descripción de las características de la materia.

La materia y sus características

Proyecto Salón Hogar

Nuestro planeta, el Sol, las estrellas, y todo lo que el hombre ve, toca o siente, es materia; incluso, los propios hombres, las plantas y los animales.

La materia presenta formas distintas, las cuales poseen características que nos permiten distinguir unos objetos de otros. El color, el olor y la textura son propiedades de la materia que nos ayudan a diferenciarlos.

Los estados de la materia

La materia se puede encontrar en tres estados:

Sólido, como la madera y el cobre;

Líquido, como el agua y el aceite; y

Gaseoso, como el aire y el vapor de agua.

Una misma materia se puede encontrar en los tres estados. Por ejemplo, el agua, que normalmente es líquida, cuando se enfría se convierte en sólido y, si se le aplica calor, se transforma en gas.

Estado sólido: un sólido es una sustancia formada por moléculas, que se encuentran muy unidas entre sí por una fuerza llamada Fuerza de Cohesión. Los sólidos son duros y difíciles de comprimir, porque las moléculas, que están muy unidas, no dejan espacio entre ellas.

Estado líquido: un líquido es una sustancia formada por moléculas que están en constante desplazamiento, y que se mueven unas sobre otras. Los líquidos son fluidos porque no tienen forma propia, sino que toman la del recipiente que los contiene.

Estado gaseoso: un gas es una sustancia formada por moléculas que se encuentran separadas entre sí. Los gases no tienen forma propia, ya que las moléculas que los forman se desplazan en varias direcciones y a gran velocidad. Por esta razón, ocupan grandes espacios.

Gas

Sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos

Estado natural

El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de la materia, o sea, sólido, líquido y gas.

Como sólido o hielo se encuentra en los glaciares y los casquetes polares, así como en las superficies de agua en invierno; también en forma de nieve, granizo y escarcha, y en las nubes formadas por cristales de hielo.

Existe en estado líquido en las nubes de lluvia formadas por gotas de agua, y en forma de rocío en la vegetación. Además, cubre las tres cuartas partes de la superficie terrestre en forma de pantanos, lagos, ríos, mares y océanos.

Como gas, o vapor de agua, existe en forma de niebla, vapor y nubes. El vapor atmosférico se mide en términos de humedad relativa, que es la relación de la cantidad de vapor de agua en el aire a una temperatura dada respecto a la máxima que puede contener a esa temperatura.

El agua está presente también en la porción superior del suelo, en donde se adhiere, por acción capilar, a las partículas del mismo. En este estado, se le denomina agua ligada y tiene unas características diferentes del agua libre. Por influencia de la gravedad, el agua se acumula en los intersticios de las rocas debajo de la superficie terrestre formando depósitos de agua subterránea que abastecen a pozos y manantiales, y mantienen el flujo de algunos arroyos durante los periodos de sequía.

Vapor de agua

Agua en estado gaseoso, que se emplea para generar energía y en muchos procesos industriales. Esto hace que las técnicas de generación y uso del vapor de agua sean componentes importantes de la ingeniería tecnológica.

La producción de electricidad depende en gran medida de la generación de vapor, para lo que el calor puede provenir de la combustión de carbón o gas, o de la fisión nuclear de uranio. El vapor de agua también se sigue usando mucho para la calefacción de edificios, y sirve para propulsar a la mayoría de los barcos comerciales del mundo.

Cambios de la materia

Cambio Físico: es el cambio transitorio de las sustancias que no afecta a la naturaleza de la materia, aunque cambia su forma. Un cambio físico se produce por la acción de un agente externo a la naturaleza de la materia. En el caso del agua, el agente es el calor.

Cambios del estado del agua:

El paso del estado sólido a líquido recibe el nombre de fusión, lo que sucede por aumento de calor.

El paso de estado líquido a gaseoso se llama evaporación, lo que sucede por aumento de calor.

El paso del estado gaseoso a líquido se llama condensación, lo que sucede por pérdida de calor.

El paso de líquido a sólido recibe el nombre de solidificación, lo que sucede por pérdida de calor.