Conceptos de Electrónica

1) VOLTAJE
El voltaje es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica con mayor o menor potencia.

Voltaje y voltio son términos en homenaje a Alessandro Volta, que en 1800 inventara la pila voltaica y la primera batería química.

El voltaje es un sinónimo de tensión y de diferencia de potencial. En otras palabras, el voltaje es el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula para que ésta se mueva de un lugar a otro. En el Sistema Internacional de Unidades, dicha diferencia de potencial se mide en voltios (V), y esto determina la categorización en “bajo” o “alto voltaje”.

Un voltio es la unidad de potencial eléctrico, fuerza electromotriz y voltaje. Algunos voltajes comunes son el de una neurona (75 mV), una batería o pila no recargable alcalina (1,5 V), una recargable de litio (3,75 V), un sistema eléctrico de automóvil (12 V), la electricidad en una vivienda (230 en Europa, Asia y África, 120 en Norteamérica y 220 algunos países de Sudamérica), el riel de un tren (600 a 700 V), una red de transporte de electricidad de alto voltaje (110 kV) y un relámpago (100 MV).

El término “alto voltaje” caracteriza circuitos eléctricos en los cuales el nivel de voltaje usado requiere medidas de aislamiento y seguridad. ESto ocurre, por ejemplo, en sistemas eléctricos de alto nivel, en salas de rayos X, y en otros ámbitos de la ciencia y la investigación física. La definición de “alto voltaje” depende de las circunstancias, pero se consideran para determinarlo la posibilidad de que el circuito produzca un “chispazo” eléctrico en el aire, o bien, que el contacto o proximidad al circuito provoque un shock eléctrico. Un shock eléctrico de magnitud aplicado a un ser humano u otros seres vivos puede producir una fibrilación cardíaca letal. Por ejemplo, el golpe de un relámpago en caso de tormenta sobre una persona a menudo es causa de muerte.

2) CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica no es sino el flujo de carga eléctrica. En un conductor sólido los electrones transportan la carga por el circuito porque se pueden mover libremente por toda la red atómica. Estos electrones se conocen como electrones de conducción. Los protones, por su parte, están ligados a los núcleos atómicos, los cuales se encuentran más o menos fijos en posiciones determinadas. En los fluidos, como en el electrólito de una batería de automóvil, en el flujo de carga eléctrica pueden participar iones positivos y negativos además de electrones.

La corriente eléctrica se mide en amperes, cuyo símbolo como unidad del SI es A. Un ampere es el flujo de 1 coulomb de carga por segundo.

En un cable que transporta corriente la carga eléctrica neta es cero. En condiciones normales el número de electrones que hay en el cable es igual al número de protones presentes en los núcleos atómicos. Cuando fluyen electrones en un cable el número que entra por un extremo es igual al número que sale por el otro. La carga neta es normalmente cero en todo momento.

3) CIRCUITO ELÉCTRICO

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, capacitores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada.

Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, capacitores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna.

Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Partes:

• Componente: Un dispositivo con dos o más terminales que puede fluir carga dentro de él. En la figura 1 se ven 8 componentes entre resistores y fuentes.
• Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es consdierado como un nodo puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0).
• Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
• Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a su vez forman un lazo.
• Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
• Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.

4) MICROSHOCK Y MACROSHOCK

Microshock es un riesgo en pacientes con los conductores intracardiacos, tales como electrodos externos de los marcapasos o catéteres llenados salinos, dentro del corazón. Una corriente de hasta sólo 10uAmperios directamente con corazón, puede enviar a un paciente directamente en fibrilación ventricular.

Macroshock se define como el paso de corriente de una parte del cuerpo a otra, especialmente de un brazo a otro y, por tanto, a través del corazón. La corriente es el factor más importante.

5) ELEMENTOS DE SEGURIDAD ELÉCTRICA

Los riesgos representados por la electricidad son de diversos tipos. Entre ellos merecen citarse:

• La descarga a través de ser humano.
• La producción de un incendio o explosión

Descarga a través de ser humano: 

Si el individuo no aislado toca uno de los polos de un conductor la electricidad de descargará a tierra a través de su cuerpo. En cambio, si el contacto de realiza simultáneamente con los dos polos del conductor, el cuerpo del individuo servirá para cerrar el circuito.

La magnitud del daño producido por una descarga eléctrica depende de la intensidad de la corriente ( amperaje), de la duración de la misma y de la trayectoria recorrida en le cuerpo del sujeto.

Dado que en el momento de la descarga eléctrica el individuo pasa a formar parte del circuito hay que tener en cuenta otros factores tales como su mayor o menor conductividad, por ejemplo, el estado de humedad de la piel influye, ya que si ésta está mojada disminuye su resistencia al pasaje de la corriente, es decir que el sujeto se vuelve mejor conductor.

El peligro de muerte es mayor cuando la corriente eléctrica atraviesa órganos vitales en su paso por el individuo: corazón (fibrilación), pulmones, sistema nervioso (paro respiratorio).

Producción de un incendio o explosión: 

Se ha visto que uno de los fenómenos que acompaña el pasaje de corriente a través de un conductor es la producción de calor (efecto Joule), que es mayor cuanto más grande sea la resistencia del conductor. 

Si este fenómeno se produce en instalaciones eléctricas de gran resistencia y tamaño se lleva al aumento de la temperatura en un área, lo que es particularmente peligroso si estén el la misma materiales fácilmente inflamables. 

Otro peligro es la producción de chispas entre dos conductores.

MEDIDAS DE SEGURIDAD EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS: 

1. - Al realizar una instalación eléctrica deben tenerse en cuenta los dos peligros principales enunciados: descarga eléctrica e incendio o explosión. Afortunadamente en los últimos años han aparecido nuevos materiales y dispositivos que han perfeccionado los sistemas de seguridad.
2. - Los equipos e instalaciones eléctricas deben construirse e instalarse evitando los contactos con fuentes de tensión y previendo la producción de incendio. Al seleccionar los materiales que se emplearán hay que tener en cuenta las tensiones a que estarán sometidos. 
3. - El control de estas operaciones, así como la puesta en funcionamiento de estos equipos, debe estar a cargo de personal con experiencia y conocimientos. Especialmente cuando se trate de instalaciones de alta tensión eléctrica es necesario impedir que accidentalmente alguna persona o material tome contacto con los mismos. Esto puede lograrse ya sea cercando el lugar peligroso o instalando en lugares elevados o en locales separados a los cuales sólo tengan acceso ciertas personas. Debe ponerse atención a este peligro cuando se realicen trabajos de reparación, pintura, etc. en las vecindades y se quiten provisoriamente las medidas de seguridad. 
4. - Al instalar los equipos eléctricos debe dejarse lugar suficiente alrededor de los mismos como para permitir no sólo el trabajo adecuado sino también el acceso a todas las partes del equipo para su reparación, regulación o limpieza. 
5. - Los lugares donde existan equipos de alta tensión no deben usarse como pasaje habitual del personal.
6. - Los conductores se señalarán adecuadamente, de manera que sea fácil seguir su recorrido. Deben fijarse a las paredes firmemente y cuando vayan dentro de canales, caños, etc., tendrán, a intervalos regulares, lugares de acceso a los mismos.
7. - Los conductores estarán aislados mediante caucho, amianto, cambray, etc. en el caso de que no puedan aislarse completamente, por ejemplo: cables de troles, los conductores deben protegerse para impedir contactos accidentales. 
8. - Es preferible que los conductores se ubique dentro de canales, caños, etc. para impedir su deterioro. 
9. - Es necesario que los fusibles estén también resguardados. Esto puede hacerse de varias formas, por ejemplo: encerrándolos o permitiendo el acceso a las cajas sólo al personal autorizado. 
10. - Cuando los fusibles funcionen con alto voltaje es conveniente que estén colocados dentro de un receptáculo o sobre un tablero de distribución y sean desconectables mediante un conmutador. Estos conmutadores podrán accionarse desde un lugar seguro, teniendo un letrero que indique claramente cuando de conectan o desconectan los fusiles. 
11. - Los conmutadores deben instalarse de manera tal que impidan su manipulación accidental. 
12. - Los tableros de distribución se utilizan para controlar individualmente los motores. Para evitar accidentes conviene que estén blindados, encerrados los elementos conectados a fuentes de alta tensión eléctrica para evitar el acceso de personas no autorizadas. El piso alrededor de los mismos debe estar aislado y aquellos elementos conectados a fuentes de alta tensión deben tener pantallas aislantes que permitan su reparación o regulación sin tocarlos. 
13. - Los circuitos de cada uno de los elementos del tablero deben ser fácilmente individualizables y de fácil acceso. Es conveniente poner a tierra las manivelas. 
14. - Para realizar reparaciones debe cortarse el pasaje de electricidad. 
15. - Los motores eléctricos deben aislarse y protegerse, evitando que los trabajadores puedan entrar en contacto con ellos por descuido. Cuando funcionen en lugares con exceso de humedad, vapores corrosivos, etc., deben protegerse con resguardos adecuados. 
16. - Si bien es preferible no utilizar lámparas eléctricas portátiles, cuando no sea posible reemplazarlas por sistemas eléctricos fijos se las proveerá de portalámparas aislados con cables y enchufes en perfectas condiciones y los mismos deberán ser revisados periódicamente. 
17. - Los aparatos para soldadura y corte mediante arco eléctrico deben aislarse adecuadamente, colocando los armazones de los mismos conectados a tierra. Las ranuras para ventilación no deben dejar un espacio tal que permita la introducción de objetos que puedan hacer contacto con los elementos a tensión.