2. Los Elementos Invisibles en el Auto

Los Elementos Invisibles que se Encuentran en los Circuitos Eléctricos del Automóvil

En la clase anterior vimos las 3 claves principales para poder arreglar las fallas eléctricas de los autos y tal como te comentaba existen también otros elementos los cuales son parte de los circuitos eléctricos.

Estos elementos por extraño que parezca son totalmente invisibles, no obstante el conocerlos nos ayudará en gran medida ya que están  totalmente ligados al correcto funcionamiento de los dispositivos conectados en los circuitos, un ejemplo común de la ausencia parcial de uno de estos elementos es cuando la intensidad de las luces es baja.

Como vimos, los circuitos permiten conectar los distintitos dispositivos eléctricos que se encuentran en el automóvil, tales como ventiladores, motores eléctricos, luces o el auto estéreo, sin embargo lo que los hace funcionar es la corriente eléctrica.

 

Pero en sí, que es la Corriente Eléctrica y Como se Forma?

La corriente eléctrica es el movimiento de los electrones libres a través de un conductor, y…que es un electrón?

Los electrones son partículas subatómicas presentes en los átomos. Si «hacemos memoria» un poquito recordaremos que alguna vez lo vimos en la escuela en la clase de física.

El átomo es la unidad mas pequeña de la materia, es de lo que están hechas todas las cosas. Su núcleo está formado por protones los cuales tienen carga positiva y neutrones los cuales no tienen carga, los electrones se encuentran orbitando alrededor del núcleo en lo que pareciera ser un «mini sistema solar», éstos últimos contienen carga negativa.

electrones en orbita

Todos los elementos de la materia ya sea un metal, papel o plástico tienen su propio átomo característico e individual, cada uno de ellos tiene su propio numero de protones, neutrones y electrones.

Los electrones se encuentran alrededor del núcleo en diferentes orbitas llamadas capas y se identifican con las letras K, L, M, N ,O. Cada una de estas capas u orbitas contienen un limite de electrones que pueden ocuparla.

Las  5 capas mas cercanas al núcleo y el número de electrones que se necesitan para llenarlas son las siguientes:

Capa K. 2 electrones

Capa L. 8 electrones

Capa M. 18 electrones

Capa N. 32 electrones

Capa O. 32 electrones

Entre mas lejos están los electrones del núcleo es mas débil la fuerza de atracción positiva de los protones, cuando un elemento tiene menos de 4 electrones en su orbita exterior estos electrones son llamados electrones libres, esto porque pueden ser fácilmente extraídos de su orbita por una fuerza eléctrica y enviados hacia dentro de la orbita de otro átomo idéntico que se encuentre adyacente e inclusive interactuar con ellos.

Los elementos como el oro, la plata y el cobre son ejemplos de átomos con electrones libres ya que solo cuentan con un electrón en su órbita o capa exterior.

atomo de cobre con 29 electrones

atomo de plata 47 electrones

Debido a que estos metales cuentan con electrones libres son muy buenos conductores y son utilizados para la electricidad.

Conductores

Son conductores todos los elementos que cuentan con menos de 4 electrones en su órbita exterior, ejemplos de estos elementos son el cobre, aluminio y plata. El cobre es el metal mas utilizado en los autos por su buena conductividad y bajo precio comparado con otros metales con sus mismas propiedades.

cables de cobre

Cuando un fuente de energía como la de una batería de auto es conectada a los extremos de un conductor se provoca el movimiento de los electrones a través de él, esto porque una carga positiva es conectada de un lado del conductor y en el otro extremo la carga negativa, al hacer esto, la carga negativa rechaza a los electrones con carga negativa mientras la carga positiva de la fuente los atrae del otro extremo, recordemos que cargas iguales se repelen mientras cargas opuestas se atraen.

Cabe mencionar que si bien los electrones  viajan de negativo a positivo (teoría electrónica) las representaciones en los circuitos para aplicaciones automotrices siempre mostrará la teoría convencional en el cual el sentido de la corriente eléctrica es de positivo a negativo.

electrones avanzando en un cable

Esta fuerza que ejerce la batería sobre los electrones para moverlos y que hagan un trabajo se le llama Fuerza Electromotriz o Voltaje.

Como lo mencionaba al inicio del articulo, fuerzas invisibles presentes en los circuitos eléctricos hacen que se produzca el trabajo mediante la electricidad, estos elementos son importantes ya que ello determina la manera en que interactúa la electricidad dentro del circuito.

Amperes, Voltaje y Resistencia

Amperes

El ampere se utiliza como la medida de la cantidad de flujo de corriente. Cuando 6.28 billones de billones de electrones (un culombio) pasan a través de un conductor en un segundo, esto representa un ampere de corriente. El ampere es la unidad eléctrica de la cantidad del flujo de electrones.

electrones a traves de un conductor

Algunos dispositivos eléctricos como relevadores, interruptores o inclusive cables muestran la cantidad de amperes que pueden resistir.

El empleo, abreviaturas convencionales y mediciones para los amperes se muestran de la siguiente manera:

  • El ampere es la unidad de medición del flujo de electrones

  • A y amps se utilizan como abreviaturas de los amperes

  • La letra mayúscula I (intensidad) se usa en cálculos matemáticos para representar los amperes

  • Para medir los amperes se puede usar un multímetro

En un circuito eléctrico es importante conocer la cantidad en amperes que correrá a través de el ya que como veremos mas adelante si no se utiliza el calibre de cable adecuado éste puede quemarse debido a el excesivo flujo de corriente (amperes)

Voltaje

Se denomina voltaje al potencial eléctrico existente en un circuito eléctrico, cuando el voltaje se encuentra presente en algún circuito eléctrico hay potencial para el flujo de corriente, esto significa que los electrones pueden moverse a través del conductor ya que son impulsados por la Fuerza Electromotriz o el voltaje.

Podemos imaginar al voltaje como un chorro de agua cayendo a 10 mts de altura y haciendo funcionar una rueda hidráulica, el agua en si representa a los amperes pero cayendo a 10 mts de altura tiene potencial para hacer girar la rueda, por lo que podemos decir que tiene potencial eléctrico o voltaje que es el que le permite realizar el trabajo.

voltaje, representacion del voltaje

El agua por si sola no tiene potencial pero si la hacemos caer a cierta altura adquiere la fuerza para realizar un trabajo, lo mismo sucede con los electrones o amperes, necesitan una fuerza que los haga pasar a través de un conductor o un cable y así realizar un trabajo.

El flujo eléctrico a través de un circuito es similar al agua que fluye por una rueda hidráulica, a mayor cantidad de agua (amperes en un conductor) mayor es la cantidad de trabajo que hace. La cantidad de agua que fluye siempre es constante pero la fuerza (voltaje en los conductores electricos) cae conforme la corriente fluye a través de un circuito así como la fuerza el agua se debilita al llegar a la superficie de 0 metros.

Es posible tener presiones muy altas de agua (volts) mediante maquinas como las hidro lavadoras y bajo flujo de agua (amperes). así como también es posible tener alto flujo de agua (amperes) y bajas presiones (volts)

presion electrica

El voltaje no fluye a través de los conductores pero si es el responsable de que la corriente en amperes fluya a través del conductor.

Los usos, abreviaturas convencionales y mediciones para el voltaje son los siguientes:

  • Se utiliza el Volt para medir la cantidad de presión eléctrica

  • V es la abreviatura para volts

  • El símbolo que se usa para realizar cálculos es la letra E para Fuerza electromotriz

  • Para medir volts podemos utilizar un multímetro posicionando la perilla en la opción que corresponde a el voltaje.

En un circuito eléctrico el voltaje también es importante ya que no todos los dispositivos en el auto trabajan con el mismo voltaje que proporciona la batería (12v) por ejemplo los sensores, muchos de ellos trabajan con voltajes inferiores a 5v.

Resistencia (Ohms)

La resistencia es la oposición de los materiales al flujo de la corriente eléctrica a través de ella, todos los materiales tienen cierto nivel de resistencia, en un circuito eléctrico puede haber una o varias resistencias (debe haber al menos una) Las resistencias pueden ser algunas de las siguientes:

  • Relevadores

  • Solenoides

  • Bobinas

  • Motores Eléctricos

  • Cornetas

  • Elementos de calor como el encendedor de cigarrillos

  • Focos

La resistencia al flujo de electrones libres a través de un conductor resulta de la infinidad de colisiones de los electrones causadas dentro de los átomos del conductor.

resistencia electrica

La resistencia eléctrica se mide en unidades llamadas ohms. Los usos, abreviaturas convencionales y mediciones para la resistencia son las siguientes:

  • El ohm es la unidad que se utiliza para medir la resistencia

  • El símbolo de ohm es la letra griega omega mayúscula Ω

  • El símbolo empleado en cálculos es la letra R para la resistencia

  • Para medir los ohms se puede usar un multímetro posicionando la perilla en la opción correspondiente a ohms.

Como vimos en esta lección, el voltaje, los amperes y la resistencia son elementos presentes en los circuitos eléctricos, estos elementos son de suma importancia y los debemos tomar en cuenta al trabajar con problemas eléctricos del auto.

Mas adelante veremos como afecta la falta o exceso de algunos de estos elementos como el voltaje y el amperaje, como es que el voltaje de 12v de la batería se puede aumentar de forma exponencial (arriba de 10,000 volts) y en donde se utiliza en el auto esa cantidad de voltaje. Pero eso… será mucho mas adelante, mientras tanto…

Cuéntame, que te parece esta lección de como interactúa la electricidad en los cables o través de los conductores, en esta nueva era crees que algún día podamos tener energía inalámbrica tal como lo visualizaba el Genio de la Electricidad, Físico e Inventor Nikola Tesla.?

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