Corriente Eléctrica: Conceptos Fundamentales
Es la circulación de cargas eléctricas (generalmente electrones) a través de un circuito eléctrico cerrado. Estas cargas se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de energía que suministra una fuerza electromotriz (FEM), también llamada voltaje o tensión eléctrica.
Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que se disponga de tres factores fundamentales:
- Una fuente de fuerza electromotriz (FEM).
- Un conductor que permita a los electrones fluir.
- Una carga o resistencia conectada.
Tipos de Corriente Eléctrica
Corriente Continua (CC)
Es un tipo de corriente en la que la tensión eléctrica se mantiene constante, tanto en valor (magnitud) como en el sentido de circulación. Por eso, el polo positivo (+) y el polo negativo (-) siempre están en la misma posición.
Corriente Alterna (CA)
Es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales eléctricas. Es el tipo de corriente que utilizamos en los enchufes o tomas de corriente de las viviendas. Este tipo de corriente es la más habitual porque es la más fácil de generar y transportar. En este tipo de corriente, la intensidad varía con el tiempo y, además, cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo (frecuencia de 50 Hz).
Ley de Ohm: Resistencia y Relación Fundamental
La corriente eléctrica solo puede fluir en un material que disponga de un número suficiente de electrones libres. Los materiales que cumplen con estos criterios se denominan conductores eléctricos.
Todos los materiales ofrecen una resistencia eléctrica, es decir, una oposición al paso o circulación de electrones. Esto ocurre cuando los electrones que se mueven libremente chocan con los átomos del material conductor, inhibiendo su movimiento.
La Ley de Ohm expresa la relación fundamental entre la tensión (V), la intensidad de corriente (I) y la resistencia (R). Establece que, en un circuito con una resistencia determinada, la intensidad de corriente es directamente proporcional a la tensión aplicada, es decir:
- Si aumenta la tensión, aumenta la intensidad, y viceversa.
- Si aumenta la resistencia, disminuye la intensidad, y viceversa.
Electromagnetismo: Interacción entre Electricidad y Magnetismo
Cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, se induce un campo magnético. La intensidad del campo magnético generado aumenta con la fuerza de la corriente eléctrica.
El electromagnetismo está regido por tres normas esenciales:
- Alrededor de un conductor por el que circula una corriente, se produce un campo magnético.
- El sentido de la corriente en el conductor es determinante para la dirección y sentido de las líneas del campo magnético.
- La intensidad del campo magnético es directamente proporcional a la intensidad de la corriente eléctrica circulante por el conductor.
Condensador: Almacenamiento de Energía Eléctrica
Un condensador consiste en dos placas metálicas conductoras separadas por un material dieléctrico (aislante). Cuando se aplica una tensión, se cargan eléctricamente ambas placas. Si se interrumpe el circuito, la carga eléctrica permanece almacenada en el condensador. Cuanto mayor es la capacitancia de un condensador, mayor será la carga eléctrica que puede almacenar para una determinada tensión.
Diodo: Componente de Flujo Unidireccional
Los diodos son componentes eléctricos que dejan fluir la corriente en un solo sentido:
- En el sentido de polarización directa (o sentido de flujo), la resistencia es tan baja que la corriente puede circular con mínima oposición.
- En el sentido de polarización inversa, la resistencia es tan alta que la corriente prácticamente no puede circular.
Si se inserta un diodo en un circuito de Corriente Alterna (CA), la corriente se rectifica.
Fuente de Alimentación: Conversión y Regulación de Energía
- El transformador reduce la tensión de entrada. La tensión de la red (por ejemplo, 230 V) se aplica a la entrada del transformador, y en su salida se obtiene una tensión más baja (por ejemplo, 24 V).
- El rectificador convierte la tensión de CA en tensión de CC. El condensador a la salida del rectificador se encarga de alisar la tensión.
- El regulador de tensión a la salida de la fuente de alimentación es necesario para asegurar que la tensión eléctrica permanezca constante, independientemente de las variaciones de la corriente de carga.
Pulsadores y Selectores: Control de Circuitos
Para aplicar o interrumpir una corriente en una carga, o para conmutar un circuito, se utilizan interruptores, que permiten la activación, desactivación o cambio de estado de los dispositivos.
Según su comportamiento, estos interruptores se dividen en pulsadores y selectores.
- Los selectores son interruptores que permanecen mecánicamente enclavados en la posición seleccionada hasta que se cambian manualmente.
- Los pulsadores son interruptores que solo mantienen la posición de accionamiento mientras se les aplica una fuerza, regresando a su estado inicial al liberarlos.
Relés y Contactores: Control Electromagnético
Un relé es un interruptor accionado electromagnéticamente.
Temporizadores
Los temporizadores son un tipo de relés diseñados para conectar o desconectar determinados contactos después de un tiempo ajustable preestablecido.
Contactores
Los contactores funcionan de manera similar a los relés, pero están diseñados para conmutar corrientes y potencias mucho más elevadas, como la conexión de motores eléctricos o cargas industriales.
Electroválvulas: Control Neumático y Eléctrico
La diferencia entre las válvulas distribuidoras convencionales y las electroválvulas radica exclusivamente en su forma de accionamiento.
Las electroválvulas combinan las ventajas de la electricidad y la neumática. Constan de una válvula neumática que genera una señal de salida, y de un accionamiento eléctrico denominado solenoide o bobina.
Las tareas más importantes de las electroválvulas distribuidoras son:
- Abrir y cerrar la alimentación del aire.
- Control de avance y retroceso de los cilindros.
Electroválvula 3/2 Vías Monoestable
Esta válvula de asiento 3/2 vías monoestable, normalmente cerrada (NC), es actuada directamente por un solenoide y retorna a su posición de reposo mediante un muelle.
Electroválvula 3/2 Vías Monoestable Pilotada
La diferencia entre esta válvula y la de control directo es la adición de un servopilotaje interno. La válvula piloto actúa como un amplificador, ya que la fuerza generada por el solenoide es amplificada por la válvula piloto para mover el elemento principal.
Electroválvula 5/2 Vías Monoestable Pilotada
La válvula 5/2 vías monoestable pilotada realiza una función similar a la de 4/2 vías, pero se diferencia en que posee dos escapes independientes, mientras que la 4/2 vías tiene un único escape.
Electroválvula 5/2 Vías Biestable
A diferencia de las válvulas monoestables que emplean un muelle, las válvulas 5/2 vías biestables mantienen su última posición accionada hasta que se energiza la otra bobina, sin necesidad de mantener la tensión en el solenoide.
Electroválvula 5/3 Vías Biestable
Las válvulas 5/3 vías poseen una posición central adicional. Cada posición (incluida la central) se mantiene mientras esté excitada la correspondiente bobina o, en el caso de una configuración con retorno por muelle, la válvula regresa a su posición media inicial si ninguna de las bobinas está excitada.
Sensores: Detección de Desplazamiento y Magnitudes Físicas
Los sensores son dispositivos de accionamiento automático que detectan una posición o una magnitud física (como desplazamiento, presión, temperatura, etc.) y, en función de estos valores, generan una señal eléctrica que se emplea para provocar un accionamiento o control.
- Para contar piezas.
- Para detectar la presencia y posición de objetos.
- Para medir y supervisar la presión.
- Como finales de carrera de los vástagos de los cilindros.
Detectores Reed
Los detectores Reed son sensores de proximidad accionados magnéticamente. Se emplean en aplicaciones con un gran número de maniobras, donde no hay espacio para finales de carrera mecánicos, o en condiciones ambientales adversas como polvo, arena o humedad.
Sensores de Proximidad Inductivos
Se utilizan para la detección sin contacto de materiales conductores (metales). Cuando se aplica tensión, una bobina situada en la cabeza del sensor genera un campo electromagnético. Al introducirse un material conductor en este campo, el sensor lo detecta y se activa.
Sensores de Proximidad Capacitivos
Los sensores de proximidad capacitivos reaccionan no solo ante materiales conductores, sino también ante aislantes con una determinada constante dieléctrica. Por lo tanto, son capaces de detectar una amplia variedad de materiales.
Sensores de Proximidad Ópticos
Los sensores de proximidad ópticos utilizan medios ópticos y electrónicos para la detección de objetos. Responden a los cambios en la intensidad de la luz que incide sobre su receptor.
Sensores de Barrera de Luz
Los sensores de barrera de luz tienen el emisor y el receptor separados e independientes.
Sensor de Retroreflexión
En el sensor de retroreflexión, el emisor y el receptor están dispuestos en el mismo cuerpo.
Sensor de Reflexión Directa
En el sensor de reflexión directa, el emisor y el receptor están dispuestos en el mismo cuerpo.
Sensores de Ultrasonidos
Los sensores de ultrasonidos son capaces de detectar un objeto situado dentro de su campo de acción mediante la emisión y recepción de ondas ultrasónicas.
- Modo Eco: El sensor emite y recibe la onda ultrasónica. Si la onda es reflejada y recibida, significa que ha detectado un objeto.
- Modo Barrera (Opuesto): Se utilizan dos sensores, uno como emisor y otro como receptor. Si el receptor no recibe las ondas, significa que un objeto ha interrumpido el haz ultrasónico.
Sensores de Temperatura
Los sensores de temperatura son capaces de transformar una magnitud física (temperatura) en una señal eléctrica.
Sensores de Presión
Los sensores de presión transforman una magnitud física (presión, a menudo neumática o hidráulica) en una señal eléctrica.