Electrónica Montecarlo

Por qué necesitan baterías los autos a combustión

2024-01-22T14:31:00.001-03:00

En este artículo profundizaremos en las baterías de los autos, pero no en la de los eléctricos sino en la de los que usan motores de combustión interna, ya sea a gasolina (nafta) o diésel.

Por qué son necesarias las baterías

Los autos a combustión, pese a usar motores que funcionan quemando combustible, también usan baterías. ¿Por qué? Hay varias razones.

Arranque: el diseño de estos motores les permite mantenerse en movimiento e incluso acelerar. Pero no pueden empezar a moverse estando detenidos. Algunos motores, sobre todo de autos muy antiguos, ciclomotores o grupos electrógenos, incorporan una manivela, pie o cuerda con la que darle el movimiento que necesitan para arrancar. Pero la mayoría de autos modernos incorpora una batería que alimenta un arrancador, es decir, un motor eléctrico.
Energía eléctrica para dispositivos: los autos incluyen muchos aparatos, desde luces a aires acondicionados, que necesitan electricidad. Cuando el auto está encendido, un generador de energía llamado alternador la proporciona. Pero cuando está detenido o cuando la demanda es muy alta, la batería actúa como fuente de energía.
Estabilización de voltaje: al depender del funcionamiento del motor de combustión que varía su velocidad, el alternador puede sufrir picos de tensión. La batería ayuda a estabilizarlos.
Respaldo del sistema de encendido: algunos motores necesitan generar una chispa para encender la mezcla de combustible, lo que se conoce como encendido. Cuando el motor funciona a bajas velocidades la batería colabora con este sistema.

Qué tipo de baterías llevan

Los autos a combustión suelen llevar baterías de plomo-ácido. Utiliza placas de plomo sumergidas en ácido sulfúrico; esté último es el electrolito (para comprender el funcionamiento de las baterías tienes este artículo). Se dividen en baterías de celda abierta (con mantenimiento) y baterías selladas (libres de mantenimiento).

Al tener un electrolito líquido las baterías de plomo-ácido pueden derramarse. Para evitar eso se han fabricado baterías con tecnología avanzada que usan ácido sulfúrico en forma de gel que no se derrama y son libres de mantenimiento.

Imagen

https://www.flickr.com/photos/touring_club/8198816883

¿Cómo funcionan las baterías?

2024-01-03T17:33:00.014-03:00

Baterías de litio recargables

Las baterías son cada vez más importantes en la industria tecnológica y, ahora también, en la de la automoción con la irrupción del auto eléctrico. Por eso es importante estar informado de su funcionamiento. En este blog ya vimos los tipos de baterías más usados en dispositivos tecnológicos, pero ahora vamos a ver cómo trabajan internamente con una explicación sencilla.

Ánodo y cátodo

Podemos imaginar una batería como un recinto separado en dos cámaras. Una se llama ánodo y es el polo negativo y la otra cátodo y es el positivo. Están divididas por un separador físico para evitar chispazos internos, pero sumergidas en un líquido conductor llamado electrolito. En este caso nos centraremos en el caso de las de litio que son las más usadas hoy en día.

La descarga

Cuando conectamos los dos polos con un cable en el ánodo ocurre una reacción química que se llama oxidación. Durante esta reacción los átomos de litio pierden sus electrones y se forman iones. Un ion es un átomo que no tiene la misma cantidad de electrones (la parte negativa del átomo) que de protones (la parte positiva). En este caso son iones positivos porque le faltan electrones.

Estos electrones no pueden atravesar el electrólito. Por lo tanto viajan por el cable hasta el cátodo generando una corriente eléctrica. Cualquier cosa que pongamos en su camino, como una lámpara, se aprovechara de esa corriente.

Mientras tanto en el ánodo tendremos iones de litio, por eso se llaman a estas baterías de baterías de iones de litio o Li-Ion. Estos iones atraviesan el electrolito y viajan por dentro de la batería hasta el cátodo. Una vez allí se encuentran con los electrones que viajaron por fuera de la batería, y vuelven a formar átomos estables. Esta reacción se llama reducción.

La carga

El proceso de carga es exactamente igual pero en sentido contrario. Necesitamos una fuente de energía, como el cargador del celular, que genere un flujo de electrones desde el cátodo al ánodo. Esto genera iones positivos que atraviesan la membrana y vuelven al ánodo donde se encuentran con sus electrones.

Otros materiales

En esta ocasión hablamos de una batería con electrolito de litio pero hay otros materiales y cada día surgen nuevas tecnologías. En un artículo futuro hablaremos de los materiales usados en las baterías de coches.

Imágen

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EBL_18650_Li-ion_Rechargeable_Battery_3.7V_3000mAh.jpg

Soldadura en electrónica: técnicas y materiales para una unión perfecta

2023-05-03T08:44:00.001-03:00

A la hora de soldar componentes electrónicos a una placa de circuito impreso lo más sencillo es usar soldadores tipo lápiz y un metal conocido como aleación de soldadura de estaño 60/40.

Un soldador tipo lápiz es un soldador económico y fácil de usar para trabajos simples. Es un soldador de potencia fija, de 25 vatios para trabajos pequeños y de 100 vatios para trabajos más grandes con cableado pesado. Hay muchas marcas de soldadores tipo lápiz en el mercado. Algunas de las marcas más populares incluyen Tabiger, ECMQS, Hilitand y Haofy1

Además de un soldador tipo lápiz, necesitarás otros materiales para soldar. Algunos de los materiales básicos que necesitarás son:

Estaño: es el material que se funde para unir los componentes eléctricos.
Flux: es una pasta, líquido o polvo que se utiliza para evitar la oxidación de las uniones y mejorar la calidad de la soldadura.
Desoldador: es una herramienta que se utiliza para retirar el estaño fundido y desoldar componentes.
Pinzas: son útiles para sujetar y manipular los componentes eléctricos mientras se sueldan.

Desoldar componentes

Para desoldar componentes electrónicos, puedes utilizar un desoldador. Primero debes calentar el estaño que deseas retirar con la punta del soldador. Una vez que el estaño se haya fundido, coloca la punta del desoldador sobre el estaño fundido y presiona el botón para succionar el estaño. Repite este proceso hasta que hayas retirado todo el estaño.

Es importante tener cuidado al desoldar componentes electrónicos para evitar dañarlos con el calor excesivo. No apliques el soldador al componente por largos períodos de tiempo.

También puedes utilizar una malla para desoldar: primero debes calentar el estaño que deseas retirar con la punta del soldador. Una vez que el estaño se haya fundido, coloca la malla sobre el estaño fundido y presiona con la punta del soldador para que la malla absorba el estaño. Repite este proceso hasta que hayas retirado todo el estaño.

Aleación de soldadura de estaño 60/40.

La aleación de soldadura 60/40 está compuesta de 60% de estaño y 40% de plomo. Esta soldadura se funde a 190°C, pero no se vuelve completamente sólida hasta que se enfría a 183°C. Esto significa que tiene un rango de trabajo de 13 grados. Esto es muy útil ya que los soldadores tipo lápiz no alcanzan más de esta temperatura.

Multímetros: la herramienta imprescindible para medir y diagnosticar circuitos electrónicos

2023-05-02T16:46:00.006-03:00

Un multímetro o tester, es una herramienta que se utiliza para medir diferentes parámetros eléctricos, como el voltaje, la corriente y la resistencia. Para tomar medidas con un multímetro, primero debes seleccionar el parámetro que deseas medir y ajustar el selector del multímetro en el rango adecuado.

Por ejemplo, si deseas medir el voltaje de corriente alterna (AC), debes colocar el selector del multímetro en su rango más alto para voltios en corriente alterna (AC). Luego, debes tocar el lado neutro del circuito con la punta de la sonda negra de prueba y el lado de la fase del circuito con la punta roja de prueba. El número que aparece en la pantalla será el valor del voltaje.

Si deseas medir la corriente, debes conectar el cable de medición negro al enchufe COM de tu multímetro y conectar la punta positiva (roja) a la respectiva entrada de amperios (miliamperios o 20A). Luego, debes seleccionar corriente AC o DC y ajustar tu multímetro al rango de medición correcto.

Precauciones y cómo conectarlo

Al usar un multímetro, es importante tomar algunas precauciones para evitar dañar el equipo o sufrir lesiones. Antes de realizar una medida, debes someterlo a una inspección visual para asegurarte de que no presenta daños físicos. También debes asegurarte de que todas las conexiones encajan firmemente y de que no se aprecie metal al descubierto ni grietas en la carcasa.

Si necesitas usar un multímetro para medir voltaje AC o DC, debes ajustar el selector en el rango más alto para voltios AC. Al empezar con voltaje alto y luego ir hacia abajo, evitarás dañar el sistema exponiéndolo a un voltaje más alto que el esperado.

También es importante conectar correctamente las pinzas de medición. La pinza de color negro se debe conectar en el espacio COM y la de color rojo en el espacio adecuado según la magnitud que deseas medir.

Cuál comprar

Hay varios factores a tener en cuenta al comprar un multímetro. Primero, debes decidir si deseas un multímetro analógico o digital. Los multímetros digitales son más precisos y fáciles de leer que los analógicos.

También debes considerar qué funciones necesitas en tu multímetro. Por ejemplo, algunos multímetros tienen la función True RMS, que proporciona mediciones más precisas en ciertas situaciones.

Además, es importante tener en cuenta el precio y la calidad del multímetro. Hay muchas opciones disponibles en el mercado a diferentes precios y con diferentes características.

Protoboards: la herramienta esencial para experimentar con circuitos electrónicos

2023-05-02T16:10:00.003-03:00

Las protoboards son placas de pruebas que permiten interconectar elementos electrónicos sin la necesidad de soldar componentes. Son básicamente pequeños tableros que incluyen diversos orificios que siguen un patrón determinado, los cuales, de forma interna, se encuentran conectados entre sí eléctricamente.

Las protoboards se emplean normalmente para realizar pruebas experimentales de circuitos electrónicos. Se usan insertando las terminales de los dispositivos electrónicos en los orificios de forma en que tengan continuidad.

Por lo general, se utilizan dos piezas de alambre más grandes a cada lado para conectar una fuente de alimentación a la placa. Suelen denominarse rieles de potencia. Los otros trozos de alambre más pequeños que se extienden perpendicularmente a través del tablero se usan para componentes en su circuito.

El protoboard se puede utilizar de muchas maneras diferentes, todo depende de qué tan grande sea el circuito que va a montar. Se recomienda que cuando se utilicen cables para protoboard, mejor conocidos como cables jumpers.

Existen dos tipos principales de protoboard: las placas soldadas y las placas sin soldadura alguna. Las placas de soldadura o soldadas son placas en las que los componentes deben ser soldados

Otro tipo de protoboard es la perfboard, que se trata de una placa perforada en la que cada hueco está rodeado por material conductor que generalmente será cobre.

¿Cuál es la diferencia entre kW y kW h?

2023-03-12T17:15:00.000-03:00

Sabemos que los kilómetros son la distancia y los kilómetros por hora la velocidad a la que se recorre esa distancia.

Por lo tanto podríamos pensar que los kilovatios son la energía y los "kilovatios por hora" la velocidad a la que se consume dicha energía. Pero no es así.

Para empezar no se pronuncia kilovatios por hora sino kilovatios hora, sin el “por”. Los símbolos apropiados son kW para los kilovatios y kW⋅h o kW h, el de kilovatios hora.

Luego, kW representan la potencia de la energía que puede ser eléctrica o de otro tipo. Mientras que kW h es la cantidad de energía consumida durante una hora. Este último equivale a 3600 kilojulios.

Por ejemplo, una lámpara de 100 W funcionado durante 1 hora consumiría 100 W h. La misma lámpara durante 1 día entero consumiría 2400 kW h

Consumo promedio de algunos aparatos:

Aparato	Potencia (kW)	Consumo (kW h)
Lámpara incandescente de 60 W	0,060	0,060
Televisor color 29"	0,140	0,140
Aire Acondicionado (2200 frigorías)	1,013	1,013
Lavarropas automático	0,182	0,182
Licuadora	0,300	0,300
Plancha	0,600	0,600
Equipo de audio	0,060	0,060

Fuentes

Wikipedia

Copelnet

La cerámica

2022-03-04T13:13:00.003-03:00

Aunque no solemos asociar la cerámica con la electricidad, es un material con muchas propiedades en este campo. Generalmente se aprovechan sus características aislantes. De hecho, tiene mejores propiedades que el plástico en este sentido. No obstante también se han desarrollado materiales cerámicos con propiedades semiconductoras, superconductoras, piezoeléctricas y magnéticas.

La pálabra cerámica abarca un amplio número de materiales. Cualquier elemento no metálico e inorgánico puede considerarse cerámica, pero es difícil clasificarlos a todos.

Las propiedades de la cerámica

Alto punto de fusión, es decir, resisten al calor.
Gran dureza y resistencia.
Durabilidad.
Baja conductividad térmica y eléctrica, aunque hay excepciones, como vimos.
Inercia química, no participan en reacciones químicas.

Aplicaciones

Motores de aviones a reacción, donde son requeridas sus propiedades refractanes.
Bujías, estos elementos que generan chispas para encender la mezcla de combustibles del motor de los autos a combustión requieren las propiedades aislantes de la cerámica.

Altavoces, auriculares y motores eléctricos utilizan ferrita un tipo de cerámica.
Cocinas de vitrocerámica, donde la resistencia al calor es crucial
Trenes de levitación magnética o maglev, que utilizan cerámica superconductora.
Condensadores, resistencias variables, inductores, dispositivos de protección de circuitos y materiales piezoeléctricos (que generan una carga eléctrica cuando se les aplica presión.

Referencias

• Ceramics and glass in electrical and electronic applications - The American Ceramic Society electroceramics, electronic devices

• Ceramics - their properties, manufacture, and everyday uses

• Tren magnético: Imagen de qq469717806 en Pixabay

• Bujía: Imagen de Clker-Free-Vector-Images en Pixabay

La radio

2022-02-21T14:28:00.002-03:00

La radio es un dispositivo que permite transmitir y escuchar sonido sin necesidad de cables valiendose de los avances en electrónica.

Como vimos en el artículo sobre radiación electromagnética el movimiento de un electrón puede generar una onda que puede transmitirse a través del espacio. El dispositivo que emite la onda se llama transmisor y la parte de éste donde se convierte el movimiento del electrón en electromagnetismo es la antena.

El transmisor genera una onda, conocida como "onda portadora", a una frecuencia determinada. En la radio AM (siglas de "amplitud modulada") la amplitud o "fuerza" de la onda varía produciendo sonido. En la FM ("frecuencia modulada") varía la frecuencia. El proceso por el que la onda portadora se modifica para incluir el sonido se llama modulación.

Para evitar interferencias cada estación de radio trasmite a una frecuencia distinta.

El receptor es quien recibe la señal a través de otra antena que realiza el proceso inverso: convierte las ondas de radio en señal eléctrica. Usando un circuito electrónico se filtra la señal para escuchar solo la señal cuya frecuencia se desea. Luego se vuelve a convertir la onda en sonido en forma de electricidad. Posteriormente mediante un transistor se amplifica y se envía a los altavoces que convierten la señal eléctrica en sonido.

Historia

La invención de la radio estuvo a cargo de varios investigadores que estudiaron la naturaleza de las ondas electromagneticas:

Michael Faraday - 1831: demostró que un flujo eléctrico puede generar una corriente en otro circuito colocado en sus proximidades.

James Maxwell - 1864: demosotró matemáticamente que la energía de dicho campo podría emitirse como ondas radiales semejantes a las que origina la caída de un objeto en un estanque, solo que a la velocidad de la luz.

Heinrich Hertz - 1888: detectó las ondas electromagnéticas que había generado, confirmando así la teoría de Maxwell

Guglielmo Marconi - 1895: mejoró el invento de Hertz y logró transmitir las ondas a unos 2,5 km. En 1896 se mudó de Italia a Inglaterra y en 1900 estableció una conexión radiotelegráfica de 300 kilómetros entre Cornwall y la isla de Wight, en el sur de Inglaterra. Así logró superar la curvatura de la Tierra.

¿Cómo lo logró? En 1902 los físicos Arthur Kennelly y Oliver Heaviside explicaron que la atmósfera poseía una capa, la ionosfera, que reflejaba las ondas de radio.

Al principio solo se podía transmitir código Morse hasta que en 1904 se inventó el diodo permitiendo la transmisión de voz.

Referencias

• La radio: invento que cambió al mundo - ¡Despertad!

• How Radio Works - Georgia States University

• Radio technology - Britannica

• Radio: Imagen de Maximilian Hofer en Pixabay

• Torre de radio: Imagen de Gordon Johnson en Pixabay

La radiación electromagnética

2022-02-21T11:06:00.002-03:00

Cundo escuchamos hablar de radiación tal vez nos vienen a la mente imágenes de contaminación nuclear, enfermedades y mutaciones. Pero no siempre es peligrosa. Por eso en este artículo veremos lo que es la radiación electromagnética y cómo nos afecta.

La radiación electromagnética es una forma de energía que toma muchas formas. Las ondas de radio y la luz visible, como la del sol, son formas de radiación electromagnética.

Esta radiación se crea cuando una partícula atómica, como un electrón, es acelerada por un campo magnético. Esto provoca que se mueva y ese movimiento produce electricidad oscilante y campos magnéticos. Estos viajan en lo que se conoce como fotón, una forma de energía. Los fotones viajan en ondas a la mayor velocidad posible en el universo: casi 300.000.000 de metros por segundo. Esto se conoce como la velocidad de la luz.

Qué es

Cómo vemos la radiación electromagnética esta formada por ondas, lo que significa que oscila. La cantidad de veces que se produce esta oscilación por segundo se llama frecuencia y se mide en herzios o hz. Un tipo de radiación con una frecuencia de 50 hz oscila 50 veces por segundo.

El espectro

La frecuencia proporciona las propiedades de la radiación junto con su intensidad y nos permite clasificarla en lo que se conocer como espectro electromagnético. También se tiene en cuenta la longitud de onda que es la distancia que recorre entre una oscilación y otra.

En el siguiente gráfico podemos ver todo el espectro con todas las formas de radiación que existen:

Ahora veamos todas la longitudes de onda una por una.

Ondas de radio: Son las que tienen mayor longitud de onda y menor frecuencia. Variando su amplitud o su frecuencia se puede transmitir información. Se usan en las radios, la televisión, los teléfonos celulares y cualquier aparato que requiera comunicarse inalámbricamente.

Microondas. De mayor frecuencia que las ondas de radio, también se usan para transmitir información y como medio para calentar alimentos en hornos de microondas. Al tener mayor frecuencia pueden transmitir más información en el mismo tiempo pero no tienen la misma cobertura que las ondas de radio.

Ondas infrarrojas: Son generadas por los objetos calientes. Midiéndoslas se puede detectar fuentes de calor.

Luz visible: Son las únicas que puede ver el ojo humano. La frecuencia de las misma se percibe en la forma de colores.

Ondas ultravioletas: Son emitidas por el sol. Tienen aplicaciones médicas pero pueden dañar la piel.

Rayos X: Pueden atravesar objetos blandos. Se usan para "ver" partes solidas del cuerpo humano.

Rayos gamma: Son extremadamente peligrosos y los responsables de algunos de los peligros de la radiación nuclear.

Radiación ionizante

Cómo vimos algunos tipos de radiación nos rodean constantemente y son muy útiles en el día a día pero otros pueden ser peligrosas. Mientras mayor es la frecuencia e intensidad de una forma de radiación mas peligros conlleva. La radiación peligrosa se conoce como ionizante. Esto significa que puede provocar que los electrones se "escapen" de los átomos generando iones, es decir, átomos que no son neutros. Si la radiación ionizante afecta a las células del cuerpo puede provocar cancer.

El sol es una fuente de radiación ionizante pero, afortunadamente, nuestra atmosfera nos protege filtrando la mayor parte. Ella contiene gases capaces de filtrar esta radiación. Entre ellos se encuentran el vapor de agua, el dióxido de carbono y el ozono.

Referencias

• What Is Electromagnetic Radiation? | Live Science

• Introduction to the Electromagnetic Spectrum | Nasa Science

• Imágen del espectro electromagnético: Horst Frank, Jailbird; Wikimedia

• Colores: Gerd Altmann from Pixabay

• Símbolo de radiación: Catalania Catalino from Pixabay

Circuitos integrados

2017-02-02T23:26:00.000-03:00

Un circuito integrado o chip es un dispositivo del tamaño de un pulgar, o incluso más pequeño, que contiene en su interior diodos, resistencias, transistores y otros componentes que le permiten cumplir la función de un cicuito eléctrico completo. Estos se llaman componentes discretos.

Podemos decir que se trata de circuitos prearmados que nos evita tener que realizar nosotros mismos el trabajo. Además siempre será mucho más pequeño y eficiente energéticamente que uno que podamos armar nosotros soldando componentes en una plaqueta.

Incluye unas pequeñas patas que debemos soldar o unir con el resto de elementos de nuestro circuito. No siempre se utilizan todas las patas. El manual de cada uno indica que función cumplen y cómo conectarlas.

Hay miles de modelos diferentes que cumplen distintos papeles, desde amplificadores de sonido hasta calculadoras.

Veamos algunos de los modelos más comunes como ejemplo:

555: es un temporizador. Emite una señal cada cierto tiempo como un reloj. Útil para que nuestro circuito repita una acción o sepa cuánto tiempo ha pasado.
TDA2040: integra los componentes necesarios para actuar como amplificador, muy usado en aparatos de audio.
TDA7000: es un receptor de FM que tiene muchos usos, a parte de servir para fabricar radios.

Fuentes | Imagen: https://pixabay.com/es/viruta-circuito-equipos-ic-1294710/

Tamaños de pilas botón o de reloj

2014-09-13T14:22:00.003-03:00

Las pilas botón son pilas con forma de disco, generalmente pequeñas por lo que recuerdan a un botón. Suelen usarse en relojes por eso se las conocen como "pilas de reloj". Aún así tienen muchos otros usos.

A diferencia de las pilas cilíndricas, donde los nombres como AA, AAA o D están bien estandarizados, en el caso de las pilas botón los diferentes fabricantes usan diferentes sistemas.

Sin embargo, existe uno muy extendido que es usado por Maxell y Sony, entre muchos otros.Se basa en tres partes, como en el siguiente ejemplo:

Material	Tamaño	Velocidad de descarga
SR	626	SW

Veamoslas una por una:

El material usado en la batería. SR significa que es oxido de plata, pero tambien puede ser un material alcalino (LR) o litio-manganeso (CR), a veces conocido simplemente como litio.
Tamaño: a continuación aparecen entre 2 y 4 dígitos:

Los dos últimos nos dicen el grosor de la pila en décimas de milímetro. En este caso son 2,6 mm.
Él o los primeros son el diámetro en milímetros. 6 mm aquí.
Si en lugar de 3 o 4 son 2 dígitos, entonces representan una medida aproximada del grosor de la pila.

Velocidad de descarga: las últimas letras no aparecen en todas las pilas. Pueden ser SW o W. En el primer caso indican que no pueden usarse en aparatos que consuman mucha electricidad rápidamente como en un reloj con luz. En este caso usaremos una W.

El material

El material determina la duración, potencia y usos de las pilas:

Material alcalino: son las más baratas pero eso no quiere decir que sean de mala calidad. Para aparatos que no requieren la precisión de un reloj, como calculadoras y juguetes, sirven perfectamente. Suelen tener un voltaje de 1,5 v.
Óxido de plata: son más precisas y, por lo tanto, ideales para relojes, aunque un poco más caras. Se simbolizan como SR y, por lo general, generan 1,55 v.
Litio-manganeso: son las más caras y las más potentes. Solo se deben usar en aparatos que las requieran. Suelen generar 3 v.

Reemplazos

Aunque lo ideal es que usemos la pila que ha decidido el fabricante, podemos reemplazar una pila por otra del mismo voltaje. Si el tamaño es diferente se puede hacer una adaptación asegurandonos que la pila no quede floja.

También hay que aclarar que podamos ponerle una W a un reloj que usa SW, pero no al revés. Por último hay que tener en cuenta el material: una pila de óxido de plata durará poco en un aparato que requiera una de litio.

Por estas razones siempre es recomendable usar el modelo original.

Imágen

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Manual de Electrónica Básica

2013-06-15T19:46:00.001-03:00

Ya está disponible el Manual de Electrónica Básica Montecarlo:

Puedes leerlo haciendo clic en la imagen o descargarlo desde Google Drive.

El transistor

2013-06-14T18:41:00.000-03:00

En este especial sobre componentes electrónicos dejamos para el final el que tal vez sea uno de los más importante. Hablamos de un componente tan revolucionario que le otorgó a sus creadores, los físicos Bardeen, Brattain y Shockley, el premio Nobel de física. Nos referimos al humilde transistor.

NPN o PNP

Este elemento esta formado por tres capas de material semiconductor. Básicamente existen dos tipos de transistores. En primer lugar está el NPN:

Éste está formado por una capa P (positiva) entre dos capas N (negativas). Cada capa está conectada a un electrodo. C y E son el colector y el emisor, respectivamente; B es la base. El transistor dejará pasar la corriente entre E y C cuando B este polarizada positivamente. Si no hay tensión en la base o la tensión es negativa la corriente no podrá pasar.

Luego están los transistores PNP:

Son similares a los anteriores pero la polaridad está invertida: la corriente pasará entre C y E cuando B esté polarizada negativamente.

Usos

¿Para qué sirven los transistores? Cumplen dos funciones básicas:

Como interruptor: como vimos el transistor permite el paso de la corriente entre dos de sus electrodos según la corriente que haya en la base. Esta característica le proporciona muchos usos en la electrónica y es la base de toda la informática.
Como amplificador: variando la cantidad de corriente de la base podemos variar la que pasa por los otros electrodos. Algunos transistores son capaces de manejar una gran carga con pequeñas variaciones de la corriente de la base. Esto permite amplificar cualquier señal que se coloque allí. Gracias a este comportamiento se pueden fabricar amplificadores como los que usan los equipos de música.

Ventajas

Antes de la invención del transistor se usaban válvulas que tienen un comportamiento similar. Pero las ventajas del transistor son evidentes:

No necesitan precalentarse: a diferencia de las válvulas que tardaban en empezar a funcionar debido a este problema.
Se rompen con menor frecuencia: como no es necesario calentarlos y están fabricados de forma más simple las frecuentes roturas son cosa del pasado.
Consumen menos corriente: otra de las ventajas de funcionar a temperatura ambiente es el bajo consumo.
Ocupan menos espacio: de hecho ya se fabrican microchips con transistores de solo 32 nanómetros (0,000000032 metros).

Fuentes | "Funcionamiento de transistores" (PDF) - Fix Ingeniería - Xunta de Galicia; imagen de transistores: Oomlout - Flickr; diagrama transistor (E, B, C): E2M - Wikipedia.

Potencia eléctrica

2013-06-13T22:10:00.001-03:00

Las luces de led necesitan muy poca potencia para funcionar

Para terminar con los principios básicos de la electricidad hoy veremos un concepto muy importante: la potencia de la electricidad.

Podemos decir que la potencia es la energía que se consume en un cierto tiempo. En el caso de la corriente se mide en vatios, aunque muchos usan la expresión inglesa watts, en honor a su descubridor: James Watt. La abreviación de esta unidad es W.

Este valor es muy conocido por todos, especialmente cuando tenemos que comprar una bombilla u otro aparato eléctrico. En el caso de las primeras nos da una idea de la cantidad de luz que van a generar. Pero hay que tener algo en cuenta: la eficiencia de los diferentes dispositivos no es siempre la misma. Muchos desperdician gran parte de la energía que consumen generando calor. Es por eso que una lámpara de bajo consumo puede iluminar más que una bombilla incandescente de más vatios.

Al igual que la resistencia de un circuito, la potencia también está relacionada con la tensión y con la intensidad. La formula para calcularla es esta:

P = V * I

Teniendo en cuenta que la fórmula anterior es una ecuación también podemos usarla para calcular la intensidad de la corriente de un circuito cuando solo sabemos los otros dos valores:

I = P / V

Y lo mismo con la tensión:

V = I / P

Este dispositivo mide la potencia consumida por el aparato que se le enchufe.

Para ver la diferencia entre watts y watts/hora:

¿Cuál es la diferencia entre kW y kW h?

Fuentes | Leds: Mark Florence - Flickr; Windell Oskay - Flickr; "Electricidad: Potencia y resistencia" - Preofesor en Línea.

El transformador

2013-06-11T17:26:00.002-03:00

Hasta ahora hemos visto como un alambre por el que pasa electricidad genera un campo magnético. También es posible el mismo fenómeno a la inversa: si hacemos pasar un campo magnético cerca un alambre enrollado, éste generará una corriente. De modo que podemos colocar dos de estas bobinas y hacer pasar una corriente por una de ellas. Esta corriente generará un campo magnético que inducirá a la otra bobina, que a su vez reproducirá la corriente inicial. Para que funcione ambas bobinas deben estar enrolladas sobre un material especial, conocido como ferromagnético, y tenemos que usar corriente alterna (CA).

¿Qué lograremos con esto? En principio, nada, excepto desperdiciar algo de energía en el proceso. La CA que saldrá será una copia más o menos fiel de la que entró.

Pero todo cambiará si modificamos el número de espiras (o vueltas) de la segunda bobina o bobinado secundario. Si es menor conseguiremos reducir la tensión de la CA; si es mayor, la aumentaremos. Es por eso que este aparato recibe el nombre de transformador.

Las compañías eléctricas suelen transportar la electricidad usando tensiones muy altas porque así es más económico. Luego usan transformadores para distribuirlas a las casas en forma de tensiones más bajas.

Para saber la relación de transformación debemos contar las espiras de cada bobinado. Por ejemplo, un bobinado con 200 y 100 espiras respectivamente disminuirá a la mitad el voltaje. Si tenemos un transformador con 220 espiras en el bobinado primario y 4 en el secundario (y suponemos que la red doméstica de nuestra casa es de 220 voltios) podemos añadirle un rectificador y usarlo para cargar un celular. En la práctica, el cargador de un móvil es algo más complejo por lo que no les recomiendo intentarlo, es solo un ejemplo.

Fuentes | "¿Qué es y cómo funciona un transformador?" - Grupo Tronik; imagen inicial de un transformador: Mtodorov_69 - Wikimedia; fotografía del transformador tomada en la calle: Billcosmos - Pixabay.

El plástico

2013-06-11T16:49:00.000-03:00

Uno de los materiales más menospreciados, a pesar de su importancia en muchas industrias, es el plástico. Dado que es un deshecho que queda luego de que el petróleo es destilado para conseguir productos más valiosos, como la nafta, el plástico es un material sumamente económico. Este hecho lleva a muchas personas a pensar que se lo usa solo por su precio y que carece de propiedades útiles. Pero esto no es así, especialmente en el mundo de la electricidad y la electrónica.

Pensemos: ¿existe otro material que sea tan buen aislante como el plástico? En el pasado se uso la madera. Pero, además de ser cara y difícil de fabricar, absorbía humedad con mucha facilidad y perdía cualquier propiedad aislante que pudiera tener. El plástico, en cambio, es una barrera contra la humedad.

Otro material con el que puede rivalizar es la cerámica. Ésta es muchas veces mejor aislante que el plástico y resiste mejor el calor. Su precio, sin embargo, es más alto y no es tan fácil de moldear como el plástico. ¿Se imaginan un cable recubierto con cerámica? No sería muy práctico. De todas formas el plástico es suficientemente buen aislante para el 99 % de los casos.

Fuente | Imagen: Adamantios - Wikimedia.

Tipos de baterías

2013-06-11T15:21:00.001-03:00

Las baterías o pilas son unidades electroquímicas que producen electricidad. En esta era de aparatos portátiles son cada vez más importantes. Pero es importante saber que no son todas iguales.

Según el material

Existen muchos materiales usados para confeccionar baterías. Estos son los más comunes:

Zinc-Carbono: son las pilas más baratas y de menor capacidad. Cada vez se usan menos.
Alcalinas: las baterías hechas con materiales alcalinos (es decir, lo contrario a ácidos) son más duraderas y siguen siendo económicas.
Níquel: baterías recargables que se usaban antiguamente. Su principal problema era el llamado efecto memoria: si la batería se recargaba antes de terminar toda su carga constantemente durante mucho tiempo, la parte donde se guardaba la carga final se gastaba prematuramente haciendo inservible el resto de la carga.
Ion de litio: el tipo de material más comúnmente usado en las baterías de los móviles modernos. No padecen del efecto memoria y pueden almacenar más energía que las de níquel.

Cabe mencionar que existen otros muchos materiales con los que se fabrican baterías, como los ácidos de las baterías de coche.

Según el tamaño y forma

Según el tamaño y la forma de las baterías podemos distinguir tres grandes grupos:

Los tamaños estándares: llevan mucho tiempo con nosotros y se clasifican de mayor a menor. Se nombran con una o varias letras. Estas son las más conocidas: D, C, AA, AAA.
Las pilas botón: son pilas extremadamente pequeñas. De hecho su nombre proviene del hecho de que en verdad parecen un botón e, incluso, pueden ser más pequeñas. Clasificarlas puede ser complicado porque cada fabricante les asigna un código distinto. En este artículo se tratan en detalle.
Las baterías personalizadas: son diseñadas exclusivamente para uno o varios dispositivos y, por lo tanto, son exclusivas de cada fabricante (esto no significa que una batería de Samsung, por ejemplo, sirva para cualquier Samsung). Las celulares o computadoras portátiles son buenos ejemplos.

Sus valores

Como cualquier componente electrónico, las baterías tienen sus valores que debemos conocer:

El voltaje: es decir, la diferencia de potencial que pueden generar. La mayoría de las baterías con tamaños estándares generan 1,5 voltios (excepto unas especiales, que suelen venir en forma de rectángulo, y generan 9 voltios). Las pilas botón pueden generar entre 1,5 y 3. En cuanto a las baterías personalizadas, como imaginarán, pueden traer casi cualquier voltaje. A modo de ejemplo, la mayoría de las baterías para móviles generan 3,7 voltios.
Los amperios-hora: mide la cantidad de energía que la batería es capaz de producir antes de agotarse. Una batería de 1 amperio-hora puede generar una corriente de un amperio durante una hora. En la práctica se prefieren los miliamperios-hora.

Fuentes | "Mantenimiento Eléctrico (español) Training - Toolingu"; imagen del símbolo de batería: Nemo - Pixfans; imagen pilas estándares: Keistutis - Clipart.

Las baterías: introducción

2013-06-10T19:40:00.002-03:00

La batería o pila es un componente que genera una corriente eléctrica cuando sus polos están conectados. Como vimos en el artículo sobre principios básicos de la electricidad, para que la corriente circule es necesario que haya una diferencia de potencial entre las dos partes de un circuito.

Podemos imaginar una batería como dos polos, uno negativo, llamado ánodo y otro positivo llamado cátodo. Ambos están separados por un material llamado electrolito. Debido a las características químicas de los elementos que componen las baterías el ánodo libera electrones que viajan a través del circuito eléctrico al que está conectada generando una corriente eléctrica que termina en el cátodo.

Este proceso genera iones, es decir, átomos con una carga positiva en el ánodo y negativa en el cátodo. Los iones atraviesan el electrolito y viajan del ánodo al cátodo uniéndose a los electrones que había perdido. Esto se repite hasta que el cátodo queda cargado de electrones. Alimentando la batería con corriente eléctrica en sentido inverso se produce la reacción contraria y esta recupera su carga.

Para ver un artículo más detallado del funcionamiento de las baterías haz clic aquí.

Fuentes:

El germanio

2013-06-10T14:26:00.000-03:00

Junto con el silicio, el germanio es uno de los semiconductores más importantes en la electrónica. Al igual que éste pueden variarse sus propiedades con mezclándolo con elementos conocidos como dopantes.

La historia de su descubrimiento es muy interesante. Cuando Dmitri Mendeléyev descubrió su tabla periódica encontró "agujeros" (elementos que faltaban) que, según predijo, se irían rellenando con descubrimientos futuros. Uno de ellos era similar al silicio y lo llamó eka-silicio. No se equivocó: aproximadamente dos décadas más tarde el alemán Clemens Winkler descubrió el elemento, que asombrosamente cumplía con las predicciones de Mendeléyev, y lo nombró germanium que en latín significa "alemán".

Estas son algunas de las muchas aplicaciones del germanio en la industria:

Se utiliza para fabricar transistores cuando está dopado con arsénico o galio.
Dadas sus características ópticas se utiliza para fabricar detectores infrarrojos especialmente sensibles.
En general, muchos componentes ópticos, como los de las cámaras, llevan germanio.
Se usa como detector de rayos gamma.
Tiene aplicaciones en medicina, especialmente en quimioterapia.

Las propiedades del germanio como elemento químico en la siguiente tabla:

Nombre	Símbolo químico	Nº atómico	Punto de fusión	Características
Germanio	Ge	32	937,4ºC	Tiene apariencia metálica pero se comporta como metal solo en condiciones específicas, es quebradizo, se encuentra distribuido en la corteza terrestre

Fuentes | "¿Qué es el germanio?"; "Aplicaciones en la ingeniería. (Silicio, Galio, Germanio, etc.)." - Instituto Tecnológico de Tijuana; "Germanio (Ge) Propiedades químicas y efectos sobre la salud y el medio ambiente" - Lenntech; imagen: Jurii - Wikimedia.

La bombilla incandescente

2013-06-09T22:02:00.000-03:00

Cuando la electricidad estaba en sus comienzos, un hombre, Thomas Edison, ideó un método para convertirla en algo muy útil: luz. La idea era muy simple: hacer pasar una corriente por un filamento muy delgado. Éste se pondría tan caliente que emitiría luz. Para evitar que se queme lo colocó dentro de una bombilla sin oxígeno. Luego se dio a la tarea de probar con diferentes materiales para el filamento hasta encontrar el más duradero.

Así comenzó una nueva era para la humanidad donde ya no se dependía de la luz del Sol o de velas para la iluminación.

Desventajas

Pero las bombillas no son el medio de iluminación perfecto:

Se queman con facilidad: a pesar de los avances a la hora de buscar filamentos más resistentes el tiempo de vida de éstos está limitado.
Generan calor: dado que necesitan calentarse a temperaturas muy altas para funcionar, las bombillas generan calor y pueden quemar al que las toque y, en el peor de los casos, provocar incendios.
Desperdician mucha energía: solo una pequeña parte de la electricidad que reciben se transforma en luz, el resto se disipa en forma de calor generando perdidas millonarias en grandes ciudades.

El futuro

Cada vez está más claro que el futuro de la iluminación no pasa por la bombillas incandescentes. Desde un buen tiempo ya los tubos fluorescentes son una excelente alternativa pues apenas consumen el 10 % de lo que consume una bombilla.

Pero hay otra tecnología que viene pisando fuerte: el led. Su consumo es bajísimo (1 % de lo que consumen las bombillas), duran mucho tiempo y su precio está bajando cada vez más.

Fuente | Imagen: Nemo - Pixabay.

Electricidad y magnetismo

2013-06-09T19:30:00.002-03:00

La gravedad es una fuerza conocida por todos nosotros que provoca que los objetos sean atraídos por otros más grandes, como un planeta. Existe un fenómeno similar, denominado magnetismo, que afecta a ciertos cuerpos. Existen ciertos materiales que poseen eta cualidad de forma natural: los imanes naturales. De la misma forma que los planetas atraen solo aquellos objetos que se encuentran en determinada zona del espacio, que en este caso se llama campo gravitatorio, los imanes naturales poseen un campo magnético de similares características.

Electroimanes

Pero los imanes naturales no son los únicos que poseen un campo magnético. Si hacemos circular una corriente por un cable este generará un pequeño campo magnético a su alrededor, aunque muy pequeño. Podemos amplificar este efecto enrollando el cable alrededor de un trozo de hierro y haciendo circular la corriente por el. Si acercamos este aparato a trozos de metal pequeños, como tornillos o virutas de metal, veremos que se ha convertido en un imán, o, más precisamente, en un electroimán.

Al aumentar las vueltas aumenta la potencia del electroimán.

Los electroimanes son claves en la fabricación de muchas máquinas. Un motor eléctrico, por ejemplo, utiliza electroimanes para atraer y repeler un eje, logrando que este gire. Un dínamo es similar pero a la inversa: utiliza el movimiento de su eje para inducir electricidad en varios electroimanes que hay alrededor. En la práctica estas máquinas son más complejas y variadas, pero estos ejemplos nos ayudan a darnos una idea de su funcionamiento y de la importancia del magnetismo.

Los polos

Cada imán, sea natural o un electroimán, tiene dos polos, uno negativo y otro positivo. Cuando se acercan dos imanes se cumple la regla: "los polos opuestos se atraen". El polo negativo de un imán intentará unirse al positivo del otro y viceversa.

Este fenómeno es fundamental en la fabricación de brújulas. La Tierra, que en su centro está compuesta de ciertos metales y gira constantemente, es un inmenso electroimán. Si logramos hacer que otro imán flote en un balde su polo positivo se alineara con el negativo de la Tierra y lo mismo con el negativo del imán y el positivo del planeta. Así tendremos un indicar que nos señalara en que posición nos hallamos con respecto a los polos.

Fuentes | imagen de una bobina: Zureks - Wikimedia; imagen de un imán: Nemo - Pixabay; "¿Qué es el magnetismo?" - Los Porques.

El cobre

2013-06-08T18:38:00.001-03:00

El cobre es uno de los materiales más antiguos conocidos por el hombre. Se conocen muchas civilizaciones de la antigüedad que lo utilizaron como los egipcios y los chinos. En la actualidad su uso sigue siendo muy extendido gracias a sus aplicaciones en la electricidad y la electrónica.

La minería del cobre es una de las industrias más extendidas. Para extraer este mineral se han realizado impresionantes proyectos de minería a cielo abierto que han generado algunos de los agujeros más grandes hechos por el hombre.

Estas son algunas de las características que lo hacen tan necesario:

Es un excelente conductor. En condiciones normales solo es superado por la plata. Por cuestiones económicas podemos decir que es el mejor conductor disponible.
Es muy dúctil. Esto significa que se puede doblar deformar y convertir en hilos sin necesidad de aplicar una gran cantidad de calor. Una propiedad muy útil a la hora de fabricar cables.
Es resistente a la corrosión. No es el material más resistente pero, dadas las circunstancias, es una propiedad muy útil.

Cabe destacar que hay muchas posibles aleaciones de cobre pero son menos dúctiles que el material puro. Por eso no tienen aplicaciones eléctricas, aunque se usan muy frecuentemente en otros campos.

Tabla del cobre como elemento químico:

Nombre	Símbolo químico	Nº atómico	Punto de fusión	Características
Cobre	Cu	29	1083ºC	Pesado, no muy magnético, alta conductividad del calor y la temperatura, alta ductibilidad, resistente al desgaste

Fuentes: "Propiedades del cobre" - Arqhys Arquitectura; "Cobre (Cu) Propiedades químicas y efectos sobre la salud y el medio ambiente" - Lenntech; imagen: Publicdomainpictures - Pixabay.

El estaño

2013-06-08T18:08:00.000-03:00

A la hora de soldar circuitos electrónicos el material elegido por la mayoría es el estaño. Es cierto que hay materiales mas resistentes o que conducen mejor la electricidad. Pero el estaño combina en cierto grado esas dos características y es fácil de usar para soldar.

Por lo general, no se usa en estado puro. Es común encontrarlo mezclado con plomo. La proporción más usada es de 60-40: 60 % de estaño y 40 de plomo. Estas bajan su punto de fusión (la temperatura a la cual se derrite) haciendo más fácil la soldadura. También permite llevar a cabo el proceso a menor temperatura para proteger los componentes que queremos soldar.

Suele venir en forma de alambre enrollado en bobinas. Cada alambre trae el centro compuesto de resinas que serán las encargadas de desoxidar y limpiar las partes a soldar.

A continuación un recuadro sobre el estaño como elemento químico:

Nombre	Símbolo químico	Nº atómico	Punto de fusión	Caracetrísticas
Estaño	Sn	50	231,9ºC	Punto de fusión bajo, maleable, flexible y resistente a la corrosión

Fuentes | "Soldadura blanda" - Universidad de Guadalajara; "Estaño (Sn) Propiedades químicas y efectos sobre la salud y el medio ambiente" - Lenntech; imagen: Byrev - Pixabay.

El LED

2013-06-08T13:11:00.001-03:00

El LED (de las siglas en inglés para Diodo Emisor de Luz) es un diodo que emite luz cuando es traspasado por una corriente eléctrica. Como cualquier diodo solo permite el paso de la corriente en un sentido.

Los leds se han venido usando desde hace mucho tiempo como soluciones de iluminación de bajo coste. Muchos indicadores de aparatos domésticos, como televisores o equipos de audio, usan leds. En los últimos años los leds han mejorado su potencia y han reducido su coste. Estos cambios lograron que los usos de los leds se diversifiquen todavía más. Linternas, flashes de cámaras y hasta las ópticas de los autos se beneficiaron.

Organizaciones ecologistas recomiendan el uso de leds principalmente por su bajo consumo: 92 % menos que una lámpara incandescente y 30 % menos que las fluorescentes.

Valores

Como cualquier componente electrónico, los leds tienen diferentes valores que debemos conocer:

Eficiencia: los leds más eficientes usan menos energía para producir la misma o más luz. Obviamente son más caros.
Directividad: determina si el leds es capaz de enfocar la luz en un ángulo más pequeño, logrando una intensidad mayor en esa área, o, por el contrario, alcanzan áreas más grandes con una intensidad de luz menor. Esto depende de las características internas del led.
Corriente inversa: la cantidad de voltaje que puede soportar cuando está sometido a una polaridad inversa (es decir, cuando se lo conecta al revés).
Disipación: al igual que una bombilla clásica, el led transforma una parte de la corriente en calor. Sin embargo, la cantidad es tan baja que, en la mayoría de los casos, no se tiene en cuenta.
Tiempo de respuesta: cuanto tarda el led en encenderse o apagarse cuando recibe o deja de recibir corriente. Los tiempos son muy pequeños y se miden en milisegundos.

Colores

Para variar el color de luz de un led es necesario cambiar los materiales que usa. Hay muchos para elegir, pero los más importantes son el rojo (Arseniuro de galio y aluminio ), verde (Fosfuro de galio (GaP)) y azul (Seleniuro de zinc (ZnSe)).

Combinando estos tres colores se pueden crear más de 16 millones, suficientes para cubrir todo el espectro de luz que ve el ser humano.

Transmisión de datos a distancia

Muchos aparatos, como los mandos a distancia o controles remoto, usan leds infrarrojos para transmitir información a distancia. Estos leds parpadean de una forma especifica para enviar información codificada.

Fuente | Universidad Tecnológica de la Mixteca: Caracterización de un diodo LED; "El color de los leds" por Yeahveraneah; Imagen: Flickr.

El diodo

2013-06-08T12:04:00.000-03:00

Un diodo es un elemento que, en circunstancias ideales, permite el paso de la corriente en un solo sentido. Cuando la corriente circula en ese sentido, se dice que se encuentra en polarización directa; en caso contrario se llama polarización inversa. El símbolo es el siguiente:

En esta imagen podemos ver el símbolo usado para describir al diodo. Aunque el símbolo parece una flecha no hay que confundirse: la corriente solo circula en sentido opuesto.

El diodo ideal opone completamente al paso de la corriente de determinada polaridad y se abre completamente cuando alcanza cierto valor. El siguiente gráfico lo ilustra:

En la práctica este diodo no existe, pero si existen otros cuyo funcionamiento se acerca bastante, conocidos como diodos reales. El siguiente gráfico ilustra su comportamiento:

Aquí podemos ver algunos de los problemas de estos diodos:

Cuando la polarización es directa siguen presentando una ligera resistencia al paso de la corriente.
No alcanza con que la tensión sea mayor a cero para que empiecen a conducir, debe ser ligeramente superior. Si es menor a cierto parámetro seguirán funcionando como interruptores cerrados a pesar de que estén polarizados directamente.
Cuando están polarizados inversamente la resistencia nunca será total.
La conducción por avalancha: como vimos los diodos no deberían conducir cuando están polarizados inversamente. Pero todo tiene un límite, si la tensión aumenta por encima de cierto valor el diodo conducirá aunque este polarizado inversamente.

Principal uso

Como podemos imaginar el principal uso de un diodo es convertir la corriente alterna (CA) en continua (CC). Aquí tenemos el esquema de la CA que vimos en el artículos sobre tipos de corriente:

Utilizando un diodo podemos recuperar solo una parte de esta corriente:

Luego con más diodos recuperamos el resto, invertimos la polaridad cuando sea necesario y ya disponemos de CC.

Fuente | Profesor Molina.