Circuito Eléctrico: Conceptos Básicos, Tipos y Sus Componentes

¿Qué es un circuito eléctrico?

Un circuito eléctrico es un sistema que consta de una o varias fuentes de energía; medios de conducción (alambres, líquidos, gases), aparatos que consumen la energía llamados cargas o receptores (motores, lámparas, etc) y dispositivos de protección y controles, (fusibles, interruptores, etc).

Las fuentes pueden ser: pilas, acumuladores y dínamos. Estas fuentes generan la energía eléctrica a partir de otras fuentes de energía,  que luego suministran al circuito eléctrico, por medio de conductores (cables) cuyas resistencias se consideran despreciables, según las distancias y cargas de operación, por lo que sus caídas de voltaje también se pueden despreciar.

Los aparatos que consumen la energía eléctrica, la transforman en otras formas de energía (calor, luz, sonido, movimiento, magnetismo, campo eléctrico, etc). Estos aparatos se caracterizan por tener resistencias relativamente grandes; producir grandes caídas de voltaje y consumir potencia eléctrica.

Si el circuito se forma solo con un conductor simple, de muy baja resistencia, entonces se producen corrientes eléctricas muy grandes que a su vez producen mucho calor que puede dañar al circuito y a la fuente (cortocircuito).

¿Cuáles son los componentes de un circuito eléctrico básico?

Un circuito eléctrico básico está conformado por: una fuente de alimentación, los conductores (cables), la carga y los elementos de control (interruptores).

Funciones de los componentes básicos de un circuito eléctrico

1. Fuente de alimentación: La fuente de energía es el componente que proporciona la energía necesaria para que el circuito funcione. Puede ser una batería, un generador, un panel solar, un UPS, entre otros. La fuente de energía se conecta al circuito mediante los cables de alimentación.
2. Conductor: El conductor es un componente que permite el flujo de corriente eléctrica a través de él. Los conductores son generalmente cables o alambres que están hechos de materiales que tienen baja resistencia eléctrica, como cobre o aluminio. Los cables se utilizan para conectar los diferentes componentes del circuito entre sí y para permitir que la corriente fluya desde la fuente de energía a la carga.
3. Interruptor: El interruptor es un componente que controla la circulación de la corriente eléctrica en un circuito. Se utiliza para encender o apagar el circuito. Los interruptores pueden ser manuales o automáticos, dependiendo de la aplicación.
4. Carga: La carga es el componente que consume la energía eléctrica del circuito para realizar una tarea específica. Puede ser una bombilla, un motor, un ventilador o cualquier otro dispositivo eléctrico.

Estos cuatro componentes básicos son esenciales para la mayoría de los circuitos eléctricos, obviamente, mientras más complejo sea el circuito, se le van agregando más y más componentes.

Simbología de los componentes básicos de un circuito eléctrico

A continuación te mostramos los símbolos más comunes para cada uno de los componentes básicos de un circuito eléctrico:

Estos son los símbolos básicos y más comunes en esquemas de circuitos eléctricos. Existen muchos más símbolos para otros componentes, pero estos son un buen punto de partida para entender y diseñar circuitos simples. Aquí te dejamos los símbolos de electricidad más comunes.

Tipos de circuitos eléctricos

Existen varios tipos de circuitos eléctricos, cada uno con características y aplicaciones específicas. Aquí te presento los más comunes:

1. Circuito en Serie:

   • Características: Los componentes están conectados uno tras otro en una sola línea. La misma corriente fluye a través de todos los componentes.
   • Ventajas: Simple de construir y analizar.
   • Desventajas: Si un componente falla, todo el circuito se interrumpe.
   • Aplicaciones: Luces navideñas (aunque las versiones más modernas están en paralelo).

2. Circuito en Paralelo:

   • Características: Los componentes están conectados en ramas separadas. Cada rama recibe el mismo voltaje, pero la corriente se divide entre ellas.
   • Ventajas: Si un componente falla, el resto del circuito sigue funcionando. Cada componente recibe el voltaje total del suministro.
   • Desventajas: Más complejo de construir y analizar.
   • Aplicaciones: Instalaciones eléctricas domésticas.

3. Circuito Mixto (Serie-Paralelo):

   • Características: Combina elementos de circuitos en serie y en paralelo.
   • Ventajas: Ofrece más flexibilidad en diseño y aplicación.
   • Desventajas: Más complejo de analizar.
   • Aplicaciones: Sistemas de iluminación y distribución de energía.

4. Circuito de Puente (Bridge Circuit):

   • Características: Compuesto por cuatro brazos conectados en forma de puente, utilizado para medir resistencias desconocidas o en aplicaciones de detección.
   • Ventajas: Alta precisión en mediciones.
   • Desventajas: Más complejo de construir.
   • Aplicaciones: Puente de Wheatstone para medir resistencia, puentes de diodos en rectificación de corriente.

5. Circuito de Corriente Directa (DC):

   • Características: Utiliza corriente continua (DC), donde el flujo de corriente es constante y en una sola dirección.
   • Ventajas: Fácil de almacenar en baterías.
   • Desventajas: Menos eficiente para transmisión de larga distancia.
   • Aplicaciones: Electrónica portátil, baterías, vehículos eléctricos.

6. Circuito de Corriente Alterna (AC):

   • Características: Utiliza corriente alterna (AC), donde la corriente cambia de dirección periódicamente.
   • Ventajas: Más eficiente para la transmisión de larga distancia.
   • Desventajas: Necesita transformadores para cambiar niveles de voltaje.
   • Aplicaciones: Suministro de energía doméstica e industrial.

7. Circuito Digital:

   • Características: Utiliza señales discretas (niveles altos y bajos de voltaje) para representar datos binarios (0s y 1s).
   • Ventajas: Alta fiabilidad y facilidad para procesar y almacenar datos.
   • Desventajas: Requiere conversión de señales analógicas a digitales.
   • Aplicaciones: Computadoras, dispositivos electrónicos, sistemas de comunicación.

8. Circuito Analógico:

   • Características: Utiliza señales continuas que pueden tener cualquier valor dentro de un rango.
   • Ventajas: Puede manejar una amplia gama de señales variables.
   • Desventajas: Más susceptible al ruido y las interferencias.
   • Aplicaciones: Amplificadores, radios, equipos de audio.

9. Circuito Integrado (IC):

   • Características: Contiene múltiples componentes electrónicos (resistencias, transistores, condensadores) en un solo chip.
   • Ventajas: Ahorra espacio, mejora la fiabilidad y el rendimiento.
   • Desventajas: Complejo de fabricar y reparar.
   • Aplicaciones: Microprocesadores, controladores, dispositivos electrónicos compactos.

10. Circuito Resonante:

    • Características: Utiliza inductancias y capacitancias para crear resonancia a una frecuencia específica.
    • Ventajas: Útil para filtrar y seleccionar señales específicas.
    • Desventajas: Requiere ajuste preciso.
    • Aplicaciones: Sintonizadores de radio, circuitos de filtrado.

Cada tipo de circuito tiene sus propias ventajas y desventajas, y su uso depende de la aplicación específica y los requisitos del sistema.

Cómo Hacer un Circuito Eléctrico

Si eres estudiante y aún no estás familiarizado con la electricidad por tu seguridad puedes comenzar con un circuito de corriente directa de 5 volts, para eso necesitarás:

Materiales

1. Pila o batería de 5 volts (también puedes usar un cargador de celular viejo, pero debes quitarle el enchufito que se mete al celular y dejar los dos cables que trae, generalmente uno es rojo y otro negro, pélalos de las puntas).

1. foco de 5 volts, (puede ser un foco de una serie navideña, puedes quitarlo de una serie vieja, asegúrate de cortarlo con una buena cantidad de cable y también pélalos de las puntas, o también puedes comprar el foquito pero también tienes que comprar su soquet).
2. Cables (cualquier cable delgado te servirá, claro siempre y cuando tenga su aislante, también pélalos de las puntas).
3. Interruptor (puedes comprar un interruptor cola de rata en la ferretería para que se te haga más práctico o un interruptor normal como el de los apagadores de la casa también funcionará).

Pasos para Construir el Circuito

1. Preparación de Materiales

• • Asegúrate de tener todos los materiales necesarios listos y en buen estado.

2. Conexión de la Batería o cargador

• • • Toma un cable y conecta un extremo al terminal positivo (+) de la batería (o al cable rojo del cargador).
    • Conecta el otro extremo de este cable a uno de los terminales de la bombilla.

3. Conexión de la Bombilla

• • Toma otro cable y conecta un extremo al otro terminal de la bombilla.
  • Conecta el otro extremo de este cable al terminal negativo (-) de la batería.

4. Uso del Interruptor (Opcional)

• • Si deseas agregar un interruptor para controlar el encendido y apagado de la bombilla, colócalo en cualquier parte del circuito.
  • Puedes cortar uno de los cables que va de la batería a la bombilla y conectar los extremos cortados al interruptor, asegúrate de desconectar la batería al hacer el corte.

Funcionamiento del Circuito

Cuando todos los componentes están correctamente conectados, la corriente eléctrica fluirá desde la batería, a través de los cables, hacia la bombilla, y de vuelta a la batería. Esto hará que la bombilla se encienda. Si has usado un interruptor, podrás abrir y cerrar el circuito para encender o apagar la bombilla según desees.

Precauciones

• Asegúrate de que los cables estén bien conectados y no haya cortocircuitos.
• Usa cinta de aislar para cubrir cualquier parte del circuito que no esté aislado o donde hayas empalmado los cables a los componentes.
• No uses baterías o bombillas que no sean compatibles en voltaje para evitar accidentes.
• No lo conectes directamente a un enchufe de tu casa porque el voltaje alto hará que el foco explote.

¡Y ahí lo tienes! Un sencillo circuito eléctrico. Experimenta con diferentes componentes y configuraciones para aprender más sobre cómo funciona la electricidad.

Diferencias entre un circuito eléctrico de 110 y uno de 220 volts:

1. Voltaje:

   • 110 volts: Utilizado comúnmente en América del Norte y algunos países de América Latina.
   • 220 volts: Utilizado en Europa, Asia y la mayoría de los países del mundo.

2. Corriente:

   • 110 volts: Requiere una mayor corriente para suministrar la misma potencia que un sistema de 220 volts. Esto significa que los cables y disyuntores deben ser más gruesos para manejar la corriente adicional.
   • 220 volts: Requiere menos corriente para suministrar la misma potencia, lo que puede resultar en cables y disyuntores más delgados.

3. Seguridad:

   • 110 volts: Considerado más seguro para el contacto humano accidental, ya que el voltaje es más bajo.
   • 220 volts: Mayor riesgo de choque eléctrico debido al voltaje más alto, aunque en general, los sistemas eléctricos están diseñados para minimizar el riesgo de accidentes.

4. Eficiencia y uso:

   • 110 volts: Comúnmente usado en aplicaciones residenciales como enchufes y pequeños electrodomésticos en los países que utilizan este voltaje.
   • 220 volts: Utilizado tanto en aplicaciones residenciales como industriales, especialmente para equipos que requieren más potencia, como electrodomésticos grandes (lavadoras, secadoras, estufas, etc.) y maquinaria industrial.

5. Compatibilidad de aparatos:

   • Los aparatos diseñados para 110 volts no deben conectarse directamente a un enchufe de 220 volts sin un transformador, ya que esto puede dañar el equipo.
   • Algunos aparatos son de voltaje dual y pueden funcionar en ambos sistemas, pero es necesario verificar la etiqueta del fabricante.

6. Instalación eléctrica:

   • 110 volts: Los sistemas eléctricos de 110 volts pueden tener configuraciones de cableado diferentes, generalmente con enchufes y tomas de corriente específicos para este voltaje.
   • 220 volts: Requiere enchufes y tomas de corriente específicos para manejar el voltaje más alto.

En resumen, la principal diferencia radica en el voltaje, lo cual influye en la corriente, la potencia y las consideraciones de seguridad y diseño de los circuitos eléctricos.

Componentes de un Circuito Trifásico:

Un circuito eléctrico trifásico es un tipo de sistema de distribución de energía eléctrica que utiliza tres corrientes alternas, desfasadas 120 grados entre sí. Este sistema es comúnmente utilizado en aplicaciones industriales y grandes instalaciones debido a sus ventajas en términos de eficiencia y distribución de carga. Aquí tienes una descripción más detallada:

1. Generador Trifásico: Produce las tres corrientes alternas desfasadas.
2. Tres Líneas de Fase: Conocidas como R (o A), S (o B) y T (o C), llevan las corrientes alternas.
3. Neutro (opcional): En algunos sistemas trifásicos se incluye una cuarta línea, llamada neutro, que puede ser utilizada para equilibrar el sistema y proporcionar una referencia de voltaje cero.

Ventajas del Sistema Trifásico:

1. Mayor Eficiencia: Distribuye la potencia de manera más eficiente comparado con un sistema monofásico.
2. Reducción de Cables: Menor cantidad de cableado para la misma cantidad de potencia.
3. Motores Eléctricos: Los motores trifásicos son más eficientes, más pequeños y más fáciles de arrancar que los motores monofásicos.

Aplicaciones Comunes:

1. Industria: Alimentación de maquinaria y equipos industriales.
2. Edificios Comerciales: Sistemas de climatización, ascensores y grandes instalaciones eléctricas.
3. Transporte de Energía: Distribución de electricidad en redes de alta tensión.

Este tipo de sistema es esencial para manejar grandes cargas eléctricas y mantener la estabilidad en la distribución de energía.

Componentes del Circuito Eléctrico de una Vivienda

El circuito eléctrico de una vivienda es un sistema que permite la distribución de la energía eléctrica desde el punto de entrada (donde se recibe la electricidad de la red pública) hasta los diferentes puntos de uso en el hogar, como enchufes, luces y electrodomésticos. Aquí tienes una descripción de los componentes y la organización de un circuito eléctrico residencial:

1. Medidor Eléctrico:

   • Dispositivo instalado por la compañía eléctrica para medir el consumo de energía de la vivienda.

2. Panel de Distribución (Tablero Eléctrico o Cuadro de Distribución):

   • Recibe la electricidad del medidor y distribuye la energía a diferentes circuitos de la casa.
   • Contiene interruptores automáticos o fusibles que protegen los circuitos individuales contra sobrecargas y cortocircuitos.

3. Interruptores Automáticos:

   • Protegen los circuitos individuales y desconectan el suministro eléctrico en caso de sobrecarga o cortocircuito.

4. Cableado:

   • Conjunto de conductores eléctricos (cables) que transportan la electricidad desde el panel de distribución hasta los diferentes puntos de uso.
   • Normalmente se utilizan cables de cobre o aluminio, con un revestimiento aislante.

5. Tomas de Corriente (Enchufes):

   • Puntos de conexión donde se pueden enchufar dispositivos eléctricos.

6. Interruptores de Luz:

   • Dispositivos que permiten encender y apagar las luces.

7. Luminarias (Lámparas):

   • Proporcionan iluminación a las diferentes áreas de la vivienda.

8. Dispositivos de Protección Adicional (Diferenciales):

   • Protegen contra fugas de corriente y posibles descargas eléctricas, desconectando el suministro si detectan una corriente de fuga a tierra.

Organización del Circuito Eléctrico

1. Circuitos Ramales:
   • Distribuyen la electricidad a diferentes áreas de la casa, como la cocina, el salón, los dormitorios, etc.
   • Cada circuito suele tener su propio interruptor automático en el panel de distribución.
2. Circuitos Específicos:
   • Dedicados a aparatos de alto consumo, como el horno, la lavadora o el aire acondicionado.
   • Estos circuitos están diseñados para manejar la carga específica de estos aparatos y tienen su propio interruptor automático.

Instalación y Seguridad

• Normativas y Códigos: La instalación eléctrica de una vivienda debe cumplir con las normativas y códigos de seguridad locales.
• Instalación Profesional: Es recomendable que la instalación y el mantenimiento sean realizados por un electricista cualificado.
• Protección: Uso de dispositivos de protección como interruptores diferenciales y automáticos para garantizar la seguridad.

Resumen del Proceso

1. Entrada de Energía: La electricidad llega a la vivienda a través del medidor eléctrico.
2. Distribución: La electricidad se distribuye a través del panel de distribución.
3. Uso: La energía se transporta por el cableado a enchufes, interruptores y luminarias para su uso en la vivienda.
4. Protección: Los interruptores automáticos y diferenciales protegen la instalación y a los ocupantes de la vivienda.

Este sistema permite que la electricidad se utilice de manera segura y eficiente en todos los aspectos de la vida doméstica.

Conclusión

En resumen, los circuitos eléctricos están compuestos por una fuente de energía, conductores, interruptores y la carga. Estos componentes básicos permiten el flujo de corriente eléctrica a través de ellos con el fin de transformar la energía eléctrica en otro tipo de energía que satisfaga alguna necesidad. Los circuitos eléctricos pueden ser simples o complejos, dependiendo de la aplicación, y pueden incluir otros componentes para mejorar su funcionamiento. Si deseas trabajar con circuitos eléctricos, es importante tener una comprensión sólida de los componentes básicos y cómo funcionan juntos.