Cálculos eléctricos básicos (parte 1)

 Si revisamos las publicaciones que hemos hecho anteriormente, nos damos cuenta que rara vez utilizamos números pues, en el caso de equipos eléctricos, algunas veces basta con observar las etiquetas de información que éstos tienen para extraer datos de interés, sin embargo, en muchos otros casos, será necesario realizar cálculos para un correcto diseño de redes o para seleccionar equipos.

Es por esto que en este artículo comenzaremos a abordar los cálculos más básicos (relacionados a energía eléctrica) que podemos encontrar y que serán de utilidad pues permitirán avanzar progresivamente en el nivel de complejidad.

▶ Corriente directa ◀

La primera clasificación que encontramos es la del tipo de corriente pues, aunque en esencia cumplen el mismo principio, la naturaleza oscilante de la corriente alterna conlleva más consideraciones que la corriente directa.

Probablemente la ecuación más conocida es la ley de Ohm, donde se relacionan tensiones, corriente y resistencias con una proporción directa. Dicha ecuación es:

Ec. 1: Ley de Ohm

Dato: Para recordarla se suele utilizar la frase "Victoria, Reina de Inglaterra"

A partir de esta simple ecuación es que podemos comenzar el estudio matemático de la electricidad pues conociendo las variables más comunes es que podremos deducir, encontrar o calcular las más avanzadas. Seguido de lo anterior, encontramos la ley de Watt para encontrar la potencia de un circuito en corriente directa, además de sus variantes cuando incluimos la ley de Ohm:

EC. 2: Ley de Watt

Aquí podemos incluir el cálculo de resistencias en serie y paralelo como complemento a las ecuaciones anteriores que, de igual forma, cambiará en corriente alterna pues se incluirán otros elementos.

• Serie:

Ec. 3: Resistencia equivalente en serie

• Paralelo:

Ec. 4: Resistencia equivalente en paralelo

▶ Ejemplo en corriente directa ◀

Podemos proponer el siguiente circuito básico para obtener sus valores respectivos: 

Fig. 1: Circuito en corriente directa

Comenzamos obteniendo la resistencia equivalente:

Fig. 2: Resistencia equivalente, circuito reducido

Una vez obtenido este valor, podemos obtener el valor de la corriente que fluye a través de la resistencia equivalente:

Al conocer el valor de resistencia y observando que la fuente de alimentación nos entrega 12 [V] y que la corriente que fluye por todo el circuito es de 80 [mA], podemos encontrar la potencia empleando la ley de Watt:

▶ Conclusiones ◀

Nuestro análisis de cálculos termina aquí por esta ocasión debido a que el análisis en corriente directa conlleva más consideraciones y variantes que próximamente estarán disponibles (o has click en este enlace para corroborar).

Resulta interesante el cómo es que, partiendo de las variables más simples del entorno eléctrico, podemos ir escalando progresivamente hasta realizar análisis más complejos de circuitos tan diferentes pues, sin importar lo complejos que éstos puedan ser, siempre conservarán los mismos principios y bastará con comenzar un análisis de cargas, voltajes o corrientes; para entender el comportamiento de todos y cada uno de sus componentes.

Si bien estamos comenzando con los elementos y cálculos más básicos posibles, la intensión es que eventualmente podamos analizar sistemas más complejos donde interactúen más componentes, con distinta naturaleza y en arreglos diferentes. Eventualmente llegaremos a eso.

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-AHN