Energía e intensidad eléctrica en centros sanitarios

Incluido en la revista Ocronos. Vol. IV. Nº 11–Noviembre 2021. Pág. Inicial: Vol. IV; nº11: 130

Autor principal (primer firmante): Juan Luis Verdes Varela

Fecha recepción: 20 de Agosto, 2021

Fecha aceptación: 17 de Noviembre, 2021

Ref.: Ocronos. 2021;4(11) 130

Autor: Juan Luis Verdes Varela – Electricista

Hospital Universitario de Cabueñes, Gijón.

Descripción: Conceptos básicos sobre energía, trabajo y potencia eléctrica. Ley de Ohm. Ley de Joule.

Publica TFG cuadrado 1200 x 1200

Introducción

En los hospitales se consume energía durante todos los días del año, 8760 horas, energía eléctrica y combustible como gasoil o propano. La mayor parte de esta energía se dedica a la climatización de las diferentes estancias del edificio, la ventilación, la iluminación y el suministro de agua caliente.

Se dice que se realiza un trabajo cuando se aplica una fuerza para oponerse, neutralizar o vencer a una resistencia.

Es lo que ocurre cuando levantamos un cuerpo: aplicamos la fuerza necesaria para vencer la resistencia que, en este caso, está constituida por el peso del cuerpo.

Esta definición resulta clara para el ejemplo indicado, pero no lo es tanto cuando se la aplica para explicar lo que ocurre cuando se calientan uniones de pares termoeléctricos y generar una corriente eléctrica o al pasar una corriente eléctrica por un conductor y producir luz, etc

Se denomina energía a la fuerza que debe aplicarse para realizar un trabajo.

En realidad, el trabajo es solamente una transformación de la energía y siendo, en esencia, siempre única la energía, la denominamos en diferentes formas de acuerdo al trabajo que se esté realizando.

Cuando calentamos las uniones de los pares termoeléctricos y obtenemos una corriente eléctrica, decimos que hemos transformado la energía calórica en energía eléctrica; si con esta corriente eléctrica hacemos funcionar un motor eléctrico, hemos transformado la energía eléctrica en energía mecánica, etc.

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  • Electrotecnia: Abarca desde los conceptos básicos de física, electricidad, magnetismo. Los circuitos eléctricos y electrónicos, sus componentes y análisis de funcionamiento, máquinas y medidas dentro de un Hospital.

La naturaleza es como es y los electricistas intentamos entender y explicar su comportamiento.

Entre otras cualidades, la materia manifiesta un conjunto de propiedades que denominamos «de origen eléctrico», como las que acabamos de explicar.

El estudio de la estructura atómica permite explicar el comportamiento eléctrico de la materia.

Ley de Ohm y la potencia eléctrica

En 1827, el físico alemán Georg Ohm publicó esta ley. Descubrió que cuando una corriente eléctrica circula a través de un conductor, dicha corriente es proporcional a la diferencia de potencial entre los extremos del conductor e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. La ley de Ohm es la relación entre la corriente, la resistencia y el voltaje, y se representa a menudo como un triángulo.

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Mediante este triángulo se puede calcular cada componente y se obtienen estas tres fórmulas:

R = U / I

I = U / R

U = I × R

Dónde:

R = Resistencia (Ohmios)

U = Voltaje (V)

I = Corriente (A)

La «E» también se usa a veces para representar el Voltaje. Ten en cuenta que la corriente en mA se tiene que convertir en Amperios para realizar los cálculos.

Además, para que las fórmulas sean sencillas y fáciles de leer, en algún momento no he usado correctamente las matemáticas respecto a los números y a las cifras significativas. Al fin y al cabo, este artículo va dirigido sobre todo a técnicos, no a matemáticos…

Ejemplo simplificado

Echemos un vistazo al circuito más simple que se puede hacer:

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En el ejemplo de arriba, tenemos una alimentación de 24 VCC y le hemos conectado una resistencia de 1200 Ω. Hay una corriente de 20 mA (0,02 A) en el circuito.

Si queremos saber qué corriente pasa a través del circuito, podemos calcularla fácilmente con la ley de Ohm:

I = U / R = 24 V / 1200 Ω = 0.02 A (= 20 mA)

Si sabemos que el voltaje es 24 V y queremos una corriente de 20 mA, podemos calcular qué resistencia se necesita:

R = U / I = 24 V / 0.02A = 1200 Ω

O, si tenemos una resistencia de 1200 Ω y queremos una corriente de 20 mA, podemos ver qué voltaje hay que aplicar:

U = I * R = 1200 Ω * 0.02 A = 24 V

Por consiguiente, si tenemos un lazo alimentado a 24 V y queremos una corriente de 4 mA, necesitamos añadir una resistencia mayor:

R= U / I = 24 V / 0.004 A = 6000 Ω

Por tanto, tenemos que añadir una resistencia de 6000 Ω

(6 kΩ) para obtener una corriente de 4 mA.

Normalmente se analiza la Ley de Ohm como una relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia.

Una forma más completa de expresar la Ley de Ohm es incluyendo la fórmula de potencia eléctrica.

Si se utiliza la conocida fórmula de potencia (con unidad de watts o vatios): P = V x I, potencia = voltaje x corriente, y sus variantes: V = P / I e I = P / V, se obtienen ecuaciones adicionales.

Las nuevas ecuaciones permiten obtener los valores de potencia, voltaje, corriente y resistencia, con sólo dos de las cuatro variables.

Ley de Joule

El Efecto Joule o Ley de Joule es una ley descubierta por el físico británico Jame Joule que se basa en el enunciado de que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Por ejemplo, la energía eléctrica que pasa a través de una plancha, o una tostadora, se termina disipando en forma de calor.

El calor generado por este efecto se puede calcular mediante la ley de joule que dice que “el calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente”.

Este efecto se recoge en la fórmula Q = P x t, donde “Q” es energía o calor desprendido (también representada por la letra E y medida en Julios o Calorías), “P” la potencia consumida (medida en vatios) y “t” el tiempo transcurrido (medido en segundos).

Existe una serie de ejemplos de la Ley de Joule en la vida diaria en un centro de ámbito sanitario:

Aplicaciones

El efecto Joule se utiliza en incontable número de aparatos y procesos en un centro hospitalario. La parte del aparato que convierte la energía eléctrica en calor mediante el efecto Joule se llama elemento de calefacción.

  • Una lámpara incandescente se ilumina cuando el filamento se calienta por efecto Joule.
  • Las estufas eléctricas usualmente trabajan por efecto Joule.
  • Calentadores de alimentos en la cocina hospitalaria.
  • Placas calefactoras.
  • Planchas en el servicio de lavandería y planchadora.
  • Soldadores eléctricos.
  • Ventiladores calefactados.
  • Los fusibles eléctricos se basan en el hecho de que, si se excede el flujo de corriente, se generará suficiente calor para fundir el fusible.
  • Los termistores son resistencias cuya resistencia cambia cuando cambia la temperatura. Se utilizan a veces en combinación con el calentamiento Joule: si una gran corriente se envía a través del termistor, se eleva la temperatura del dispositivo y por lo tanto sus cambios de resistencia. Si el dispositivo tiene un coeficiente de temperatura positivo de la resistencia (PTC), el aumento de temperatura causa una caída en la corriente, y atribuye al dispositivo una utilidad de protección del circuito similar a los fusibles, o para la reacción en los circuitos, o para otros muchos propósitos. En general, el autocalentamiento puede convertir en una resistencia de un elemento de circuito no lineal y de histéresis.

Bibliografía

  1. https://www.boe.es/buscar/ pdf/2013/BOE-A-2013-13645- consolidado.pdf (Ley 24/2013, de 26 de diciembre, del Sector Eléctrico).
  2. https://www.electrohobby. org/ley-de-ohm/
  3. http://securepowersolutions. blogspot.com/2015/10/la-importancia -de-la-electricidad-en.html
  4. http://www.arqmedyca.com/blog- arquitectura/instalaciones- electricas-de-un-hospital/
  5. http://www.sapiensman.com