Chispas!

En un capítulo anterior mencionaba que la construcción de una maqueta requiere una serie de habilidades muy distintas, algunas de las cuales son más bien de tipo manual, y otras son más de tipo técnico, o incluso de tipo artístico.

De todas estas habilidades, para muchos aficionados, parece que lo más complicado es lo referente a la electricidad, o al menos en muchos comentarios de blogs y foros es corriente que alguno inicie su mensaje declarando que no sabe nada de electricidad. Evidentemente, si estamos manejando un sistema que funciona a base de electricidad, tendremos que tener unos mínimos conocimientos del tema, pero son suficientes unos conocimientos muy elementales, que por otra parte, como con todo lo demás, iremos perfeccionando según avancemos en la afición.

Para aquellos que no tengan verdaderamente ni idea, es conveniente hacer la comparación de la electricidad con el agua que circula por unas tuberías. Probablemente la hidráulica es más compleja que la electricidad (por ejemplo el agua tiene masa y por lo tanto peso e inercia...) pero para la mayoría de la gente resulta mas intuitiva, así que voy a dar unas pocas ideas apoyándome en el ejemplo del agua.

Fijémonos en la figura de la izquierda de la imagen adjunta. Representa un depósito elevado de agua, con una tubería que desciende, y en la que hemos situado una llave de paso. Cuando la llave está abierta el agua sale por la parte inferior hacia un depósito que recoge el agua. Si en el camino introducimos una rueda de paletas, ésta girará por el empuje del agua. Tenemos entonces la forma más elemental de lo que podemos llamar un motor hidráulico.

La potencia de ese motor depende de dos factores: de la cantidad de agua que salga por la tubería (caudal) y de la velocidad con que salga. La velocidad depende de la altura del depósito superior: Si el depósito está muy alto, el agua viene con mayor presión por la tubería y sale con mayor velocidad, por lo que ejerce mayor fuerza sobre la rueda de paletas. En el depósito inferior el agua ha perdido toda su presión luego podemos decir que ha perdido toda su energía. Realmente esa energía se ha cedido a la rueda de paletas que ha podido ser usada como motor para mover algo. La potencia de ese motor dependerá de la energía obtenida del agua, que será mayor o menor según su caudal y su presión. Así que podemos tener una determinada potencia con una gran altura y por lo tanto una gran presión, aunque con poco caudal, o podemos tener la misma potencia con menos presión pero con un caudal mayor. El caudal mayor requiere tuberías más anchas mientras que un caudal menor no necesita una tubería tan grande, pero si más resistente porque deberá soportar una presión mayor.

Pero este dispositivo tiene un fallo: funciona sólo hasta que se agota el agua del depósito superior. En la figura de la derecha, hemos colocado una bomba que recoge el agua del depósito inferior, y la eleva al... ¿depósito superior? En realidad no hace falta tal depósito superior sino que directamente llevamos la salida de la bomba hacia nuestro motor hidráulico. Si la bomba proporciona al agua una presión equivalente a la que se producía antes por la altura del depósito, nuestro motor funcionará exactamente igual que en el caso anterior. Lo importante entonces es la presión con que llega el agua al motor, presión que medimos con el manómetro representado en la figura. Podemos aislar idealmente entonces nuestro motor y fijarnos sólo en lo que tenemos a su alrededor: Una tubería por la que llega agua a una determinada presión, sin importar si esa presión la da una bomba o un depósito elevado, otra tubería por la que se va la misma cantidad de agua pero a una presión menor, y una llave de paso que nos permite abrir o cerrar el paso del agua.

Estos elementos los representamos en la figura encerrados en un rectángulo punteado. Digamos que lo que está fuera de ese recuadro no nos importa. Un par de precisiones más: En la segunda figura la rueda de paletas está encerrada en un recipiente hermético, es decir, en el cual tiene que ser forzosamente igual la cantidad de agua que entra a la cantidad que sale. Quiere esto decir que si ponemos la llave de paso después del motor en lugar de antes, el dispositivo funciona igual, y si cerramos la llave de paso, impedimos la salida del agua, pero eso hace que no pueda entrar más agua y por lo tanto el motor se para igualmente.

Veamoslo en la imagen adjunta en la cual se ha representado en color rojo las zonas en las que el agua tiene presión, y en azul las zonas en las que no tiene. En la figura 1 tenemos la situación normal en la que la presión es alta hasta el motor, y desde aquí es baja. En la figura 2 hemos colocado la válvula detrás del motor y la hemos cerrado . Digamos que el motor se inunda de agua a la presión alta, pero no gira porque el agua no circula. La presión es alta a un lado de la válvula y baja al otro lado.

Supongamos ahora (figura 3) que la válvula cerrada está "fuera de nuestro alcance" (fuera del recuadro marcado) El motor no se mueve, y toda la presión es alta dentro del recuadro. Si colocamos un par de manómetros en las tuberías de entrada y salida marcarán a misma presión. Esta es la clave del asunto: Para que el motor funcione debe haber una diferencia de presión entre los dos puntos de entrada y salida de nuestra instalación.

En la figura 4 se ha abierto de nuevo la válvula y el motor gira otra vez. Vemos que la presión en la salida ha bajado a cero y que esa presión cero la tenemos desde la salida del motor, de manera que el manómetro 3 marca cero igual que el 2. Entonces entre el manómetro 1 y 2 tenemos una diferencia de presión porque la presión es alta, y esa presión cae en el motor, de manera que tenemos también una diferencia de presión entre la entrada y la salida del motor que es igual a la diferencia de presión entre los dos puntos de entrada. Vemos por tanto que lo importante no es la presión en si, sino las diferencias de presión entre unos puntos y otros.

Así que para que funcione nuestro motor hidráulico tenemos que tener dos tuberías de agua con presión diferente, de manera que cuando el motor funciona el agua llega por la tubería de mayor presión y se va por la de menor presión. Cuando esto está funcionando así, la presión cambia justamente en el motor, porque el agua entra en él a la presión alta, y sale de él a la presión baja.

Si además hay una válvula y la cerramos, el agua deja de atravesar el motor y este se para. Si la válvula está en la tubería de alta presión, lo que ocurre es que la alta presión llega solo hasta la válvula, y a partir de la misma, la presión es baja, lo que incluye todo el motor que tiene presión baja a la entrada y a la salida. Si la válvula está en la tubería de presión baja la presión alta llega hasta la válvula y a partir de ahí es baja. Por lo tanto el motor tiene presión alta en ambos extremos y por eso no se mueve. O sea que es casi lo mismo si la válvula está en una tubería que en la otra: en ambos casos si la cerramos paramos el motor.

Nótese que cuando el motor funciona la diferencia de presión entre la tuberia de alta y la de baja presión, aparece entre la entrada y la salida del motor, mientras que cuando cerramos la válvula y el motor se para, la diferencia de presión aparece entre los dos extremos de la válvula, mientras que entre la entrada y la salida del motor la diferencia de presión es nula.

Creo que esta exposición es bastante intuitiva y puede ser comprendida por cualquiera que no tenga una preparación técnica. Pues bien: si cambiamos la palabra tubería por conductor eléctrico, la palabra motor hidráulico por motor eléctrico, la palabra válvula por interruptor, y las palabras presión por tensión y caudal por intensidad, la exposición anterior es una descripción de un circuito eléctrico.

Veamos la figura de la derecha: Tenemos un conductor eléctrico, representado en rojo por el que llega una corriente eléctrica y un interruptor que corta o permite el paso de la corriente hacia el motor. La corriente sale del motor y se va por el conductor azul. Como se ve es exactamente lo mismo que en el ejemplo hidráulico.

También aquí, tenemos que tener una mayor tensión (presión) en uno de los puntos de entrada que en el otro. Llamamos polo positivo a aquél que tiene mayor tensión y polo negativo al que la tiene menor.

Hemos tomado como ejemplo el caso de un motor porque es el más intuitivo, pero realmente donde ponemos un motor podemos colocar una enorme variedad de dispositivos cuya misión es convertir la energía que cede la corriente eléctrica al circular por el mismo, en otro tipo de energía. Si lo que queremos es energía mecánica, usamos un motor, pero si lo que queremos es luz ponemos una lámpara o un led, si lo que queremos es un campo magnético ponemos un electroimán, si queremos calor ponemos una resistencia, etc etc. En todos los casos el dispositivo funciona cuando circula una corriente eléctrica y al hacerlo aparece una diferencia de tensión entre los dos conductores que lo alimentan.

No hay un aparato análogo al manómetro que mida la tensión de modo absoluto, pero como lo interesante son las diferencias de tensión, hay aparatos llamados voltímetros que miden la diferencia de tensión entre dos puntos. Asi que un voltimetro situado entre los dos puntos de entrada nos dará la diferencia de tensión entre esos dos puntos, representada en la figura por V. Se mide en Voltios. Al final, simplificamos la expresión "diferencia de tensión" y hablamos simplemente de tensión o incluso de "voltaje".

Una cosa curiosa se refiere a los interruptores como el representado encima del motor, y que equivale a la llave de paso. En una llave de paso decimos que la abrimos para dejar pasar el agua, y la cerramos para cortar el paso. Bueno pues en los interruptores se dice que están abiertos cuando NO dejan pasar la corriente y que están cerrados cuando SI permiten circular la corriente. No se de donde deriva esta contradicción. Posiblemente de que el dibujo del interruptor se parece a una puerta, y cuando la puerta está abierta es cuando no circula la corriente. Esta forma de hablar se extiende a todos los temas eléctricos, así que por ejemplo decimos "circuito abierto" a un circuito por el que NO circula corriente, etc.

Si volvemos un momento a la primera de todas las imágenes de este capítulo, decíamos que el agua desciende por la tubería hasta que se agota el depósito superior. Pero ¿cuanto tiempo tarda en vaciarse? dependerá evidentemente del caudal, y éste intuitivamente sabemos que depende del diámetro de la tubería. Por una tubería fina la velocidad del agua es lenta, así que el caudal es muy pequeño. Por el contrario en una tubería gruesa la velocidad es mayor y por lo tanto el caudal será mucho mayor. La consecuencia es que una tubería fina frena mucho el agua, mientras que una gruesa lo hace mucho menos. Podemos decir que la tubería fina presenta una resistencia al paso del agua que condiciona el caudal de la misma.

Con la electricidad es parecido aunque no exactamente lo mismo. Cualquier conductor presenta una resistencia al paso de la corriente que limita el paso de la misma. Sin embargo esto no se debe a que la electricidad circule más lentamente por el conductor (de hecho la velocidad a la que circula la electricidad por un conductor metálico es próxima a la velocidad de la luz) sino a un efecto mucho más complejo que implica la existencia de electrones libres que mueven en el seno del metal del conductor. De hecho, estos electrones, que efectivamente se mueven por los cables cuando circula una corriente, lo hacen a una velocidad muy lenta. Lo que se transmite a velocidad cercana a la de la luz es la tensión, que aparece de forma casi instantánea en el otro extremo del cable. Tampoco esto debe extrañarnos: si tenemos una manguera conectada a un grifo cerrado, y esta manguera está llena de agua, al abrir el grifo, el agua empieza a salir inmediatamente por el otro extremo de la manguera con la misma presión que proporciona el grifo, pero ese agua es la que había en la manguera, no la que entra por el grifo que tardará un cierto tiempo en llegar al otro extremo.

A efectos prácticos cada cable, cada elemento conductor, tiene una resistencia que se opone al paso de la corriente eléctrica y que depende, del material de que está construido (los más conductores son oro plata cobre aluminio....) de la forma (cuanto menos sección y mayor longitud más resistencia), y de la temperatura (a mayor temperatura mayor resistencia y viceversa, hasta el punto que algunos materiales a temperaturas menores de -200º pueden presentar resistencia cero).

Esta resistencia de los materiales conductores se da en todos los casos, pero en unos casos es un inconveniente y en otros casos es precisamente lo que se busca. En general los cables que empleamos para conducir la electricidad se desea que tengan una resistencia muy baja para que no impidan el paso de la corriente así que empleamos materiales que sean buenos conductores, básicamente el cobre. En otros casos se busca una gran resistencia, por ejemplo en una bombilla de filamento, la corriente circula por el filamento que es un hilo finísimo de tugsteno. Este filamento opone una gran resistencia al paso de la corriente, y el resultado es que el filamento se calienta al rojo blanco, produciendo luz.

La resistencia de un conductor, ya sea un cable de cobre, un filamento de tugsteno, o lo que sea, se puede calcular para una temperatura dada a partir de datos propios del conductor, longitud, forma, material etc. dando como resultado un número que mide la resistencia del conductor y que se expresa en Ohmios. Es por tanto una propiedad física del conductor como podría ser el peso. Todos los elementos del mismo material y las mismas dimensiones tienen el mismo valor de resistencia en ohmios. En los cables, se suele dar como característica la resistencia en Ohmios por metro a temperatura ambiente.

Supongamos que tenemos un circuito como el de la figura, es decir dos conductores, digamos gruesos, que son alimentados con 12 voltios (es decir que a los dos puntos de entrada hemos conectado una fuente de alimentación que proporciona 12 voltios de tensión) , y un conductor muy fino que tiene una resistencia de 3 Ohmios. La fuente de alimentación es un dispositivo que actúa como la bomba del circuito hidráulico. proporciona electricidad a una tensión mas elevada que la que recoge, como la bomba, que recoge el agua a presión cero y la devuelve a presión alta. Una pila, o una batería de automóvil son ejemplos de fuente de alimentación.

La palabra Ohmio proviene del físico Ohm que enunció la llamada ley de Ohm. que dice que la intesidad que circula por un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del circuito. O sea:

I=V/R

Esto nos permite calcular la intensidad de la corriente que circulará por ese circuito. Por ejemplo para el caso del ejemplo: I = 12 / 3 = 4 . Es decir por el circuito circulan 4 Amperios. El Amperio es la unidad con que se mide la intesidad de la corriente, equivalente al caudal en el caso del agua.

Conceptualmente es muy importante distinguir la naturaleza de estas magnitudes. Como ya hemos dicho la resistencia es una característica física del circuito, asi que es medible y calculable aunque el circuito no esté conectado ni circule corriente alguna, y que no varía (salvo la variación debida a la temperatura que normalmente podemos despreciar, salvo que vayamos a temperaturas bajísimas o muy altas, que no es el caso en una maqueta de trenes).

La tensión es una característica de la fuente de alimentación que suministra la corriente eléctrica (análogamente a la presión del agua que depende de la presión que proporcione la bomba del circuito hidráulico) Es básicamente constante para cada fuente.

En cambio la intensidad no es una propiedad ni del circuito ni de la fuente de alimentación, sino una consecuencia de las otras dos magnitudes. Ya hemos visto antes como hemos calculado la intensidad en un circuito. Si cambiamos el conductor fino por otro de 6 Ohm la intensidad resultante será 2 Amperios. Si con esta resistencia de 6 Ohm cambiamos la alimentación a 6 Voltios tendremos una intensidad de 1 Amp.

Esto es muy importante porque en los elementos que usamos para alimentar los circuitos eléctricos (fuentes de alimentación, transformadores, alimentadores, etc) suelen figurar como característica dos valores, por ejemplo 12 V 5 A (12 Voltios 5 Amperios) Eso quiere decir que ese elemento proporciona 12 Voltios cuando funciona, pero NO quiere decir que proporciona 5 Amperios cuando funciona.

Si lo conectamos a un circuito como el de la figura, con una resistencia de 3 Ohmios, ya hemos visto que la intensidad que circula es de 4 Amperios ( NO 5 Amperios! ) Y eso depende del circuito. Con la misma fuente de alimentación de 12 V y 5 A, cuando la resistencia es 6 Ohmios la intensidad es de 2 Amperios

¿Que quiere decir entoces "12 V 5 A" ? Pues 5 Amperios es el límite que puede llegar a dar esa fuente, Es decir si la resistencia baja a 2 Ohmios, la ley de Ohm nos daría que la intensidad serían 6 Amperios, pero esa fuente no puede dar más que 5 Amperios con lo cual lo que ocurrirá es que se activará la protección y se cortará la fuente.

Si ponemos una nueva fuente de alimentación, ahora de 12 V 10 A con la resistencia de 2 Omios, la intensidad será 6 Amperios y la fuente no se cortará.

Pero debe quedar claro que con la resistencia de 3 Ohmios ambas fuentes proporcionan sólamente 4 Amperios de manera que ambas se comportan exactamente igual. Muchas personas que no comprenden esto piensan que si cambian una alimentación de 5 Amperios por otra de 10 Amperios hay peligro de quemar el circuito. No existe tal peligro, en ambos casos solo circula la corriente que demanda el circuito, dada por la ley de Ohm y que es 4 Amperios en ambos casos, y nunca más. Ya le podemos conectar una batería de coche, que son capaces de proporcionar más de cien amperios durante cortos periodos de tiempo. Como la batería de coche tiene 12 voltios, con un circuito de 3 ohmios solo circularán 4 Amperios

Puede ocurrir que por error o avería conectemos directamente el polo positivo al negativo sin que haya un elemento con resistencia que limite la corriente. Realmente siempre hay alguna resistencia porque los cables que usamos siempre tienen una mínima resistencia, pero imaginemos que esta sea solo de 0,001 ohmios. Aplicando la ley de Ohm , con una fuente de 12 voltios, esto haría circular 12000 Amperios. Esto destruiría la fuente, los cables y toda la instalación, por lo que esta situación está siempre impedida. Todas las fuentes de alimentación cuentan con elementos de protección (fusibles, etc) que evitan que se pueda dar esa altísima corriente, y lo que hacen es desconectar la fuente. Esta situación en la que los dos polos de una fuente de alimentación quedan unidos por un circuito de resistencia muy baja, que demandaría una intensidad muy superior a lo que la fuente puede proporcionar de manera segura, se denomina cortocircuito, y como decimos debe haber elementos que desconecten inmediatamente la fuente para evitar que se produzcan daños por esas altas intensidades. Una batería de coche es un elemento muy peligroso si quisiera usarse como fuente de alimentación de una maqueta de trenes. Efectivamente proporciona corriente de 12 V y los trenes funcionarían bien, pero ante un cortocircuito la batería de coche NO tiene ninguna protección así que se podría destruir toda la instalación de la maqueta.

En el ejemplo hidráulico veíamos que el motor solo proporcionaba potencia cuando había una diferencia de presión entre la entrada y la salida y además circulaba agua. Con la electricidad es exactamente igual: Cualquier elemento de un circuito eléctrico que tiene una diferencia de tensión entre sus bornas de entrada y salida, y además está recorrido por una intensidad proporciona una potencia. Si el elemento es un motor esa potencia aparece en forma de potencia mecánica cuando el motor gira. Si es una bombilla, la potencia aparece en forma de luz. Si es un electroimán aparece en forma de campo magnético, y si es simplemente un conductor aparece en forma de calor. Realmente en todos los dispositivos, al menos una parte de la potencia aparece como calor. En todos los casos la potencia que aparece en el elemento, es igual al producto de la intensidad por la tensión entre los terminales del elemento:

W = I x V

La potencia se mide en Watios, así que en el circuito anterior por el que circulaban 4 Amperios, en los extremos del "hilo fino" que tiene 12 voltios de tensión entre sus extremos se produce una potencia de 12 x 4 = 48 Watios. Como el conductor no produce otra forma de energía que calor, estos 48 watios aparecen en forma de calor con lo que el elemento se calienta hasta alcanzar una temperatura tal que la emisión de calor al aire circundante compense esos 48 watios que se producen. Si el elemento es grande, esos 48 watios pueden llegar a emitirse con una temperatura relativamente baja. También podemos ayudar a disipar ese calor hacia el aire con aletas o disipadores como los que vemos en muchos aparatos electrónicos. Si el elemento es pequeño, necesita una temperatura muy alta para llegar a disipar ese calor, así que se calienta mucho y puede llegar a destruirse.

Hasta ahora hemos dicho que la fuente de alimentación proporciona una tensión de 12 voltios que podemos medir en los puntos de entrada de nuestro circuito, y que eso quiere decir que uno de los polos está 12 voltios por encima del otro, asi que llamamos positivo al elemento de mayor tensión y negativo al de menor tensión. Sin embargo en otros casos la tensión varía continuamente de manera que va bajando en el polo positivo y subiendo en el negativo hasta que llegan a tener la misma tensión, y continúa subiendo y bajando respectivamente de modo que el que era polo positivo pasa a negativo y viceversa hasta llegar a tener valores opuestos a los iniciales, y volviendo a repetir el ciclo indefinidamente. Por lo tanto ya no existe un polo positivo y otro negativo, pero seguimos manteniendo dos polos distintos.

Cuando la fuente produce ese tipo de tensión, decimos que es una fuente de corriente alterna. Todos los enchufes domésticos son fuentes de corriente alterna de 220 V de tensión (en Europa) Esta variación de tensión a lo largo del tiempo es muy rápida ya que que se producen 50 ciclos completos (50 Hertzios) en cada segundo (en Europa). En América la tensión doméstica es de 120 V y 60 Hz.

En la imagen adjunta se ve como varía la tensión a lo largo del tiempo. la imagen representa dos ciclos completos asi que representa la variación de tensión a lo largo de 40 milisegundos. La curva que indica la variación de tensión se llama senoide.

Pero ¿Qué queremos decir con que la tensión alterna es de 220 V? Acabamos de decir que la tensión sube y baja con el tiempo asi su que valor varía continuamente. Podíamos pensar que es el valor máximo que alcanza, pero no es así.

Este valor de la tensión, por ejemplo 220 V se llama valor eficaz de la tensión y corresponde al valor de la corriente continua que produce la misma emisión de potencia en una resistencia dada. Así que dada una resistencia de por ejemplo 3 ohmios, si la conectamos a la corriente continua de 12 voltios produce 48 Watios.

Si la conectamos a una fuente de corriente alterna, si produce los mismos 48 watios decimos que la corriente alterna es de 12 Voltios eficaces. Normalmente se suprime la palabra eficaces pero el sentido es ese. Como decíamos antes ese valor no corresponde al valor más alto que alcanza la tensión en su ciclo. El valor más alto se denomina "tensión de pico" y se puede demostrar que es igual a 1,4142 veces la tensión eficaz. (realmente el factor es la raiz cuadrada de 2). Asi que en nuestro caso la fuente de tensión alterna de 12 Voltios produce una tensión de pico de 16,9 Voltios.

Por supuesto la ley de Ohm se cumple en cada instante, de manera que la corriente en cada momento es igual a la tensión en ese momento dividida por la resistencia del circuito, así que la corriente sigue la misma fluctuación que la tensión, circulando unas veces en un sentido, pasando por cero y circulando a continuación en sentido contrario. Tendremos entonces una intensidad eficaz que es la correspondiente al valor eficaz de la tensión, de manera que se puede aplicar también la ley de Ohm con valores eficaces

Ie = Ve / R

La corriente alterna tiene una serie de ventajas derivadas sobre todo de la facilidad con que puede elevarse o bajarse su tensión mediante un dispositivo llamado transformador. Por ejemplo en nuestra casa tenemos enchufes con una tensión de 220 V. Con un transformador podemos obtener fácilmente 12 o 16 Voltios que es una tensión más adecuada para nuestras maquetas. También es muy fácil obtener corriente continua a partir de la corriente alterna. Por el contrario la corriente continua es muy complicado transformarla en alterna y también es muy complicado cambiarla de tensión sobre todo aumentar la tensión.

Hay dispositivos que funcionan prácticamente igual con corriente alterna que con continua, sobre todo aquellos basados en la producción de calor como las bombillas de filamento, pero otros necesitan específicamente una u otra clase de corriente. Por ejemplo hay motores que solo funcionan con corriente continua o solo con corriente alterna (también los hay que funcionan con ambos tipos) En general todos los dispositivos de tipo electrónico (incluídos los Leds) necesitan corriente continua, por lo que, o bien hay que alimentarlos con corriente continua o llevan interiormente un dispositivo, llamado rectificador, que convierte la corriente alterna en continua.

Para terminar de centrar el tema, hemos llamado corriente continua a aquella cuyo valor no varía a lo largo del tiempo, de manera que un polo se mantiene constantemente positivo y con la misma tensión respecto del otro polo. Hemos llamado corriente alterna a la que la tensión de un polo respecto de otro varía con el tiempo siguiendo una curva llamada senoide, que tiene una zona positiva y otra negativa, y que por lo tanto hace que no haya un polo polo positivo y otro negativo, ya que ambos polos intercambian su signo 50 veces cada segundo.

Abusando un poco de la nomenclatura se llama también corriente continua a aquella en la que la tensión fluctúa siguiendo curvas de diversa forma, por ejemplo con ondas triangulares cuadradas o con ondas senoidales solo con la parte positiva. Mientras uno de los polos sea siempre positivo respecto al otro podemos hablar de corriente continua.

Análogamente podemos seguir llamando corriente alterna a aquella en los polos alternan su signo con una determinada frecuencia (muchas veces con frecuencias de miles de Herzios) pero no siguiendo una curva senoidal sino con subidas y bajadas abruptas y tramos horizontales, con una forma de onda cuadrada.

Esta precisión es importante, porque en el mundo de las maquetas de trenes se habla de trenes de corriente continua, trenes de corriente alterna y trenes digitales. En muchos casos la corriente continua que se utiliza no es constante sino con una forma de senoide recortada o con una forma cuadrada de ancho variable (PWM) y en el caso de los trenes digitales, la corriente es alterna pero no senoidal sino cuadrada, con anchos modulados según un código binario.

Los lectores que quieran saber más acerca de las diversas formas de corriente que se emplean en modelismo ferroviario pueden consultar este artículo: Corriente ¿Contínua?

A pesar de las semejanzas que hemos explicado entre el movimiento del agua y la corriente eléctrica, hay una diferencia importante: el agua la podemos ver, y hasta oir, pero nuestros sentidos, no captan nada con relación a la corriente eléctrica en si, aunque podamos sentir sus efectos en forma de luz, calor, movimiento, etc. Así que para no ir a ciegas necesitamos la ayuda de algún elemento que nos permita detectar la presencia o ausencia de la corriente, y también su mayor o menor intensidad, y otras circunstancias relacionadas. Afortunadamente existen unos aparatos denominados polímetros que nos solucionan este problema, por lo que todo aquel que vaya a trabajar con electricidad, mas allá de enchufar una lámpara o la lavadora, conviene que se haga con uno de estos instrumentos. Y ese es el caso de todo aquél que pretende realizar una maqueta de trenes, en cuanto ésta sea algo más que elemental.

Hay que aclarar que estos aparatos reciben varios nombres, así que los podemos ver denominados como polímetros o multímetros, como tester, y hasta los más clásicos los pueden llamar AVO .A la izquierda vemos los dos estilos de estos aparatos, a la izquierda el tipo analógico y a su derecha, el tipo digital. Aclaremos rápidamente que la denominación análogico o digital, se refiere exclusivamente a la forma en que leemos la información, que es mediante una aguja que recorre una o varias escalas, en el analógico, y mediate un display de cifras digitales el digital, pero eso no tiene nada que ver con lo que se pretende medir que son tensiones y corrientes analógicas en ambos casos.

Por lo tanto si tenemos un sistema de trenes digitales, eso no quiere decir que el polímetro que usemos deba ser necesariamente digital. La verdad es que últimamente los analógicos prácticamente han desaparecido y la mayoría de los que se venden hoy son digitales, ya que son más baratos, más fáciles de leer, y más robustos frente a golpes y caídas.

Con cualquiera de estos aparatos podemos medir las tres magnitudes eléctricas que hemos explicado anteriormente: los Voltios, los Amperios y los Ohmios (de ahí la denominación "AVO") pero además podemos medir algo que suele ser incluso lo más importante, y que es lo que se denomina "continuidad", es decir determinar si dos puntos de una instalación están unidos eléctricamente entre si (si hay continuidad eléctrica entre ambos) o no.

La mayoría de estos aparatos se manejan de la misma forma. En todos los casos hay una ruleta que permite seleccionar la función que queremos utilizar, por ejemplo medida de tensión continua entre 0 y 20 Voltios, o entre cero y 200 Voltios, o medida de corriente continua entre 0 y 20 miliamperios o medida de tensión alterna entre 0 y 200 Voltios o resistencia entre 0 y 20000 ohmios, etc. etc O sea en cada caso definimos que tipo de medida queremos hacer, entre tensión, intensidad o resistencia, y también seleccionamos una opción entre varias que define cual será el valor de "fondo de escala" es decir el valor más alto que puede representar el visor.

Por ejemplo si ponemos una escala entre 0 y 20 voltios, y tenemos un polímetro de tres cifras, si a la hora de medir el valor nos da 15,5 voltios veremos en el visor "15.5". Sin embargo si escogemos una escala de 0 a 200 voltios el valor que veremos en el visor es "015" Como se ve, hemos perdido precisión, porque ya no vemos el medio voltio que antes veíamos. Por el contrario si escogemos un factor de escala de entre 0 y 2 voltios nos dará un error, porque el valor real de 15,5 voltios es mayor que el "fondo de escala" de 2 voltios. Por lo tanto hay que poner siempre la escala con el fon.do de escala más próximo por exceso al valor que esperamos obtener, aunque si nos equivocamos, no pasa nada porque basta cambiar de escala para ver el valor correctamente.

La razón por la cual, los valores de fondo de escala en los polímetros digitales son siempre potencias de 2, o sea: 0,2, 2, 20, 200...... mientras que en los analógicos son potencias de 10, o sea 1, 10, 100.....es muy curiosa, pero larga de explicar, así que prefiero omitirla para no hacer demasiado largo este capitulo.

Una vez ajustada la escala tocamos con cada una de las dos puntas de prueba, los puntos entre los que queramos medir la tensión y el valor correspondiente aparecerá en el visor.

Para medir intensidades, además de poner la adecuada función de intensidad en alterna o en continua hay que conectar el polimetro en serie para que toda la corriente atraviese el polímetro. Esto obliga a abrir el circuito que vamos a medir, y a intercalar en el corte el polímetro de manera que uno de los extremos separados se conecta a una de las puntas de prueba , y el otro extremo del corte se conecta a la segunda punta de prueba. Nótese que las puntas de prueba se conectan al polímetro en las bornas marcadas COM (común) la negra y A la roja. Esto es distinto de los otros casos en los cuales la punta roja se conecta a la borna marcada V.

Para medir resistencias, se coloca la escala de resistencias con el valor apropiado de fondo de escala, y se toca con cada punta uno de los dos extremos de la resistencia. En general es obligado que la resistencia que se va a medir este desmontada de cualquier circuito

Por último para medir continuidad entre dos puntos de un circuito, tocamos con cada punta de prueba uno de los puntos a comprobar. Para hacer esta medida en un aparato o en un circuito es necesario que éste esté desconectado. Casi todos los polímetros modernos producen un pitido para indicar que hay continuidad eléctrica entre los dos puntos que están tocando las sondas

Para el aficionado medio, las operaciones más habituales son solo la comprobación de continuidad y la medida de tensiones, sin que exija una gran precisión, por lo que cualquier polímetro barato le será suficiente, al menos inicialmente.

Con lo explicado en este capítulo es más que suficiente, en cuanto a los principios básicos de electridad, que es conveniente conocer antes de enfrentarse a la construcción de una maqueta de trenes. Cualquier elemento comercial que montemos en la misma, no requerirá otros conocimientos más que los vistos y una adecuada lectura de las instrucciones del aparato. Tampoco se necesita más para posibles montajes autoconstruidos como cuadros de mando, iluminación de edificios y calles, etc.

Se ha tratado por tanto de dar simplemente unas nociones básicas, sobre todo para fijar la nomenclatura y saber distinguir entre intensidades y tensiones, conocer las unidades básicas, voltio, amperio, ohmio y watio, y deshacer algunos errores conceptuales bastante extendidos.

Debe quedar claro que lo explicado son fundamentos de electricidad, o si se quiere mayor precisión de electrotecnia. No estamos hablando por lo tanto de electrónica, que es otro tema aunque muchas personas los confunden. Pero a nadie se le exigen conocimientos de electrónica para construir o manejar una maqueta de trenes. La electrónica (cuando existe) está contenida siempre en elementos comerciales que no necesitan ser entendidos por el usuario. Solo algunos frikis construyen o modifican elementos electrónicos para sus maquetas.