Instalaciones Eléctricas Residenciales

La cometa de Benjamín Franklin

2010/09/14

Benjamin Franklin fue un político, científico e inventor estadounidense. Además de ser considerado uno de los padres fundadores de los Estados Unidos, ha pasado a la historia de la física por sus estudios sobre electricidad.

Instalaciones eléctricas residenciales - Benjamin Franklin

Franklin nació en Boston, el 17 de enero de 1706. Hijo de Josiah Franklin con su segunda esposa Abiah Folger, fue el decimoquinto entre 17 hermanos.

Su formación consistió únicamente estudios elementales, y sólo los realizó hasta los diez años. Trabajó ayudando a su padre en la fábrica de velas y jabones de su propiedad, luego empezó a trabajar como aprendiz en la imprenta de su hermano James y en 1724 se fue a Inglaterra para completar su formación como impresor. Regresó a Filadelfia dos años más tarde y no tardó en crear una imprenta propia. En 1730 contrajo matrimonio con Deborah Read, con la que tuvo tres hijos, William (1731), Francis (1733) y Sarah (1743).

Su éxito como impresor y periodista procuró a Franklin un gran prestigio en Filadelfia. Enseguida se convirtió en un líder político. Su primera incursión en la política tuvo lugar en 1736, año en el que fue elegido miembro de la Asamblea General de Filadelfia. Su afición por temas científicos coincidió con el comienzo de su actividad política. Estuvo claramente influenciado por científicos contemporáneos como Isaac Newton, o Joseph Addison.

A partir de 1747 se dedicó principalmente al estudio de los fenómenos eléctricos. En 1752 llevó a cabo en Filadelfia su famoso experimento con la cometa, que le permitió demostrar que las nubes están cargadas de electricidad y que, por lo tanto, los rayos son esencialmente descargas de tipo eléctrico.


Para la realización de este arriesgado experimento, Ató una cometa con esqueleto de metal a un hilo de seda que, de acuerdo con su suposición, debía cargarse con la electricidad captada por el alambre. Durante la tormenta acercó la mano a una llave que pendía del hilo de seda, y observó saltaban chispas, lo cual demostraba la presencia de electricidad.

Instalaciones eléctricas residenciales - Benjamin Franklin comprobando chispas eléctricas durante el experimento con la cometa

Además, consiguió cargar una botella de Leyden, un recipiente de vidrio diseñado por aquella época para almacenar cargas eléctricas. La botella de Leyden cargada con electricidad del cielo se comportaba exactamente igual que si se hubiera empleado electricidad terrestre. O sea que eran idénticas.

Instalaciones eléctricas residenciales - Benjamín Franklin con cometa y botella de Leyden
Representación de Benjamín Franklin durante el experimento con la cometa, y una botella de Leyden a sus pies.

El experimento de la cometa está relacionado con el invento que lo hizo famoso en el mundo entero, y con el cual fue capaz de dar una inmediata aplicación práctica a su descubrimiento: el pararrayos. En sus experimentos descubrió el poder de las puntas metálicas al observar que los objetos puntiagudos atraían y transmitían más deprisa y eficazmente la electricidad que los objetos romos. De ello dedujo que una vara de hierro terminada en punta y colocada en lo alto de un edificio atraería la carga eléctrica de una tormenta, que se podría transmitir a la tierra mediante un cable, antes de que cayera el rayo, descargándola rápidamente y de forma silenciosa, sin causar estragos. En una carta escrita en 1750, Franklin explicó esa técnica "útil a la humanidad para preservar casas, iglesias, barcos, etc., de las descargas de rayos". En una época en que los techos eran de madera y podían arder fácilmente, el invento de Franklin se difundió con gran rapidez; en 1782 se habían instalado en Filadelfia 400 de estos artilugios.

Instalaciones eléctricas residenciales - Pararrayos de Benjamín Franklin

Sus estudios acerca de la electricidad le llevaron a formular los conceptos de electricidad positiva y negativa, y conductor eléctrico. Propuso la teoría de que la electricidad es un 'fluido único' que pasa de un cuerpo a otro en la descarga, lo que le llevó a enunciar el principio de conservación de la electricidad.

Gracias a sus múltiples logros políticos y científicos, Benjamín Franklin fue el personaje más querido de su tiempo en su país y el único norteamericano de la época Colonial Británica que alcanzó fama en Europa. Murió a los 84 años de edad, el 17 de abril de 1790, en la ciudad de Filadelfia.

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Pieter van Musschenbroek y la botella de Leyden

2010/09/13

Pieter van Musschenbroek fue un médico y físico neerlandés que nació el 14 de marzo de 1692, en la ciudad de Leyden, Holanda. Hijo de un fabricante de instrumentos científicos, estudió varios idiomas y en 1718 se doctoró en medicina en la universidad de Leyden, siguiendo a continuación estudios de filosofía en Inglaterra, que concluyó en 1719. De 1719 a 1723 fue profesor de matemáticas y física en la universidad alemana de Duisburg. En 1723 se trasladó a Utrecht como profesor y en enero de 1740 tomó posesión de su cargo como profesor en la universidad de Leyden, en la que permanecería hasta su fallecimiento.

Instalaciones eléctricas residenciales - Pieter van Musschenbroek

En esta universidad, hacia 1745, comenzó a realizar varios experimentos sobre la electricidad estática. Llegó a ser famoso por uno de ellos: al rededor del 11 de octubre de 1745 se propuso investigar si el agua encerrada en un recipiente podía conservar cargas eléctricas. Durante esta experiencia unos de sus asistentes, Andreas Cunaeus, cogió el recipiente y recibió una fuerte descarga eléctrica.  Cuando el renombrado profesor de Leiden hizo público su experimento, el aparato empleado en el mismo fue designado como la "botella de Leyden". Este dispositivo es base de los actuales condensadores eléctricos.


El primer condensador consistía en una botella de vidrio parcialmente llena con agua y tapada con un corcho atravesada en su centro por un alambre con uno de sus extremos sumergido en el agua. Cuando se conectaba el alambre a una fuente de energía estática (generalmente una máquina electrostática como la de Otto von Guericke) la botella se cargaba, y podía descargarse provocando una chispa violenta al tocar el alambre con la mano libre.

Instalaciones eléctricas residenciales - Botella de Leyden

Este primer modelo pronto evolucionó a uno cubierto con láminas metálicas por dentro y fuera que reemplazaban el agua. Una varilla de latón con una esfera en un extremo atravesaba la tapa y, mediante una cadena, se conectaba a la lámina de metal interna. La descarga completa del dispositivo ocurría empleando un instrumento descargador metálico en forma de arco. Cuando un extremo de este descargador tocaba la lámina externa y el otro se acercaba a la esfera de la tapa, se producía una chispa eléctrica entre la esfera y el descargador.

Instalaciones eléctricas residenciales - Botella de Leyden con descargador

Aunque un aparato similar fue creado casi al mismo tiempo por el inventor alemán Ewald Georg von Kleist,  la gran reputación de Musschenbroek aseguró una mejor recepción de su hallazgo por parte de otros eruditos, y el nombre de la "botella de Leyden" quedó en la historia como uno de los grandes descubrimientos de la ciencia.

Su trascendental invención de la botella de Leyden incrementó su fama y renombre. La Sociedad Real de Londres y la Academia Francesa de Ciencias lo reconocieron como miembro y, en 1754, fue nombrado profesor honorario de la Academia Imperial de ciencia, en San Petesburgo. Fue autor de numerosos textos académicos que reflejaron toda una vida dedicada al estudio. Murió el el 19 de septiembre de 1761 en Leyden, a la edad de 69 años.

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La máquina de Otto von Guericke

2010/09/10

Otto von Guericke fue un célebre físico y jurista alemán. Nació el 20 de noviembre de 1602 en la ciudad de Magdeburgo, Alemania. Estudió derecho en las universidades de Leipzig y Jena, y matemáticas en la universidad de Leyden.

En 1631 llega a ser ingeniero de la armada del Rey Gustavo II Adolfo de Suecia y desde 1646 a 1681 es burgomaestre (alcalde) de su ciudad natal.

Instalaciones eléctricas residenciales - Otto von Guericke

Hasta fines del siglo XVIII, la electrostática descubierta por Tales de Mileto era la única clase de electricidad conocida y se la podía obtener, entre otros medios, frotando el ámbar o una varilla de vidrio con una seda. Si luego tocamos  con un dedo al objeto cargado, los electrones excedentes se desplazarán a través de nuestro cuerpo hacia tierra, descargando el objeto. Este flujo de electrones constituye una corriente eléctrica mucho más pequeña y breve que la generada por los actuales dínamos o pilas.

Al rededor del siglo XVII los investigadores querían estudiar más sobre la electrostática y sus efectos. Gracias a Tales de Mileto tenían conocimientos previos de la electricidad por frotamiento y por William Gilbert sabían que la electricidad se conseguía frotando con diversos materiales más o menos eficientes, pero necesitaron un modo regular y sostenido de producirla. Sin embargo, eso cambió en 1663, cuando Otto von Guericke construyó la primera máquina que, facilitando la fricción, era capaz de producir electricidad estática.


La máquina estaba constituida por una esfera de azufre, montada sobre un eje, al que una manivela hacía girar rápidamente; apoyando la mano o un trapo sobre la esfera giratoria, ésta se electrizaba lo suficiente para atraer objetos ligeros, e incluso para producir pequeñas chispas visibles en la oscuridad, lo cual le llevó a suponer que los relámpagos también son chispas eléctricas.

Instalaciones eléctricas residenciales - Otto von Guericke y la primera máquina eléctrica

Otto von Guericke falleció el 21 de mayo de 1686, en la ciudad de Hamburgo, Alemania. Su máquina fue un hito en la historia y posibilitó los enormes avances que pronto ocurrirían en el campo de la electricidad y que haría que siglos después contáramos con instalaciones eléctricas residenciales.

En el siguiente vídeo podemos observar el funcionamiento de una recreación mejorada de la máquina construida por Otto von Guericke.


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William Gilbert y la clasificación de los materiales

2010/09/09

La Grecia clásica fue conquistada militarmente por los romanos en el año 146 a. C. Sin embargo, los romanos fueron conquistados culturalmente por los griegos. La mayor parte del conocimiento heredado de los griegos fue asimilado y conservado por los romanos. Entre estos conocimientos se encontraba el descubrimiento de Tales de Mileto sobre las propiedades del ámbar.

El imperio romano tuvo una existencia gloriosa durante cientos de años, hasta que diversos acontecimientos provocaron la caída del llamado Imperio Romano de Occidente en el año 476 d. C. Este suceso marcó el inicio de la llamada Edad Media, un período histórico en el que la ciencia se vio sumida en un profundo abandono, y que duró aproximadamente unos 1000 años.

No fue hasta el siglo XII cuando Europa comenzó a despertar gradualmente de su edad oscura. Empezaron a fundarse universidades e importantes textos griegos comenzaron a traducirse al latín. Con la invención de la imprenta, hacia 1440 aproximadamente, de la mano de Johannes Gutenberg, inicia un Renacimiento de la cultura clásica.


En este contexto histórico, unos 2200 años después de los descubrimientos de Tales, la reina Isabel I de Inglaterra ordena estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las brújulas usadas en la navegación. La orden recae en el médico y científico inglés William Gilbert.

Instalaciones eléctricas residenciales - William Gilbert

Gilbert nació el 24 de mayo de 1544 en Colchester, Essex, Inglaterra. Estudió medicina en la Universidad de Cambridge, obteniendo su doctorado en 1539. Viajó por Europa durante algunos años y en 1573 se instala en Londres como médico en ejercicio. Al poco tiempo ingresa al Real Colegio de Médicos, y llega a ocupar la Presidencia de dicho órgano colegiado en el año 1600. En 1601 fue nombrado médico de la reina Isabel I.

Mientras estudiaba el magnetismo, también da un paso importante en la historia de la electricidad. Conocedor del descubrimiento de Tales de Mileto, Gilbert continuó experimentando con el frotamiento y comprobó que algunos materiales (como el cristal de roca, la resina, el azufre o el vidrio) se comportaban como el ámbar al ser frotado, mientras que otros (como los metales) no lo hacían. Bautizó la atracción resultante de la fricción como fuerza "eléctrica" en honor al nombre griego del ámbar: élektron.

El interés de Gilbert le llevó a construir un aparato, llamado “versorium” que permitía comparar los efectos de la fuerza “eléctrica” sobre distintas sustancias al ser frotadas, permitiendo así ampliar la relación de sustancias eléctricas incorporando a la lista el lacre, diamante, ópalo, zafiro, arsénico. El versorium puede considerarse el primer “medidor eléctrico” y supuso un gran paso en el  conocimiento que se tendría de la electricidad 400 años después..

Un dato curioso es que los  materiales "eléctricos", aquellos que se cargan fácilmente por medio de la fricción (como las resinas, el vidrio y la cerámica) son malos para conducir la corriente eléctrica, por eso los conocemos actualmente como aislantes. Por el contrario, los materiales "no eléctricos", que no logran cargarse por mucho que se les frote (como el caso de los metales) suelen permitir el paso de la corriente eléctrica y por eso se les llama ahora conductores.

De esa manera, William Gilbert nos heredó la primera clasificación de lo que actualmente conocemos como materiales conductores y aislantes, que a través de cuatro siglos se han desarrollado para poder utilizarlos ahora en las instalaciones eléctricas residenciales.

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Tales de Mileto y el amanecer de la electricidad

2010/09/08

Instalaciones eléctricas residenciales - Tales de Mileto

Tales fue un filósofo que vivió en la antigua Grecia, en la ciudad de Mileto (actual provincia de Aydin, en Turquía). Nació en el año 624 a. C. y murió a la edad de 74 años en 546 a. C. Es famoso por sus múltiples contribuciones como matemático, geómetra, físico y legislador. Es considerado uno de los siete sabios de la antigua Grecia. Sin embargo, no dejó prácticamente ningún documento escrito y todo lo que se conoce de él es lo que fue registrado por diversos autores de épocas bastante posteriores, o por tradiciones orales con mayor o menor grado de veracidad.

Instalaciones eléctricas residenciales - Habitantes de la antigua Grecia

Una de estas tradiciones cuenta que cierto día, al rededor del año 600 a. C., Tales salió a caminar atravesando un bosque de pinos cercano a su casa. Se cuenta que el filósofo era un poco distraído y mientras miraba hacia el cielo tropezó con una piedra. Cuando se incorporó le llamó la atención que la supuesta piedra, a pesar de estar cubierta de mugre y hojas secas, parecía reflejar los brillos de una piedra preciosa. Así que Tales recogió la extraña piedra y tomó un paño que llevaba consigo, hecho con piel de gato; la sacudió para quitar la mugre y luego la frotó para sacarle brillo.


Tales cayó en la cuenta que se trataba de un trozo de ámbar amarillo, una resina fósil que provenía de los pinos del bosque. Los griegos ya conocía al ámbar, lo llamaban "eléktron" (que literalmente significa “nacido del sol” por su color dorado) y lo consideraban una piedra semipreciosa. Así que Tales tomó este trozo de "eléktron" y continuó frotándolo mientras lo llevaba a su casa. Su sorpresa fue grande cuando descubrió que el ámbar podía atraer pequeños objetos ligeros, como polvo, cabello, trocitos de hojas secas y pequeñas plumas de aves. En los tiempos de Tales estos fenómenos eran atribuidos a la magia o al capricho de los dioses griegos; aunque Tales no compartía esta opinión y pensaba que había "algo vivo", una especie de "alma" dentro del ámbar que la hacía manifestar estas propiedades.

Instalaciones eléctricas residenciales - Pedazo de ámbar en bruto

Nadie sabe si los hechos ocurrieron así como se describe, o son reinterpretaciones de lo que realmente pasó. Lo cierto es que Tales nos heredó el conocimiento de esta propiedad de las resinas como el ámbar, y su descubrimiento abrió el camino para los científicos que, a lo largo de la historia, estudiaron los fenómeno electrostáticos y la carga eléctrica.

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