Ley de Ohm: son 3!

Tantas veces en el mundo del vaping hemos hablado de la ley de Ohm, en general pensamos en la primera, a veces hablamos de la segunda, pero pocas veces se ha mencionado la TERCERA.

Así pues, veamos el desarrollo la tercera ley de Ohm, que tiene una enorme importancia para conocer la seguridad de las cajas de no-circuito y de los tubos mecánicos en particular.

Tantas veces en el mundo del vaping hemos hablado de la ley de Ohm, en general pensamos en la primera, a veces hablamos de la segunda, pero pocas veces se ha mencionado la TERCERA (pido disculpas a los que saben de ingeniería eléctrica, pero este pequeño artículo va dirigido a los que se acercan al vaping y quizás nunca han explorado estos conceptos).

Así pues, veamos el desarrollo de la ley de Ohm en lo que muy a menudo se denomina la tercera ley de Ohm, que tiene una enorme importancia para conocer la seguridad de las cajas de no-circuito y de los tubos mecánicos en particular.

Comencemos con una pequeña discusión de los dos primeros para ser más completos:

PRIMERA LEY DE OHM : V = RI o I = V/R

Con esta ley, entendemos el vínculo entre la tensión (V) y la corriente (I) en función del usuario (la coil), o de la resistencia (R) enunciada por esta ley. Además de deducir la relación entre las magnitudes físicas, llegamos a comprender que la corriente requerida (corriente de descarga de la batería medida en amperios) por el sistema es función de la resistencia, y que por seguridad en el uso de los PV no debemos superar la corriente de descarga nominal de la batería. un ejemplo práctico:

Batería de 20 A, bobina de 0,3 ohmios, tensión de la batería de 4 V: escribiendo la fórmula como I=V/R se requieren 13,33 A disponibles de la batería como mínimo. En este caso, SI la batería es realmente capaz de entregar los Amperios indicados en la especificación, estamos en el rango de uso. Batería de 20A, bobina de 0,1 ohmios, tensión de batería de 4 V: si escribimos la fórmula como I=V/R y la escribimos como 40,0 A, está claro que estamos muy fuera del rango de uso de la batería, poniéndonos en riesgo.

Yo diría que en este punto es obligatorio asegurarse de que las baterías que se compran sean de una calidad que nos permita considerar los datos reales de las especificaciones y, sobre todo, utilizarlas dentro de sus límites de entrega. Tenga cuidado con las baterías que indican, a través de un marketing sin escrúpulos, corrientes de empuje que duran sólo unas fracciones de segundo en lugar de las corrientes de funcionamiento, es decir, las que son capaces de entregar en la operación requerida para vaping.

SEGUNDA LEY DE OHM: R =ρ L/S

En este caso, consideremos las características generales de la bobina. Esta ley explica que la resistencia que vamos a construir depende de las características físicas del material utilizado.En efecto, la resistividad ρ es propia de los sólidos y en los metales conductores representa la facilidad con la que fluye la corriente eléctrica a través de ellos. La resistencia es, obviamente, proporcional a la longitud del conductor y es la inversa del área de la sección transversal. Banalmente, para un mismo conductor, cuanto más largo es el conductor, mayor es la resistencia, cuanto mayor es el diámetro e inversamente menor es la resistencia.

Sólo una pequeña puntualización: los llamados sistemas de control de temperatura no miden la temperatura de la bobina, sino su resistividad, ya que ésta está relacionada lineal y directamente con la temperatura.

Por ello, los sistemas de control de temperatura (TC) disponen de un pequeño programa que, en función del tipo de metal seleccionado, entiende cuál es la temperatura de la bobina a medida que cambia la resistividad. Por ello, el metal utilizado en el circuito debe estar absolutamente ajustado para que funcione correctamente. Yo añadiría que esta es también la razón por la que es complejo hacer funcionar estos sistemas en doble coil, de hecho es muy difícil hacer resistencias que sean perfectamente idénticas y como para no engañar al circuito que leería el valor resultante a pesar de tener bobinas con diferentes valores de resistencia. De hecho, esto haría que todo funcionara de forma inconsistente con la curva de calibración programada.

Hay una serie de aplicaciones disponibles en la web que nos permiten, introduciendo unos pocos datos, diseñar la resistencia que queremos y, básicamente, entender si será adecuada para el sistema del que disponemos.

..... pero vayamos al punto....

TERCERA LEY DE OHM: P = V I o sustituyendo V por la primera ley de Ohm P = R I²

En esta ecuación P es la potencia y vemos que es el producto de la tensión y la corriente, pongamos un ejemplo intuitivo para entenderlo mejor. Imaginemos que hablamos de la fuerza del agua que cae: de una cascada, por ejemplo. La potencia del agua que cae es directamente proporcional a la altura desde la que cae (esto se llama potencial) y a la cantidad de agua que cae. Así, una cascada "baja" con mucha agua puede tener la misma potencia que una cascada "alta" con poca agua. El principio es el mismo para la potencia eléctrica: una tensión más alta con una corriente más baja tiene la misma potencia que un sistema que invierte linealmente los valores de tensión y corriente. Es decir, con un pequeño forzamiento matemático, que intercambiando el orden de los factores, el producto no cambia :-) . Esta operación de cambio de tensión se realiza de forma automática mediante dispositivos dotados de un circuito; en ellos, la constancia de la potencia se ajusta a medida que se reduce el rendimiento disponible de la batería y un pequeño survoltor se encarga de la reducción de la disponibilidad de corriente aumentando automáticamente la tensión. En el caso de la "mecánica", estas variaciones se traducirán, a medida que la batería se descargue, en la percepción de diferentes tonos aromáticos de los líquidos utilizados. De hecho, debido a los diferentes efectos del calentamiento, los aromas liberan de forma diferente todos los sabores que contienen. Por eso a mucha gente le gusta la mecánica, alegando que perciben una gama aromática más amplia, lo que en todo caso ocurre utilizando resistencias de diferentes valores... en realidad bastaría con ajustar la potencia de la caja en el tiempo .. :-)

El paso de la corriente genera un calentamiento del conductor, esto se llama efecto Joule, este fenómeno físico es precisamente el desarrollo de calor que se produce cuando la corriente eléctrica fluye a través de un conductor. La intensidad del efecto está en función de la capacidad térmica y la resistencia del propio conductor, es decir, de sus características físicas. ¿Qué significa esto para un sistema de vaping? Simplemente, los materiales y las secciones utilizadas para pasar la corriente (y no sólo la coil) deben ser adecuados para garantizar que el sistema no se sobrecaliente debido al efecto Joule. Esto se debe a que la resistencia eléctrica puede considerarse como la capacidad de un conductor para transformar en calor la energía eléctrica que fluye a través de él. En el caso del vaping, queremos que todo el calor se desarrolle en la resistencia y no en el atomizador y sus conexiones físicas con la batería.

Pensemos en por qué en la distribución de energía en el hogar utilizamos tomas grandes para usuarios como hornos o lavadoras y pequeñas para usos menos "exigentes". En este caso, los conductores y las tomas de corriente están diseñados y construidos para permitir corrientes de hasta 16 o 10 amperios respectivamente. Por regla general, los "cables" son de 2,5 mm² para los 16 A y de 1,5 mm² para 10 A, precisamente para evitar que se calienten por el efecto Joule, lo que permite transferir la potencia destinada a los consumidores específicos incluso sin una caída de tensión. Consideremos también por qué una parte de la protección en los armarios eléctricos se llama magnetotérmica y se activa precisamente por el efecto del calentamiento. Sin embargo, permanezcamos en el ámbito de la corriente continua para no complicar las cosas.

Por tanto, el calor está directamente relacionado con la intensidad de la corriente, ni siquiera de forma lineal, sino de forma cuadrática y en función del tiempo; de hecho, se aplica la relación Q = R I² Δt donde Q es precisamente el calor y Δt el intervalo de tiempo. Por lo tanto, el conductor, o más bien todo el sistema, debe ser capaz de evitar calentarse demasiado durante su uso debido al efecto Joule, lo que comprometería su integridad.

En la práctica, ¿qué hay que comprobar cuando se utiliza un tubo mecánico o una caja sin circuitos (no voy a entrar en las interminables cuestiones sobre su uso seguro, sólo diré que prefiero utilizar circuitos)? Trivialmente, que la estructura del sistema permita el paso de la corriente de forma adecuada. Evitemos pues, por ejemplo, los contactos puntuales con láminas rectilíneas apoyadas transversalmente sobre elementos cilíndricos, o los pulsadores fuego de potencia inadecuada (muy a menudo he visto utilizar los homologados para los pulsadores de ascensor) que generalmente están certificados hasta 5A. ¿Recuerdas que en los ejemplos citados anteriormente, sin embargo, debido a la primera ley de Ohm, las corrientes que utilizamos son mucho más altas yendo por debajo de los ohmios? Por lo tanto, en estas condiciones no se trata de sistemas seguros, sino de sistemas que tienen un punto crítico precisamente en el pulsador o en su contacto y que, por lo tanto, deben ir acoplados a dispositivos electrónicos de regulación y control para funcionar con seguridad.

Otro problema es el de los llamados contactos híbridos, en los que el polo positivo del atomizador se apoya directamente en el polo positivo de la batería. En este caso es imprescindible comprobar la perfecta planitud de la patilla positiva de la pila, así como la distancia entre el contacto de la propia patilla del atomizador y el resto de la carcasa (negativo). Si están demasiado juntos, en caso de deformación de la clavija positiva de la batería, se produciría fácilmente un cortocircuito y no simplemente el paso de la corriente por una sección inadecuada.

El último elemento sobre el que me gustaría decir unas palabras es el cortocircuito. Técnicamente, el cortocircuito se produce cuando la resistencia entre los polos positivo y negativo es nula, en cuyo caso la corriente no tiene límites (tiende a infinito) y la batería suministra energía de forma incontrolada y obviamente fuera de los límites de uso. Las resistencias sub-ohmios extremas tienden a esta condición y hay que considerar que en estos casos incluso una imperfección en el montaje o un contacto conduce a una disminución de la resistencia y por lo tanto potencialmente a la condición más peligrosa de un cortocircuito.

Seguridad: este es un tema que se ha discutido mucho y con opiniones totalmente desajustadas, algunos dicen que para usar ciertos sistemas hay que saber lo que se hace y que no son para todos. Personalmente, prefiero hablar primero de la idoneidad de los sistemas con la obviedad de que el componente humano es fundamental, pero creo que está claro que si el factor humano conduce por definición al error, el sistema debe ser intrínsecamente seguro y que los límites de uso deben estar indicados en todos los dispositivos. Disfruta.... :-)