Resistencias eléctricas para calentadores de agua

Dentro de las instalaciones hidráulicas, a menudo, no es posible usar quemadores o llamas para el calentamiento del agua transportada. Esta prohibición tiene sus motivos legislativos pero, sobre todo, deriva de normativas cuyo objetivo es regular todo aquello relacionado con la salud y la seguridad de  las personas que puedan encontrarse cercanas a dichas instalaciones.
Partiendo de esta premisa, parece evidente la necesidad de calentar el agua para el uso civil o doméstico mediante otras metodologías: la más extendida se basa en el uso de dispositivos como son las resistencias eléctricas.

Las resistencias eléctricas, también llamadas resistores, son componentes fundamentales en el mundo de la electrotecnia y da nombre a esta importante rama de la física. De hecho, la resistencia eléctrica se define como “una magnitud física escalar que mide la tendencia de un cuerpo a oponerse al paso de la corriente”. Dentro de esta definición encontramos algunos conceptos importantes:
- Escalar: es decir, no vectorial y no caracterizada por una dirección;
- Opuesta: el paso de una corriente dentro de una resistencia provocará una caída de tensión;
En efecto, las principales reglas que rigen las resistencias eléctricas son las dos leyes de Ohm y el efecto Joule. En particular, las dos primeras determinan las relaciones entre tensión, resistencia y corriente, además de definir una metodología para el cálculo de la resistencia en sí; en el caso del efecto Joule, es fundamental para calentar el agua dentro de un circuito equipado de dichos componentes.

Aunque la temática sea de considerable complejidad, en la base está el célebre Primer Principio de la Termodinámica que, reportado al caso específico, indica que la energía eléctrica presente dentro de un circuito no se dispersa al pasar por una resistencia, sino que se transforma en otra forma de energía, es decir, de calor.
El efecto, cuyo nombre deriva del apellido del físico que lo teorizó por primera vez, se puede explicar fácilmente diciendo que el calor, o la energía térmica generada, es igual al producto entre el cuadrado de la corriente y el valor de la resistencia. Esto conlleva unas implicaciones:
1.    Si la corriente que circula por un circuito se duplica, o se reduce a la mitad, con la misma resistencia, la energía generada será, respectivamente, cuatro veces o un cuarto de la obtenida con el valor de corriente inicial;
2.    Este aumento o disminución no puede obtenerse con un aumento de la resistencia.
Este efecto ha ido aumentando su importancia en el mundo moderno con la expansión de la energía eléctrica y es la base de numerosos electrodomésticos y dispositivos con los que estamos en contacto en la vida cotidiana: basta pensar en cualquier secador de pelo o, refiriéndonos justamente al agua, en cualquier hervidor eléctrico.

La corriente puede presentarse de dos formas principales: alterna y continua. ¿Cuáles son las principales diferencias?
- La corriente alterna se caracteriza por una tendencia sinusoidal y presenta ventajas tanto de acumulación como de producción, permitiendo el transporte en largas distancias con beneficios desde un punto de vista económico.
- La corriente continua, por otro lado, se caracteriza por una tendencia constante debido al flujo de cargas eléctricas en el interior del conductor. Se puede transportar a distancias muy largas mediante cables;  y es la energía suministrada por las baterías. El principal problema, sin embargo, es la acumulación.

La energía eléctrica alterna es el tipo más extendido hoy en día en todo el mundo gracias a su conveniencia económica y práctica: en Europa se utiliza corriente alterna trifásica con una frecuencia de 50 Hz. Incluso las resistencias eléctricas para agua son atravesadas por este tipo de corriente, que se ve obstaculizada no solo por la resistencia sino también por la reactancia X, que es una contribución derivada de la inductancia I y de la capacitancia eléctrica C. En particular, la fórmula de la impedancia Z es:
Z=R+jX
donde R es la resistencia, X es la reactancia y j indica la parte imaginaria de la impedancia.

Por lo tanto, incluso los cálculos conectados para derivar la intensidad de corriente y la caída potencial resultan más complicados entrando en el mundo de los números complejos. Un conocimiento en profundidad de estas cantidades físicas representa un requisito fundamental para la realización de productos cualitativamente apropiados.

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