¿Qué es resistencia shunt?

Las resistencias tipo shunt, también conocidas como resistencias de derivación, son componentes eléctricos diseñados para medir la corriente en un circuito. Se colocan en paralelo con otro componente o circuito para desviar una parte de la corriente. Algunas características clave incluyen baja resistencia ya que tienen valores de resistencia muy bajos para minimizar la caída de voltaje y no afectar significativamente el circuito. Así mismo, la precisión ya que están diseñadas para proporcionar mediciones precisas de corriente. También cuenta con medición de corriente dado que al medir el voltaje a través de la resistencia shunt y aplicando la Ley de Ohm (V=IR), se puede calcular la corriente que fluye a través de ella.

¿Para qué sirve?

La resistencia shunt se utiliza principalmente para medir corrientes eléctricas. Es particularmente útil en situaciones donde la corriente es demasiado alta para ser medida directamente por un medidor de corriente estándar. Al medir la caída de tensión a través de la resistencia shunt, se puede determinar la corriente que pasa por el circuito.

Funcionamiento

El funcionamiento de una resistencia tipo shunt se basa en la Ley de Ohm (V = IR), que relaciona el voltaje (V), la corriente (I) y la resistencia (R). Aquí te explico el proceso en detalle:

1. Colocación en el circuito: La resistencia shunt se coloca en serie con la carga cuya corriente se desea medir. Debido a su baja resistencia, la caída de voltaje a través de ella es mínima, por lo que no afecta significativamente el funcionamiento del circuito.
2. Paso de corriente: Cuando la corriente fluye a través del circuito, una pequeña parte de esta corriente pasa a través de la resistencia shunt. Debido a su baja resistencia, la caída de voltaje es proporcional a la corriente que pasa a través de ella.
3. Medición del voltaje: Se mide el voltaje a través de la resistencia shunt utilizando un voltímetro. Este voltaje es directamente proporcional a la corriente que fluye a través del circuito.
4. Cálculo de la corriente: Aplicando la Ley de Ohm, se puede calcular la corriente que pasa a través del shunt. Si el valor de la resistencia es conocido y se mide el voltaje a través de ella, se puede calcular la corriente con la fórmula:​Donde:
   • I es la corriente,
   • V es el voltaje medido a través del shunt,
   • R es la resistencia del shunt.

Ejemplo práctico

Supongamos que tenemos una resistencia shunt de 0.01 ohmios y medimos un voltaje de 0.1 voltios a través de ella. La corriente que fluye a través del circuito se puede calcular como:

Observa que los tornillos grandes se utilizan para conectar los cables principales, quedando en serie con el circuito que se va a alimentar. Los tornillos pequeños sirven para conectar los hilos que van al voltímetro o al equipo de medición correspondiente.

Otra variación común es conectar varias resistencias en paralelo. Esto presenta varias ventajas y un inconveniente:

Ventajas:

• Se pueden obtener valores más precisos. Por ejemplo, si necesitas 0,33Ω, puedes usar tres resistencias de 1Ω.
• La corriente se distribuye, generando menos calor, lo que permite el uso de resistencias más pequeñas.
• Puedes combinar resistencias de valores comunes para obtener un valor total no estándar.
• Su baja resistencia minimiza la interferencia en el circuito.
• Diseñadas para manejar corrientes altas sin deteriorarse rápidamente.

Desventaja:

• Si una de las resistencias se daña, el valor medido será incorrecto, lo que podría causar una avería en cadena.

Aplicaciones de la resistencia shunt

1. Medición de corriente en fuentes de alimentación:

   • En fuentes de alimentación, las resistencias shunt se utilizan para medir la corriente de salida, lo que ayuda a monitorear y controlar el rendimiento del suministro de energía.
2. Monitoreo de baterías:
   • En sistemas de carga y descarga de baterías, las resistencias shunt permiten medir la corriente que fluye hacia y desde la batería, ayudando a gestionar su estado de carga y a prevenir sobrecargas.
3. Protección de circuitos:
   • Las resistencias shunt se emplean en sistemas de protección para detectar sobrecorrientes. Cuando se detecta una corriente excesiva, el sistema puede activar mecanismos de protección como fusibles o interruptores automáticos.
4. Sistemas de automatización y control industrial:
   • En entornos industriales, las resistencias shunt se utilizan para monitorear y controlar la corriente en motores eléctricos y otros dispositivos, garantizando un funcionamiento seguro y eficiente.
5. Medición de energía:
   • En medidores de energía eléctrica, las resistencias shunt son fundamentales para medir la corriente que pasa a través del medidor y calcular el consumo de energía de manera precisa.
6. Aplicaciones médicas:
   • En equipos médicos, como monitores de pacientes, las resistencias shunt se utilizan para medir corrientes en sistemas de monitoreo de señales biológicas, proporcionando datos críticos para el diagnóstico y tratamiento.

¿Por qué las resistencias shunt tienen valores de resistencia tan bajos?

Las resistencias shunt tienen valores de resistencia muy bajos para minimizar la caída de voltaje y la pérdida de potencia en el circuito. Esto asegura que la medición de corriente sea precisa y no interfiera significativamente con el funcionamiento del circuito.

¿Cómo se elige el valor adecuado de una resistencia shunt?

El valor de la resistencia shunt se elige en función de la corriente máxima que se desea medir y la caída de voltaje aceptable. Se debe seleccionar una resistencia que ofrezca una caída de voltaje medible sin introducir una pérdida significativa de energía en el circuito.

¿Qué materiales se utilizan para fabricar resistencias shunt?

Las resistencias shunt generalmente están hechas de materiales con baja resistividad y alta estabilidad térmica, como aleaciones de manganina o constantán. Estos materiales aseguran una baja variación de resistencia con los cambios de temperatura.

¿Cuál es la diferencia entre una resistencia shunt y una resistencia estándar?

La principal diferencia es el valor de resistencia. Las resistencias shunt tienen valores de resistencia extremadamente bajos y están diseñadas específicamente para medir corriente, mientras que las resistencias estándar pueden tener una amplia gama de valores y se utilizan para diversas aplicaciones en circuitos electrónicos.

¿Cómo afecta la temperatura a las resistencias shunt?

Las resistencias shunt están diseñadas para tener una baja variación de resistencia con los cambios de temperatura, pero la temperatura aún puede afectar su precisión. Es importante elegir resistencias shunt hechas de materiales con una baja tasa de cambio de resistencia respecto a la temperatura.

¿Se pueden usar resistencias shunt en aplicaciones de alta corriente?

Sí, las resistencias shunt se pueden usar en aplicaciones de alta corriente siempre y cuando estén diseñadas para manejar las altas corrientes sin sobrecalentarse. Es crucial seleccionar una resistencia shunt con la capacidad de corriente adecuada para la aplicación específica.

¿Qué es la potencia nominal de una resistencia shunt y por qué es importante?

La potencia nominal de una resistencia shunt es la cantidad máxima de potencia que puede disipar sin dañarse. Es importante porque asegura que la resistencia shunt pueda manejar la corriente y la caída de voltaje esperadas sin sobrecalentarse o fallar.