Apuntes de física. Profesora: Charo Ferreira1 ELECTRICIDAD CONOCE SU FUNCIONAMIENTO.

Apuntes de física. Profesora: Charo Ferreira 1

ELECTRICIDAD

CONOCE SU FUNCIONAMIENTO


ELECTRICIDAD

¿Qué es la electricidad? Es el desplazamiento de cargas eléctricas, electrones, a través de un conductor.

¿Por qué se desplazan los electrones? Porque existe una fuerza que les impulsa y provoca su movimiento. Esa fuerza que provoca el desplazamiento se denomina diferencia de potencial, o potencial eléctrico (V)


ELECTRICIDAD

¿Qué es la intensidad eléctrica? Es la cantidad de electrones que atraviesan la sección de un conductor por unidad de tiempo (I)

Se mide en Amperios con sus múltiplos y submúltiplos

t

QI

segundo

CulombioA


ELECTRICIDAD

La corriente de electrones, en su paso por el conductor, encuentra obstáculos a este movimiento, lo que se mide a través de la magnitud denominada Resistencia. Se mide en ohmios (Ω)

Esta oposición o dificultad al movimiento de la corriente eléctrica, varía en función de la naturaleza del propio conductor (resistividad, ρ), de la sección (área transversal, S), y de la longitud del conductor (L)

Observa las relaciones de proporcionalidad de R con cada parámetro

S

LR


ELECTRICIDAD

Existe una relación entre estas magnitudes, establecida mediante la Ley de Ohm. Observa las relaciones de proporcionalidad entre las magnitudes.

La corriente eléctrica es una forma de energía que podemos cuantificar a través de la siguiente relación:

RIV

tIRE

tIVEobtenemosdosustituyen

tIQyRIVcomo

VQE

2

,

.........


ELECTRICIDAD

Esta energía es suministrada por el generador para que el receptor la transforme en otro tipo de energía luminosa, térmica, motriz, etc


ELECTRICIDAD

Parte de esa energía se disipa en forma de calor, a veces de forma no deseada, como el calentamiento de aparatos o enchufes

Otras veces ese calentamiento se produce de forma provocada, cuando la finalidad del receptor es generar calor, estufas, cocinas, hornos, etc.

La energía disipada cuando la corriente eléctrica atraviesa un conductor y se transforma en calor recibe el nombre de efecto Joule

tIRE 2


ELECTRICIDAD

La energía se expresa en julios (J) en el SI 1 cal = 4,187 J 1Julio = 0,24 cal 1 kcal = 1000 cal

El parámetro que relaciona la energía consumida por unidad de tiempo, se denomina Potencia (P)

La potencia se mide en watios, y atendiendo a la fórmula

Por lo que la energía también puede medirse en Kw.h

segundo

JuliosWatios

tPEt

EP


ELECTRICIDAD

La energía se expresa en julios (J) o en kW h La potencia se mide en watios

1 W·h (vatio·hora) = 3600 J (joules) 1 kWh (kilovatio·hora) = 3,6×106 J

segundo

JuliosWatios

JhW

ss

Jh

s

JhWhW

siaequivalencsuporohpor

miembrosambosmosmultiplicahW

enrlotransformaparas

JWosConsideram

36001

360011

111

3600...............1...

......,1

........1

1...

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

CORRIENTE CONTINUA (CC) FLUJO CONTINUO Y CONSTANTE DE ELECTRONES. LAS CARGAS NEGATIVAS VAN SIEMPRE EN EL MISMO SENITIDO POR CONVENIO SE CONSIDERA QUE LA CORRIENTE VA DESDE

EL POLO + AL - , AL CONTRARIO QUE EL MOVIMIENTO DE LOS ELECTRONES

EXISTE POLARIDAD, POLO + Y – PILAS Y BATERÍAS POTENCIAL CONSTANTE EN EL TIIEMPO


V

t

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

CORRIENTE ALTERNA (CA) LOS ELECTRONES NO SE DESPLAZAN POR EL

CONDUCTOR, SINO QUE OSCILAN, VIBRAN DE UN LADO A OTRO DE SU POSICIÓN, PROVOCANDO UNA OSCILACIÓN QUE SE TRANSMITE A LO LARGO DEL CONDUCTOR

PROVIENE DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA EL POTENCIAL VARÍA EN EL TIEMPO, NO ES CONSTANTE


V

t

CÓMO SE GENERA LA ELECTRICIDAD

Hemos visto que la electricidad es el movimiento de cargas a través de un conductor, y por lo tanto, como toda la materia tiene electrones, el movimiento de forma genérica, puede producir electricidad, como por ejemplo: Movimiento del agua Vapor que hace moverse una turbina Energía eólica Energía nuclear Energía solar Biomasa…



Uno de los grandes problemas de la electricidad es que no puede almacenarse fácilmente


PRODUCCIÓN ELÉCTRICA EN PLANTAS

SUBESTACIÓNDISMINUCIÓN

DE LA TENSIÓN

VIVIENDAS Y LUGARES DE CONSUMO

RED CABLES Y TENDIDOS

TECNICOS POSIBLES CORTES

SUMINISTRO


Las energías mencionadas, se transforman en electricidad, que se almacena a elevados voltajes (alta tensión), para posteriormente ser transformada en baja tensión, y que así pueda ser utilizado en viviendas



La corriente alterna, se transporta fácilmente, teniendo en cuenta la relación:

Ya que variando la intensidad de corriente que entre otros depende de la sección del conductor, variará el potencial (alta o baja tensión), transportando la misma energía.


tIVE

ELECTRICIDAD


A cada vivienda llega una derivación individual que va al cuadro de distribución de

la viviendaEn las viviendas

unifamiliares hay un registro por vivienda

CUADRO ELÉCTRICOVIVIENDA


ELECTRICIDAD

En los edificios de viviendas existen cuartos de contadores eléctricos


ELECTRICIDAD

En un circuito eléctrico distinguimos tres cables diferenciados: Cable de color negro, marrón o gris, es la

FASE, es por donde entra la electricidad que llega al receptor

Cable de color azul, denominando NEUTRO, es por donde sale la corriente procedente del receptor

Cable amarillo-verde es la TOMA DE TIERRA


ELECTRICIDAD


TOMA DE TIERRA

En un circuito con buen funcionamiento, la electricidad se desplaza por el conductor (fase), hasta el aparato, volviendo al generador por el neutro.

Si el aparato está dañado, puede existir una derivación eléctrica, que provocaría que el aparato estuviera bajo tensión (con carga en su carcasa exterior), la cual podría ser transmitida a la persona al tocar el aparato.


TOMA DE TIERRA

Como la electricidad busca el camino más conductor para moverse y para llegar a tierra, si instalamos un camino más apetecible para la corriente que nuestro cuerpo, esa corriente de derivación optará por otro camino que no sea nuestro organismo.


TOMA DE TIERRA

La toma de tierra, no es más que eso, un conductor que une directamente el aparato con la tierra, a través de la conducción del propio cable que está conectado con una pica metálica en el subsuelo del edificio.


ELECTRICIDAD ESTÁTICA

Transferencia de electrones entre diversos materiales por diversas causas como frotamiento, contacto, humedad ambiental…

La electricidad estática puede dar lugar a “toques” que son pequeñas descargas.



Manifestaciones electricidad estática:Prendas con fibrasToques materiales diversos

Columpios, coches, etc…

ELECTRICIDAD

En el interior de cada casa, existe un cuadro eléctrico de protección en el que encontramos los siguientes elementos: ICP IGA (interruptor gral. Automático) Y

DIFERENCIAL PIAS


CUADRO ELÉCTRICO


ICP-INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA




Es el interruptor automático que coloca compañía en función de la potencia contratada por la cual se paga un importe fijo tabulado.

Si se utiliza más de la potencia contratada, el interruptor ICP, salta cortando el suministro.

Es un interruptor precintado para evitar la manipulación de personas ajenas a la compañía eléctrica

Potencias contratables para viviendas


¿Qué potencias eléctricas normalizadas existen?Los clientes podrán elegir la potencia a contratar, debiendo ajustarse a los escalones de intensidad

normalizados para los aparatos de control. A continuación se indican las posibles potencias de contratación en monofásico y trifásico, en función de la intensidad del aparato de control de potencia

(I.C.P.).



POTENCIAS ELÉCTRICAS NORMALIZADAS (KW)

INTENSIDAD (A) MONOFÁSICOS (V) TRIFÁSICOS (V)

•220 V

• 230 V

•3*220/380V• 3*230/400V

5 •1,100• 1,150

•3,291• 3,464

7,5 •1,650• 1,725

•4,936• 5,196

10 •2,200• 2,300

•6,582• 6,928

20 •4,400• 4,600

•13,164• 13,856

25 •5,500• 5,750

•16,454• 17,321

30 •6,600• 6,900

•19,745• 20,785

35 •7,700• 8,050

•23,036• 24,249


¿Qué potencia se necesita contratar?La potencia a contratar es decisión del cliente, debiendo

ajustarse a los escalones correspondientes a las intensidades normalizadas para los aparatos de control.

Si quieres conocer el termino de potencia más adecuado a tus necesidades energéticas puedes calcularlo facilmente

gracias a Iberdrola.es.


https://www.iberdrola.es/02sica/clientesovc/iberdrola?IDPAG=ESCALC_POTE


EQUIPAMIENTO ELÉCTRICOQueremos ayudarte a que elijas la potencia más adecuada en tu hogar. Sólo debes seguir las siguientes indicaciones.Indica el equipamiento eléctrico de tu vivienda: Alumbrado Pequeños electrodomésticos Termo eléctrico Vitrocerámica/cocina eléctrica Horno eléctrico Frigorífico Microondas Lavadora Lavavajillas Secadora Aspirador Plancha Televisión Ordenador sobremesa Portátil



CALEFACCIÓN ELÉCTRICA¿Dispones de calefacción eléctrica en tu vivienda?Sí NoAIRE ACONDICIONADO¿Dispones de aire acondicionado?Sí NoCARACTERÍSTICAS DE LA VIVIENDAIndica la superficie de tu vivienda m2Selecciona una provinciaPOTENCIA ELÉCTRICA RECOMENDADALa potencia de contrato recomendada según el equipamiento indicado es……Responde a este cuestionario en https://www.iberdrola.es/02sica/clientesovc/iberdrola?IDPAG=ESCALC_POTE




CUADRO ELÉCTRICO


CUADRO ELÉCTRICO


Aloja todos los elementos de protección y seguridad, y la distribución eléctrica de la vivienda.

En la vivienda hay varios tipos de circuitos: Alumbrado Fuerza Cocina

Un circuito es una parte específica de una instalación eléctrica

CUADRO ELÉCTRICO


Aloja todos los elementos de protección y seguridad, y la distribución eléctrica de la vivienda.

El cuadro eléctrico protege el circuito de sobrecargas, cortocircuitos o contactos indirectos, mediante ELEMENTOS DE PROTECCIÓN: Diferencial Fusibles (no están en el cuadro de protección) Magnetotérmico bipolar o PIA

IGA. INTERRUPTOR GENERAL AUTOMÁTICO




Es el primer elemento de protección después del ICP.

Es un PIA que corta todos los circuitos al activarse, cuando se supera la intensidad correspondiente.

Los IGA tienen distintas sensibilidades, en función de cuando se quiere que salte el diferencial en el caso de fuga eléctrica para evitarse daños físicos.



En las viviendas sed utilizan diferenciales de alta sensibilidad (30 mA), cuyo límite es inferior al que se considera peligroso para el ser humano.

El IGA corta todos los circuitos de la instalación.



En las viviendas se utilizan diferenciales de alta sensibilidad (30 mA), cuyo límite es inferior al que se considera peligroso para el ser humano.

El IGA corta todos los circuitos de la instalación.

CUADRO ELÉCTRICO-OTROS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN


FUSIBLE Elemento de protección frente a sobrecargas. Cuando pasa más corriente de la nominal

hacia el aparato en cuestión, el fusible lo protege interrumpiendo el paso de la corriente.

Cada vez que se corta el suministro hay que sustituirlo

CUADRO ELÉCTRICO


PIAS Elemento de protección frente a sobrecargas

y cortocircuitos Se instala un PIA por cada circuito de forma

que la intensidad capaz de soportar sea la adecuada a los conductores del circuito

Los PIAS dependen de la potencia máxima del circuito a proteger.

Al sobrepasar la intensidad de la PIA, ésta corta el suministro al circuito al que protege

IVP

Pequeños interruptores automáticos (PIAS)


CANALIZACIONES EN LA VIVIENDA


CANALIZACIONES TUBOS CANALETAS



CANALIZACIONES CAJAS DE EMPALMES Una por habitación



CONDUCTORES Son los que transportan la corriente eléctrica. HILOS Un solo elemento cilíndrico (filamento) CABLES Formado por varios hilos ENCHUFES Se debe tener en cuenta la

intensidad máxima que soportan


Analizando la intensidad del ICP del cuadro eléctrico de la vivienda de la diapositiva 33 y de la relación potencia intensidad de la tabla, ¿Cuál crees que sería la potencia contratada si la tensión es de 220V? Recuerda la relación

Analiza las necesidades de tu vivienda y comprueba que la potencia contratada en tu casa es la recomendada. Cuestionario del enlace diapo 40

Analiza la resistividad del cobre y de los materiales más utilizados para las conducciones eléctricas en viviendas, según la tabla de la siguiente diapositiva

Si en las tomas de corriente en circuitos de fuerza es necesaria una sección mínima de 2,5 mm2, a lo que corresponde una PIA de 15A, suponiendo la longitud del cable 1 m y la resistividad del cobre la de la tabla adjunta, calcula la potencia de esa vivienda

TRABAJO

VIP

RESISTIVIDADES DE MATERIALES

Material Resistividad (en 20 °C-25 °C) (Ω·m)

Plata2 1,55 x 10-8

Cobre3 1,71 x 10-8

Oro4 2,35 x 10-8

Aluminio5 2,82 x 10-8

Wolframio6 5,65 x 10-8

Níquel7 6,40 x 10-8

Hierro8 9,71 x 10-8

Platino9 10,60 x 10-8

Estaño10 11,50 x 10-8

Acero inoxidable 30111 72,00 x 10-8

Grafito12 60,00 x 10-8


Tabla de resistividades de algunos materiales

Ejemplo

http://es.wikipedia.org/wiki/Plata

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistividad

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobre


http://es.wikipedia.org/wiki/Oro


http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio


http://es.wikipedia.org/wiki/Wolframio


http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquel


http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro


http://es.wikipedia.org/wiki/Platino


http://es.wikipedia.org/wiki/Esta%C3%B1o


http://es.wikipedia.org/wiki/Acero_inoxidable


http://es.wikipedia.org/wiki/Grafito



Al igual que en el caso anterior, calcula la potencia para un circuito con sección mínima de 4 mm2, si el PIA recomendado en este caso es de 20ª

Según la ilustración de la diapositiva 44, para una diferencia potencial de 220V calcula la potencia de esa instalación

Utilizando la relación anterior, comprueba que las intensidades de la tabla de la figura de la diapo 36, se corresponde con las potencias expuestas.

Analiza la información de los contadores eléctricos de las diapos 20 y 21. Comprueba en el cuadro eléctrico de tu casa:

Identifica todos los componentes de tu cuadro eléctrico y la información que proporciona.

¿Cuántos PIAS tienes en tu cuadro? ¿Cuántos circuitos hay en tu casa? La sensibilidad del IGA. ¿Qué significa?

VIP

TRABAJO


Investiga el por qué de las descargas eléctricas conocidas como relámpagos, y el por qué primero vemos la luz (relámpago), y luego oímos el trueno (sonido)

Indaga los efectos de una descarga eléctrica sobre el organismo, y cuáles son las medidas que deben tomarse para prevenirlas

Indaga el funcionamiento de los fluorescentes, cómo funcionan y cuánto consumen

Analiza la factura de la luz: Potencia contratada, si crees que es la adecuada Evolución del precio de la electricidad de distintas facturas Consumo aproximado Partidas que forman parte de la factura Etc…

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