CAP+ìTULO II
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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la Institución
La Unidad Educativa Bolivariana Mercedes Prospert, se encuentra ubicada en la
Calle la Puerta, en la Urbanización Antonio José de Sucre, Parroquia Simón Bolívar,
Municipio Caroní del Estado Bolívar, dependiente del Ministerio del Poder Popular
para la Educación, Esta escuela fue fundada como Escuela Nacional Graduada en
enero del año 1967. Construida por la Corporación Venezolana de Guayana (CVG)
en Inter. Convenio con el Ministerio de Educación bajo la dirección de su fundador el
Prof. Abigail Méndez, para una capacidad de 400 alumnos de 1º a 6º grado atendidos
por 20 Docentes, laborando estos en dos turnos reglamentarios: Mañana y Tarde. En
1968 se construye un Preescolar anexo a la institución con capacidad para 80 alumnos
atendidos por 04 docentes, un subdirector coordinador, por lo que se reconoce como
Unidad Educativa.
En el año Escolar 2000 – 2001 el plantel es incorporado al Proyecto de Escuelas
Integrales Bolivarianas desde Preescolar hasta 6º grado, con una matrícula de 860
alumnos. Actualmente atiende una población estudiantil de ciento cuarenta y uno
(141) alumnos de educación Inicial y setecientos diecinueve (719) alumnos de la
modalidad de educación primaria, la cual funciona en el horario integral comprendido
de 7:30 a.m. a 3:30 p.m. atendiendo dos modalidades de Educación Inicial y Primaria
de 1º a 6º grado con una matrícula de 866 alumnos desde Inicial a 6to grado, y es
atendida por 8 especialistas 5 docentes de Inicial, 22 docentes de aulas 1 auxiliar de
Inicial, 3 personal directivo 3 secretarias y 12 obreros y una docente de ayuda del
programa alimentario escolar bajo la dirección del Prof. Leonardo Díaz, Subdirector
Alexis A. Rodríguez P, Subdirectora Juana Quijada.
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Misión
Brindar una formación integral y permanente al niño, niña y a la comunidad,
apoyados en los principios de solidaridad y participación comunitaria.
Comprometiéndonos a educar ajustándonos a las necesidades, intereses y realidad
social de cada individuo con responsabilidad y calidad, dentro de un ambiente
cordial y con sentido humano. Al mismo tiempo, asumiendo el compromiso con el
deporte en sus diferentes disciplinas, en la prevención de la salud, en las artes, el uso
de las T.I.S y la formación endógena de todos los involucrados hasta lograr
desarrollar en ellos diferentes potencialidades que le servirán como herramientas para
un mejor desenvolvimiento en el ámbito social y comunal.
Visión
La Unidad Educativa Bolivariana “Mercedes Prospert” tiene como visión egresar
alumnos que tengan sentido de responsabilidad, ajustado a su proceso de formación
que es continuo a lo largo de la vida. Así mismo involucrar a los alumnos en
diversos programas interdisciplinarios los cuales permiten hacer de estos unos
ciudadanos críticos, analíticos y constructivistas.
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Organigrama la Unidad Educativa Bolivariana “Mercedes Prospert”
Fuente: Dirección del Colegio.
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2.2 Antecedentes De La Investigación
Estos antecedentes se han efectuado debido a resultados y experiencias de trabajos
anteriores, los cuales se tienen y se deben tomar en cuenta para lograr al máximo el
éxito a la hora de evaluar el sistema de bombeo de agua potable del Instituto
Universitario de Tecnología del Mar Fundación la Salle. En el proceso de búsqueda
de recolección de datos referente al tema se encontraron varias investigaciones,
relacionadas o similares al presente tema, es decir, propuestas, proyectos, textos,
folletos, entre otras, de los cuales se tomo como antecedentes de la investigación los
tres siguientes proyectos. Al respecto Arias (2006) expone “Los antecedentes reflejan
los avances y el estado actual del conocimiento en un área determinada y sirven de
modelo o ejemplo para futuras investigaciones”. (Pág.106).
Para el año (2005), los Bachilleres Yepez Jesús, Guevara Karelys, presentaron el
Trabajo Especial de Grado titulado “Elaboración de un Manual de procedimientos
para la reparación de devanados de transformadores y motores Empresa Acebey C.A.
San Félix-Estado Bolívar” Presentado en el Instituto Universitario Antonio José de
Sucre para optar al título de Técnico Superior Universitario de Electricidad, el cual
llegó a las siguientes conclusiones:
- El personal de la empresa trabaja más con la experiencia obtenida que con los
procesos para ejecutar mantenimientos.
- No hay procedimientos para la reparación de la bobina de estatores de motores de
inducción y de transformadores por lo tanto, no hay un manual para ejecutar
tareas de este tipo.
- Para una mejor calidad de trabajo se requiere crear un manual donde se
establezcan de forma práctica como se debe hacer la labor de reparar devanados.
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Para el año (2007), los bachilleres Nersy Medrano, Teobaldo Martínez presentaron
el Trabajo Especial de Grado titulado “Actualización de un Manual de
procedimientos para el montaje y desmontaje de Transformadores y
Autotransformadores en el Patio de 400 Kv de la Subestación Guayana “B” CVG
EDELCA” Presentado en el Instituto Universitario Pedro Emilio Coll para optar al
título de Técnico Superior Universitario de Electricidad, el cual llegó a las siguientes
conclusiones:
- Un autotransformador es una máquina eléctrica, de construcción y características
similares a las de un transformador, pero que a diferencia de éste, sólo posee un
único devanado alrededor del núcleo.
- Al igual que los transformadores, los autotransformadores funcionan basados en el
principio de campos magnéticos variantes en el tiempo, por lo que tampoco
pueden ser utilizados en circuitos de corriente continua.
- El personal de Mantenimiento de la Subestacion trabajan segun los
procedimientos impuestos por el Codigo Electrico Nacional y las especificaciones
técnicas del Manual de Procedimientos para el montaje de los Transformadores y
Autotransformadores.
El bachiller Danieles Anrith para el año (2009). Presento una tesis titulada Estudio
del Sistema eléctrico de Distribución en baja tensión en la urbanización Vista al Sol
Ruta III. I.U.T.A.J.S Presentado en el Instituto Universitario Antonio José de Sucre
para optar al título de Técnico Superior Universitario de Electricidad en el cual se
llego a las siguientes conclusiones:
- Existe un gran aumento de carga debido al crecimiento del sector esto produce que
se sobrecargue el banco de transformadores.
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- Existe bancos de transformadores de una capacidad no adecuada para una carga
bastante considerable ocasionando así la quema de los mismos.
- Existe el exceso de toma ilegal en las viviendas del sector realizadas por sus
habitantes para alimentar los aires acondicionados y aquellos artefactos de mayor
consumo de corriente.
Este se relaciona con el trabajo especial de grado titulado elaboración de un
manual de procedimientos para el montaje y desmontaje de transformadores en líneas
de alta tensión o distribuidoras para la Escuela Básica Nacional Mercedes Prospert de
la ud-104 San Félix, Estado Bolívar, debido a que tienen el propósito de buscar
solución a los problemas energéticos, con la finalidad de mantener la continuidad del
servicio a fines de reguardar los equipos eléctricos del referido plantel educativo,
buscando los métodos apropiados para su ejecución y dándole solución de manera de
reducir los gastos en equipos de modo significativo, es importantísimo tener en
cuenta que la trascendencia y la complejidad que hoy en día supone el consumo de
energía en el interior de los hogares y en la industria, no sólo no están reñidas sino
todo lo contrario, con la posibilidad de hacer un buen uso de esta energía y utilizarla
con la mayor eficiencia.
2.3. Marco Referencial.
En el mundo de la electricidad es una de las principales formas de energía más
usadas. Si la electricidad no existiera, no existiera la iluminación, las comunicaciones
por radio, televisión entre otras y las personas no contarían con los aparatos que
forman una parte fundamental dentro del hogar. Desde que se descubrió y comenzó a
aplicarse les ha hecho la vida más cómoda y confortable a las personas, se puede
decir que la electricidad es usada por todos en todas partes.
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La electricidad se puede definir como el traslado de electrones de un punto a otro,
entre traslado se realiza en un conductor. Los electrones que expulsado de su órbita
produce la electricidad, estos electrones en una fuente electricidad se expulsado por
acción de energía como: frotamiento, se generan frotando dos materiales; presión, se
producen cuando se le aplican se presiona algún cristal, luz; es producida cuando
dicha luz llega a un material fotosensible; acción química se generan por la reacción
química dentro de una batería eléctrica. Según Domínguez (1989) argumenta :
La electricidad es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas estáticas o en movimiento y por su interacción. Cuando una carga se encuentra en reposo produce fuerzas sobre otras situadas en su entorno. Si la cargas se desplaza produce también fuerzas magnéticas ha ido tipo de cargas eléctricas llamada positiva negativa. De esta manera un cuerpo era cargado eléctricamente gracias a la reordenación de los electrones. (pág. 512)
Hay 2 tipos de corriente eléctrica; la corriente continua y la corriente alterna. La
corriente continua va siempre en el mismo sentido y la corriente alterna va en dos
direcciones, alternándose éstas 100 veces por segundo. Cada 2 veces que cambia de
dirección es un ciclo o período. Con la corriente continua podemos trabajar con
cualquier tipo de electrodo y es más fácil cebar el arco. La tensión (voltaje) es la
fuerza eléctrica. La intensidad (amperaje) es la cantidad de corriente que corre por un
circuito eléctrico.
Características del Sector eléctrico venezolano
El sector eléctrico venezolano desde el año 2007 ha modificado su estructura al ser
estatizadas las empresas privadas y haber creado la Corporación Eléctrica Nacional,
la cual es el holding que engloba las políticas y directrices del sector. La capacidad
total instalada' es de 21215 MW, de los cuales el 65 % (13865 MW) son
hidroeléctricos y 35 % (7350 MW) son térmicos. Esta distribución de generación es
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una debilidad del sistema eléctrico nacional debido a su alta dependencia de la
hidroelectricidad, y por la ubicación de esta generación al sur del país lo que requiere
de largos sistemas troncales de transmisión para llevar la electricidad hacia el centro y
centro-occidente del país, por lo que una falla en estas instalaciones afecta
considerablemente el servicio.
Hasta mediados del 2005, una falla ocurrida en este sistema de generación-
transmisión era soportada por las plantas térmicas grandes de Tacoa, Planta Centro y
Ramón Laguna. Por el retardo de la ejecución de las inversiones para plantas y líneas
de transmisión nuevas y el crecimiento de la demanda, dichas plantas térmicas, hoy
en día, no pueden absorber la falla, de allí la interrupción en cascada del suministro
de electricidad. En la figura a continuación un esquema de las plantas de generación y
los sistemas de transmisión a nivel nacional.
Las plantas térmicas están diseñadas para consumir gas natural, otras diesel y otras
fuel oil o combinaciones de estos combustibles. Otra característica negativa del sector
eléctrico es que del total generado, un volumen equivalente a la generación térmica
no es facturado o en otras palabras es considerado como pérdidas, las cuales
totalizaron para el año 2005 unos 25403 GWh, equivalente al 24 % del total generado
para la misma fecha. En cuanto a la tarifa eléctrica esta es una de la más barata de
Latinoamérica. El promedio nacional para el año 2005 fue de 64.47 Bs./KWh (0.03
$/KWh). Las tarifas no han sido modificadas en los últimos 8 años, situación que
ayuda a la desinversión en el sector. En lo atinente al consumo por cliente residencial
para el año 2005 se sitúo en 4322 KWh, para una población servida de 26.3 millones
de personas equivalente al 98.9 % de la población nacional.
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La demanda
La proyección de la demanda eléctrica mostrada en la gráfica fue realizada por la
Cámara Venezolana de la Industria Eléctrica (CAVEINEL una vez estatizado el
sector esta organización dejo de existir) en el año 2004. Para el año 2004 la demanda
se sitúo en 96850 GWh, necesitando para su obtención unos 17000 MW, equivalente
al 80 % de la capacidad instalada para ese año. Este porcentaje es menor a lo que
indican las buenas prácticas técnicas y gerenciales, es decir, ya se estaba utilizando un
10% de la holgura.
Los problemas técnicos en el sistema eléctrico nacional.
Para nadie es un secreto que actualmente hay racionamientos. Los mismos pueden
tener varias razones técnicas, las cuales fundamentalmente, en el lenguaje de los
electricistas, suelen ser: Racionamientos por Potencia, Racionamientos por
indisponibilidad o sobrecarga de equipos y Racionamientos por Energía.
1. Racionamientos por indisponibilidad de equipos: son muy fáciles de entender.
Hay un transformador o una línea de transmisión o distribución que quedó
indisponible (por falla o mantenimiento) y bueno hay que esperar a que sea arreglado,
reemplazado o terminado el mantenimiento para volver a contar con su disponibilidad
y poder usar nuevamente la electricidad. Eso nos pasa en lo más común de nuestras
vidas, porque se nos dañó el computador y quedó indisponible hasta que alguien lo
arregle. O hay que hacerle mantenimiento al tanque de agua y no tendremos agua
hasta que termine el mantenimiento y se vuelva a llenar el tanque. La solución a eso
es la redundancia de equipos o instalaciones, pero ello resulta a veces muy costoso.
En el caso del computador pudiera ser que me compro dos, para cuando uno se dañe
tengo el otro.
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En el caso del tanque de agua a lo mejor no es tan "sencillo". En el caso de la
electricidad, se planifica para reducir las consecuencias de esta situación. Pero en este
caso hemos llegado, a lo largo y ancho del país, a situaciones donde a sectores de la
población se les raciona el suministro de electricidad porque el transformador de la
S/E de distribución está sobrecargado para la cantidad de energía que la gente está
usando y no se incluyó en los presupuestos de la empresa eléctrica la sustitución de
ese equipo por uno de mayor capacidad ni tampoco se evaluó la razón de ese
incremento en el uso de la electricidad, para determinar cuánto de derroche hay en
eso.
2. Racionamiento por energía, Consisten en aquellos racionamientos obligados
porque no hay la energía. Brasil y Colombia sufrieron esta situación en épocas más o
menos recientes y vinculadas ambas al fenómeno del Niño. Sus embalses no tuvieron
agua suficiente y sus plantas térmicas resultaron insuficientes para afrontar el nivel de
uso de electricidad, viéndose obligados a racionar el suministro de la misma.
3. Racionamientos por potencia: son producto de la imposibilidad de continuar
transmitiendo una energía que aunque existe en las centrales hidroeléctricas del
Caroní, no se puede transmitir porque un fenómeno eléctrico hace que la transmisión
de electricidad se cae por sí sola, cuando no existen los soportes de potencia
necesarios en puntos claves de la red eléctrica. Esos soportes de potencia los debe
suministrar las centrales termoeléctricas que se están construyendo o que existen pero
sus generadores están en reparación o en mantenimiento.
Y tales soportes, en conjunto con la potencia del mayor generador de electricidad,
permiten establecer la fijación de unos límites dinámicos de transmisión, los cuales
indican el nivel máximo de energía que se puede transmitir en condiciones seguras
para el sistema eléctrico nacional. La inexistencia de soportes adecuados conduce a
operar el sistema eléctrico nacional con restricciones y cuando se requiere suministrar
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electricidad se llega a la situación de no responder al requerimiento y comenzar a
racionar. Pero, se puede llegar a violar los límites (dinámicos) de transmisión para no
racionar, corriendo el riesgo de operar en una zona insegura donde cualquier falla
eléctrica local podría hacer caer todo el sistema eléctrico nacional. O, peor aún, se
opera con las dos consecuencias: racionando y violando los límites dinámicos de
transmisión a la misma vez
Sistema de iluminación
Los sistemas de iluminación de clasifican según la distribución del flujo luminoso
por encima o por debajo de la horizontal. Si la mayor parte de el flujo luminoso se
envía hacia abajo, se produce una iluminación directa, por el contrario si la mayor
parte del flujo luminoso se envía hacia el techo para que llegue a la superficie
iluminada después de proyectarse en el mismo y en las partes, tenemos la iluminación
indirecta.
Un sistema de iluminación es aquel que está integrado por un conjunto de
elementos que operan conjuntamente para conducir cierta cantidad de luz, y de esta
manea iluminar un área determinada. Para lograr este objetivo, el sistema debe poseer
todos los elementos y cantidad de fuente luminoso necesaria a fin de que los cuerpos
que se encuentran en el área que está iluminada puedan percibirlo claramente. Sin
embargo es necesario resaltar que en un sistema de iluminación lo importante, es
iluminar adecuadamente un área y no solo producir cierta cantidad de luz. Por ello, al
momento de diseñar un sistema, no solamente se considera el tamaño del área que se
va a iluminar, sino también el tipo de actividades que se realizan en el local.
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El alumbrado general
Un sistema de alumbrado que produce una distribución uniforme de la luz,
creando condiciones idénticas de visión. Evidentemente, este tipo de iluminación va a
proporcionar buenas condiciones de visibilidad, en el área que está iluminando. Por
este motivo es que el sistema corrientemente empleado en oficinas generales, aulas de
escuelas, fábricas, etc.
En el sistema de alumbrado general, las luminarias muchas veces se colocan en un
plano simétrico adoptado a las características físicas de la zona y se combina bien con
la arquitectura del local. La mayor ventaja de este sistema es que permite completa
flexibilidad en la ubicación del trabajo. Así Philips (1.988) expone que:
Un sistema de alumbrado general proporciona la iluminación que se requiere sobre el plano horizontal con un determinado grado de uniformidad. La iluminación media deberá ser igual a la iluminación que requiere la tarea específica visual. La iluminación general se obtiene mediante una colocación regular de las luminarias bajo el área total del techo o en filas continuas de luminarias que mantienen la misma separación. (P-71)
Iluminación localizada
Este sistema, es que el proporciona alumbrado solo sobre una superficie
relativamente pequeña ocupada por el trabajo y su entorno inmediato. Entonces, esta
clase de sistema permite ajustar la iluminación, a fin de adoptarla a las necesidades
del individuo y por ende constituye un medio económico para obtener niveles de
iluminación más alto sobre una pequeña zona. Sin embargo, es importante resaltar
que los ajuste inadecuados, puede ocasionar brillos molestos para los usuarios. Un
sistema de alumbrado localizado proporciona una iluminación no uniforme del local.
En los puestos de más interés, la iluminación debe ser lo suficientemente alta,
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mientras que en los otros sitios, la iluminación queda limitada normalmente al 50%
de la que correspondería al motivo de la tarea visual (P-71).
Iluminación local y general
Este tipo de sistema es aquel, en el cual los equipos de alumbrados se agrupan de
forma tal que se alcancen un nivel de iluminación adecuada y suficiente sobre una
determinad área de trabajo. Un sistema de alumbrado local y general consta de un
arreglo funcional de luminarias con respecto al trabajo visual o zona de trabajo” ( P-
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Materiales de alumbrado
Las lámparas: Son aparatos que emiten radiaciones visibles para el ojo humano, o de
una manera más sencilla, son dispositivos determinados a producir luz. Hoy en día
existen una gran variedad de lámparas para producir iluminación, sin embargo, todos
estos tipos están basados en dos fenómenos físicos solamente el calor y las
luminiscencias.
Lámparas incandescentes
La lámpara incandescente produce luz mediante el calentamiento eléctrico de un
alambre (filamento) hasta una temperatura tan alta que la radiación emitida cae en la
región visible del espectro. Deben distinguirse las lámparas con ampollas llenas de
gas de halógeno de las que contienen.
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Lámpara de descargas
La luz de las lámparas de descargas no esta producida como ln el caso de las
lámparas de incandescencia por el calentamiento de un filamento si no por una
descarga eléctrica en arco mantenida en un gas o vapor ionizado; alguna veces en
combinación con la luminiscencias de los compuesto de fósforos excitados por la
radiación generada por la descarga. En lo que respecta a la vida de una lámpara
fluorescente, esta va a estar afectada no solo por la tensión y la intensidad que se la
suministra, sino también, por el número de veces que se enciende y como el fin
normal de la vida se alcanza cuando mayor es el número de horas por cada
encendido, más larga es su vida útil.
Difusores: actúan relativamente poco sobre las lámparas su misión es difundir la luz
para disminuir los efectos de deslumbramientos. Para que un difusor sea eficaz, es
necesario que la iluminancia de su superficie sea lo mas uniforme posible.
Reflectores: Es cuando utilizan su propiedad de reflexión desplazando la curva de
distribución luminosa hacia abajo, de tal manera que se aprovechen mejor las
características luminosas de la lámpara lo que caracteriza sobre todo a los reflectores,
es la situación del máximo de la radiación luminosa, es decir, un ángulo bajo el cual
se encuentra el valor máximo del flujo luminoso.
Balastos: Todas las lámparas de descargas necesitan una impedancia en serie que
limite la corriente eléctrica que la atraviesa. Sino se utilizara tal dispositivo no habría
nada que evitara el aumento gradual de corriente hasta un valor que destruyera la
lámpara.
Cebadores: Todas las lámparas de descargas, a excepción las de mercurio a alta
presión, necesitan un voltaje mayor del habitual en la red para iniciar la descarga.
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Tale lámparas debe trabajar con un mecanismo de cebador que proporcione un mejor
tensión inicial.
Luminarias: Las lámparas filtran o transforman la radiación luminosa procedente de
una lámpara, a demás incluye todos los elementos necesarios para fijar y proteger las
lámparas y conectarlas a la fuente de energía. Ramírez (1.983) dijo que. Una
luminaria es un dispositivo que dirige, difunde o modifica la luz suministrada.
(P.110).
Líneas de acometidas
Se le llaman líneas de acometida a los 2 ó 3 conductores que, partiendo de las
líneas de abastecimiento de la empresa que presta el servicio, conducen la energía
eléctrica hasta los hogares. Son dos cuando el sistema de canalización es de 110 v, si
en cambio la canalización es de 2 voltajes (110 -220), entonces se necesitan 3 líneas.
Líneas de Servicio
Los conductores que se utilizan para el suministro de energía, desde las líneas o
equipos inmediatos del sistema general de abastecimiento, hasta los medios
principales de desconexión y protección contra sobrecargas de corriente de
instalación servida, las líneas de acometida forman parte de las líneas de servicio.
Magnitudes eléctricas fundamentales
Intensidad: (Amperaje o corriente). Es la cantidad de electrones que circulan
por un conductor en una unidad de tiempo. La unidad para medir intensidades
es el amperio.
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Tensión: (Voltaje o fuerza electromotriz). Es la diferencia de potencial que
existe entre dos cargas eléctricas o dos conductores.
Conductores alimentadores
A los conductores entre el interruptor principal fusibles principales y fusibles de
las derivaciones de circuitos se les llama conductores alimentadores Estos
conductores alimentadores no existen cuando se omiten los fusibles principales.
Conductores: Son materiales, en forma de hilo sólido o cable a través de los cuales
se desplaza con facilidad la corriente eléctrica, por tener un coeficiente de resistividad
muy pequeño. Los conductores empleados normalmente son de cobre (los hay
también en aluminio) y deben tener muy buena resistencia eléctrica, ser
mecánicamente fuertes y flexibles y llevar un aislamiento adecuado al uso que se les
va a dar.
Clases de conductores.
a. Alambres: conductores que están formados por un hilo sólido.
b. Cables: conductores fabricados con varios alambres o hilos más delgados,
con la finalidad de darle mayor flexibilidad.
c. Cable paralelo o dúplex: conductores aislados individualmente y se
encuentran unidos únicamente por sus aislamientos, o bien se encuentran los
conductores trenzados.
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d. Cable Encauchetado: conductores de dos o más cables independientes y
conveniente mente aislados, viene recubiertos a su vez, por otro aislante
común.
Tipos de aislamiento en los conductores.
El aislamiento esta hecho de materiales plásticos, aunque para sus usos especiales
existen otros aislamientos como el asbesto o silicona con la finalidad de evitar cortos
circuitos.
Los tipos de aislamiento más comunes son:
T: Aislamiento Plástico (Termoplástico)
Tw: Aislamiento Resistente A La Humedad.
Th: Aislamiento Resistente Al Calor.
Thw: Aislamiento Resistente Al Calor Y A La Humedad
Plano eléctrico
Conjunto de símbolos mediante los cuales se señalan e interpretan las necesidades
del usuario. En el deben figurar la cantidad, el tipo el tipo y la distribución de los
elementos eléctricos, mostrando en último análisis la forma en que quedara la
instalación eléctrica. Los esquemas o planos eléctricos deben ser elaborados en forma
nítida y clara, de tal manera que pueda ser interpretado por cualquier técnico
electricista que tenga que realizar la obra.
Esquemas eléctricos
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Un esquema eléctrico es la representación gráfica de un circuito o instalación
eléctrica, en la que van indicadas las relaciones mutuas que existen entre sus
diferentes elementos así como los sistemas que los interconectan. Para su
representación se emplean básicamente una serie de símbolos gráficos, trazos, macas
e índices, cuya finalidad es poder representar en forma simple y clara, los elementos
que se emplean en el montaje de los circuitos eléctricos.
Símbolos: representan los aparatos y elementos que se emplean en una
instalación.
Trazos: líneas que indican ductos y/o conductores eléctricos que
interconectan los diferentes elementos que forman parte de la instalación
eléctrica.
Marcas e índices: letras y números que se emplean para la completa
identificación de un elemento.
Breaker
Dispositivo de interrupción o de accionamiento que por lo general es accionado de
forma manual, los contactos internos están encapsulados en un material aislante que
protege al operador de los arcos eléctricos producidos, los breakers poseen en su
interior un centro de imantación que desconecta la línea de la carga y este luego debe
ser rearmado, pueden ser de tablero o superficiales. Para 120V-240V de un polo
pueden ser; 15, 20, 30, 40,60, 70Amp con un voltaje de ruptura de 10.000V.
Derivación de Circuito o Ramales
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En la canalización, los conductores que van después del último dispositivo de
protección y que llevan la energía a las luces y aparatos eléctricos se les llaman
circuitos derivados o ramales. Entre los conductores alimentadores y las derivaciones
de circuitos debe de haber un dispositivo de protección contra sobrecargas de
corriente, puede ser un fusible o interruptor automático, para proteger los alambres de
las derivaciones de circuitos en caso que ocurra un corto circuito en un aparato o
bien, la propia canalización. En las canalizaciones se utilizan 3 conductores para que
se puedan conectar aparatos de alto consumo, en los hogares donde existe aun
corriente de 110 voltios, se debe de cambiar a 110 - 220(3 conductores.
Responsabilidades
El suministro de energía eléctrica hasta los conductores de servicio, es
responsabilidad de la empresa que presta el servicio. Por el contrario, cualquier
desperfecto que exista en el alambrado del edificio o casa, es responsabilidad del
dueño. Como técnico en electricidad, tienes la responsabilidad de saber comprobar
los interruptores, los receptáculos de contacto, cajas de conexión y los dispositivos
que se conectan al circuito eléctrico así como los defectos que puedan presentarse en
el alambrado propiamente dicho.
Regla de seguridad
Siempre que se prueben las instalaciones eléctricas o se cambien fusibles, debe de
hacerse con sumo cuidado considerando la posibilidad de que hay energía eléctrica
Esto es una medida de precaución para evitar un choque eléctrico. Debes de tomar
Precauciones aun estando seguras de hacer desconectado el interruptor o fusible de
entrada. Es conveniente que no se toquen al mismo tiempo un conductor vivo y el de
tierra. No es conveniente pararse en piso mojado. Es conveniente pararse en una tabla
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la cual servirá de aislante. Usar zapatos con suela de caucho (hule). Herramienta son
mangos aislados.
Resistencia de los conductores eléctricos
Todo conductor eléctrico afecta el paso de una corriente eléctrica en mayor o
menor grado determinado por su resistencia, el cual esta afectado por los factores
siguientes: El metal del que está formado, grosor y longitud.
Fallas comunes en el suministro de energía eléctrica corte de energía
Un corte de energía se define como una condición de tensión cero en la
alimentación eléctrica que dura más de dos ciclos (40 ms). Puede ser causado por el
encendido de un interruptor, un problema en la instalación del usuario, un fallo en la
distribución eléctrica o un fallo de la red comercial. Esta condición puede llevar a la
pérdida parcial o total de datos, corrupción de archivos y daño del hardware.
Ruido eléctrico
El ruido eléctrico de línea se define como la Interferencia de Radio Frecuencia
(RFI) e Interferencia Electromagnética (EMI) y causa efectos indeseables en los
circuitos electrónicos de los sistemas informáticos. Las fuentes del problema incluyen
motores eléctricos, relés, dispositivos de control de motores, transmisiones de
radiodifusión, radiación de microondas y tormentas eléctricas distantes. RFI, EMI y
otros problemas de frecuencia pueden causar errores o pérdida de datos almacenados,
interferencia en las comunicaciones, bloqueos del teclado y del sistema.
Los picos de alta tensión ocurren cuando hay repentinos incrementos de tensión en
pocos microsegundos. Estos picos normalmente son el resultado de la caída cercana
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de un rayo, pero pueden existir otras causas también. Los efectos en sistemas
electrónicos vulnerables pueden incluir desde pérdidas de datos hasta deterioro de
fuentes de alimentación y tarjetas de circuito de los equipos. Son frecuentes los
equipos rotos por esta causa.
Tensiones
Una sobretensión tiene lugar cuando la tensión supera el 110% del valor nominal.
La causa más común es la desconexión o el apagado de grandes cargas en la red. Bajo
esta condición, los equipos informáticos pueden experimentar pérdidas de memoria,
errores en los datos, apagado del equipo y envejecimiento prematuro de componentes
electrónicos.
Una caída de tensión comprende valores de tensión inferiores al 80% ó 85% de la
tensión normal durante un corto período. Las posibles causas son; encendido de
equipamiento de gran magnitud o de motores eléctricos de gran potencia y la
conmutación de interruptores principales de la alimentación (interna o de la usina).
Una caída de tensión puede tener efectos similares a los de una sobretensión.
Un transitorio de tensión tiene lugar cuando hay picos de tensión de hasta 150.000
voltios con una duración entre 10 y 100 µs. Normalmente son causados por arcos
eléctricos y descargas estáticas. Las maniobras de las usinas para corregir defectos en
la red que generan estos transitorios, pueden ocurrir varias veces al día. Los efectos
de transitorios de este tipo pueden incluir pérdida de datos en memoria, error en los
datos, pérdida de los mismos y solicitaciones extremas en los componentes
electrónicos.
Una variación de frecuencia involucra un cambio en la frecuencia nominal de la
alimentación del equipo, normalmente estable en 50 ó 60 Hz dependiendo esto de la
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ubicación geográfica. Este caso puede ser causado por el funcionamiento errático de
grupos de electrógenos o por inestabilidad en las fuentes de suministro eléctrico.
Para equipos electrónicos sensibles, el resultado puede ser la corrupción de datos,
apagado del disco duro, bloqueo del teclado y fallos del programa.
Transformadores
Se denomina transformador a una máquina eléctrica que permite aumentar o
disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la
frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal,
esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción
electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas
devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio.
La necesidad del mantenimiento preventivo en las instalaciones eléctricas, tanto en
las de Alta, Media y Baja tensión se multiplica en función de los daños que podría
ocasionar su parada por avería, tanto se trate de instalaciones públicas como privadas.
Tratándose de costosos equipos, su revisión debe efectuarse con la periodicidad
establecida en su proyecto de instalación, adecuándola en todo momento a las
especiales características de su utilización, ubicación, etc.
Normas básicas previas
Planificar el trabajo con antelación a la parada y desconexión del transformador
de la Red, solicitando los permisos y efectuando todos los avisos necesarios.
Recopilar toda la información técnica relativa al Transformador y sus
equipos( ventiladores, sistemas de control y seguridad, etc).
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Revisar todo el protocolo de seguridad necesario, incluyendo los equipos
necesarios: puestas a tierra, señalizaciones, etc.
Seleccionar el personal necesario para la tarea de mantenimiento entre los
capacitados para ello, así como los medios materiales y herramientas,
vehículos, grúas, etc.
Tareas de mantenimiento
Aunque cada instalación tendrá características específicas, intentaremos
relacionar las más habituales; resaltamos una vez más que todo trabajo deberá
cumplir con las normas y protocolos de seguridad pertinentes, por personal
autorizado y formado para ello.
Desconectar el equipo de la Red de tensión, tomando todas las medidas
necesarias establecidas en el protocolo. Las más habituales son: Puesta a tierra
del equipo, Bloqueo de todas las posibles conexiones entrantes y salientes,
delimitación y marcado del área de trabajo.
Comprobación del sistema de seguridad por sobre temperatura.
Comprobación del sistema de seguridad por sobre presión interna del
transformador.
Comprobación del sistema de sobre corriente, fuga a tierra, diferencial, etc. en
función del tipo y modelo del transformador.
Comprobación del resto de indicadores, alarmas ópticas y/o acústicas.
Comprobación del nivel de aceite, así como posibles fugas.
Comprobación, limpieza y ajuste de todas las conexiones eléctricas, fijaciones,
soportes, guías y ruedas, etc.
Comprobación y limpieza de los aisladores, buscando posibles grietas o
manchas donde pueda fijarse la suciedad y/o humedad.
Comprobación en su caso del funcionamiento de los ventiladores, así como
limpieza de radiadores o demás elementos refrigerantes.
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Limpieza y pintado del chasis, carcasas, depósito y demás elementos externos
del transformador susceptibles de óxido o deterioro.
Tipos de Transformadores
Según sus aplicaciones
Transformador elevador/reductor de tensión
Transformador de aislamiento
Transformador de alimentación
Transformador trifásico
Transformador de pulsos
Transformador de línea o flyback
Transformador con diodo dividido
Transformador de impedancia
Estabilizador de tensión
Transformador híbrido o bobina híbrida
Transformador electrónico
Transformador de frecuencia variable
Transformadores de medida
Según su construcción
Autotransformador
Transformador toroidal
Transformador de grano orientado
Transformador de núcleo de aire
Transformador de núcleo envolvente
Transformador piezoeléctrico
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Causas de algunas fallas eléctricas
Tormentas. El viento, el calor, la escarcha y la nieve son las causas más
comunes de apagones extendidos.
Árboles. Cuando soplan vientos fuertes o cuando una persona no profesional
poda árboles, sus ramas pueden entrar en contacto con cables de alta tensión,
ocasionando así interrupciones al servicio eléctrico. Visite la sección “Podador
de árboles” para obtener más información sobre peligros a su seguridad y
porqué plantar árboles cerca de cables de alta tensión es una mala idea.
Vehículos. Cuando un vehículo choca contra un poste eléctrico el resultado
puede ser un apagón. En la sección “Seguridad de los cables de alta tensión”
(en inglés) encontrará consejos sobre qué hacer ante estas situaciones
peligrosas.
Terremotos. Independientemente de su intensidad, los sismos pueden causar
grandes daños a las instalaciones eléctricas y los cables de alta tensión. Visite la
sección de Terremotos para más información sobre cómo preservar su
seguridad durante estos desastres naturales.
Animales. Ardillas, aves y otros animales pequeños pueden ocasionar un corto
circuito al entrar en contacto con cables de alta tensión.
Relámpagos. Cuando una torre de transmisión, cable o poste eléctrico es
alcanzado por un rayo, el resultado es un apagón.
Cavado. Al cavar, muchas veces los cables subterráneos se ven afectados.
Alta demanda eléctrica. Las olas de calor y otros picos de demanda
inusualmente alta generan una sobrecarga en cables, transformadores y otro
equipo eléctrico que puede resultar en fallas.
Protecciones eléctricas
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En un sistema eléctrico industrial o residencial se debe considerar o tomar en
cuenta un buen estudio de cargas a conectar para evitar las fallas de sobre-corriente y
sobrecarga, para así realizar una correcta elección de los dispositivos de protección,
asegurando que operen en dichas situaciones y evitar que las mismas deterioren los
elementos del sistema o los instalados.
Una falla de sobre-corriente es originada por un cortocircuito, ya sea entre fases o
entre fases y tierra; pero en cualquiera de los casos hay una corriente elevada que
puede dañar o deteriorar el aislante de los conductores y accionar un incendio si esta
falla perdura por un tiempo prolongado.
Para interrumpir este tipo de falla los elementos utilizados, son los elementos
llamados interruptores termo-magnéticos y fusibles. El primero actúa cuando se
produce la falla y tiene la ventaja que se puede restablecer tan pronto sea detectada y
solucionada la avería; también funciona cuando ocurre una sobrecarga en las líneas,
la cual se puede definir como una sobre-corriente de funcionamiento, cuando esta
perdura por un tiempo prolongado tiende a deteriorar los elementos del sistema.
El fusible, es el otro elemento o dispositivo para la interrupción de fallas de sobre-
corriente, el cual actúa bajo el principio del efecto Joule (I2 x R); donde I, es la
corriente nominal del elemento fusible y R la resistencia del mismo. Si ocurre una
falla de sobre-corriente; la corriente es mucho mayor que la corriente I, por lo tanto se
dispone de una potencia disipada que es mucho mayor que lo que puede soportar R,
por lo cual el elemento fusible se destruye e interrumpe la falla. En la actualidad se
recurre a la utilización de los interruptores termo-magnéticos en los sistemas de baja
tensión ya sean residenciales o industriales. Es necesario dar una información en
cuanto a los parámetros y factores que se deben tomar en cuenta para la selección de
los mismos.
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En primer lugar, encontramos los factores relacionados con las características
técnicas del interruptor, como son: la tensión nominal, la corriente nominal y la
corriente de cortocircuito. En lo que se refiere a la tensión nominal hay que destacar
que debe ser siempre igual o mayor a la tensión del circuito donde se va a instalar. En
relación a la capacidad de corriente del conductor, se deben tomar en cuenta muchos
factores, tales como; la corriente nominal a plena carga, el diámetro del conductor, la
temperatura ambiente, la frecuencia, altura, el tipo de carga, la seguridad, etc.
Cada uno de los factores antes mencionados requiere de un estudio minucioso.
Otro factor de gran importancia es la selección de los interruptores termo-magnéticos,
por la corriente de cortocircuito disponible en el punto de utilización de dicho
dispositivo. La corriente de cortocircuito se calcula de la forma explicada en el tema
de la determinación de las luminarias de este informe.
Puesta a tierra
Se define como "Toma de Tierra" a la unión eléctrica de un conductor con la masa
terrestre. Esta unión se lleva a cabo mediante electrodos enterrados, obteniendo con
ello una toma de tierra cuya resistencia de "empalme" depende de varios factores,
tales como: superficie de los electrodos enterrados, a profundidad de enterramiento,
clase de terreno, humedad y temperatura del terreno, etc.
Por otra parte, llamaremos "Puesta a Tierra", a la unión directa de determinadas
partes de una instalación eléctrica, con la toma de tierra, permitiendo el paso a tierra
de las corrientes de falta o las descargas atmosféricas. Según norma establecidas por
el Código Eléctrico nacional, correspondiente a puestas de tierra, se establecen la
toma de tierra con objeto de:
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Limitar la tensión que con respecto a tierra puedan presentar las masas
metálicas en un momento dado.
Asegurar la actuación de las protecciones.
Eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en el material eléctrico
utilizado.
La puesta a tierra como protección va siempre asociada a un dispositivo de corte
automático, sensible a la intensidad de defecto, que origina la desconexión del
circuito. Es imprescindible conocer los distintos tipos de conductores empleados para
conducir la electricidad a nivel doméstico. La circulación de la corriente eléctrica
debe hacerse con la menor pérdida posible, por lo que elegiremos el mejor conductor,
observado cómo la afecta la humedad y la temperatura.
Los conductores son materiales que transmiten toda la carga eléctrica que es
puesta en contacto con ellos, a todo punto de su superficie. Los mejores conductores
son los metales y sus aleaciones. Hay materiales no metálicos que conducen la
electricidad, como el grafito, soluciones salinas, y materiales en estado de plasma. El
material más empleado para el transporte de la energía eléctrica es el cobre, que se
presenta en forma de cables de uno o más hilos. También se emplea el aluminio,
aunque su conductividad es el 60% de la del cobre, pero su liviandad lo hace apto
para las líneas de alta tensión. El oro se utiliza para condiciones especiales (ciertos
circuitos en electrónica). La resistencia de los conductores eléctricos dependerá
también de la longitud y grosor de los mismos. Los cables de cobre que se utilizan se
diferencian en blandos, semiduros y duros, siendo mejores conductores los de cobre
blando, y los de cobre duro, de mayor resistencia mecánica. Para darle flexibilidad a
los cables, podemos recocer el alambre, o agregando varias hebras recocerse el
alambre o agregar varios cabos.
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Dieléctricos: son los materiales aislantes, que no conducen la electricidad, como:
el vidrio, la cerámica, los plásticos, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca,
porcelana, baquelita. En realidad no existen materiales totalmente aislantes o
conductores, son mejores o peores conductores eléctricos. Estos materiales se
emplean para forrar a los conductores y evitar cortocircuitos, también para fabricar
elementos para fijar los conductores a los soportes sin contacto eléctrico. El aire y el
agua son aislantes en determinadas condiciones.
Interruptores de seguridad en el tablero eléctrico
Existen dos tipos de interruptores de seguridad que debemos instalar en un tablero
eléctrico, el interruptor termo magnético o disyuntor, y el interruptor diferencial.
Interruptor termo magnético- posee un sistema magnético de respuesta rápida ante
subas abruptas en la corriente (cortocircuitos), y una protección térmica que se
desconecta ante una subida de la corriente más lenta como una sobrecarga.
Se usa para proteger cada circuito de la instalación, y evita sobrecalentamientos en la
instalación. Se requiere un interruptor por circuito.
Interruptor diferencial- es un elemento destinado a la protección de los usuarios, de
contactos indirectos. Se instala en el tablero eléctrico, después del interruptor
automático del circuito que se desea proteger, en general es para circuitos de
tomacorrientes (enchufes).
2.4 Marco Conceptual
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Aislante: Un material aislante es aquel que, debido a que los electrones de sus
átomos están fuertemente unidos a sus núcleos, prácticamente no permite sus
desplazamientos y, por ende, el paso de la corriente eléctrica cuando se aplica una
diferencia de tensión entre dos puntos del mismo. (Flores, 1985. Pág. 13).
Alta Tensión: Tensión nominal superior a 1 kv. (Flores, 1985. Pág. 13).
Bobina: Arrollamiento de un cable conductor alrededor de un cilindro sólido o
hueco, con lo cual y debido a la especial geometría obtiene importantes características
magnéticas. Bornes de conexión o clemas: elementos que mediante tornillos de
presión permiten la unión de los conductores. (Holophane, 1997. Pág. 81).
Circuito: Trayecto o ruta de una corriente eléctrica, formado por conductores, que
transporta energía eléctrica entre fuentes. (Philips, 1988. Pág. 13).
Conductor: Son los elementos metálicos, generalmente cobre o aluminio,
permeables al paso de la corriente eléctrica y que, por lo tanto, cumplen la función de
transportar la "presión electrónica" de un extremo al otro del cable. Material que
opone mínima resistencia ante una corriente eléctrica. Los materiales que no poseen
esta cualidad se denominan aislantes. (Océano, 1999. Pág. 128).
Corriente Eléctrica: Es el flujo de electricidad que pasa por un material conductor;
siendo su unidad de medida el amperio, y se representan por la letra L (Océano, 1999.
Pág. 228).
Corriente Eléctrica Alterna: El flujo de corriente en un circuito que varía
periódicamente de sentido. Se le denota como corriente Ae. (Altern current) o e.A
(Corriente alterna) (Flores, 1985. Pág. 12).
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Corriente Eléctrica Continua: El flujo de corriente en un circuito producido
siempre en una dirección. Se le denota como corriente D.e. (Direct current) o e.e.
(Corriente continua). (Philips, 1988. Pág. 109).
Coulomb: Es la unidad básica de car~a del electrón. Su nombre deriva del científico
-15un de Coulomb (1736-1806). (Flores, 1985. Pág. 12).
Cuadro de distribución: registro compuesto por un interruptor diferencial. así como
los dispositivos de protección contra cortocircuito s y sobrecarga de cada uno de los
circuitos que parten de dicho cuadro. (Holophane, 1997. Pág. 255 ).
Distribución: incluye el transporte de electricidad de bajo voltaje (generalmente
entre 120 Volt. y 34.500VoIt) y la actividad de suministro de la electricidad hasta los
consumidores finales. (McGraw-Hill, 1991. Pág. 103).
Disyuntor: Interruptor automático por corriente diferencial. Se emplea como
dispositivo de protección contra los contactos indirectos, asociado a la puesta a tierra
de las masas (Océano, 1999. Pág.90).
Energía: La energía es la capacidad de los cuerpos o conjunto de éstos para efectuar
un trabajo. Todo cuerpo material que pasa de un estado a otro produce fenómenos
físicos que no son otra cosa que manifestaciones de alguna transformación de la
energía. Capacidad de un cuerpo o sistema para realizar un trabajo. La energía
eléctrica se mide en kilowatt-hora (kWh) (Philips, 1988. Pág. 25).
Enchufe: elemento terminal de una instalación eléctrica mediante el que conectamos
los aparatos eléctricos y electrónicos a la red. (McGraw-Hill, 1991. Pág. 120)
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Electricidad: Fenómeno fisico resultado de la existencia e interacción de cargas
eléctricas. Cuando una carga es estática, esta produce fuerzas sobre objetos en
regiones adyacentes y cuando se encuentra en movimiento producirá efectos
magnéticos. (McGraw-Hill, 1991. Pág. 114).
Línea de Distribución: Canalización eléctrica que enlaza otra canalización, un
cuadro de mando y protección o un dispositivo de protección general con el origen de
canalizaciones que alimentan distintos receptores, local.es o emplazamientos.
(Holophane, 1997. Pág.12)
Protecciones Eléctricas: Se trata de delgadas capas de material sintético conductor
que se coloca en los cables de aislación seca de XLPE de tensión superior o igual a
3,3 kV Y en los de ERP a partir de 6,6 kV. (Donald G. Fink / H. Wayne Beaty, 2004.
Pág. 13).
Tensión: Potencial eléctrico de un cuerpo. La diferencia de tensión entre dos puntos
produce la circulación de corriente eléctrica cuando existe un conductor que los
vincula. Se mide en Vol (V), Y vulgarmente se la suele llamar voltaje. La tensión de
suministro en los hogares de Buenos Aires es 220 V. (Holophane, 1997. Pág. 152).
Voltio: Es la unidad de fuerza que impulsa a las cargas eléctricas a que puedan
moverse a través de un conductor. Su nombre, voltio, es en honor al fisico italiano,
profesor en Pavia, Alejandro Volta quien descubrió que las reacciones químicas
originadas en dos placas de zinc y cobre sumergidas en ácido sulfúrico originaban
una fuerza suficiente para producir cargas eléctricas. (Donald G. Fink / H. Wayne
Beaty, 2004. Pág. 108).
Watio: Es la unidad de potencia de un elemento receptor de energía (por ejemplo una
radio, un televisor). Es la energía consumida por un elemento y se obtiene de
multiplicar voltaje por corriente. (Donald G. Fink / H. Wayne Beaty, 2004. Pág. 108)
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