Carpeta de electricidad 1

[1]ELECTRICIDAD I POLIMODAL

ELECTRICIDAD I

Generalidades

La electricidad es una forma de energía que sólo se percibe por sus efectos, y los mismos son posibles debido a dos factores: la Tensión y la Corriente eléctrica.En los conductores existen partículas invisibles llamadas electrones libres que están en constante movimiento en forma desordenada.Para que estos electrones libres pasen a tener un movimiento ordenado es necesario ejercer una fuerza que los mueva. Esta fuerza recibe el nombre de tensión eléctrica (U), medida en Volt (V).Ese movimiento ordenado de los electrones libres dentro de los cables, provocado por la acción de la tensión, forma una corriente de electrones llamada corriente eléctrica (I), medida en Amper (A).Decíamos anteriormente que la tensión eléctrica produce un movimiento de los electrones en forma ordenada, dando origen a la corriente eléctrica. Con esa corriente una lámpara se enciende y produce calor con una cierta intensidad. Esa intensidad de luz y calor son los efectos que percibimos al transformarse la potencia eléctrica en potencia luminosa (luz) y potencia térmica (calor).Como conclusión podemos decir que para que exista potencia eléctrica debe existir tensión y corriente eléctrica.

Magnitudes Fundamentales de la Electricidad

La fuerza que origina el desplazamiento de las cargas eléctricas -ELECTRONES- se llama TENSIÓN, o comúnmente se la conoce como VOLTAJE; y se mide en VOLT y se designa con la letra "V" o “U”. Se pueden medir conectando un voltímetro entre dos puntos de un circuito o entre los terminales de un generador. El voltímetro siempre se conecta en paralelo. La escala de un voltímetro viene expresada en voltios.La cantidad de cargas eléctricas que pasan por segundo por un hilo conductor (cable) se llama corriente eléctrica o INTENSIDAD DE CORRIENTE, y se mide en AMPER y se designa con la letra "A". La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro o un miliamperímetro, según sea el caso, conectado en serie en el propio circuito eléctrico. Para medir amper se emplea el "amperímetro" y para medir milésimas de amper se emplea el miliamperímetroTodo lo que obstaculice el paso de las cargas eléctricas - electrones - se conoce en electricidad como RESISTENCIA, se mide en OHM (Ω) y se designa con la letra "R".

Ley de Ohm

Así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito es directamente proporcional a la tensión aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.Esta ley nos sirve para calcular el valor de una de las magnitudes fundamentales de la electricidad conociendo el de las otras dos.

Prof. Yafar Víctor Luis

U

RI

P

IU

[2]ELECTRICIDAD I POLIMODALFórmulas Básicas - Ley de Ohm

RESISTENCIA

Tensión = Corriente x Resistencia

U (Volt, V) = I (Amper, A) * R (ohm, )

U = I x R

Corriente = Tensión / Resistencia

I (Amper, A) = U (Volt, V) / R (ohm, )

I = U / RResistencia = Tensión / Corriente

R (ohm, ) = U (Volt, V) / I (Amper, A)

R = U / IPOTENCIA

Es el TRABAJO que realiza un generador, (puede ser una pila, una batería, u otro tipo de fuente de energía), para mantener a funcionamiento pleno algún aparato que se conecte a este. La forma de calcularla es multiplicando la TENSIÓN "V" por la INTENSIDAD "I", lo que daría como resultado la POTENCIA "P" cargada a la red o línea de alimentación.Para facilitar los cálculos utilizamos una regla similar a la anterior.La POTENCIA se mide en WAT.

Potencia = Tensión * CorrienteP (watt, W) = U (Volt, V) * (Amper, A)

P = U x I

Tensión = Potencia / Corriente

U (Volt, V) = P (watt, W) / (Amper, A)

U = P / I

Corriente = Potencia / Tensión(Amper, A) = P (watt, W) / U (Volt, V)

I = P / U



Tipos de Corrientes

Cuando hablamos de corriente eléctrica debemos distinguir 2 tipos. Corriente alterna o AC por Alternal Corrent y corriente continua o DC por Direct Corrent.

Corriente continuaComo dijimos anteriormente la corriente eléctrica es el desplazamiento de esas pequeñas

partículas llamadas electrones a través de un conductor.

Este desplazamiento se puede realizar en un solo sentido durante todo el tiempo que

circula, en este caso decimos que la corriente es continua.

Es de signo constante, positiva o negativa, siendo generada por máquinas llamadas

"dínamos" y por medios químicos (como por ej. mediante pilas, baterías, y también en

células fotovoltaicas o sea paneles solares. No solo se obtiene en forma química también se

obtiene de generadores llamados dínamos, y su forma de producción es por medios electro-

magnéticos.).

Es de signo constante, positivo o negativo.

El mayor inconveniente en el uso es su transmisión por cuanto no permite su transformación

a mayores tensiones, adquiriendo importantes caídas de tensión aún en recorridos

pequeños. Por este motivo se encuentra en desuso para instalaciones domiciliarias e

industriales, empleándose solamente para transporte público (subterráneos, trenes, etc.) o

para aplicaciones muy especiales donde se requiera una buena regulación de velocidad de

los motores.

Corriente alterna

También podemos encontrar que el desplazamiento de electrones no se realiza en un solo

sentido (va y vuelve constantemente). Su signo va variando en el tiempo (positivo y

negativo) según una curva periódica. En el caso del suministro eléctrico en Argentina

cambia de sentido 50 veces por segundo, a esta variación se la llama frecuencia.

Este tipo de corriente es proporcionada por generadores llamados “alternadores”, que


[4]ELECTRICIDAD I POLIMODALtransforma la energía mecánica disponible en energía eléctrica trifásica. Ubicados en

grandes plantas generadoras, por ejemplo en complejos hidroeléctricos como "El Chocón" y

"Yaciretá". La corriente alterna utilizada en nuestro País es de 380 V. entre fases y de 220

V. entre fase y neutro (conocida como 3 x 380 V / 220 V), con una frecuencia de 50 ciclos

por segundo (50 Hz).

Es el tipo utilizado en viviendas, comercios e industria, por capacidad de aplicación práctica

superior a la continua.

Existe un instrumento de medición llamado osciloscopio en el cual puede verse graficadas la

forma de la onda de la corriente eléctrica. Se lo utiliza mucho en electrónica para poder

calibrar equipos de todo tipo, pero si lo utilizamos en electricidad también podremos ver

graficadas las ondas de Corriente alterna y continua.

Otra de las ventajas de este instrumento es que pueden medirse con respecto a un sistema

de ejes cartesianos.

Lo que veríamos es el siguiente gráfico (los valores del ejemplo son arbitrarios).



Conexión en Serie y en Paralelo

Existen dos tipos o formas de conexión elementales, ellas son la conexión en serie, y la conexión en paralelo.

Circuito en serie.

Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación, presentando el único camino para el desplazamiento de la corriente eléctrica, y si este se interrumpe la corriente no puede circular. Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias.

Circuito en Paralelo.

Entendemos por circuito en paralelo a todo tipo de asociación eléctrica en la que los elementos vinculados sean (o pueden ser) un camino más para el paso de la corriente eléctrica, de modo tal que ya no habrá un solo camino para la misma sino que habrá tantos camino como elementos de carga asociados al circuito.Aclaro que llamo elemento de carga a aparatos que se puedan conectar, como lo son por ejemplo una lámpara, una plancha, un soldador eléctrico, una radio, etc.

Elementos De Protecci ón


[6]ELECTRICIDAD I POLIMODALSon dispositivos que protegen el circuito de sobrecargas de tensión y al operario de posibles accidentes.

TIPO CARACTERISTICA DISEÑO

Fusible

Muchos circuitos eléctricos o electrónicos, contienen fusibles. El fusible es una llave de seguridad. Formado por un hilo de cobre, colocado en serie en el circuito,Si la corriente que recorre el circuito aumenta. por ejemplo por un cortocircuito o sobrecarga, el fusible se calienta y se funde, interrumpiendo así el paso de la corriente, abriendo el circuito, Impidiendo que pueda quemarse algún componente.

Automáticos

Abren el circuito cuando la

intensidad de corriente aumenta.

Magn éticos: si hay exceso de

corriente en el circuito se produce

la atracción de una bobina

magnética y se abre el circuito

Magneto térmicos: si hay exceso de

corriente se produce un

calentamiento de una pastilla

formada por dos metales con

distinto coeficiente de dilatación,

así uno dilata más que el otro. La

pastilla se curva y el circuito se

abre.



DiferencialesDetectan variaciones mínimas de

intensidad dentro del circuito

debidas a derivaciones y abren el

circuito.


8ELECTRICIDAD I POLIMODAL

Interruptores Autom áticos Termornagnéticos

Reemplazan a los fusibles convencionales. Se instala uno por cada circuito eléctrico de la casa. Cada uno de estos interruptores automáticos Termornagnéticos cumplen la función de proteger al circuito y a la instalación general de una sobrecarga o cortocircuito. "saltando", es decir, interrumpiendo automáticamente el pase de la electricidad.

C ómo funcionan los interruptores automáticos

Ante cualquier falla en un circuito (que produce el consecuente calentamiento) el interruptor "salta" automáticamente a la posición de desconectado. De esta manera, yendo hasta la caja de Protección y Distribución (tal el nombre que corresponde darle), se puede saber en qué circuito se ha producido la falla (sobrecarga o cortocircuito).

El procedimiento a seguir ha de ser:

1) buscar la falla que provocó el recalentamiento en el circuito correspondiente, (y para ello hay que cortar la electricidad de toda la casa, desconectando el interruptor general).2) reparar la falla.3) volver a prender la tecla del Interruptor Automático para que permita e paso del fluido eléctrico;4) dar electricidad con el interruptor general. Si vuelve a saltar el interruptor automático, es que la falla no ha sido bien reparada. Reinicie el procedimiento.

Deja pasar la corriente


Interrumpe la corriente 1

M

Bobina

Sistema de Disparo yTraba Mecánica

Contacto Móvil

Bimetálico

Palanca de Accionamiento Manual

F

Fijo

Magnética

Térmica

Placas de LatónCámara Apaga Arco

C

I cc

I Sobrecarga


Interruptores Automáticos Termomagnéticos

Estos elementos son el resultado del desarrollo Tecnológico para la protección de conductores activos, es decir de conductor de fase y conductor neutro que conforman un circuito contra los efectos destructivos de la corriente de sobrecarga y de los cortos circuitos.

Se obtiene así una protección operativa para las personas y los bienes controlando posibilidades de incendio y siniestros personales por electrocución ocasionados por contacto directo e indirecto (seguridad eléctrica) con la corriente eléctrica operando a una tensión mayor a 24 [V] en ambientes secos y 12 [V] en ambientes húmedos.

Se denominan interruptores Termomagnéticos por que vienen provistos de un disparador térmico para protección por sobrecargas y un disparador magnético para la protección de corto circuito.

Estos elementos operativos ayudan a respetar los principios de Seguridad Eléctrica para la instalación misma y para los seres humanos.

Funcionamiento:

Contacto


t1.1 = 1 hs

Zona de Protección

I1

I [A]

In

t1.1t1.3 t1.2 t (seg.)

IA

IL


En la figura anterior tenemos un dibujo esquemático de un interruptor Termomagnético. Consideremos que los dos contactos, fijo llamado F y el contacto móvil M solo se accionan por medio de un mecanismo interno de palancas y resortes que lo mueven y lo traban. Este mecanismo a su vez puede ser activado por tres medios

1.º. Por una palanca de accionamiento manual de la parte frontal del interruptor.2.º. Por una bobina de electroimán.3.º. Por una lámina bimetálica.

La palanca frontal permite cerrar o abrir a voluntad el circuito con la suficiente rapidez como para evitar el arco eléctrico.

La bobina que está conectada en serie, actúa cuando la ICC toma valor muy elevado debido a una falla de algún componente de la instalación aguas abajo como puede ser una corriente I de corto circuito (sobrecorriente).

La lámina bimetálica actúa como ruptor térmico cuando la corriente I sin ser muy elevada por su persistencia, calienta y dilata el bimetal disparando el mecanismo que abre el circuito y evita que continúe circulando esta corriente I que es perjudicial para los equipos aguas abajo.

Los circuitos deben estar todos protegidos contra los accidentes que pueden sobrevenir, y contra la persistencia de ciertas condiciones de funcionamiento anormales que no llegan a ser un accidentes o fallas, pero que NO son admisibles por el reglamento.

Las protecciones utilizadas se conectan en serie y son mecanismos que actúan sacando de servicio la sección averiada ya que la persistencia de estas corrientes I puede provocar la destrucción de los equipos o incendio.

Curva de actuación de los interruptores Termomagnéticos


Contacto MóvilAlto Coeficiente

Bajo Coeficiente

Contacto Fijo

En Frio

En Caliente

Contacto Móvil


IA = Corriente Máxima

IL = Corriente Límite (también llamada Is)

In = Corriente Nominal

Las Protecciones en serie se caracterizan por sus curvas de funcionamiento. En los catálogos comerciales se las suele dibujar en escala logarítmica.

Figura elemento Térmico del Interruptor



¿Qué es un disyuntor diferencial? Se instala en el tablero eléctrico general de la casa, y su función es importantísima:PROTEGE A LAS PERSONAS EN EL CASO DE CONTACTOS accidentales con la electricidad de la casa.¿Cómo funciona?EN cuanto la corriente diferencial deja de ser nula o cero (por haber fuga a tierra con el contacto con una persona), en un tiempo de respuesta brevísimo (50 milisegundos) el dis-yuntor se abre y corta la corriente, no dejando pasar más qué una corriente de unos 30 mili amperes, inocua para las personas.

Los disyuntores diferenciales de alta sensibilidad protegen la vida de las personas en caso de accidente eléctrico.

LA CORRIENTE DIFERENCIAL

Toda corriente eléctrica en fuga hacia la tierra recibe el nombre de corriente diferencial porque es igual a la diferencia entre todas las corrientes que entran y las que salen en la instalación con-sumidora.

Si no hay fuga o pérdida en la instalación, el balance entre ambas corrientes es nulo o cero.


Carga

Palanca Frontal

I1

I1

I1

I1

I1

I1

Ө1Ө2

Núcleo Toroidal

I2

I2

I2Ө2f

I2

I2

I2

ӨResultante

RP

Bobina de disparo

IdId

Botón de prueba

Tener una buena resistencia de Tierra




Utilización del Tester

Es un instrumento de medición que se lo utiliza tanto en Electricidad, como en electrónica. También se lo denomina polímetro (poli = varios/metro = medir) o Multímetro por su amplio rango de medición y su capacidad de medir corriente (en CC), Tensión, Resistencia, Continuidad, etc..Existen dos tipos fundamentales:

o Los analógicos, que poseen un cuadrante con varias escalas y la medición se efectúa

mediante la visualización del desplazamiento de una aguja.o Los digitales que tienen un display como las calculadoras donde se observa la medición

Manejo del Multímetro o Tester Digital

Los Multímetro cuentan con tres partes principales: a) La parte central presenta una perilla o llave selectora (1) de escalas y rango de medición, con la que se elige la posición correspondiente con la medición a efectuar, b) El cuadrante o display (2) donde se observa y realiza la lectura y verificación de la medición, y c) Bornes o clavijas para conexión (3,4,5) El punto central superior (OFF) es la posición de apagado, donde debe quedar cuando no se lo utiliza (para protección del instrumento y su batería).Los Tester pueden medir voltaje en Corriente Alterna (ACV) y Corriente Continua (DCV), Intensidad o Amperaje en Corriente Continua (DCA), Resistencias, Continuidad, y en algunos casos Diodos y Transistores (componentes electrónicos).Lo que más puede utilizar el usuario común es medir la continuidad y le tensión. No obstante es de importancia destacar la utilidad de dicho instrumento, ya que existe la creencia errónea de que con una lámpara de pruebas y con un destornillador busca polos es suficiente para trabajos eléctricos.



MEDICION DE CONTINUIDAD

Se mide en paralelo, y sirve pan ver si el circuito o parte del él, es continúo o no, si un cable se encuentra cortado, para buscar si existe contacto eléctrico entre dos elementos (sin aplicar tensión)Colocaremos las puntas de prueba roja en el terminal positivo (4) rojo y la negra en el terminal negativo (3) negro

Se colocara la llave selectora en Diodo, en la escala más pequeña de resistencia (200), o indicador sonoroA continuación para verificar que funciona tocaremos (cortocircuitamos) entre sí las 2 puntas del Tester, si existe continuidad la aguja se moverá, o en los digitales que sin contacto muestran la lectura 1. Los números cambiarán (generalmente aparecerá 000 o simplemente 0)


Terminal ROJO

Terminal NEGRO


Luego comprobaremos continuidad donde sea necesario.Entre 2 extremos de un cable, en un alargue (entre la ficha macho y la ficha hembra)


http://www.oni.escuelas.edu.ar/2001/bs-as/soluciones-electricas/page7.html


MEDICION DE TENSION

Primero debemos saber si mediremos Corriente Alterna (la de una casa) o Continua (la de pilas, baterías o fuentes).Se mide en paralelo, y Hace falta que el circuito esté conectado.

Colocaremos las puntas de prueba roja en el terminal positivo (4) rojo y la negra en el terminal negativo (3) negro

Inmediatamente a la derecha, el sector ACV (tensión de corriente alterna en voltios) presenta dos puntos: 750V y 200V. Estos números indican el valor máximo que puede medirse en cada uno. Si se aplican tensiones superiores el display mostrará 1_ _ _ , indicando que se ha excedido el fondo de la escala del instrumento. Bajo determinadas condiciones, se puede quemar el fusible de protección, que está ubicado junto a la batería, en la parte posterior de la caja. Si queremos, por ejemplo, medir la tensión de la línea de distribución domiciliaria (220V de CA nominales) debemos posicionar la llave selectora en 750V. Para medir la tensión en corriente continua seguiremos el mismo procedimiento, en cuanto a la selección de la escala se refiere, pero estará en la parte de DCV (Voltaje en Corriente Directa, así se lo denomina en ingles a la Corriente Continua). Además de esto deberemos tener la precaución de colocar siempre la punta roja de prueba en el polo positivo a medir y la negra en el polo negativo, de lo contrario podemos dañar el instrumento.

IMPORTANTE: Si equivocamos la escala y ésta es inferior al valor a medir el instrumento se dañará en forma irreparable


Terminal ROJO

Terminal NEGRO

Terminal ROJO

Terminal NEGRO


MEDICION DE RESISTENCIA

Se mide en paralelo, y no hace falta que el circuito esté conectado

La resistencia se mide en el sector de Resistencia (Ω),

Cuando buscamos un valor de la resistencia, tenemos para elegir

escalas o rangos con un máximo de: 200 Ohms, 2K (2 kilo Ohms o 2000 Ohms), 20K (20000

Ohms) y 2M (2 Mega Ohms o 2 millones de Ohms) y en algunos testers figura hasta 20M.

Si el valor a medir supera el máximo de la escala elegida, el display indicará “1”a su izquierda. Por

lo tanto habrá que ir subiendo de rango hasta encontrar la correcta.

Muchas veces se sabe de antemano cuanto debería medir y entonces por ejemplo, si es una

bobina primaria de encendido, elegimos buzzer (sonar de un timbre), si primero queremos ver su

continuidad y luego para el valor de la resistencia pasamos a 200. En cambio, para el bobinado

secundario o los cables de bujías, usaremos la de 20K.


Terminal ROJO

Terminal NEGRO


MEDICION DE CORRIENTE

Se mide en serie, y hace falta que el circuito esté conectado

En el sector DCA (intensidad de corriente continua) encontramos los puntos 200 A (micro Amperes), 2000 A, 20mA (mili Amperes) y 200mA.

IMPORTANTE : No se debe medir la intensidad directamente en CA

o desde un enchufe, ya que aparte de estropear el polímetro,

puede resultar peligroso.

Debe hacerse un habito el mover la llave selectora a la posición de apagado (off) y desconectar la punta de pruebas de (5) - 10a - tan pronto se haya terminado la medición de corriente.

Consejos :

Intensidad (amperaje) solo es posible medir en corriente continua, pero como es para utilizar en electrónica solo se pueden medir corrientes muy pequeñas (milésimas de Amper) por lo tanto no será de utilidad para el usuario común.

Si no está seguro es conveniente consultar a un idóneo para no dañar el instrumento.

Cuando medimos tensión (voltaje) debemos tener mucho cuidado en la selección de la escala y el tipo de corriente, el instrumento puede dañarse.La medición nos permitirá saber si la tensión es baja o alta, lo que podría dañar artefactos.También nos servirá para saber si tenemos tensión en un cable o toma, para cortarla y trabajar en forma segura, no obstante siempre es importante comprobar si el instrumento funciona en un lugar donde tengamos la certeza de que hay tensión.El instrumento funciona con pilas o baterías, si estas están agotadas el instrumento no funcionará, verificar que esté en condiciones de funcionamiento comprobando primero continuidad de la manera antes mencionada.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 1


Atención: en ciertos Polímetros hay que cambiar algún terminal para medir intensidades




TIERRAAC 220 V / DC12V

PORTA LAMPARA


Tablero de 220v o 12v

Este circuito es un circuito básico, que posee una serie de elementos dispuestas en paralelo los cuales son: 3 tomacorrientes con toma a tierra (El amperaje depende del consumo que se conecte), 1 portalámparas común de 220 [v] o 12 [v], 1 llave doble inversora con punto medio para 220 [v], 2 interruptores, 2 fusibles para 220 [v], 1 ojo de buey, cable de 2.5 mm2 (Para polaridad positiva: Rojo o marrón... Negativa: Negro o azul… Tierra: Verde-amarillo. Este tablero sirve para probar cosas. Sin poner en riesgo la instalación que poseemos en cualquier vivienda. El sistema actúa de la siguiente forma. Cuando hay tensión en el circuito el ojo de buey enciende. Lo que nos permite conectar una lámpara o cualquier cosa en los tomacorrientes. Si ocurre algún cortocircuito y la instalación es correcta el filamento de los fusibles se cortaría impidiendo el paso de la corriente y advirtiendo la falla. De ahí en más queda en nosotros determinar la falla.

Materiales

3 Tomacorrientes con toma a tierra (Amperaje depende del consumo que se conecte)

2 Fusibles (Amperaje depende del consumo que se conecte)

2 Interruptor (Amperaje depende del consumo que se conecte)

1 Llave inversora con punto medio a 220V

1 Ojo de buey

1 Portalámparas

3mts cables de 2.5 mm2 (Color: Leer más arriba)

Aclaraciones

El ojo de buey cumple la función de alertar cuando hay entrada en tensión en el circuito

Las conexiones que se superponen no se empalman...

La parte de la derecha está conectada en serie. Y la de la izquierda en paralelo

Para que el circuito en serie funcione debe haber un consumo en el portalámparas y otro en el

tomacorriente...

Para seleccionar el circuito se usa la doble inversora dependiendo de lo que se quiere activar (Serie

o paralelo)...

Recuerden hacer bien los cálculos... Ya que si tienen un consumo de 5A y el fusible es de 3A les va

a saltar que hay un error.

Este circuito se puede aplicar con diferentes voltajes... Como pueden ser 12V (Prueba de circuitos

de automóviles).

Por seguridad se puede aplicar la instalación de un disyuntor

ESQUEMA DEL CIRCUITO CON DOBLE INVERSORA


ENET Nº3

OJO DE BUEY

OJO DE BUEY

PORTA LAMPARA

INTERRUPTOR

TIERRA

ENET Nº3

ENET Nº3

AC 220 V / DC12V

ENET Nº3

INTERRUPTOR

FUSE FUSE

OJO DE BUEY

SP

ARRANCADOR


ESQUEMA DEL CIRCUITO

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2

LLAVE DE COMBINACION EMBUTIDO


FN

Lámpara

F N


Materiales

1 Portalámparas

2 Llaves de combinación

3 mts de cable 1,5 mm2 unipolar

ESQUEMA DEL CIRCUITO


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