Electricidad Domiciliaria

MEDIOS DIDÁCTICOS INACAP

MANUAL DE ELECTRICIDAD

Material Didáctico Escrito.

Colaboraron en el presente manual:

LORENZO DIAZ PIERINGER- Docente

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INDICE

Contenido ............................................................................................. Pág.

CAPITULO I ...........................................................................................5La electricidad como fuente de energía ...................................................5Naturaleza de la electricidad ....................................................................5Capas u orbitas electrónicas ....................................................................6Obtención de la corriente eléctrica ...........................................................7Medios químicos y físicos para producir electricidad .............................. 7

CAPITULO II .............................................................................................11Magnitudes eléctricas fundamentales ........................................................11Magnitudes y unidades eléctricas ..............................................................11Voltaje eléctrico ................................. ........................................................11Corriente eléctrica ......................................................................................12Resistencia eléctrica ..................................................................................12Relación entre voltaje, corriente y resistencia ............................................13Conversión de unidades eléctricas .............................................................15Múltiplos y submúltiplos de las magnitudes eléctricas.................................18

CAPITULO III ............................................................................................19Elementos del circuito eléctrico ................ ..................................................19Sentido del flujo de la corriente ....................................................................20Flujo de la corriente eléctrica en un circuito eléctrico ..................................21Formas en que se presenta la corriente eléctrica .........................................21

CAPITULO IV ..............................................................................................23Aplicación de la ley de ohms .........................................................................23Caída de tensión en los conductores.............................................................25Coeficientes de resistencia para diferentes materiales..................................26

CAPITULO V ...............................................................................................30Potencia eléctrica...........................................................................................30Energía eléctrica.............................................................................................32

CAPITULO VI ...............................................................................................34Instrumentos eléctricos...................................................................................34Funcionamiento de los instrumentos..............................................................34

CAPITULO VII .............................................................................................41Prevención de riesgos eléctricos ...................................................................41Efectos de la electricidad en el cuerpo humano ............................................42Factores que determinan el daño en el ser humano......................................42Accidentes producidos por la corriente electrica ...........................................43

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CAPITULO VIII .........................................................................................45Circuitos eléctricos .....................................................................................45Circuitos en corriente continua ...................................................................45Característica del circuito serie....................................................................46Características del circuito paralelo.............................................................49Características del circuito serie-paralelo ...................................................54

CAPITULO IX ............................................................................................57Principio de la corriente alterna ................ ..................................................57

CAPITULO X ..............................................................................................62Canalizaciones eléctricas ............................................................................62Canalización a emplear en una instalación eléctrica....................................62Dimensionamiento de ductos........................................................................63Dimensionamiento de conductores eléctricos ..............................................64

CAPITULO XI .............................................................................................67Normalización de instalaciones de fuerza.....................................................67Instalaciones de fuerza..................................................................................67Motores eléctricos..........................................................................................67Clasificación de las máquinas rotatorias........................................................69Motores monofásicos.....................................................................................69Motores trifásicos ......................................................................................... 71Normalización de líneas de fuerza.................................................................73Problemas comunes en maquinas rotatorias.................................................77

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DESCRIPCIÓN DEL CONTENIDO

Este manual tiene el propósito de introducir al estudiante en los principios básicos relacionados con la electricidad como fuente de energía y aplicaciones.La materia se ha organizado de acuerdo a una secuencia que facilita el aprendizaje durante su proceso de enseñanza.

Una primera parte aborda algunas nociones básicas que le permita ir descubriendo la importancia que tiene la electricidad como fuente de energía, por otra parte aporta gran cantidad de ejercicios , circuitos y esquemas relacionados con los contenidos de la asignatura.

El manual ha sido desarrollado con un lenguaje simple preciso y de uso práctico. Para alumnos de la especialidad o no , que necesiten complementar y ampliar su formación técnica y experiencia , el manual de electricidad, trata de conceptos y habilidades técnicas relacionadas con los fundamentos de la electricidad necesarios para realizar, ampliar y medir las variables que diagnostican el estado de un equipo o instalación eléctrica de alumbrado ó fuerza.

Además de ser un aporte para los alumnos , la estructura didáctica y el tratamiento de los temas permite que este texto pueda ser utilizado como material de trabajo para los profesores que deben realizar clases o capacitación de alumnos que aborden algunas de estas materias .

La descripción del manual de electricidad industrial esta orientado a lograr objetivos de la asignatura y permita al alumno efectuar mediciones, localizar fallas, conectar y desconectar circuitos eléctricos monofásicos y trifásicos. Además para su ejecución deberá aplicar normas de seguridad en la electricidad.

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CAPITULO I

LA ELECTRICIDAD COMO FUENTE DE ENERGIA

1.0: Naturaleza de la electricidad

La “electricidad” es una derivación de la palabra griega “Ámbar”, el ámbar es un mineral que al ser frotado adquiría la propiedad de atraer y repeler cuerpos, fenómeno que en su tiempo no tenia alguna explicación para los griegos.

La electricidad nunca la hemos visto, de ella lo único que podemos visualizar son sus efectos, ya que es un fenómeno invisible y es el producto del trabajo de una partícula infinitamente pequeña e invisible que recibe el nombre de electrón.

Las leyes que gobiernan este comportamiento la llamamos “teoría electrónica”. Esta teoría afirma que todos los efectos eléctricos y electrónicos obedecen al desplazamiento de electrones de un lugar a otro.

Por otra parte, la teoría atómica afirma lo siguiente:

La materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio y esta conformada por partículas que se llaman moléculas. Estas moléculas están conformadas por átomos, y estos átomos a su vez por partículas con cargas positivas en el núcleo llamadas protones y partículas negativas en su alrededor llamadas electrones.La materia puede encontrarse en los siguientes estados o formas;

Sólido Liquido Gaseoso

A su vez esta constituida por elementos básicos que pueden ser;

Naturales Artificiales

Básicamente el átomo es representado por:

orbita electrón

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núcleo

Tabla periódica

¿Qué es un electrón?

Es una partícula que participa activamente en el flujo o transferencia de energía eléctrica ya que prácticamente carece de peso y que gira alrededor del núcleo.

Si expulsamos el electrón de su orbita (electrón libre), a acción de ese electrón se manifiesta como electricidad.

Los fenómenos eléctricos se explican por el movimiento de los electrones libres entre los átomos.

Figura : El átomo electrón libre

Fuerza

Los electrones o cargas negativas son las que constituyen la electricidad, y

por eso decimos que la electricidad esta formada por una corriente eléctrica o flujo de electrones en movimiento.

1.1: Capa u orbitas electrónicas

Cada capa u orbita electrónicas tiene un numero determinado de electrones, sin embargo la capa mas apartada del núcleo del átomo nunca tiene mas de ocho electrones y se le conoce como capa de valencia. Es importante desde el punto de vista de la electricidad por la facilidad para desalojar electrones y convertirse en electrones libres y producir una corriente eléctrica en un conductor.

De acuerdo al numero de electrones de valencia y al grado de oposición que los materiales presentan al paso de la corriente eléctrica, se clasifican en:

a.- Materiales conductores: Son aquellos cuyos electrones se liberan fácilmente de sus átomos, es decir tienen solamente 1 o 3 electrones de valencia en su ultima orbita. Los que tienen un solo electrón de valencia se consideran mejor conductor de la corriente eléctrica, por ejemplo: Cobre, Plata, Oro, Aluminio, etc.

b.- Materiales aislantes: Son aquellos cuyos electrones son difícil de liberar de sus átomos, es decir tienen mas de 5 electrones de valencia en su ultima orbita.

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-

Los que tienen 7 electrones de valencia se consideran excelentes aislantes de la corriente eléctrica, por ejemplo: Durocotón, Vidrio, Prestan, Hule, Caucho, Plástico, Mica, etc.

c.- Materiales semiconductores: Son aquellos cuyos electrones son difícil de liberar de sus átomos, estos conducen mejor que los aisladores, pero no mejor que los conductores, tienen 4 electrones de valencia en su última órbita. Pueden o no comportase como conductores de la corriente eléctrica, por ejemplo: Germanio, Silicio, Selenio, etc.

1.2 : OBTENCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Todos los cuerpos poseen cargas eléctricas en reposo o están cargados de electricidad estática, pero para producir o generar corriente eléctrica o flujo de electrones en movimiento, es necesario es necesario utilizar alguna forma de energía o fuerza eléctrica para poner en movimiento dichos electrones.

Seis son las fuentes básicas de energía que se pueden utilizar :

Frotamiento : Electricidad producida frotando dos materiales Presión : Electricidad producida aplicando presión a un cristal de ciertos materiales. Calor : Electricidad producida calentando la unión de un termopar. Luz : Electricidad producida por luz que llega a materiales fotosensibles. Magnetismo : Electricidad producida por el movimiento rotativo de un imán y un conductor, de manera que se corten líneas de fuerza. Acción química : Electricidad producida por reacción química dentro de una pila eléctrica.

1.3: Medios físicos y químicos para producir electricidad

Existen diferentes medios para producir la electricidad, pero según la cantidad de electricidad que se necesite estas pueden ser clasificadas como:

a.- Fuentes portátiles de energía eléctricab.- Centrales generadoras

En el caso de las fuentes portátiles, la principal materia prima utilizada es la energía química la que es transformada en energía eléctrica.

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En las fuentes portátiles, la cantidad de energía eléctrica producida es pequeña y sus aplicaciones requieren de poca electricidad, por ejemplo: linternas, calculadoras, radios portátiles, automóviles, etc.

Los generadores químicos más conocidos son los denominados acumuladores o baterías y las pilas eléctricas, aunque también podemos encontrar celdas fotoeléctricas que transforman la energía luminosa en energía eléctrica y Termocuplas que transforman la energía térmica en energía eléctrica.

Figura : Generadores químicos.

En el caso de las centrales generadoras, la magnitud de energía eléctrica necesaria para ciertos procesos son muy grandes, es decir, se consumen grandes cantidades de electricidad para producir luz (alumbrado publico, casas, industria, etc.), por esta razón aparecen las centrales generadoras, que son grandes fabricas que producen altos niveles de energía eléctrica.

Las centrales eléctricas, según sea la fuente de energía primaria que utilicen para transformarla en electricidad, se clasifican en:

Centrales hidráulicas. Centrales térmicas. Centrales Eólicas. Centrales atómicas. Centrales solares

Centrales Hidráulicas: este tipo de centrales utilizan la energía potencial del agua contenida en grandes embalses, para poner en funcionamiento inmensos generadores que la transforman en energía eléctrica.

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Centrales térmicas: La energía contenida en combustibles fósiles (petróleo, gas, carbón) o atómicos, ah través de un proceso térmico (generar vapor de agua a altas presiones), es utilizada para poner en movimiento a los generadores, que producen la energía eléctrica requerida.

Centrales Eólicas: Este tipo de centrales utilizan como fuente energética para producir electricidad el viento.

Centrales atómicas: Este tipo de centrales utilizan la energía del combustible nuclear (Uranio) para generar vapor de agua y producir electricidad.

Centrales solares: Este tipo de centrales utilizan la energía del calor solar para generar vapor de agua y producir electricidad.

Figura : Generación, transporte y distribución de energía eléctrica.

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¿Qué es la electricidad?

La fuerza que mueve electrones.

Definición de electricidad:

Es un fenómeno físico intangible, que no podemos tocar o ver, es decir, es una forma de energía que se manifiesta por sus efectos, uso y aplicaciones.

Principales efectos de la energía eléctrica:

Lumínicos : Con ella podemos producir luz.Térmicos : La electricidad puede ser transformada en calor.De movimiento : Con la energía eléctrica podemos dar movimiento.Químicos : La electricidad interviene en el proceso de cromados de metales.Magnéticos : La electricidad interviene en la creación de electroimanes.

Figura : artefactos que utilizan energía eléctrica

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CAPITULO II

MAGNITUDES ELECTRICAS FUNDAMENTALES

2.0: MAGNITUDES Y UNIDADES ELECTRICAS

Para entender la naturaleza de la electricidad es importante conocer las magnitudes y unidades en que se miden y definen las propiedades y comportamiento de las cargas eléctricas.

2.1: Voltaje eléctrico

Para que circule una corriente eléctrica entre dos puntos a través de un conductor que los una, se necesita que dichos puntos estén con distinta carga, es decir que un punto sea mas positivo que otro o que un punto sea más negativo que otro. De modo que, cuando una corriente fluye entre dos puntos se debe a la diferencia de fuerza entre las cargas. A esta fuerza que impone un movimiento sobre las cargas eléctricas se llama voltaje, tensión, diferencia de potencial o, simplemente, potencial eléctrico que se mide en volts y con frecuencia se llama voltaje.

Cuando un átomo gana un electrón y otro pierde un electrón, se produce entre ellos una Diferencia de Potencial.

Un volts se puede definir como la diferencia de potencial que, al ser aplicada a una resistencia de 1; produce una corriente de 1 Ampere.

Figura : Diferencia de potencial

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2.2: Corriente eléctrica

En principio se puede definir a la corriente eléctrica como “ un flujo de electrones a través de un conductor”. Dicho flujo de electrones se establece entre dos puntos si existe entre ellos una diferencia de potencial.

Cuando se aplica un voltaje eléctrico a los extremos de un conductor, es decir cuando aplicamos una fuerza, los electrones libres que hay en el conductor se desplazan. A este desplazamiento de electrones se le denomina corriente eléctrica.

La corriente eléctrica es un impulso de energía que se transmite cuando se libera de su orbita un electrón.

La corriente eléctrica se mide en Amper o coulomb/seg., ya que 1Amper es la carga de 1 coulomb que circula por un medio conductor en un seg. de tiempo.

“Un Amper es la intensidad de una corriente constante que, atravesando una solución acuosa de nitrato de plata entre dos electrodos, deposita 1,118 miligramos de plata en uno de ellos”.

Figura : Conductor sometido a una fuerza ó potencial eléctrico.

2.3: Resistencia eléctrica

La corriente eléctrica que circula por un conductor no depende solamente de la diferencia de potencial aplicada a sus extremos, sino también de las propiedades del mismo.

La resistencia es propia de todos los materiales que existen en la naturaleza.

En un conductor la resistencia esta representada por el roce, choque entre los electrones en movimiento, con los otros electrones de los infinitos átomos que componen la materia del conductor.

El Ohmio es la unidad practica de resistencia y se define diciendo que: es la resistencia que permite el paso de una corriente de intensidad de 1 Amperio cuando se aplica una diferencia de potencial de 1 Volts entre los terminales de dicha resistencia.

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Un ohm tiene un valor tal que una corriente de 1 Amper por segundo, produce al atravesar esta resistencia una cantidad de calor equivalente a 1 Joule de energía.

Figura : Oposición al flujo o desplazamiento de electrones

2.4: RELACIÓN ENTRE VOLTAJE, CORRIENTE Y RESISTENCIA

En un circuito eléctrico elemental hay tres elementos que se pueden medir y que son: Voltaje, corriente y resistencia.

Voltaje: El voltaje se puede interpretar como una presión eléctrica, y se compara frecuentemente con la presión proporcionada por una bomba en un sistema hidráulico. En las formulas eléctricas aparece con la letra E ó V y se mide en volts.

Corriente: Este valor se mide en amperes y es el número de electrones que fluyen pasando por un punto en un segundo. Se usa la letra I, para identificar la corriente en formulas y diagramas.

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Resistencia : Es la propiedad que se opone a la circulación de corriente y disipa potencia. Existen otros elementos que se oponen a la circulación de corriente, pero sólo la resistencia disipa potencia. La unidad de la resistencia es el ohms y el símbolo empleado es la letra griega , usando para su designación R.

En resumen, respecto a las magnitudes eléctricas podemos decir lo siguiente:

MAGNITUD CONCEPTO SIMBOLO UNIDAD

Voltaje ó Potencial eléctrico.

Fuerza que pone en movimiento a los electrones libres

V Volt (V)

Intensidad de corriente eléctrica

Magnitud del flujo de electrones libres que se desplazan a través de un conductor

I Amper (A)

Resistencia eléctrica

Oposición que presentan los materiales al paso de la corriente eléctrica

R Ohm ()

Unidades y prefijos eléctricos comunes:

SIMBOLO PREFIJO EQUIVALENTE

G giga 1.000.000.000M mega 1.000.000K kilo 1.000

Unidad base - 1m mili 0.001 micro 0.000.001n nano 0.000.000.0001 pico 0.000.000.000.001

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Cantidades eléctricas:

Variable NombreUnidad de medida y

abreviación

E Voltaje Volts - EI Corriente Amperes - AR Resistencia Ohms - P Potencia Activa Watts - WS Potencia aparente Volts-Amper - VAQ Potencia Reactiva Volts-Amper reactivos - VARC Capacitancia Faradio - FL Inductancia Henry - HZ Impedancia Ohms - G Conductancia Siemens

2.5: Conversión de Unidades Eléctricas

Se realiza con la finalidad de poder expresar los valores de la magnitud obtenida en unidades equivalentes , veamos algunos ejemplos de aplicación:

Conversión de Unidades de resistencia, por ejemplo:

1.- Microhms en ohms ; corra la coma decimal seis cifras a la izquierda.

45.000 microhms = 0,000045 ohms

2.- Kilohms en ohms ; corra la coma decimal tres cifras a la derecha.

6 Kilohms = 6.000 ohms

3.- Mega-ohms en ohms ; corra la coma decimal seis cifras a la derecha.

2,7 mega-ohms = 2.700.000 ohms.

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Conversión de Unidades de Voltaje, por ejemplo:

1.- Microvolts en milivolts ; corra la coma decimal seis cifras a la izquierda.

45.000 microvolts = 0,045 MILIVolts.

2.- Kilovolts en volts ; corra la coma decimal tres cifras a la derecha.

6 Kilovolts = 6.000 volts.

3.- Mega-volts en volts ; corra la coma decimal seis cifras a la derecha.

2,7 mega-volts = 2.700.000 volts.

Conversión de Unidades de Corriente, por ejemplo:

1.- Micro-amperes en MiliAmperes ; corra la coma decimal seis cifras a la izquierda.

45.000 micro-amperes = 0,045 miliAmperes.

2.- Kilo-amperes en Amperes ; corra la coma decimal tres cifras a la derecha.

6 Kilo-amperes = 6.000 Amperes.

3.- Mega-amperes en Amperes ; corra la coma decimal seis cifras a la derecha.

2,7 mega-amperes = 2.700.000 Amperes.

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Otro método utilizado para obtener su equivalencia es:

1.- Transformar 5 amperes a mili-amperes:

1 Amper = 1000 mili-amperes5 Amper = X

5 Amper x 1000 mili-amperes 5.000 mili-amperes 1 amper

2.0.- Transformar 5 volts a mili-volts:

1 Volts = 1000 mili-volts5 volts = X

5 volts x 1000 mili-volts 5.000 mili-volts 1 volts

3.- Transformar 5 Kilo-ohms a ohms:

1 Kilo-ohms = 1000 ohms5 Kilo-ohms = X

5 Kilo-ohms x 1000 ohms 5.000 mili-amperes 1 Kilo-ohms

4.- Transformar 5 Mili-amperes a Amperes:

1 Amper = 1000 mili-amperes X = 5 mili-amperes

1 Amper x 5 mili-amperes 0.005 Amperes 1000 mili-amperes

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5.- Transformar 5 micro-volts a volts:

1 Volts = 1.000.000 micro-volts X = 5 micro-volts

1 Volts x 5 micro-volts 0.000005 volts 1.000.000 micro-volts

2.6: Múltiplos y submúltiplos de las magnitudes eléctricas

1 Mega-Ohms (M) = 1000 Kilo-Ohms (K) = 1.000.000 Ohms ()1 Mega-Volts (MV) = 1000 Kilo-Volts (KV) = 1.000.000 Volts (V)1 Mega-Amper (MA) = 1000 Kilo-Amper (KA) = 1.000.000 Amper (A)

1 Mili-Ohms (m) = 0.001 () 1 Micro-Ohms () = 0.000.001 () 1 Mili-Volts (mV) = 0.001 (V) 1 Micro-Volts (V) = 0.000.001 (V) 1 Mili-Amper (mA) = 0.001 (A) 1 Micro-Amper (A) = 0.000.001 (A)

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CAPITULO III

ELEMENTOS DEL CIRCUITO ELECTRICO

3.0: El circuito eléctrico

El sistema que hace posible controlar la corriente eléctrica se llama “circuito eléctrico”.

Definición:

Llamamos circuito eléctrico al camino por el cual se desplaza la corriente eléctrica, para ir desde la polaridad positiva (+) de la fuente que entrega la corriente, hasta la polaridad negativa (-) de la misma.

Un circuito eléctrico se puede representar en forma esquemática y en forma gráfica:

En la forma esquemática, todos los elementos que componen el circuito se representan por signos estandarizados.

En forma gráfica, los elementos que componen el circuito aparecen representados de manera realista o de montaje.

Figura : Representación esquemática y grafica del circuito eléctrico (simple).

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Elementos que componen un circuito eléctrico simple:

1. La fuente de energía, es el elemento del circuito que entrega la corriente eléctrica al receptor o elemento de consumo (dínamo, generador, batería, pila).

2. El conductor, es el elemento del circuito que sirve como camino a la corriente eléctrica para circular desde un polo a otro mientras se encuentre cerrado (cable, alambre, cordón, etc.)

3. El receptor ó carga (consumo), es el elemento del circuito que consume la energía aportada por la corriente eléctrica (ampolletas, computador, video, radio, lavadora, secadora, plancha, TV, etc.).

4. El interruptor, es el elemento del circuito cuya función es permitir o interrumpir el paso a la circulación de la corriente eléctrica (pulsador, switch, etc.)

5. El fusible, es el elemento que protege al circuito, y en particular al receptor frente a sobrecargas y cortocircuito que se presentan durante su operación y funcionamiento (disyuntor, automático, diferencial, térmico, etc.).

3.1: Sentido del flujo de Corriente

La teoría electrónica hace mención a un flujo de corriente que se produce desde una carga negativa hacia una carga positiva, pero también encontramos en ciertos equipos electrónicos un flujo convencional de corriente desde una carga positiva a una negativa, tal como se puede ver en la figura.

Figura : Flujo de corriente en un conductor

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3.2: Flujo de corriente eléctrica en un circuito eléctrico

El control de la corriente eléctrica se realiza al interrumpir o cerrar el circuito eléctrico, es decir, hay flujo de electrones si el circuito esta cerrado de lo contrario este flujo se interrumpe por encontrarse el circuito abierto.

Figura : Circuito cerrado

Convencional Corriente Eléctrica FUENTE RECEPTOR

Nota : En la fuente se da un flujo de corriente eléctrica desde la carga negativa a la positiva. En el circuito el flujo de corriente eléctrica va desde la carga positiva a la Negativa (sentido convencional de la corriente eléctrica).

3.3: Formas en que se presenta la corriente eléctrica

La corriente eléctrica, según sea la fuente de energía que la origina y el uso que se hace de ella, se presenta de dos formas características, es decir, una corriente que es constante en el tiempo y de frecuencia (Hz) cero, llamada corriente continua ó directa.

En la corriente continua el voltaje es constante y en el mismo sentido, en todo momento.

Por otro lado se tiene una corriente que es variable en el tiempo, es decir, de frecuencia distinta de cero (50 Hz), llamada corriente alterna ó variable.

La corriente alterna se caracteriza porque la dirección de la corriente a través del conductor eléctrico cambia de un instante a otro.

Figura : Representación de la corriente continua y alterna:Página 23 de 72

+

-

LA FUENTE DE VOLTAJE

Suministra la fuerza necesaria para impulsar una corriente de electrones a través de los circuitos.

Figura 9: Simbología de las fuentes de voltaje comunes.

CAPITULO IV

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APLICACIÓN DE LA LEY DE OHM

4.0: La ley de ohm

La relación entre el voltaje aplicado V, la corriente I y la resistencia R. Fue descubierta por George Simon Ohm, un físico alemán, quien la anuncio en 1827 con el nombre de LEY DE OHM, que es la ecuación fundamental de todos los fenómenos de la electricidad.

La manera de expresar la Ley de Ohm es la siguiente:

“La intensidad de corriente ( I ), que pasa por un circuito eléctrico es

directamente proporcional al voltaje aplicado ( V ), e inversamente proporcional a la resistencia ( R )”

Dando forma matemática a esta relación verbal, se tiene:

INTENSIDAD (I) =

Aplicando las unidades de medidas podemos decir que:

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VOLTAJE (V)

RESISTENCIA (R)

AMPERES =

En un circuito cualquiera, la Ley de Ohm dice que:

a.- La intensidad de corriente aumenta cuando se aumenta el voltaje, sin variar la resistencia.b.- La intensidad de corriente disminuye cuando se aumenta la resistencia, sin variar el voltaje.

Nota :

La Ley de Ohm, se aplica en circuitos eléctricos de corriente continua y corriente alterna siempre y cuando la carga del circuito sea resistiva pura.

Aplicación de la Ley de Ohm en circuitos simples, se emplea en circuitos eléctricos para determinar el valor de la corriente, voltaje y resistencia.

Veamos algunos ejemplos :

Ejemplos :

1.- ¿Cuál será la resistencia de una estufa electrica que esta conectada a la red de 220 volts, si por el circuito pasa una corriente de 4,55 amperes?

Respuesta:

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VOLTSOHMS

2.- ¿Cuál será la intensidad eléctrica de un circuito que alimenta una plancha cuya resistencia es de 16 , si se conecta a un voltaje de 110 volts?

Respuesta:

3.- ¿A que voltaje está conectada una lavadora que consume 10 amperes y tiene una resistencia de 22 ohm?

Respuesta:

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4.1: CAIDA DE TENSIÓN EN LOS CONDUCTORES

El rendimiento de los equipos conectados a la red de alimentación se ven afectados por la caída de tensión que se producen en los conductores que alimentan la carga o consumo.

figura : Resistencia en el conductor eléctrico :

Resistencia del conductor que forma parte de un circuito :

4.2: COEFICIENTES DE RESISTENCIA PARA DIFERENTES MATERIALES

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MATERIAL SIMBOLO RHOAluminio Al 0.02670Oro Au 0.02419Cobre Cu 0.01724Plata Ag 0.01628Fierro Fe 0.09998

Caída de tensión en el conductor al ser recorrido por una corriente eléctrica:

En donde :

Vp = Voltaje perdido en el conductor.Vu = Voltaje útil en la carga.V = Voltaje aplicado o fuente de alimentación.

Entre más cerca se encuentre la carga ó receptor de la fuente de alimentación mejor es el rendimiento mientras se encuentre funcionando.Si la carga se encuentra muy distante de la fuente de alimentación el voltaje útil entre sus terminales disminuye, debido al voltaje perdido en el conductor.

Expresión matemática :

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Ejemplo:

Desde una fuente de tensión de 115 volts , se suministra energía eléctrica a una carga por medio de conductores que tienen una resistencia de 0,1 . Si la corriente absorbida por la carga es de 50 amperes ,determine la tensión en bornes de la carga.

Respuesta:

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Nota :Cuando el circuito esta cerrado y circula una corriente electrica el valor del

voltaje perdido se determina de acuerdo a la siguiente expresión;

Ejemplo :

Calcular la resistencia de un conductor de cobre que tiene un largo de 100 m , y una sección de 0,30 mm .

Respuesta:

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CAPITULO V

POTENCIA Y ENERGIA ELECTRICA

5.0 : POTENCIA ELECTRICA

Se define como una medición de la capacidad de trabajo que se ha desarrollado y que se mide en watts.

“La potencia es la rapidez con que se hace trabajo, es decir, la fuerza eléctrica, la tensión, produce un flujo de corriente o movimiento de electrones libres. Para que este movimiento ocurra, debe realizarse trabajo, el que puede realizarse con lentitud o rapidez.”

La unidad básica de potencia eléctrica es el watt (W), y se simboliza con la letra P, y se puede determinar conociendo el voltaje y la corriente en el circuito eléctrico.

Esta definición es valida en los circuitos alternos con resistencia pura, donde el factor de potencia es la unidad.

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La formula para determinar la potencia en una carga resistiva, esta definida de acuerdo al triangulo conocido como Ley de Potencia eléctrica.

La manera de expresar la Ley de potencia eléctrica, es la siguiente:

“La potencia eléctrica consumida por la resistencia que forma parte de un circuito eléctrico, es directamente proporcional a la intensidad de corriente ( I ) que pasa por un circuito y directamente proporcional al voltaje aplicado ( V )”.

La expresión matemática a esta relación verbal, es:

POTENCIA (w) = VOLTAJE (V) x INTENSIDAD (I)

Reemplazando la expresión por su equivalente, según la Ley de Ohm, se tiene:

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Ejemplo :

Calcular la potencia eléctrica consumida por una resistencia de 100 ohm en donde la fuente de alimentación es de 240 volts y produce una circulación de corriente de 2.4 Amperes.

5.1: ENERGIA ELECTRICA

La potencia y la energía eléctrica se definen en trabajo eléctrico, es decir, energía consumida por una potencia durante cierto tiempo.

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El trabajo eléctrico se representa de acuerdo a la siguiente expresión matemática:

Energía ( W/Hr ó KW/Hr) = Potencia ( Watt , Kilo-Watt ) x Tiempo (Horas)

En esta expresión tenemos:

E = Energía consumida (generalmente en Kilowatt-hora)P = Potencia eléctricat = Tiempo durante el cual se realiza el trabajo

El trabajo o la energía eléctrica se registra o se mide por medio de aparatos de medidas conocidos como totalizadores o medidores de la energía eléctrica consumida durante el periodo de un mes.

Ejemplo :

En una instalación de alumbrado han sido colocadas 200 ampolletas de 100 W, cada una. El tiempo que permanecen encendidas es de 10 horas al día.¿Cuál es el gasto mensual si el costo del Kilowatt-hora es de $72?

La energía consumida en el periodo de un mes (30 Días):

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Este valor corresponde a la lectura que totaliza el medidor de energía instalado en el domicilio particular de quien requiere el servicio.

El gasto mensual es igual a la cantidad de Kw-hr registrado por la compañía electrica, multiplicado por el costo de cada uno.

CAPITULO VI

INSTRUMENTOS DE MEDIDAS ELECTRICAS

6.0: INSTRUMENTOS ELECTRICOS

Los instrumentos básicos para la medición pueden ser análogos o digitales y se utilizan para medir voltaje, corriente, resistencia y potencia en corriente continua (CC) y en corriente alterna (AC).

De acuerdo al uso y forma de trabajo, pueden ser:

De cuadro ó panel, es decir, montados en paneles ó tableros. Portátiles, es decir, trasladados al lugar de la medición.

De acuerdo a la medida que ellos van a efectuar, pueden ser:

Medida de corriente Amperímetro Medida de voltaje Voltímetro Medida de resistencia Ohmmetro Medida de potencia Wáttmetro

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De acuerdo al tipo de corriente que va a medir, pueden ser:

Para medida de corriente continua (CC) ó Direct current (DC). Para medida de corriente alterna (CA) ó Alternating Current (AC). Para la medida de ambas corrientes, llamados universales.

6.1: Funcionamiento de los instrumentos.

El funcionamiento de los instrumentos para medición análogos o de aguja tiene como base dos de los efectos de la corriente eléctrica como son: el efecto magnético y el efecto térmico.

Todos los instrumentos son de construcción semejante, siendo modificaciones del sencillo instrumento básico llamado Galvanómetro Dársonval, que se basa en el efecto magnético de una pequeña corriente continua.

El funcionamiento de los instrumentos para medición digital aprovechan la tecnología digital y por medio de un display o pantalla de cristal liquido (LCD) indican los valores de la medición. Tienen ventajas sobre los analógicos ya que su lectura es mas fácil, rápida y de gran precisión.

Figura : Instrumento digital

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Amperímetro de tenazas:

Consiste básicamente en un núcleo de hierro (abrazaderas) con una bobina devanada alrededor de él y un medidor de corriente.Las abrazaderas abrazan el conductor con corriente ( primario) y la corriente en el conductor produce un campo magnético que se induce una tensión en la bobina devanada en la tenaza (secundario). La tensión inducida da origen a una corriente que es medida por el medidor de corriente.También tiene la ventaja de medir tensión en la línea con terminales que se conectan externamente hacia el punto de medición.

Figura: Amperímetro de tenazas

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Multitester análogo:

También conocido como multimetro, es un medidor portátil que puede medir diferentes magnitudes eléctricas, ya sea en circuitos de corriente continua o alterna, según su fabricación.Su precisión y cuidado depende de la manipulación ,ajuste y estado de carga de las baterías o pilas que tenga el instrumento.

Figura : Multitester análogo

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El amperímetro análogo:

Es un aparato diseñado para medir la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un circuito eléctrico que alimenta una carga o consumo.

Los pasos a seguir para hacer la medición de corriente son: Seleccionar el amperímetro según su rango ó capacidad máxima que puede

medir. Seleccionar de acuerdo a la clase de corriente a medir ( CC ó CA ). Desenergizar y conectar el amperímetro en serie con la resistencia ó carga

del circuito eléctrico.

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Figura 13: conexión del amperímetro al circuito eléctrico

El voltímetro análogo :

Es un aparato diseñado para medir el voltaje ó tensión electrica entre los terminales de la fuente ó terminales de la resistencia del circuito.El voltímetro se conecta se conecta en paralelo con la fuente o resistencia del circuito eléctrico.

Los pasos a seguir para hacer la medición de voltaje son:

Seleccionar el voltímetro según su rango ó capacidad máxima que puede medir.

Seleccionar de acuerdo a la clase de voltaje a medir ( CC ó CA ). Desenergizar y conectar el voltímetro en paralelo con la fuente o resistencia

del circuito eléctrico.

Figura 15: Conexión del voltímetro al circuito eléctrico

El ohmmetro análogo:

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Es un aparato diseñado para medir resistencia, probar la continuidad, el aislamiento o contacto a tierra de un artefacto o conductor eléctrico.

El óhmetro tiene pilas o baterías en su interior (1.5V , 9V) que suministran un voltaje constante a la resistencia a medir .

Los bornes de conexión están identificados como COM (borne para la punta de prueba de color negro - ) y POS (borne para la punta de prueba de color rojo +).

Los pasos a seguir para hacer la medición de resistencia son:

Seleccionar el ohmetro y realizar respectivo ajuste de reposo y cero de la aguja , antes de realizar la medida.

Desenergizar el circuito antes de realizar la medición de resistencia Aislar la resistencia del resto del circuito. Seleccionar rango de medida con el selector del instrumento.

Figura 16: Conexión del ohmetro a la resistencia a medir.

El wattmetro análogo:

Es un aparato diseñado para medir la potencia electrica consumida por la resistencia del circuito eléctrico.

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El circuito de corriente en el instrumento se conecta en serie con la carga y por otro lado el circuito de tensión se conecta en paralelo con la fuente o resistencia del circuito eléctrico.

Los pasos a seguir para hacer la medición de potencia son:

Seleccionar rango o calibre del instrumento de acuerdo a la potencia que consume la resistencia.

Seleccionar de acuerdo a la clase o tipo de potencia a medir ( CC ó CA ). Desenergizar y conectar wattmetro. El circuito de corriente en serie con la

resistencia o consumo y en paralelo con el circuito de tensión.

Figura : Conexión del wattmetro al circuito eléctrico.

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CAPITULO VII

PREVENCIÓN DE RIESGOS ELECTRICOS

7.0: La electricidad y sus riesgos

La energía eléctrica es de amplio uso, tanto domestico como industrial, y esta presenté en casi toda la actividad humana . Este hecho se debe a que la electricidad puede trasformarse en otras formas de energía, tales como luz, calor, movimiento, etc.

Este uso tan amplio de la electricidad implica riesgos y obliga a poner énfasis en la prevención de accidentes.

Tipos de accidentes que puede provocar el uso de la electricidad:

1. Accidentes provocados por la circulación de corriente a través de cuerpo humano.

2. Se habla de choque eléctrico cuando una persona entra en contactó con el circuito, convirtiéndose en parte del.

El contacto eléctrico puede producirse de las siguientes formas:

cuando la persona entra en contacto con el conductor energizado (polo positivo) en una área donde no existe aislamiento (cable sin aislamiento).

Cuando entra en contacto con partes metálicas, carcaza de equipos, maquinas y equipos que se encuentren energizados, debido a fallas de aislamiento.

Accidentes en la que no hay circulación de corriente a través del cuerpo humano Efecto del arco eléctrico, sea por contacto directo o por radiación Quemaduras por proyección de materiales fundidos Incendios debido a fallas eléctricas.

Efectos de la corriente eléctrica en el ser humano:

Asfixia por paro respiratorio Fibrilación ventricular Quemaduras internas y externas En algunas ocasiones las consecuencias del accidente eléctrico son graves

producto de las lesiones traumáticas, originadas por caídas (accidentes en altura)

7.1: Efectos de la electricidad en el cuerpo humano

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Mili-amperes Efecto de la electricidad

0-1 Umbral de percepción

1-8 Sorpresa fuerte, sin perder control muscular

9-15 Reacción violenta, separándose del efecto

16-50 Paralización muscular, fuertes contracciones y dificultad para respirar

51-100 Puede causar fibrilación ventricular

101-200 Fatal. Siempre con fibrilación ventricular

201 o mas Fuertes contracciones que oprimen el corazón evitando la fibrilación. Produce quemaduras y bloqueo nervioso

7.2 :Factores que determinan el daño en el ser humano

Resistencia del individuo al paso de la corriente eléctrica: la piel seca del ser humano ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica. Pero la piel húmeda pierde esta capacidad casi por completo

Trayecto de la corriente por el organismo: la corriente eléctrica al circular por el cuerpo puede afectar órganos vitales ( cerebro, corazón, pulmones, riñones, etc.)los cuales ser dañados gravemente con fatales consecuencias

Voltaje : a mayor voltaje, mayor fuerza, y por lo tanto mayor peligro para las personas.

Tiempo de contacto: a mayor tiempo de contacto pasa mayor cantidad de corriente por el organismo y más severos serán los daños.

Intensidad de corriente : “Es la intensidad que mata”, el organismo humano puede soportar una pequeña cantidad de corriente. Si sobrepasa el limite permisible aparecen graves trastornos musculares , problemas cardiaco y respiratorio.

7.3 : Accidentes producidos por la corriente eléctrica : Página 45 de 72

Los accidentes ocurren por acciones inseguras y condiciones inseguras, entre las cuales tenemos condiciones inseguras ,acciones inseguras.

Condiciones inseguras :

Uniones defectuosas sin aislamiento Enchufes deteriorados Equipos defectuosos Falta de conexión a tierra Circuitos sobre cargados Uso de instalaciones provisorias como definitivas Conexiones fraudulentas Instalaciones eléctricas no reglamentarias Falta de mantención de equipos y sistemas eléctricos Falta de capacitación sobre riesgos eléctricos

Acciones inseguras :

Intervenir en trabajos eléctricos sin contar con autorización, sin herramientas adecuadas

Cometer actos temerarios Reforzar fusibles No utilizar elementos de protección personal Descuido en el uso de equipos y sistemas eléctricos

Medidas generales de prevención :

Normalización : tanto l diseño de la instalación eléctrica como la ejecución del trabajo debe ceñirse a la legislación vigente del servicio eléctrico

Mantención : inspección periódica del sistema eléctrico y reparación oportuna Personal : los eléctricos deben ser capacitados en su labor especifica y en

prevención de riesgos Supervisión : los trabajos eléctricos deben supervisarse a objeto de verificar

que se cumplan las normas y procedimientos establecidos Señalización : informar los trabajos y señalizar (en los tableros) con tarjetas de

seguridad a fin de evitar la acción de terceros, los cuales podrían energizar sectores intervenidos

Rescate y recomendaciones:

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Cuando una persona entra en contacto con la electricidad puede ser proyectada o quedar atrapada, ante la segunda situación se debe hacer lo siguiente:

Cortar la energía eléctrica en forma inmediata Si no es posible lo anterior, producir un corto circuito Si esto tampoco es posible tratar de alegar a la víctima mediante algún elemento

aislante, como madera, goma, plástico, etc.

Efectos de la electricidad :

En función de diversos factores, la electricidad puede producirnos:

Una contracción muscular:Agarrotamiento que nos puede impedir soltarnos del conductor y morir electrocutado

Asfixia :Si la contracción es de los músculos respiratorios. Sucede cuando la corriente atraviesa el tórax

Fibrilación ventricular : Si la corriente atraviesa el corazón, el ritmo cardiaco se descontrola

Elementos que determinan la peligrosidad del contacto eléctrico:

Flujo de corriente a través del cuerpo

Tiempo de duración del contacto :

En la tabla vemos la relación intensidad tiempo que puede causar la muertePágina 47 de 72

CAPITULO VIII

CIRCUITOS ELECTRICOS

8.0: Circuitos en corriente continua

Las relaciones que establecen la Ley de Ohm nos permiten conocer cómo se comporta la electricidad en los circuitos eléctricos conectados en serie, paralelo y mixto.

Figura: Circuito en conexión serie:

Reglas que rigen a los circuitos en conexión serie :

Cuando dos o mas resistencias tienen trayectoria única para el paso de la corriente eléctrica, tal como se muestra en la figura, se dice que están conectadas en serie.

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La corriente eléctrica que circula por el circuito es la misma en cualquier parte de su trayectoria.

La resistencia del circuito es igual a la suma de las resistencias individuales en cada parte del circuito.

La suma de las caídas de voltaje a través de las resistencias debe ser igual al voltaje aplicado al circuito.

La suma de las potencias parciales debe ser igual a la total consumida por el circuito que alimentamos.

8.1: Características del circuito serie

Ejemplo:

Se tiene un circuito con dos resistencias conectadas en serie, R1= 50 y R2= 40 .La fuente de alimentación suministra un Vt = 180 v. Calcular la corriente y potencia total del circuito.

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Respuesta:

De acuerdo al circuito tenemos:

Figura: Circuito en conexión paralelo:

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Reglas que rigen a los circuitos en conexión paralelo :

Cuando dos o mas resistencias están conectadas una junta a la otra, con sus extremos unidos, tal como se muestra en la figura, se dice que están conectadas en paralelo.

La corriente eléctrica que circula por el circuito será igual a la suma de las corrientes parciales que se derivan , por cada rama en paralelo que tenga el circuito.

La resistencia total ó equivalente del circuito igual al reciproco de la suma de las resistencias en paralelo que tenga el circuito.

La caída de voltaje a través de las resistencias debe ser igual al voltaje aplicado al circuito.


8.2: Características del circuito paralelo

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Ejemplo:

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Se tiene un circuito con dos resistencias conectadas en paralelo, R1= 40 y R2= 40 .La fuente de alimentación suministra un Vt = 160 v. Calcular la resistencia equivalente y potencia total del circuito.

Respuesta:

De acuerdo al circuito tenemos:

Otro método empleado para determinar la resistencia equivalente del circuito :

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Determinación de la potencia total y parcial consumida por el circuito:

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Figura: Circuito en conexión serie-paralelo:

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Reglas que rigen a los circuitos en conexión serie-paralelo :

Cuando las resistencias que forman parte de un circuito están conectadas tal como se muestra en la figura, se dice que la conexión es mixta o serie – paralelo.

La corriente eléctrica total que circula por el circuito , será igual a la suma de las corrientes parciales por cada rama en paralelo que tenga el circuito.

Los grupos de resistencias en conexión serie y paralelo , deben reducirse a su forma mas simple sin alterar su funcionamiento.

Es recomendable trabajar las resistencias del circuito ,desde el extremo mas alejado de la fuente.

La resistencia total ó equivalente del circuito igual al reciproco de la suma de las resistencias en paralelo que tenga el circuito, mas la suma de resistencias que se encuentren en serie.

La sumatoria de caídas de voltaje producida en cada una de las resistencias del circuito, debe ser igual al voltaje aplicado al circuito.


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8.3: Características del circuito serie-paralelo

Ejemplo:Página 57 de 72

Se tiene un circuito con dos resistencias conectadas en serie-paralelo, R1=7,5 R2= 5 y R3 = 5 .La fuente de alimentación suministra un Vt = 20 V. Calcular la resistencia equivalente y potencia total consumida por el circuito.

Respuesta:

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CAPITULO IX

PRINCIPIO DE LA CORRIENTE ALTERNA

9.0: Características de la corriente alterna

La corriente alterna es generada a través de un proceso llamado Inducción , que consiste en colocar un conductor o espira al interior de un campo magnético permanente. El movimiento rotatorio o variación relativa de la espira , cortando líneas de fuerza del campo magnético , es lo que produce la inducción de la fuerza electromotriz o tensión de corriente alterna.

Figura: Generador elemental

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Periodo ( T ) : Es el intervalo de tiempo que dura un ciclo de la onda sinusoide , y equivale a una vuelta completa de la espira dentro del generador. Se mide en unidades de tiempo, generalmente segundos.

Frecuencia ( Hz ) : Es la rapidez con que el conductor o espira corta líneas de campo magnético, es decir , mientras mas veloz es su movimiento de rotación, la intensidad de corriente oscilará más rápido. La cantidad de ciclos por segundos se denomina frecuencia.

Un sistema de distribución de energía eléctrica en el cual se utilizan dos líneas eléctricas: Una llamada FASE y la otra llamada NEUTRO. Cuando se utiliza un generador de corriente alterna con una sola espira, su movimiento origina una fuerza electromotriz alterna monofásica.

La característica de los circuitos de corriente alterna monofásicos son principalmente una tensión entre fase y neutro de 220 V a una frecuencia de 50 Hz.Los circuitos monofásicos son los que normalmente se utilizan para alimentar las instalaciones domiciliarias de alumbrado , calefacción y fuerza motriz.

Para aprovechar mejor las características de la corriente alterna, se utilizan generadores que poseen tres espiras o bobinas.Las espiras se mueven en el interior del campo magnético producido por un número determinado de pares de polos.A estas bobinas se les llama fases del generador y , consecuentemente , originan una fuerza electromotriz alterna que se denomina trifásica.La relación entre las ondas sinusoidales de cada bobina , según su disposición geométrica ,corresponde a 120º una con respecto a la otra.La tensión generada se extrae separadamente de cada una de las bobinas, es decir, seis conductores en total . Sin embargo, se unen tres fases entre sí y se conectan tres conductores a ellas. La conexión con tres conductores o líneas se puede realizar de dos formas:

Conexión en triangulo Conexión en estrella

El sistema de distribución trifásico tiene tres fases :

Fase R Fase S Fase T

Este sistema suministra una tensión trifásica :

3 x 110 V 3 x 220 V 3 x 380 V

Circuito inductivo puro :Página 61 de 72

En los circuitos de corriente alterna la corriente sigue una variación sinusoidal que dará origen a un campo magnético de igual característica. Así , cuando una bobina es recorrida por una corriente alterna el fenómeno de autoinducción se manifiesta mientras exista la variación.Son circuitos inductivos todos aquellos en que se produce el fenómeno de autoinducción , como es el caso de aquellos conductores enrollados en forma de bobinas ( L = Henrio).Son ejemplos de consumos inductivos ; los motores ,transformadores , Ballat ,etc.En una bobina el campo magnético varia según la intensidad de la corriente, que es la que provoca una Fem. de autoinducción, cuyo efecto se conoce como inductancia. En este circuito el voltaje adelanta a la corriente en un Angulo de 90º.

Formulas: XL = 2 f L V = XL x I

Donde :

XL = Reactancia Inductiva () L = Inductancia en henrio (H) f = Frecuencia en Herz (Hz)

Ejemplo:

Se tiene una bobina cuyo coeficiente de autoinducción es de 40mH y es recorrida por una corriente de 6A y 50 Hz. Determinar el voltaje aplicado a dicho circuito.

Circuito inductivo puro ( R=0)

Solución :

XL = 2f LXL = 2 x 50 x 0.04 H XL = 12.56 Vt ( referencia)

V = XL X I

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V = 12.56 X 6V = 75.36v

It ( en atraso en 90º)

Desfase vectorial entre la corriente y voltaje

Circuito capacitivo :

Son dispositivos que tienen la característica de poder almacenar carga eléctrica en sus placas. Lo más importante de la capacidad en los circuitos de AC , es producir un adelanto de la corriente respecto del voltaje en un angulo de 90º.

Formulas:

Donde :

XC = Reactancia Capacitiva () C = Inductancia en faradio (F) f = Frecuencia en Herz (Hz)

Ejemplo:

Se tiene un circuito cuya capacidad es de 40f , recorrida por una intensidad de corriente de 6A a 50 Hz .Determinar el voltaje aplicado del presente circuito.

Circuito capacitivo puro (R=0)

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Solución:

It ( en adelanto en 90º)

Vt ( referencia)

Desfase vectorial entre la corriente y voltaje

V = XL x I ; XL = V ; I = V

CAPITULO X

CANALIZACIONES EN INSTALACIONES ELECTRICAS

10: Canalizaciones eléctricas

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El sistema de canalización que se decide utilizar depende del tipo de construcción, las dimensiones necesarias, el ambiente y el uso que se le dará al inmueble, ya sea habitacional , comercial o industrial.

Concepto de canalización eléctrica : Es aquella formada por conductores eléctricos y, accesorios que aseguran su fijación y protección mecánica.

Tipos de canalizaciones eléctricas :

Canalización sobrepuesta : Es toda aquella instalación que se fija directamente sobre muros , tabiques o cielo de una propiedad , mediante un sistema de abrazaderas.

Canalización embutida : Corresponde a la canalización colocada en perforaciones o calados en muros, losas o tabiques de una construcción y que son recubiertas por las terminaciones o enlucidos de estos.

Canalización pre-embutida: Es la canalización que se instala en forma paralela con el avance estructural de una edificación, junto con las enfierraduras de las losas ,pilares , muros , vigas, tabiques, etc.

En todo sistema de canalización, la norma NCH Elec.. 4/84 autoriza la utilización de ductos metálico y ductos plásticos (rígidos o flexibles).

Las canalizaciones eléctricas deben ejecutarse de modo que en cualquier momento se pueda medir su aislamiento, localizar posibles fallas o reemplazar conductores, en caso de ser necesario.

10.1: Canalización a emplear en una instalación eléctrica

1.- Metálica

Cañerías Tubos

2.- Rígidos o flexibles

Cloruro de polivinilo (PVC) Polietileno de alta densidad ( Corrugado) Asbesto - cemento

Alambrado de circuitos

Este proceso consiste en introducir los conductores en la tubería dentro del cual quedarán alojados , con ayuda de un alambre de acero llamado comúnmente “ Laucha”

Revisión de circuitos

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En la revisión de circuitos se debe verificar el diámetro y llegada a las cajas de los ductos, dimensionamiento de las líneas , es decir , revisar la sección de los conductores, inspeccionar la continuidad de líneas, estado de los conductores, unión y aislamiento de las conexiones, código de colores, etc.

10.2: Dimensionamiento de ductos

Los tipos de ductos que hemos mencionado tienen como objetivo principal canalizar y brindar protección mecánica a los conductores eléctricos.Dentro de las exigencias establecidas por la reglamentación de la superintendencia de electricidad y combustible (SEC), se encuentra su dimensionamiento de acuerdo a la cantidad de conductores eléctricos que deberán contener. Este dimensionamiento determina el tipo de aislamiento, dimensiones y porcentaje del interior del ducto que puede ser ocupado por los conductores.

Porcentaje máximo de sección transversal de la tubería ocupado por los conductores

Numero de conductores 1 2 3 ó másPorcentaje ocupado 50% 31% 35%

Cantidad máxima de conductores en tubos de pared gruesa galvanizados (cañerías) y tuberías no metálicas.

Tipo de ducto t.p.p t.p.r c.g t.p.p, t.p.r y c.g t.p.r y c.gDiámetro Nominal ½” 16 mm ½” ¾” - 1” 11/4” – 11/2· - 2”Sección nominalNYA – T mm2

1 7 7 15 26 43 - - -

1,5 6 7 12 21 34 - - -

2,5 4 5 7 14 22 30 - -

4 3 3 5 7 15 26 36 -

Conductores eléctricos de alumbrado

ConductorTemperatura de servicio

Tensión máx.de servicio

Tipo de aislamiento

Características

NYA 70ºC 1000 (V) Conductor con cubierta de PVC

( resistente a

Monoconductor de uso general en

instalaciones de

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agentes químicos y al

envejecimiento)

alumbrado (Ambientes secos)

NSYA 70ºC 1000 (V)

Conductor con cubierta especial de PVC.(similar al

NYA)

Monoconductor de uso general en

recintos húmedos y a la intemperie sobre

aisladores

PI 70ºC 600 (V)

Conductor con aislamiento de

polietileno (resistente a los rayos solares y

humedad)

Monoconductor especialmente utilizado a la intemperie en

servicios aéreos

CALECO 70ºC 380 (V)

Cable plano multiconductor

con aislamiento y cubierta de PVC.

Multiconductor para uso donde no es

necesario canalización

CONCENTRICO 70ºC 600 (V)

Conductor concéntrico con aislamiento de PVC negro y cubierta de

polietileno negro resistente a la

intemperie.

Cable multiconductor de uso en servicios

aéreos como empalmes de baja

tensión

10.3: Dimensionamiento de conductores eléctricos

Para dimensionar adecuadamente una línea eléctrica que deberá transportar cierta intensidad de corriente, debemos considerar lo siguiente:

1.- Qué se reduzcan al mínimo las perdidas de energía.2.- Qué en condiciones normales de funcionamiento la temperatura de los conductores no exceda los valores de servicio para los que han sido diseñados.3.- Qué en condiciones de falla los conductores sean capaces de soportar las demandas que el sistema eléctrico requiere.

Primero : cálculo de la caída de voltaje ( ver en contenido anterior )

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Se establece como norma, para disminuir las perdidas de energía en líneas de alimentación y distribución eléctrica. Para alimentadores una máxima caída de voltaje de 3% y en derivaciones o distribución hacia la carga una caída de voltaje de un 2% .

En alimentadores monofásicos se debe considerar el conductor de ida y vuelta

Segundo : Cálculo de la potencia perdida

Tercero : Cálculo de la sección del conductor

Ejemplo 1 :

Calcular la resistencia de un conductor de cobre de 1,5 mm2, cuya longitud es de 70 m (ida y vuelta).

Solución :

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Ejemplo 2 :

La sección de un alimentador monofásico de 220 V , de 40 m de longitud (ida y vuelta), y que debe transportar una corriente de 15 A , será:

Solución:

11.5: Normalización de líneas de distribución

Código de colores para conductores en líneas monofásica :

Neutro : blanco

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Tierra de protección : verde ó verde amarillo Fase : cualquier color menos el blanco y verde ó verde amarillo.

Código colores para conductores en líneas en trifásicos :

Fase 1 : azul Fase 2 : negro Fase 3 : rojo Neutro : blanco Tierra de protección : verde ó verde amarillo

Unidades de medidas y equivalencias:

Potencia Absorbida monofásica : P = V x I x cos (W)Potencia Absorbida trifásica : P = 1.732 x V x I x cos x (w)

Equivalencias en potencia :

1 HP = 746 W1 CV = 736 W

Ejemplos de aplicación :

Ejemplo : Un motor trifásico de 22 KW, 220 / 380 V , tiene un rendimiento de 91,7% y un factor de potencia de 0.89. Calcular :

a.- Corriente de línea si se conecta en directo a una red trifásica de 220 V , 50 Hz.b.- Idem , si la red es de 380 V , 50 Hz.

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Solución :

a.- Se conecta directamente en conexión triángulo.

b.- En este caso se conecta directamente en conexión estrella.

Formula general para determinar la corriente eléctrica a consumir :

11.6: Problemas comunes en las máquinas rotatorias

Problemas mecánicos en los motores eléctricos :

Cojinetes (chumaceras) desgastadas Tapas mal montadas

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Cojinetes (chumaceras) excesivamente apretadas.

Problemas eléctricos en los motores :

Efectos de desbalance de voltaje Efectos de operación en una fase Efectos de sobrecarga Efectos ambientales y de mantenimiento.

Fallas o averías más frecuentes en los motores trifásicos y monofásicos de inducción:

Fusibles quemados Chumaceras o cojinetes desgatados Interrupción de alguna fase Sobrecarga Fases invertidas Corto circuito Conexiones internas erróneas Contacto a tierra de los devanados Cojinetes excesivamente apretados Tapas mal montadas Eje torcido Barras del rotor flojas Condensador defectuoso Interrupción del devanado de arranque Interrupción en el devanado de trabajo Centrifugo no cierra

“Se recomienda seguir un procedimiento básico para localizar la causa de la falla en el motor”

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Electricidad Domiciliaria

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