Instalación eléctrica

Arq. ANIBAL FORNARI - módulo 1Arq. ANIBAL FORNARI - módulo 1

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Módulo 1 Principios de la electricidad CONTENIDO:CONTENIDO:

1.1. ¿Qué es la electricidad?¿Qué es la electricidad? Constitución de la materia.Constitución de la materia. Átomo y elementos constitutivos.Átomo y elementos constitutivos.

2.2. Carga eléctrica.Carga eléctrica. Definición.Definición.

3.3. Generación de la electricidad.Generación de la electricidad. Potencial eléctrico.Potencial eléctrico. Diferencia de potencial eléctrico.Diferencia de potencial eléctrico. Ley de Ohm.Ley de Ohm.

4.4. Corriente eléctrica.Corriente eléctrica. Corriente eléctrica.Corriente eléctrica. Fuerza electromotríz (f.e.m.)Fuerza electromotríz (f.e.m.)

5.5. Tipos de corriente eléctrica.Tipos de corriente eléctrica.1.1. Corriente continua.Corriente continua.2.2. Corriente alterna.Corriente alterna.

§ Unidades eléctricas.Unidades eléctricas. Resumen de las distintas unidades eléctricas.Resumen de las distintas unidades eléctricas.

Aclaración: los dibujos presentados en las siguientes diapositivas son a modo ilustrativos y muchas veces no están en su debida escala real.

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Propiedad intelectual del autor registrada Arq Anibal Fornari

Módulo 1 Principios de la electricidad1 – Qué es la electricidad?1 – Qué es la electricidad?Según la Real Academia Española es ´´la propiedad fundamental de la materia que se manifiesta por la atracción o repulsión entre sus partes, originada por la existencia de electrones, con carga negativa, o protones, con carga positiva´´.

Para comprender esta definición es necesario conocer algunos conceptos previos:

MATERIA: es todo lo que ocupa espacio y tiene peso y dimensiones. Es todo aquello que puede descubrirse por los sentidos, como la vista, el olfato, el gusto y el oído, aunque existe materia que es invisible, como por ejemplo el aire o el gas, los consideramos en esta categoría ya que ocupan espacio y tienen peso.

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Módulo 1 Principios de la electricidadMATERIA: ´´Todo es materia´´

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Módulo 1 Principios de la electricidad Constitución de la materia:La materia está conformada por millares de partículas muy

pequeñas llamadas moléculas y éstas, a su vez, conformadas por partículas más pequeñas llamadas ÁTOMOS.

ÁTOMO: Es la partícula más pequeña en que un elemento puede ser

dividido sin perder sus propiedades químicas. Cada átomo está compuesto por tres elementos, denominados partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones.

Los electrones tienen carga negativa, los protones carga positiva y los neutrones no poseen carga eléctrica.

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Módulo 1 Principios de la electricidadÁTOMO:Los protones y neutrones se encuentran agrupados en el centro del átomo formando en núcleo atómico, mientras que el electrón se halla orbitando alrededor del núcleo atómico.

Electrón

Protón

Neutrón

Órbita

Ejemplo: átomo de Carbón(6 electrones / 6 protones / 6 neutrones)

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Núcleo


Módulo 1 Principios de la electricidad

2 – Carga eléctrica 2 – Carga eléctrica Entre los protones y electrones se ejercen fuerzas mutuas (además de las fuerzas gravitacionales), debido a la propiedad que poseen denominada ´´carga eléctrica´´. La fuerza de atracción del núcleo (carga positiva) mantiene a los electrones (carga negativa) en sus órbitas. Se dice que un átomo está equilibrado (condición normal) cuando las cargas positivas igualan a las cargas negativas. Por lo tanto un cuerpo tiene ´´carga eléctrica´´ cuando el conjunto de sus átomos tiene un exceso o defecto de electrones.

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Cargas desiguales se atraen Cargas iguales se repelen

Electrón Protón Electrón Electrón


Módulo 1 Principios de la electricidadSin embargo, es posible remover del átomo algunos electrones, y en esas condiciones originará electricidadelectricidad.

Desplazamiento del electrón desde su propia órbita hacia otro átomo y desde éste a su vez a otro átomo. Este desplazamiento constante se produce porque el átomo cada vez que ingresa un electrón trata de volver a su equilibrio original expulsando al electrón que ingresó: trata de igualar las cargas.

Átomo ÁtomoÁtomo

Electrón en desplazamiento

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3 – Generación de la electricidad 3 – Generación de la electricidad

No se puede ´´crear´´ electricidad, lo que sí se puede hacer es poner en movimiento a los electrones, produciendo así electricidad. Cuando se dice que una dínamo o una batería ha generado electricidad, lo que en realidad se quiere significar es que se han puesto en movimiento a los electrones que ya existen a través de una fuerza, presión o tensión.

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Módulo 1 Principios de la electricidad Potencial eléctrico

Definición: ´´El potencial en un punto dentro de un campo eléctrico, es el trabajo cuando lleva una carga positiva (1) desde el infinito hasta otro punto del campo´´.

(1) El potencial será positivo pues necesario para realizar un trabajo (agente externo) para trasladar la carga.

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Módulo 1 Principios de la electricidad Diferencia de potencial eléctrico

Lo que hace que el desplazamiento de electrones se origine y se mantenga constante, es la ´´diferencia de potencial´´, este ´´fluir de electrones cesará cuando ambos puntos igualen su potencial. Para poder entender esta idea siempre se realiza la comparación del flujo de agua:

En electricidad la diferencia de potencial se mide en ´´volt o voltiovolt o voltio´´.

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Mientras el tanque 1 continúe con agua, la misma fluirá por el caño hacia el tanque 2. Cuando ambos niveles de agua estén iguales, cesará de fluir agua por el caño.

Tanque 1Tanque 2

Caño por donde fluye el agua

h = diferencia de altura

En electricidad = diferencia de potencial

Sentido de circulación del agua


Módulo 1 Principios de la electricidad Continuando con la analogía del agua, podemos describir tres

conceptos:

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h (altura) = DIFERENCIA DE POTENCIAL (Volt)DIFERENCIA DE POTENCIAL (Volt)

Sección del tubo = RESISTENCIA ELÉCTRICA RESISTENCIA ELÉCTRICA ( )Ω

Caudal de agua = INTENSIDAD ELÉCTRICA (Amper)INTENSIDAD ELÉCTRICA (Amper)

(Caudal = Cantidad de agua que pasa por un caño en un determinado tiempo)

Agua circulando por la cañería = CORRIENTE ELÉCTRICACORRIENTE ELÉCTRICA


Módulo 1 Principios de la electricidadTriángulo eléctrico, podemos utilizar tres fórmulas:

Ejemplo:¿Qué intensidad ( I ) se necesitará para que una plancha que consume una potencia (P) de 1300 watts funcione, teniendo una tensión (V) domiciliaria de 220 V?

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VV ==PPII

P P == IIVV xx II ==PPVV

I I == PP

VV

Aclaración importante: en este caso 1 watts equivale a 1 volt amper

1300 watts220 volt

1300 volt amper220 volt

Reglamentariamente, el conductor permitido para tomas (enchufes) en una instalación domiciliaria es de 2,5 mm2 de sección, cuya intensidad eléctrica es de 21 Amper, por lo que esta plancha que consume 5,91 Amper puede funcionar.

1300 volt amper220 volt

I I == (Volt con Volt se anulan) I I = 5,91 Amper= 5,91 Amper

Donde:P = Potencia (watts) V = Tensión eléctrica (volt) I = Intensidad eléctrica (amper)


Módulo 1 Principios de la electricidad Ley de OHMLey de OHMLa Ley de Ohm establece las relaciones que existe entre potencial

eléctrico (medido en Volt), la corriente eléctrica (medida en amper) y la resistencia.

Definición:´´La corriente eléctrica a través de un conductor será igual a la

diferencia de potencial entre la resistencia que halla en dicho conductor´´. En fórmula, se expresa de la siguiente manera:

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II ==VVRR

Donde:I = Intensidad eléctrica (amper)V = Tensión eléctrica (volt)R = Resistencia eléctrica (ohms)

II ==VVRR

VV == RRII xx RR ==VVII


Módulo 1 Principios de la electricidad Algunos ejercicios utilizando las fórmulas:

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1 – ¿Cuál será la Intensidad de un conductor teniendo una tensión de 220 voltios y una Resistencia de 20 Ω (ohms) ?

I I == VVRR I I == 220 Volts220 Volts

2020 ΩΩ I I = = 11 Amper11 Amper

2 – ¿Cuál será la Resistencia de un conductor si la Tensión es de 380 Volts y la Intensidad de 21 Amper ?

R R == VVII R R == 380 volts380 volts

21 21 AmperesAmperes

ΩΩ (ohms) (ohms)R R = = 18,09518,095

3 – ¿Cuál será la Tensión necesaria para alimentar un aparato eléctrico cuyo conductor ofrece una Resistencia de 10 y necesita una Intensidad 20 Amperes? Ω (ohms)

V V == RRII xx V V == 20 Amperes20 Amperes10 10 xx ΩΩ V V = = 200 Volts200 Volts



4 – Corriente eléctrica4 – Corriente eléctricaEn diapositivas anteriores explicamos que la electricidad es el desplazamiento de electrones, producidos por una fuerza que los pone en movimiento. Podemos definir ´ćorriente eléctrica´´ como el paso ordenado de electrones (en movimiento) por un conductor (comúnmente llamado ´ćable´´). Este ´´fluir´´ de electrones se denomina ´Íntensidad eléctrica´´ y la unidad de medida es el AMPERIOAMPERIO (A).

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Los electrones ´´fluyen´´ por el conductor(debido a la diferencia de potencial)

Vaina protectora del conductor

Detalle ampliado: Corte longitudinal de un conductor


Módulo 1 Principios de la electricidad Fuerza electromotriz (f.e.m.) o tensión (1)

Es el nombre que se ha dado a aquella fuerza que hace mover la electricidad (electrones) de un lugar a otro por el conductor. (2)

Esta fuerza, que llamaremos de aquí en adelante ´´TENSIÓN´´, su unidad de medida será el VOLT (V).

(1) Si hacemos la analogía con el agua, la tensión eléctrica sería como la presión del agua.(2) Para que este movimiento se produzca, debe estar el circuito cerrado y no abierto. Puede haber una gran fuerza o presión

para que los electrones se muevan pero todo dependerá de la condición del circuito (abierto o cerrado). Más adelante definiremos lo que es un circuito.

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5 – Tipos de corriente5 – Tipos de corrienteLas que describiremos a continuación son de dos tipos, la corriente continua y la corriente alterna, haciendo hincapié en esta última ya que es la que utilizamos en una instalación eléctrica en gran escala.

Corriente continua (CC)Corriente continua (CC):Es el flujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. Se produce a través de un material entre dos puntos de distinto potencial. El ejemplo más común es la pila eléctrica o la batería de un auto, el flujo de electrones es en un mismo sentido, hasta que se agote la diferencia de potencial (comúnmente se dice que la pila ´´se agotó´´).

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Módulo 1 Principios de la electricidad Ejemplo de corriente continua (CC):

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Diagrama, a través de ejes de coordenadas, del consumo de una pila eléctrica según pasa el tiempo de uso:

+

-

Pila eléctrica

Sentido en que fluyen los electrones, siempre del negativo al positivo, es decir que su polaridad NO cambia.

Volt

Tiempo(en minutos o segundos)

Consumo constante de CC: misma cantidad de Volt en un tiempo determinado (hasta que se agote)

1,5 V2 V

1 V

0,5 V

1 2 3 4 65 87


Módulo 1 Principios de la electricidad Corriente alterna (CA):Corriente alterna (CA):

Este tipo de corriente es el utilizado en nuestras viviendas, edificios, fábricas, etc. originado en centrales eléctricas que producen energía a gran escala y que a través de redes (conductores) permiten abastecer a toda zona poblada.

La característica principal es que la dirección del flujo de electrones circula en ambos sentidos (van y vienen) a intervalos regulares (a diferencia de la corriente continua donde los electrones fluyen en un mismo sentido como el caso de la pila).

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Módulo 1 Principios de la electricidad21

N S

Espira rotando

Sentido de giro

Recomendamos ver el siguiente tutorial en Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=yDP1ihcI9ts

Imán

La circulación de corriente cambia su sentido de acuerdo con la dirección de desplazamiento del conductor dentro del campo magnético…a medida que la espira gira, va cortando las líneas de fuerza, en ángulo y posición distinta generando una variación en la tensión y produciendo el cambio en el sentido de circulación de la corriente.

Extremos dela espira

Conductores

Eje de rotación espira


https://www.youtube.com/watch?v=yDP1ihcI9ts

Módulo 1 Principios de la electricidadDiagrama a través de ejes de coordenadas, según la posición de la espira con respecto a la polaridad del imán:

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+ 320 V

Volt

Tiempo(en segundos)

0 V

+ 110 V

- 110 V

- 320 V

Tensión máxima positiva (valor ejemplo)

Tensión máxima negativa (valor ejemplo)

Tensión eficiente (220 Volt)

Tensión eficiente (220 Volt)

Valores positivos

+ + +

- - -

Valoresnegativos

270º 90º90º

360º/0º180º

270º 90º

360º/0º180º

270º

180º

Cada 360º = 1 CICLO

1

2

3

4

5

6

7

8

9

N S N SN S N S N S N SN S N S N S1 2 3 4 5 6 7 98


Módulo 1 Principios de la electricidad…los electrones fluyen en un sentido y luego en otro (van y vienen) a intervalos regulares…

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Sentido en que los electrones ´´fluyen´´ por el conductor (van)



Sentido en que los electrones ´´fluyen´´ por el conductor (vienen)





6 – Unidades eléctricas6 – Unidades eléctricas

Resumen de algunas de las unidades eléctricasResumen de algunas de las unidades eléctricas:

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Denominación Símbolo Magnitud AbreviaturaTensión T o U Volt VIntensidad I Amper AResistencia R OhmsPotencia P Watt WFuerza electromotriz E Volt V

Ω


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