Principios de Elctricidad

ASOCIACIN ESPAOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGAS DE UNIN

-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA-

TTeemmaa 11..33

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Marzo 2006

Rev. 1


-CURSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -1-Rev.1 Marzo 06

NDICE 1.- FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTROTECNIA (CONCEPTO DE CORRIENTE,

TENSIN Y RESISTENCIA) 1.1.- Corriente elctrica 1.2.- Tensin elctrica 1.3.- Resistencia elctrica

2.- LA LEY DE OHM 3.- CIRCUITOS EN PARALELO Y CIRCUITOS EN SERIE

3.1.-Circuitos serie 3.2.-Circuitos en paralelo

4.- ENERGA Y TRABAJO ELCTRICO. CALOR POR CORRIENTE ELCTRICA 5.- REDES 6.- CAPACIDAD ELCTRICA. PRINCIPIO DEL CONDENSADOR 7.- INDUCTANCIA, BOBINAS 8.- CORRIENTE CONTINUA (CC), POLARIDAD, CORRIENTE ALTERNA (CA)

8.1.-Corriente continua (cc) 8.2.- Corriente alterna

8.2.1.- Frecuencia, amplitud y fase 8.2.2.- Valor eficaz 8.2.3. Factor de potencia

8.2.3.1.- Potencia en un circuito resistivo 8.2.3.2.- Potencia en un circuito inductivo 8.2.3.3.- Potencia en un circuito de condensadores. 8.2.3.4.- Relacin entre la potencia activa, potencia reactiva y la potencia aparente

8.3.- Corriente trifsica 9.- EL MAGNETISMO EN EL SOLDEO

9.1 El transformador, y el puente rectificador (de media onda y de onda completa). 9.1.1.- Induccin mutua 9.1.2.- Puente rectificador. 9.1.3.- Rectificador de media onda 9.1.4.- Rectificador de onda completa

10.- TIRISTORES Y TRANSISTORES

10.1.- Tiristores 10.1.1.- Rectificadores gobernados

10.2.- Transistores 11.- RIESGOS

11.1.- Efectos dainos de la corriente elctrica 11.2.- Ambientes de alto riesgo de electrocucin

12.- PREVENCIN DE RIESGOS

12.1.- Responsabilidades del personal 12.2.- Instalacin de lnea a tierra 12.3.- Proteccin contra peligros de la corriente elctrica en fuentes de energa 12.4.- Tensin en vaco


1.- FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTROTECNIA (CONCEPTO DE CORRIENTE, TENSIN Y RESISTENCIA)

1.1.- Corriente elctrica

La corriente elctrica es un flujo elctrico de una determinada cantidad de electrones que circulan por un conductor en una unidad de tiempo. La unidad de corriente es el amperio A que es equivalente al flujo de la carga elctrica de un Coulomb en un segundo. De forma anloga a un circuito hidrulico, el caudal expresado en litros por minuto es comparable a la corriente elctrica en amperios. Para un mayor caudal ser necesario una tubera de mayor dimetro, igualmente, para la conduccin de ms amperios es necesario un cable de mayor dimetro. El movimiento de las cargas elctricas, responde a la accin de un campo elctrico, constituyendo una "corriente elctrica".

FIGURA 1

INTENSIDAD DE CORRIENTE, ES EL NMERO DE ELECTRONES QUE FLUYEN EN LA UNIDAD DE TIEMPO

1.2.- Tensin elctrica

Este parmetro tambin se denomina diferencia de potencial, la unidad de tensin es el voltio V, por lo que comnmente se habla de voltaje. La tensin elctrica es comparable a la presin del fluido en la tubera de un circuito hidrulico, siendo proporcional a la energa necesaria para mover las cargas elctricas entre dos puntos de diferente tensin. El concepto de tensin o, mejor, diferencia de potencial, est relacionado con el concepto de trabajo en el campo electrosttico. Por ejemplo, si una carga elctrica q est dentro de

un campo elctrico de intensidad . El campo electrosttico ejerce sobre ella una fuerza q . . Se afirma que la carga tiene una energa potencial por estar situada en el campo. La variacin de energa potencial de dicha carga al llevarla desde un punto inicial i hasta otro final f de dicho campo elctrico es, precisamente, el trabajo mecnico necesario para trasladarla desde i hasta f en contra de las fuerzas del citado campo.

v vE E

U es la diferencia de potencial entre dos puntos considerados, por lo tanto, sera incorrecto hablar del potencial en un punto sin hacer referencia a otro punto. As por ejemplo, se dice que el punto f est a un potencial ms elevado que el i si para llevar una carga elctrica positiva desde i hasta f hay que realizar un trabajo en contra de las fuerzas del campo. Por lo tanto, es frecuente considerar el potencial de varios



puntos con referencia a un nivel de potencial, al que se suele asignar el potencial cero, y que se conoce con el nombre de "tierra". Con este convenio ya puede hablarse de potencial de un punto, por cuanto se sobreentiende cul es el punto de referencia.

FIGURA 2

TENSIN O DIFERENCIA DE POTENCIAL. ES PROPORCIONAL A LA ENERGA NECESARIA PARA MOVER LAS CARGAS ELCTRICAS ENTRE DOS PUNTOS

1.3.- Resistencia elctrica

Es la oposicin al paso de los electrones en un conductor o elemento de un circuito elctrico. Esta depende de la resistividad especfica del material, de la longitud y de la seccin del conductor o del elemento resistivo del circuito, la unidad de resistencia elctrica es el Ohmio

Anlogamente en un circuito hidrulico, la resistencia de las tuberas al paso del fluido est dada por la rugosidad de las paredes, el dimetro de la tubera, y las conexiones que son uniones, bridas o vlvulas. Estos accesorios tienden a producir turbulencias sobre el flujo del fluido lquido o gaseoso.

FIGURA 3

RESISTENCIA ELCTRICA ES LA OPOSICIN AL FLUJO DE LA CORRIENTE ELCTRICA




2.- LA LEY DE OHM

La relacin entre la intensidad de corriente, la tensin y la resistencia se expresa en la ley de Ohm. Un enunciado de la ley de Ohm es el siguiente:

La diferencia de potencial entre los extremos de un conductor elctrico, es directamente proporcional a la intensidad que circula por l, siendo la constante de proporcionalidad la resistencia del propio conductor.

U = R . I (1)

U = Diferencia de potencial, medida en voltios V.

I = Intensidad de corriente, medida en amperios A.

R = Resistencia del conductor, medida en ohmios .

La ley de Ohm es uno de los principios ms importantes de los circuitos elctricos, siendo el fundamento que determina las caractersticas del arco elctrico, las dimensiones de los conductores, en el circuito de alimentacin de la red, y en el circuito de los cables de soldar. De la expresin 1 se tiene:

R = U / I (2)

De esto se entiende que la resistencia es directamente proporcional a la tensin e inversamente proporcional a la intensidad de corriente. Cuando el conductor es de mayor longitud o de menor dimetro, la resistencia al flujo de los electrones es mayor. Si por el contrario, el conductor fuese de menor longitud y de mayor dimetro, la resistencia al flujo de los electrones sera menor.

La propiedad de los conductores que afecta a su resistencia debido al material de que est fabricados, es la resistividad especfica , que se expresa en ohmios x mm2 / metro. La resistividad es una propiedad de los materiales, la resistividad especfica del cobre es de 0,0175 . mm2 / m.

La conductancia se expresa en Siemensio (Siemens = A / V). Y la conductividad especfica del cobre es 56 m / . mm2. La resistencia es la inversa de la conductancia elctrica.



FIGURA 4

RELACIN ENTRE LA RESISTENCIA, LA TENSIN Y LA INTENSIDAD

Un ejemplo sencillo de aplicacin la ley de Ohm es el clculo de la cada de tensin entre una toma de energa y el aparato elctrico que se desea poner en funcionamiento. Otra aplicacin tpica es el clculo de la seccin mnima del conductor para una carga determinada, y una longitud de conductor. Esto se explica en el siguiente ejemplo:

Cul ser la cada de tensin en los cables de alimentacin de un motor cuya potencia es de 2,5 kW, conectado a una tensin de 230 V, si la seccin de los cables es de 5 mm2, con una distancia entre la toma de energa y el motor de 40 metros?.

Solucin. L1

L2

M Pot = 2,5 kW 230 V

FIGURA 5

CIRCUITO DE CONEXIN DE LOS CABLES DE ALIMENTACIN PARA UN MOTOR DE 2,5 KW DE POTENCIA.

L1 = L2 = 40 m

La longitud total de los cables es 2 x 40 m = 80 m.

Para la potencia de 2,5 kW y la tensin de 230 V la intensidad de corriente ser I = P / U

I = 2500 W / 230 V = 10,86 A.

Con la conductividad especfica del cobre = 56 m / . mm2, y los datos hallados se obtiene la resistencia del cable.

RC = (1/) . L / S = (1/ 56 m / . mm2) x 80 m / 5 mm2 = 0,2857

Aplicando la ley de Ohm, se tiene que la cada de tensin es:

U = R . I ; U = RC . I ; U = 0,2857 x 10,86 A = 3,10 V


Evidentemente, si se incrementa la potencia del motor, la intensidad de corriente ser mayor, con lo que la cada de tensin por este cable ser incrementada. Siendo necesario un cable de mayor seccin para disminuir la cada de tensin. En el caso ilustrado, la tensin real que recibe el motor es 28,9 V, pero si la tensin de la toma de corriente fuese menor a 220 V, la tensin que recibir el motor sera mucho menor, con lo que no podra funcionar normalmente con la mxima potencia.

Las fuentes de energa son en general de mayor potencia, para un correcto funcionamiento de las mismas, es necesario procurar que la alimentacin elctrica sea la adecuada. Es comn instalar una subestacin elctrica en las naves industriales, para poder asegurar la alimentacin de corriente en un taller de soldadura. Por ello, las instalaciones industriales tienen la opcin de alimentacin a 380 V 500 V para disminuir la cada de tensin, pues a mayor tensin la corriente que circula por el circuito ser menor para la misma potencia (I = P/U), y la seccin necesaria de los cables es menor.

3.- CIRCUITOS EN PA ALELO Y CIRCUITOS EN SERIE

3.1.- Circuitos serie

Si se conectan varios ccadena continua, se dice qpor todos ellos la misma. CLa corriente de intensidadviniendo dada aqulla por l

Es evidente que la suma

donde Req es la "resisten

Un circuito til basado econecta la unin entre cadaColocando el conmutador salida una fraccin dada de

-CURSO DE FORMACIN DE IN

Romponentes elctricos, tales como resistencias, de manera que formen una ue los componentes constituyen un "circuito serie" siendo la corriente que circule onsideremos el circuito de la figura 6, formado por una batera y tres resistencias. I origina una diferencia de potencial entre los terminales de cada resistor,

a ley de Ohm, esto es:

U1 = I . R1; U2 = I . R2 y U3 = I . R3

de estas tensiones es igual a la fuerza electromotriz de la batera, es decir:

U = U1 + U2 + U3 = I (R1 + R2 + R3) = I . Req

cia equivalente" del conjunto = R1 + R2 + R3

n la conexin en serie de resistencias es el "divisor de tensin", en el cual se par de resistencias a un terminal de un conmutador selector de tomas mltiples. en cada una de las diversas tomas, puede obtenerse entre los terminales de la tensin U de la batera. Ver figura 7.

GENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -6-Rev.1 Marzo 06

FIGURA 6

CIRCUITO EN SERIE


FIGURA 7

CIRCUITO EN SERIE CON DIVISOR DE TENSIN

3.2.- Circuitos en paralelo

Otra manera de conectar componentes elctricos, tales como resistencias, es la representada en la figura 8, ya que, en este caso, la diferencia de potencial entre los extremos de cada resistor del circuito es la misma siendo prcticamente constante si es que la cada de tensin entre los puntos de conexin de los resistores es cero; a esta forma de conexin se le da el nombre de "circuito paralelo". En l, las intensidades de las corrientes que circulan por cada resistor estn dadas por la ley de Ohm en la forma:

i1 = V/R1; i1 = V/R2 y i3 = V/R3

En este caso, la suma de las intensidades es igual a la intensidad de la corriente que suministra el generador, es decir:

I = i1 + i2 + i3 = V (1/R1 + 1/R2 + 1/R3) = V (1/Req)

donde Req es la "resistencia equivalente" del conjunto.

FIGURA 8

CIRCUITO EN PARALELO




La tensin entre los extremos de cada resistor es constante.

U = U1 = U2 = U3

En la figura 8, la potencia total que consumir el circuito es:

P = U.I (Watt)

4.- ENERGA Y TRABAJO ELCTRICO. CALOR POR CORRIENTE ELCTRICA

La energa es la capacidad de desarrollar trabajo o calor. Un motor transforma la energa elctrica en movimiento, y una resistencia elctrica transforma la energa elctrica en calor. El trabajo elctrico es el producto de la potencia por el tiempo:

Wel = U . I . t ( W . s)

Y el calor producido por un una resistencia en un circuito elctrico es:

Q = I2 . R . t (Julios)

Bajo ciertas circunstancias puede compararse ambos tipos de transformacin de energa, pero debido a las prdidas de energa tanto por friccin como por radiacin, ambas formas de transformacin de energa no son equivalentes.

5.- REDES

En el caso ms sencillo, los posibles conjuntos de elementos de circuito conectados en serie y paralelo pueden analizarse aplicando sucesivamente las ecuaciones que hemos encontrado en los prrafos anteriores. Sin embargo, en otras ocasiones, no es posible agrupar dentro de las dos formas de conexin anteriores las redes que pueden aparecer en los circuitos prcticos. Eso da lugar a una parte importante de esta teora que recibe el nombre genrico de "anlisis de circuitos".

6.- CAPACIDAD ELCTRICA. PRINCIPIO DEL CONDENSADOR

Un condensador simple est constituido por dos chapas o discos paralelos separados por una distancia determinada. Cuando ambas superficies estn cargadas con electrones e iones, siendo una de carga positiva y la otra de carga negativa, las cargas permanecen almacenadas hasta el momento en que el condensador sea conectado a un circuito en serie, de modo que las cargas negativas se trasladarn mediante un conductor hacia la otra superficie hasta equilibrar el nivel de las cargas. En el circuito que se observa en la figura 9, el condensador no permite el paso de la corriente, pero al inicio de la conexin con la fuente de energa el condensador empieza a cargarse de los electrones en uno de los discos, al final de la carga el aumento de la tensin llega hasta el nivel de la tensin de la fuente de energa, tal como se observa en la figura 10. En un condensador la corriente y la tensin no varan simultneamente, porque la corriente elctrica se carga o se descarga con mayor velocidad que la tensin, se dice que la corriente se adelanta a la tensin.


.

FIGURA 9

CIRCUITO DEL CONDENSADOR CONECTADO A UNA FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA

FIGURA 10

VARIACIN DE LA CORRIENTE Y LA TENSIN EN LA CARGA DE UN CONDENSADOR

7.- INDUCTANCIA, BOBINAS

Una bobina conectada a un circuito de corriente continua produce un campo magntico. Al desconectar el circuito, este campo magntico o carga inductiva se transforma nuevamente en energa elctrica que ser liberada de la bobina. La figura 11 representa un circuito en serie con una bobina, llamada tambin inductancia.

En el instante de carga inductiva en la bobina, la corriente y la tensin tienen un comportamiento opuesto al del conde sador, porque la intensidad tiene un retraso con respecto a la tensin. Esto puede observarse en la figu

-CURSO DE FORMACINlanra 12.

DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -9-Rev.1 Marzo 06


FIGURA 11

CIRCUITO INDUCTIVO CONECTADO A UNA FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA

FIGURA 12

VARIACIN DE LA CORRIENTE Y LA TENSIN EN LA CARGA DE UNA INDUCTANCIA

8.- CORRIENTE CONTINUA (CC), POLARIDAD, CORRIENTE ALTERNA (CA)

8.1.- Corriente continua (CC)

La corriente continua denominada CC es constante durante el tiempo, siendo la tensin y la intensidad invariables en tanto el generador de corriente continua est operativo. Solamente en los acumuladores y en las bateras es posible un descenso de tensin e intensidad en funcin a la descarga normal de estas fuentes de energa. La corriente continua se puede representar como una lnea recta en el transcurso del tiempo.

En comparacin con el circuito hidrulico, la corriente continua es semejante al flujo de lquido en una tubera, as en un conductor elctrico los electrones fluyen de una sola direccin en todo el circuito, tal como se ilustra en la figura 13.




FIGURA 13

COMPARACIN DE LA CORRIENTE CONTINUA CON EL FLUJO DE LQUIDO EN UNA TUBERA.

En la corriente continua es necesario tener presente la polaridad, cuyos efectos son importantes en el funcionamiento de algunos circuitos electrnicos, y tambin en el comportamiento del arco elctrico. Este ltimo punto se describe con mayor amplitud en el tema 1.4 El Arco Elctrico.

8.2.- Corriente Alterna

Las tensiones e intensidades de las corrientes que circulan por los circuitos de corriente alterna no son estacionarias sino que varan con el tiempo.

La ms sencilla de las corrientes variables con el tiempo, cambia peridicamente su sentido y recibe el nombre de "corriente alterna", abreviadamente CA. La mayora de los conceptos desarrollados anteriormente para las corrientes continuas puede trasladarse a los circuitos de CA. En stos son importantes dos nuevos elementos que se aaden a la resistencia y que trataremos en estas preguntas. La figura 14 representa una comparacin del cambio de sentido del flujo de los electrones en la corriente alterna y la figura 15 representa la onda sinusoidal de la corriente alterna.



FIGURA 14

REPRESENTACIN DEL CAMBIO DE SENTIDO DEL FLUJO DE LOS ELECTRONES DE LA CORRIENTE ALTERNA.

8.2.1.- Frecuencia, amplitud y fase

La forma de onda alterna ms sencilla es la "onda sinusoidal" de tensin o de intensidad, la cual vara de forma sinusoidal con el tiempo. Se genera esta forma de onda, haciendo variar la componente vertical de un vector que gire en sentido contrario al de las agujas del reloj, con velocidad angular constante w, tal como se indica en la figura 15. A una revolucin completa se le da el nombre de "ciclo" y el intervalo de tiempo que transcurre en un ciclo recibe el nombre de "perodo", T. El nmero de ciclos por segundo es la "frecuencia", f, y por tanto f = 1/T. El valor de la frecuencia para el sector industrial y domstico en Europa es de 50 Hz, y en algunos pases de Amrica es de 60 Hz. Como a una revolucin completa corresponden 2 radianes (rd) y transcurre en el tiempo de T segundos.

w = 2 / T = 2 f Si es Vp la longitud del vector, el valor instantneo en un instante cualquiera t es:

V = V wtp sen


-CUR

donde Vp es la amplitud, valor mximo o valor de pico de la onda sinusoidal.

Si dos formas de onda sinusoidales tienen la misma frecuencia pero se anulan en instantes diferentes, se dicen que estn fuera de fase y el ngulo que forman los dos vectores giratorios se denominan "ngulo de diferencia de fase". Una onda sinusoidal de tensin viene descrita completamente por su frecuencia y amplitud, a menos que se la compare con otra seal de la misma frecuencia. En este caso ms general de la tensin debe contener el ngulo de diferencia de fase,

v = V sen (wt +p ) (10) D emos llamar la atencin que, en la simbolog que empleamos, se utilizan letras minsculas para

desipara

Eformreprinducuanes e

A) E

ebSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTER

gnar tensiones (o intensidades) variables con e tiempo, mientras que las maysculas se emplearn hacer referencia a valores constantes o a magn

FIG

REPRESENTACIN DE LA ONDA SIN

n una forma prctica, el vector que gira en senta de una espira de un rotor, que gira dentro esenta en la figura 16 a). As, cuando la espiracidas en el conductor son mximas, siendo stdo la espira est en un punto neutro entre amb

n este momento cuando el flujo de los electrones

FIGURA16A FIG

SQUEMA DE UNA ESPIRA EN UN ROTOR DENTRO DEL CAMPOCORRIENTE ALTERNA. B) TENSIN INDUCIDA EN CADA INSTal NACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -13-Rev.1 Marzo 06

itudes que expresan cantidades en corriente continua.

URA 15

USOIDAL DE LA CORRIENTE ALTERNA

ido contrario a las agujas del reloj, es un conductor en del campo magntico de un estator como el que se est muy cerca de los polos, la corriente y la tensin e el punto de la amplitud de la onda. Por el contrario, os polos, la tensin y la corriente inducidas son nulas, cambia de sentido. Esto se aprecia en la figura 16 b).

FIGURA16B URA 16 MAGNTICO PARA LA GENERACIN DE LA ONDA SINUSOIDAL DE LA ANTE, DEPENDIENDO DEL NGULO DEL PLANO DE LA ESPIRA.


8.2.2.- Valor eficaz

Es necesario comparar la intensidad o la tensin de una corriente sinusoidal con la de una corriente continua. Ello se logra comparando el efecto JOULE que originan una y otra en un mismo resistor. Es decir, el "valor eficaz" de la intensidad de una corriente sinusoidal es igual a la de una corriente continua que produzca el mismo efecto JOULE Q = I2 . R . t . Clculos muy sencillos nos expresan que el valor eficaz es el valor mximo dividido por raz de dos. Es decir:

I Ie p= / 2 y V V 2e p= /

El valor eficaz es el promedio geomtrico de la corriente alterna en un intervalo de tiempo T. Considerando un resistor de 1 Ohmio, conectado a un circuito de corriente continua, el calor producido en un determinado tiempo T ser proporcional al cuadrado de la intensidad que circula por el circuito. El calor resultante por el efecto ser JOULE ser proporcional al cuadrado de la intensidad I2 . Si el tiempo T es igual al de un perodo de la onda de corriente alterna, la comparacin se observa grficamente en las figuras 17 y 18.

Asumiendo qAmperios, la amque resulta de spor el cambio defigura 18 b), con12,5 A2. Siendo

-CURSO DE FORMAFIGURA 17

REPRESENTACIN GRFICA DE LA CORRIENTE I EN RELACIN CON EL TIEMPO T

ue la amplitud de la corriente que circula por el circuito de corriente alterna sea de 5 plitud del cuadrado de la corriente en ese instante ser de 25 A2. Pero la energa real es la uperponer las crestas de las ondas en los espacios donde la intensidad de corriente es cero sentido de los electrones, esto significa cortar la onda en dos partes como se aprecia en la lo que resulta que el calor generado en el circuito de corriente alterna es I2 / 2 , es decir el valor efectivo de la corriente alterna igual a la raz cuadrada de 12,5 A2, que es 3,5 A.

CIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -14-Rev.1 Marzo 06


-CU

FIGURA 18

A) REPRESENTACIN DE LA ENERGA TRMICA EN FUNCIN DE LA ONDA SINUSOIDAL DE LA CORRIENTE ALTERNA, LA ENERGA TRMICA NO PUEDE SER NEGATIVA Y SE REPRESENTA COMO EL CUADRADO DE LA INTENSIDAD DE LA ONDA SINUSOIDAL. B) REPRESENTACIN DE LA COMPLEMENTACIN DE LAS REAS DE LA ENERGA TRMICA EN UN RECTNGULO IGUAL AL QUE

RESULTARA CON EL VALOR EFECTIVO DE LA CORRIENTE ALTERNA.

Los ampermetros y voltmetros capaces de medir seales de corriente alterna estn calibrados, casi siempre, en funcin de los valores eficaces, con el fin de facilitar la comparacin de sus lecturas con los instrumentos de medida de corriente continua. Se entiende, en general, que las tensiones e intensidades de corriente alterna estn caracterizadas por sus valores eficaces, a menos que se especifique otra cosa.

8.2.3. Factor de potencia

La potencia elctrica en un circuito de corriente continua es el producto de la intensidad por la tensin. En corriente alterna sin embargo, existe una variacin en funcin de las ondas sinusoidales de estos parmetros, dependiendo del retraso de la corriente con respecto a la tensin, debido a la inductancia propia de los conductores y de las bobinas de los transformadores. El producto simple de la intensidad por la tensin se denomina potencia aparente, pero la potencia activa est afectada por un factor de potencia que puede variar de cero a uno (0 a 100% de la potencia aparente) .

Supongamos que la intensidad de la corriente y la tensin en un instante t estn dadas por:

i I wp p= sen t y ( )v V sen wt +p= Donde w es la velocidad angular constante del vector Ip o Vp y es el ngulo de retraso de la corriente

con respecto a la tensin.

es RSO DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -15-Rev.1 Marzo 06

Pues bien, la potencia activa se encuentra promediando el producto de ambos para un ciclo completo, decir:


P = 1/ T v i dt = V I cos ev

t

e donde cos es el factor de potencia del circuito, cuyo valor est en el rango de 0 a 1.

La potencia que no se aprovecha o que se pierde se denomina potencia reactiva, teniendo esta tres potencias, se representa idealmente en un sistema de coordenadas usando los nmeros imaginarios. Pero la inductancia es opuesta a la capacidad elctrica, siendo un banco de condensadores conectado en paralelo al circuito de la red, el que compensa stas prdidas por inductancia. Actualmente existen reglamentos para los usuarios de corriente elctrica industrial, con la finalidad de que las instalaciones no afecten a la red haciendo que los equipos electrnicos se puedan estropear. Por ello es necesario que los talleres de soldeo con varias grupos instalen un banco de condensadores en sus subestaciones. Un banco de condensadores auto compensado permite mantener un ngulo muy cercano a 0 con lo que el factor de potencia ser muy aproximado a 1, siendo la potencia activa casi igual a la potencia aparente.

8.2.3.1.- Potencia en un circuito resistivo.

Cuando una resistencia est conectada en un circuito de corriente alterna, idealmente las ondas de la corriente y la tensin estn en fase, entonces en un determinado instante la potencia ser igual al producto de la tensin y la intensidad, siendo la potencia activa igual al promedio aritmtico de estos parmetros.

P = U . IR

La figura 19 represen

-CURSO DE FORMACIN DEta las ondas de la tensin U y la intensidad I para un circuito resistivo.

FIGURA 19

REPRESENTACIN DE LA POTENCIA ACTIVA EN UN CIRCUITO RESISTIVO.

INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -16-Rev.1 Marzo 06


8.2.3.2.- Potencia en un circuito inductivo

En una bobina conectada a un circuito de corriente alterna, se produce un retraso de la corriente con respecto a la tensin, siendo la potencia el producto de una onda positiva con otra negativa, se puede representar la onda resultante como una onda de potencia alterna, donde la potencia negativa es una energa que retorna a la red. Idealmente se puede representar una onda de intensidad desfasada en 90 con respecto a la onda de la tensin, con lo que la onda de la potencia ser alterna con una frecuencia igual al doble de la frecuencia de la intensidad o de la tensin, como se observa en la figura 16.

La potencia inductiva pura es una potencia reactiva que se representa como:

QL = U . IL

FIGURA 20

EFECTOS DE TENSIN Y LA INTENSIDAD DESFASADAS EN 90 SOBRE LA POTENCIA EN UN CIRCUITO INDUCTIVO.

En un circuito pcero, siendo una ereactiva es una poteliminar mediante c

La resultante dela inductancia, donrespecto a la tensi

La figura 21 ilusinductiva. La poteaparente es el prom

-CURSO DE FORMACI LAuramente inductivo como el de la figura 20 la media aritmtica de la potencia es igual a nerga que retorna a la red entre un transformador de potencia y el usuario. La potencia encia que no se transforma en calor ni en otra forma de energa. Por eso es que se debe ompensacin con un banco de condensadores.

un circuito resistivo - inductivo es una onda de potencia con una prdida parcial debida a de la onda de la corriente est retrasada en un ngulo comprendido entre 0 y 90 con n. La potencia resultante se denomina potencia aparente y se representa como PA.

PA = U . I . cos

tra la relacin entre la potencia, la tensin y la intensidad, con una prdida de potencia ncia tiene una curva positiva y negativa pero de amplitudes diferentes. La potencia

edio aritmtico de las ondas positivas y negativas.

N DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -17-Rev.1 Marzo 06


-CURSO DE FORMACI

FIGURA 21

RELACIN DE LA INTENSIDAD DESFASADA CON RESPECTO A LA TENSIN SOBRE LA POTENCIA, LA ONDA NEGATIVA REPRESENTA LA PRDIDA POR LA POTENCIA REACTIVA DEBIDA A LA INDUCTANCIA.

8.2.3.3.- Potencia en un circuito de condensadores

Un circuito de condensadores produce un efecto contrario a la inductancia, es decir, la corriente se adelanta con respecto a la tensin. Si el banco de condensadores tiene un sistema de conmutacin para compensar la inductancia, se logra tener un factor de potencia muy cercano a 1.

8.2.3.4.- Relacin entre la potencia activa, potencia reactiva y la potencia aparente

La potencia aparente se puede estimar en funcin a la potencia activa y la potencia reactiva:

PA2 = P2 + QL2

Siendo:

PA la potencia aparente (VA)

P la potencia activa (W)

QL la potencia reactiva (var)

Las tres potencias se representan en un tringulo recto como el de la figura 22.

Potencia Reactiva QL

Potencia Aparente PA

Potencia Activa P

FIGURA 22

RELACIN DE LA POTENCIA APARENTE, POTENCIA ACTIVA Y POTENCIA REACTIVA N DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -18-Rev.1 Marzo 06



De acuerdo con la figura 22, el factor de potencia se expresa como:

cos = ( Potencia Activa P ) / ( Potencia Aparente PA )

8.3.- Corriente trifsica

La corriente alterna que normalmente se emplea es trifsica, esto quiere decir que est integrada por tres corrientes alternas monofsicas, ver figura 23. Para el transporte de las tres corrientes monofsicas por las compaas elctricas hasta un receptor, se precisan 2 conductores por cada corriente monofsica. En un circuito en estrella, se unen en un slo conductor el retorno de las tres fases, con lo que se precisan slo cuatro conductores, el cable de retorno se denomina neutro.

FIGURA 23

ESQUEMA DE LAS CONEXIONES DE UN GENERADOR TRIFSICO.

Se suministra la tensin U de 380 V entre fases. Cuando se realiza una conexin entre una fase y el neutro, se obtiene una tensin Ust de 220 V. La conexin en estrella se ilustra en la figura 24.

FIGURA 24

CIRCUITO EN ESTRELLA ENTRE EL GENERADOR Y EL USUARIO


La corriente trifsica est constituida por tres ondas de corriente alterna monofsica desfasadas en 120 elctricos entre s, tal como se ilustra en la figura 25. La superposicin de las tres ondas en la tensin de 380 V est en la figura 26.

FIGURA 25

REPRESENTACIN DE LAS ONDAS INDIVIDUALES DE LA CORRIENTE TRIFSICA.

FIGURA 26

REPRESENTACIN DE LA SUPERPOSICIN DE LAS TRES ONDAS MONOFSICAS DE LA CORRIENTE TRIFSICA.

La corriente trifsica est constituida por tres ondas monofsicas que tiene la misma frecuencia, la misma amplitud y que estn desfasadas en 120 elctricos entre s.

9.- EL MAGNETISMO EN EL SOLDEO

El fenmeno de electromagnetismo se presenta en un conductor simple, cuando por l circula una corriente continua o alterna. Al hacer una bobina con el conductor se suman los campos magnticos de cada espira, haciendo que el flujo magntico sea ms fuerte, como se aprecia en la figura 27.



FIGURA 27

CAMPO MAGNTICO LONGITUDINAL RESULTANTE DE LA SUMATORIA DE LOS CAMPOS MAGNTICOS DE CADA ESPIRA.

Un electroimn es una bobina de alambre con un ncleo de acero, el campo magntico de un electroimn es ms intenso que el de una bobina simple. Este principio magntico es el que se utiliza en solenoides, vlvulas magnticas, motores, transformadores y muchos otros dispositivos de uso industrial. La figura 28 representa un conductor simple y el campo magntico que circula alrededor de su eje. Tambin se ilustra un electroimn constituido por una bobina conectada a una fuente de corriente continua.

FIGURA 28

ESQUEMA DE UN CONDUCTOR Y SU CAMPO MAGNTICO. PRINCIPIO DEL ELECTROIMN.

La corriente se transforma en campos magnticos y finalmente en fuerza

Dos conductores cercanos son atrados cuando la corriente circula en el mismo sentido por ambos, pero son separados cuando las corrientes de ambos circulan en sentidos opuestos con respecto al otro. Esto es muy molestoso para los procesos que usan dos alambres simultneamente, como es el proceso de arco sumergido con dos alambres en TANDEM. Otro efecto negativo para el soldeo es el soplo de arco, este fenmeno se presenta en el soldeo con electrodo revestido. Para eliminar el efecto de soplo de arco se tienen tcnicas de inclinacin del electrodo y uso de corriente alterna. El proceso TANDEM en arco sumergido utiliza el primer electrodo con corriente continua y el segundo con corriente alterna.



9.1 El transformador, y el puente rectificador (de media onda y de onda completa).

9.1.1.- Induccin mutua

Un flujo magntico variable creado por la corriente que circula por una bobina, induce una corriente en otra bobina conectada a otro circuito, cuando ambas bobinas estn en un solo ncleo. Segn la ley de AMPERE, en el segundo circuito se inducir una fuerza electro motriz (f.e.m.) Se define el "coeficiente de induccin mutua" entre los circuitos 1 y 2, en la forma:

2 = M i12 1 donde 2 es el flujo magntico que atraviesa el circuito 2 y ha sido creado por la corriente elctrica de

intensidad I1 que circula por el circuito 1. Una aplicacin prctica muy importante de este concepto es el "transformador", el cual presenta dos bobinas devanadas sobre un ncleo de hierro. Con ello se consigue que el coeficiente de induccin mutua entre las dos bobinas sea lo mayor posible. En la figura 29, se ha representado esquemticamente un transformador con un devanado "primario" que forma parte de un circuito y un devanado "secundario" que forma parte del segundo circuito.

Tensin 1 Intensidad 1 Flujo Magntico Tensin 2

FIGURA 29

ESQUEMA DE UN TRANSFORMADOR SIMPLE, COMPUESTO POR LOS CIRCUITOS PRIMARIO Y SECUNDARIO, AMBOS EN UN NCLEO DE HIERRO

Consideremos un transformador ideal, en el cual todo el flujo magntico creado por el primario atraviesa el secundario. Supongamos ste en circuito abierto y el primario conectado a un generador de tensin sinusoidal. La intensidad de la corriente que circula por el primario est determinada por el coeficiente de autoinduccin del primario. La tensin V1 inducida en el primario es proporcional al coeficiente de



autoinduccin de ste, en virtud de la ley de FARADAY y el coeficiente de autoinduccin citado es proporcional al nmero de espiras del primario. Como todo el flujo atraviesa tambin el secundario, la tensin V2 inducida en ste es proporcional al nmero de espiras del secundario, esto es:

VV

nn

1

2

1

2=

Obsrvese que podemos realizar un transformador "elevador" o un transformador "reductor", segn que

N1 > N2, en el cual la tensin del secundario es mayor o menor, respectivamente, que la del primario.

Cuando se conecta una "carga" al secundario, tal como un resistor. La corriente que circule por el secundario dar lugar a un consumo de energa por efecto de JOULE en el resistor. La energa proviene del circuito primario y alimenta al secundario. Las corrientes del primario y secundario crean un flujo magntico en el ncleo. As pues, la corriente en el circuito secundario exige que circule una corriente por el primario, con lo que el flujo magntico mximo permanece constantemente igual al valor que tiene cuando el transformador funciona en vaco.

Debemos hacer notar que el flujo magntico total en el ncleo no vara con la intensidad de la corriente, porque los flujos debidos a las corrientes de primario y secundario son iguales y opuestos. Esto significa que, idealmente no hay prdidas de flujo magntico, la relacin de transformacin es:

n1 i1 = n2 i2

donde hemos vuelto a utilizar el hecho que el coeficiente de autoinduccin es proporcional al nmero de espiras del devanado. La intensidad de la corriente de primario, I1, que figura en la ecuacin anterior slo se refiere, en realidad, a la corriente que acompaa a una carga en el secundario. La corriente en vaco suele ser tan pequea que puede despreciarse, es prcticamente cero.

La ley de transformacin es:

U1 / U2 = N1 / N2 = I2 / I1

9.1.2.- Puente rectificador

Un rectificador ideal tiene una resistencia nula en un sentido y resistencia infinita en el sentido opuesto. Si se intercala un rectificador con un circuito de c.a., la intensidad de la corriente ser nula mientras la polaridad de la tensin aplicada al rectificador tenga el sentido opuesto al favorable. Por tanto, slo circular corriente en un sentido y se dice que se ha "rectificado" la corriente alterna.

As pues, en sentido restringido, ha de entenderse por "rectificacin" la conversin de la corriente alterna en corriente continua unidireccional mediante dispositivos elctricos. Cualquier dispositivo elctrico que ofrezca baja resistencia a la corriente de un sentido y resistencia elevada a la corriente de sentido contrario, poseer caractersticas de rectificador. Existe cierto nmero de dispositivos que poseen estas propiedades de resistencia variable, entre los cuales pueden citarse: los diodos terminicos de vaco, de gas o de vapor, los de ctodos de mercurio, los rectificadores metlicos y los diodos semiconductores.




Los rectificadores, de gran capacidad para aplicaciones industriales, pueden clasificarse segn sus caractersticas propias en dos grupos generales: que posean una resistencia infinita en el semiperodo inverso o que, con esta resistencia, en el directo tengan una cada de tensin prcticamente constante. Desde luego, una de las principales aplicaciones de los rectificadores la constituyen los circuitos de alimentacin de potencia que convierten las tensiones alternas de lnea ordinarias de 220 V y 50 Hz en tensiones continuas adecuadas para diversas aplicaciones prcticas. Aunque en los comienzos se utiliz el diodo de vaco, en la actualidad el diodo de unin ha desplazado, casi totalmente, al primero, a causa de sus muchas ventajas.

9.1.3.- Rectificador de media onda

FIGURA 30

RECTIFICACIN DE MEDIA ONDA CON UN SOLO DIODO

Un circuito rectificador elemental como el de la figura 30, est constituido por un diodo en serie con un generador de corriente alterna y una carga resistiva. Cuando la polaridad del generador hace positivo al nodo con respecto al ctodo, el diodo conduce y circula una intensidad de corriente elctrica por la carga. En el semiciclo de polaridad opuesta, el diodo no conduce y la corriente tiene una intensidad nula. La intensidad de corriente que circula por la carga es una sucesin de semiciclos sinusoidales y el circuito recibe en nombre de "rectificador de media onda".

9.1.4.- Rectificador de onda completa

FIGURA 31

RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA

El rectificador de media onda permanece inactivo durante la mitad del ciclo de entrada y por tanto tiene un rendimiento menor, porque la onda negativa se pierde. Disponiendo cuatro diodos de la manera que se indica en la figura 31 con lo que cada diodo conduce durante un semiciclo distinto, se obtiene la rectificacin



de "onda completa". El flujo de electrones pasa alternadamente por los pares de diodos opuestos, en cada par de diodos, uno sirve para la corriente de ida hacia la carga, y el otro sirve para la corriente de retorno al transformador.

FIGURA 32

PRINCIPIO DE LA RECTIFICACIN DE LA CORRIENTE ALTERNA TRIFSICA, CON TRES PARES DE DIODOS

La rectificacin de la corriente alterna trifsica se realiza mediante tres pares de diodos, tal como se ilustra en la figura 32. El concepto de oscilacin residual es la relacin entre el cambio de tensin de la corriente rectificada con respecto a la corriente continua media resultante. La oscilacin residual de la onda rectificada de la corriente trifsica es de apenas 4,2% , en comparacin con la oscilacin residual de la onda completa que es de 48%.

10.- TIRISTORES Y TRANSISTORES

10.1.- Tiristores

Los tiristores son dispositivos comparables a las vlvulas hidrulicas antirretorno, pero que simultneamente pudiesen controlar el paso del caudal. Los tiristores son semiconductores con un interruptor de control. La semionda positiva de la corriente alterna ser rectificada solamente cuando una tensin de control accione el interruptor del tiristor. El tiempo de permanencia de la tensin de control se puede ajustar a voluntad (tiempo puntual de encendido o tiempo puntual de rectificacin). Con estos dispositivos es posible ajustar con rapidez el valor efectivo de la potencia elctrica, sin puntos intermedios de control y casi sin prdidas. De forma similar a los diodos, la onda negativa no pasa por los tiristores.

Las funciones de control que realizan los tiristores pueden ser conmutacin, rectificacin controlada, conversin de frecuencia, control de potencia elctrica, etc. La familia de los tiristores comprende aquellos


dispositivos de estado slido que actuando como interruptores, realizan su accin biestable de conduccin-no conduccin, valindose de ciertos fenmenos fsicos de carcter regenerativo que tienen lugar en uniones semiconductoras.

Los tiristores pueden dividirse en dos grupos:

Aquellos que estn capacitados para dejar pasar la corriente en una sola direccin, "unidireccionales", y

Los que estn diseados para dejar pasar la corriente en ambos sentidos, "bidireccionales".

Ejemplo clsico de los primeros es el "rectificador controlado de silicio" (silicon controlled rectifier), abreviadamente SCR; de los segundos, el "triac". Otros miembros de la familia son el "transistor monounin programable" (PUT), el "diac", el "rectificador controlado de silicio activado por luz" (LASCR), etc.

FIGURA 33

P NCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DEL TIRISTOR. CIRCUITO EN SERIE DE UN TIRISTOR Y UNA CARGA CONECTADOS A UNA FUENTE DE ORRIENTE ALTERNA. EFECTOS SOBRE LA RECTIFICACIN DE LA ONDA POSITIVA. (INSERTAR LA FIGURA DE LOS TIRISTORES).

10.

elquegob

semla c

10

rp

-CURI

C1.1.- Rectificadores gobernados

Con frecuencia, es necesario gobernar la potencia suministrada a una cierta carga, tal como un motor ctrico o el circuito calefactor de un horno. Los potencimetros y resistores en serie consumen potencia, lo constituye un serio inconveniente en los circuitos de potencia. Se han desarrollado "rectificadores ernados" que pueden ajustar la potencia transmitida con poco consumo.

La unidad de este tipo ms satisfactoria es el "rectificador gobernado de silicio" o SCR. Este iconductor es anlogo a un rectificador en el cual se gobierna la conduccin en sentido directo mediante

orriente de un electrodo regulador, al que se da nombre de "cebador" o "puerta".

.2.- Transistores

Los transistores son comparables a las vlvulas antirretorno pero de una reaccin extremadamente ida. Son semiconductores de control con interruptores que permiten el paso de intensidades de corriente

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de hasta 30 A por cada transistor en el lapso de microsegundos. Por esta razn son tambin usados como resistencias hmicas de muy rpida variacin. En las conexiones de control de las fuentes de energa para el soldeo, son tiles como interruptores de respuesta rpida.

Las funciones electrnicas de los transistores tienen lugar dentro de un cuerpo slido. Son pequeos, su duracin es prcticamente ilimitada, ya que el elemento activo, los electrones, no pueden agotarse.

Adems, los dispositivos semiconductores precisan de muy poca potencia para su funcionamiento y constituyen elementos de circuito de gran rendimiento.

La desventaja principal de los dispositivos semiconductores es la falta de regularidad en su funcionamiento a temperaturas elevadas, lo que limita la temperatura de funcionamiento de la mayora de dispositivos a pocos centenares de grados centgrados. Los semiconductores son tambin sensibles a la contaminacin qumica, por los que los transistores deben estar bien protegidos de la atmsfera. Las caractersticas de los dispositivos semiconductores se apoyan directamente en las propiedades de estos materiales. En realidad, la gran variedad de dispositivos que se han desarrollado desde la aparicin del transistor slo son posibles a causa de la versatilidad de los materiales semiconductores.

11.- R

11.1.-

Depde la m

-CURSOFIGURA 34

PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR. (INSERTAR LA FIGURA DE LOS TRANSISTORES).

IESGOS

Efectos dainos de la corriente elctrica

endiendo de la intensidad de la corriente elctrica que circule por el cuerpo humano, y de la duracin isma. los accidentes por electrocucin pueden ser los siguientes:

- Descarga elctrica (tensin mayor o igual a 65 Voltios de corriente alterna). - Agarrotamiento muscular (transtorno del sistema nervioso) - Paro cardaco y/o respiratorio - Muerte por convulsiones cardiovasculares - Quemaduras.

DE FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -27-Rev.1 Marzo 06



11.2.- Ambientes de alto riesgo de electrocucin

Particularmente para la soldadura elctrica existe el peligro de electrocucin en las condiciones siguientes:

- En espacios confinados con suelo y paredes metlicos.

- En condiciones de contacto directo con las partes metlicas conductoras de corriente.

- En condiciones donde hay incomodidad y poca libertad de movimiento sobre las partes conductoras.

- En ambientes hmedos y/o calientes.

Los riesgos derivados de las instalaciones elctricas son conocidos en el sector industrial y domstico. Es importante recordar que los conductores de corriente elctrica son ms peligrosos cuanto ms alta sea la diferencia de potencial (tensin) entre dos conductores o entre un conductor y el suelo. Las instalaciones elctricas debern estar siempre correctamente aisladas, para evitar el contacto con los conductores de energa elctrica. Especialmente en ambientes hmedos hay mayor posibilidad de electrocucin, porque la humedad favorece la conductividad elctrica por las prendas y el suelo hmedo.

El peligro de electrocucin es el ms importante a tener en cuenta en la manipulacin de las instalaciones elctricas. El paso de la corriente por el cuerpo afecta en primera instancia al sistema nervioso, dependiendo de la intensidad y de la diferencia de potencial, el contacto con los conductores de energa elctrica puede causar quemaduras, heridas y hasta la muerte. Los casos ms graves se han registrado en las instalaciones de alta y mediana tensin, con cuerpos parcial o totalmente carbonizados. El exceso de confianza o la falta de coordinacin y de precauciones conlleva situaciones de alto riesgo.

Otro peligro de la corriente elctrica es la posibilidad de producir chispas e incluso arco entre los conductores que entren en cortocircuito, con lo que se puede iniciar un incendio. Se han registrado muchos incendios en viviendas y en naves industriales causados por cortocircuitos de instalaciones elctricas. En la mayora de los casos el origen fue el sobrecalentamiento de los cables, ya sea por exceso de carga de consumo o por cables de poca seccin, o por tratarse de cables con el aislamiento deteriorado.

Las conexiones de borneras debern ajustarse y aislarse adecuadamente. Es comn que la corriente de la red al inicio del funcionamiento de un motor de gran potencia tenga un pico de consumo muy alto, en esta fraccin de segundo el flujo de corriente es muy alto y los electrones se concentran en las partes agudas de los cables o de los tornillos, pueden formar un arco entre dos conductores muy cercanos llegando a estropear algunos dispositivos de control electrnico.

Otro riesgo muy comn en las naves industriales es la conexin de equipos a tensiones de alimentacin no adecuadas. Cuando la tensin de la red es menor de la que necesita el equipo, este no podr funcionar. Pero el verdadero peligro est en el caso de que la tensin de la red sea mayor, porque los circuitos del equipo se quemaran. Los casos ms comunes de quemado por exceso de tensin se presentan en los transformadores y en los motores. Los equipos trifsicos tienen los circuitos de los devanados para conexin en tringulo, doble tringulo, estrella o doble estrella, para diferentes tensiones de alimentacin. Al momento del traslado de una nave a otra o a los lugares de montaje, es importante observar las conexiones



de instalacin para proteger al equipo. Evitando que los cambios de instalacin sean realizados por personal no autorizado.

Un riesgo importante a tener en cuenta para las personas que usan marcapasos, u otros dispositivos es que los equipos y artefactos con fuerte inductancia pueden afectar a estos dispositivos, estas personas debern mantenerse alejadas de los grandes transformadores, de las fuentes de energa para el soldeo y de motores elctricos.

12.- PREVENCIN DE RIESGOS

12.1.- Responsabilidades del personal

Deber reglamentarse que toda tarea de cambio de conexiones, cambio de cables de conexiones y manipulacin de los tableros elctricos, sea realizada solamente por personal especializado y autorizado. Los soldadores u otras personas que no tenga la cualificacin del personal especializado en las instalaciones elctricas y domiciliarias no deben cambiar las conexiones de los enchufes ni de las tomas de corriente porque no estn autorizados para realizar estos trabajos, siendo sta una labor exclusiva de los electricistas.

Una persona no autorizada puede cometer el error de conectar una lnea de conduccin con la lnea a tierra de la mquina o equipo.

12.2.- Instalacin de lnea a tierra

Para evitar una descarga elctrica en toda mquina o equipo elctrico cuando el usuario cierra el circuito con la tierra al tocar las partes metlicas de los equipos, deber conectarse la lnea a tierra en toda instalacin industrial y domstica. De este modo, la corriente pasar con mayor facilidad al cable de tierra que por el cuerpo de una persona.

Tambin las mesas de corte plasma debern conectarse a tierra, para prevenir el riesgo de electrocucin, pues la tensin en vaco de estas fuente de energa suele ser mayor a 100V.

Deber evitarse que las lnea a tierra est formando parte del circuito de soldeo, evitando que las pistolas y los porta electrodos sean colocados sobre las carcasas de los equipos.

Cuando las mesas de trabajo estn conectadas a tierra, es importante observar que la corriente de soldeo circule por el circuito de los cables de soldar, accidentalmente la corriente de soldeo puede cerrar el circuito con la lnea a tierra entre la fuente de energa y la mesa de trabajo. Las figuras 35 a 37 ilustran tres ejemplos de paso de corrientes vagabundas de soldeo por la lnea de tierra.


-CURS

FIGURA 35

CORRIENTE VAGABUNDA DE SOLDEO QUE PASA POR LA LNEA DE TIERRA ENTRE DOS HERRAMIENTAS ELCTRICAS (POR EJEMPLO ELECTRO ANES) CUANDO POR ERROR SE CONECTA EL CABLE DE MASA A LA CHAPA DE LA HERRAMIENTA 1 Y SE HACE ARCO EN LA

CHAPA QUE EST EN CONTACTO CON LA HERRAMIENTA 2

FIGURA 36

LA CORRIENTE VAGABUNDA DE SOLDEO CIRCULA POR LA LNEA DE TIERRA AL CERRAR EL CIRCUITO DEL PORTAELECTRODO CON LA CARCASA DE LA FUENTE DE ENERGA Y LA CONEXIN A MASA CONECTADA A LA HERRAMIENTA ELCTRICA.

O DIME FORMACIN DE INGENIEROS EUROPEOS/INTERNACIONALES DE SOLDADURA- Tema 1.3 -30-Rev.1 Marzo 06


-CURSO DE F

FIGURA 37

LA CORRIENTE VAGABUNDA DE SOLDEO CIRCULA POR LA LNEA DE TIERRA A TRAVS DE LOS ANCLAJES O LAS CONEXIONES DE PROTECCIN DE LA MESA DE SOLDEO Y DE LA FUENTE DE ENERGA

12.3.- Proteccin contra peligros de la corriente elctrica en fuentes de energa

Toda fuente de energa tiene tres partes que requieren especial atencin, estas son:

1. Conexin o instalacin a la red.

2. Cuerpo de la fuente de energa, transformador y base metlica.

3. Conexiones de salida, cables de soldar y accesorios.

Es recomendable asignar las responsabilidades de mantenimiento, reparacin o cambio de alguna instalacin elctrica a personal especializado y autorizado. Los soldadores debern encargarse solamente del mantenimiento de rutina de sus propios equipos como por ejemplo:

- Limpieza externa de los equipos y fuentes de energa.

- Mantenimiento y limpieza de los accesorios y de los cables de soldeo.

- Cambio de toberas, cambio boquillas de contacto, y de la sirga del alambre en las pistolas.

- Conexin correcta del cable a masa.

La reparacin y cambio de repuestos internos de las fuentes de energa debe ser realizada nicamente por expertos en la materia o por representantes de la marca de la fuente de energa.

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12.4.- Tensin en vaco

La tensin en vaco de las fuentes de energa para el soldeo es uno de los datos del fabricante que muy pocas veces se tiene en cuenta al seleccionar un equipo. La figura 38 ilustra el peligro de electrocucin con la tensin en vaco. La tensin en vaco es de alto riesgo en ambientes hmedos, calientes o de poca libertad de movimiento sobre las partes conductoras.

FIGURA 38

DOS CASOS DE CERRAR EL CIRCUITO DE SOLDEO, POR CONTACTO CON LA CHAPA AL NO UTILIZAR ZAPATOS DE SEGURIDAD CON SUELE AISLANTE, Y AL TOCAR LAS PARTES METLICAS SIN GUANTES

Cuando los trabajos de soldeo se deban realizar en lugares de alto riesgo de electrocucin, como fondos de tanques, industria naval, etc, las fuentes de energa debern ser de una tensin en vaco permisible, de acuerdo al siguiente cuadro.

Valores mximos permisibles para la tensin en vaco.

En transformadores de soldar (C.A.):

Para soldar en ambientes sin alto riesgo de electrocucin 70 V.

Para soldar en ambientes con alto riesgo de electrocucin 42-50 V.

En rectificadores de soldar (C.C.):

Para soldar en ambientes sin alto riesgo de electrocucin 100V.

(valor efectivo 80 V.)

Para soldar en ambientes con alto riesgo de electrocucin 100V.

(Debe llevar un smbolo caracterstico de seguridad, en Europa

es una letra "K" o una letra "S").



En convertidores de soldar (C.C.):

Para soldar en ambientes sin alto riesgo de electrocucin 100V.

Para soldar en ambientes con alto riesgo de electrocucin 100V.

(No lleva smbolo caracterstico.)

U = R . I (1)Figura 5

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