TECNOLOG´IA ELECTRICA I´ · PDF fileCap´ıtulo 1 Introducci´on a la...

TECNOLOGIA ELECTRICA IINTRODUCCION AL TALLER

Pablo Cedeno

Junio 2.006

Indice general

1. Introduccion a la Electricidad 71.1. Historia de la Electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2. Obtencion de la Electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2.1. Electricidad por Frotamiento . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2.2. Electricidad por Accion Quımica . . . . . . . . . . . . . 111.2.3. Electricidad por Magnetismo . . . . . . . . . . . . . . . . 121.2.4. Electricidad por Presion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2.5. Electricidad por Calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2.6. Electricidad por la Luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3. Tipos de electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3.1. Electricidad Estatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.3.2. Electricidad Dinamica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.4. Transporte de la Electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.5. Importancia en la Industria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.6. Importancia en el Hogar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.7. Importancia en la Medicina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.8. Importancia en los Servicios Publicos . . . . . . . . . . . . . . . 171.9. Generacion de la Energıa Electrica . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.9.1. Centrales Electricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.9.2. Energıa Solar, Eolica y Geotermica . . . . . . . . . . . . 191.9.3. Energıa de la Biomasa y Energıa Mareomotriz . . . . . 211.9.4. Centrales Hidroelectricas . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.10. ¿Que es la Electricidad? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.11. Tension Electrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.12. Corriente Electrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.13. Resistencia Electrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.14. Tipos de Corrientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.15. Conductores, Aislantes y Semiconductores . . . . . . . . . . . . 28

2. Seguridad Electrica 292.1. Reglas Basicas de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.2. Reglas de Seguridad para evitar Choques Electricos, Quemaduras

y Lesiones Mecanicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

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4 INDICE GENERAL

2.3. Riesgos Eletricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.4. ¿Que es el Choque Eletrico(Shock)? . . . . . . . . . . . . . . . . 332.5. ¿Que factores estan relacionados con el Choque Electrico? . . . 332.6. Efectos que tiene la Intensidad de la Corriente en la Electrocucion 342.7. Clasificacion de las Corrientes Electricas . . . . . . . . . . . . . 342.8. ¿Como es la Impedancia en el Cuerpo Humano? . . . . . . . . . 352.9. Primeros auxilios en caso de electrocucion . . . . . . . . . . . . 35

3. Herramientas para Trabajos Basicos de Electricidad 373.1. Herramientas para Trabajos Basicos de Electricidad . . . . . . . 37

3.1.1. Destornilladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383.1.2. Alicates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.1.3. Navaja del Electricista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

4. Instrumentos de Medicion Basica de Electricidad 454.1. Equipos de mediciones electricas Basicas . . . . . . . . . . . . . 45

4.1.1. El Voltımetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474.1.2. El Amperimetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484.1.3. El Ohmetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494.1.4. El Probador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

5. Materiales Electricos Basicos 515.1. Conductores Electricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5.1.1. Caracterısticas de los Conductores usados en canaliza-ciones electricas residenciales e industriales . . . . . . . . 51

5.1.2. Metodo de Medicion y Calibre . . . . . . . . . . . . . . . 515.1.3. Sistema AWG (American Wire Gage) . . . . . . . . . . . 525.1.4. Definicion de Circular Mil(CM) . . . . . . . . . . . . . . 525.1.5. Tipos de Aislamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

5.2. Canalizaciones Electricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.2.1. Tuberıa Electrica Metalica (EMT) . . . . . . . . . . . . 555.2.2. Tuberıa Conduit para Trabajo Pesado . . . . . . . . . . 555.2.3. Tuberıa no metalica PVC . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.2.4. Cajetines metalicos EMT . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.2.5. Cajas Cuadradas Metalicas . . . . . . . . . . . . . . . . 565.2.6. Abrazadera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.2.7. Conectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565.2.8. Canaletas Decorativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

5.3. Seccionadores, Tableros y Breakers . . . . . . . . . . . . . . . . 585.4. Interrutores, Tomacorrientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

5.4.1. Interruptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.4.2. Tomacorriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.4.3. Tomacorrientes Especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

INDICE GENERAL 5

5.5. Portalamparas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.6. Los Timbres Electricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

5.6.1. Timbre Vibratorio (de Campana) . . . . . . . . . . . . . 655.6.2. Timbre Zumbador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

6. Empalmes y Soldaduras en Conductores Electricos 676.1. Empalmes en Conductores Electricos . . . . . . . . . . . . . . . 676.2. Soldadura en Conductores Electricos . . . . . . . . . . . . . . . 68

6.2.1. Concepto de soldadura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686.2.2. Soldadura Blanda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 686.2.3. Elementos Necesarios para Efectuar una Soldadura . . . 69

6.3. Hoja de Actividades I (Empalmes) . . . . . . . . . . . . . . . . 706.3.1. Alambre terminado en Anillo . . . . . . . . . . . . . . . 716.3.2. Empalme cola de Rata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716.3.3. Empalme de Prolongacion con Alambres . . . . . . . . . 726.3.4. Empalme de Derivacion con Alambres . . . . . . . . . . 726.3.5. Empalme de Aparato con Alambres . . . . . . . . . . . . 736.3.6. Empalme de Prolongacion con Cables . . . . . . . . . . . 746.3.7. Empalme de Derivacion con Cables . . . . . . . . . . . . 75

6.4. Hoja de Actividades II (Soldadura) . . . . . . . . . . . . . . . . 766.4.1. Pasos para Realizar la Soldadura . . . . . . . . . . . . . 77

6.5. Hoja de Actividades III (Aislamiento) . . . . . . . . . . . . . . . 786.5.1. Aislar empalmes de prolongacion . . . . . . . . . . . . . 796.5.2. Aislar empalmes de derivacion . . . . . . . . . . . . . . . 796.5.3. Aislar empalmes cola de rata y extremo . . . . . . . . . . 80

7. Componentes Electricos y Electronicos Basicos 817.1. Las Resistencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

7.1.1. Caracterısticas Tecnicas Generales . . . . . . . . . . . . 827.1.2. Tipos De Resistencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 827.1.3. Codigo De Colores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

7.2. Las Bobinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 877.2.1. Caracterısticas Tecnicas Generales . . . . . . . . . . . . 877.2.2. Tipos de Bobinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887.2.3. Identificacion de las Bobinas . . . . . . . . . . . . . . . . 90

7.3. El Condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907.3.1. Caracterısticas Tecnicas Generales . . . . . . . . . . . . 917.3.2. Tipos de Condensadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . 917.3.3. Codigos De Identificacion De Condensadores . . . . . . . 94

7.4. Los Diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 967.4.1. Caracterıticas Tecnicas Generales . . . . . . . . . . . . . 977.4.2. Tipos de Diodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 987.4.3. Diodos Metal-Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . 98

6 INDICE GENERAL

7.4.4. El Diodo Schottky . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 987.4.5. Diodos Rectificadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 997.4.6. Diodo Rectificador Como Elemento de Protecion . . . . . 997.4.7. Diodo Rectificador Como Elemento de Prpteccion de un

Diodo Led en Alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1007.4.8. Diodo Zener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1007.4.9. Diodo Emisor de Luz (LED) ( Light Emitting Diode) . . 1007.4.10. Fotodiodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1017.4.11. Diodo de Capacidad Variable (VARICAP) . . . . . . . . 102

7.5. Los Transistores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057.5.1. Funcionamiento Basico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1067.5.2. Polarizacion de un Transistor . . . . . . . . . . . . . . . 1067.5.3. Zonas de Trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

7.6. El Tiristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1087.6.1. Curva Caracterıstica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.6.2. Encapsulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

7.7. El Diac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107.8. El Triac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1117.9. Los Reles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

7.9.1. Caracterısticas Tecnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1137.9.2. Reles mas Utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147.9.3. De Armadura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147.9.4. De Nucleo Mobil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

8. Asociaciones de Resistencias y Ley de Ohm 1158.1. Asociacion de Resistencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.1.1. Asociacion en Serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1158.1.2. Resistencia Total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1158.1.3. Intencidad Total en un Circuito Serie . . . . . . . . . . . 1168.1.4. Asociacion en Paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1188.1.5. Resistencia Total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

Capıtulo 1

Introduccion a la Electricidad

Objetivo

Analizar los antecedentes y los conceptos basicos de Electricidad: Tension,Intensidad, Resistencia Utilizando un vocabulario Electrico Basico.

1.1. Historia de la Electricidad

Para poder comprender mejor la historia de la electricidad es necesariosaber como fue descubierta por algunos cientıfico hace ya miles de anos a con-tinuacion se hace una resena historica del origen de la electricidad: Aparente-mente la primer observacion cientıfica de los efectos electricos la realizo Talesde Mileto en ano 600 antes de Cristo. Vio que las briznas de pasto seco se ad-herıan a un trozo de ambar cuando este habıa sido frotado. Mil anos despues,exactamente en 1660, fue el medico y fısico ingles William Gilbert quien es-tudio estos efectos, y tomando la palabra griega electron, que significa ambar,llamo a esas sustancias electricas. Charles-Francois de Cisternay du Fay, de-scubrio que dos bolas de corcho cargadas de la misma manera se repelıan.Pero si cargaba cada una por medios diferentes, lograba que a veces se atrajer-an; Coulomb invento la balanza de torsion para medir la fuerza de atraccionmagnetica y electrica.

Benjamın Franklin, propuso que no habıa dos tipos de fluidos, sinouno, el cual podıa presentarse en exceso o en defecto. En esto se acerca-ba mas du Fay a la verdad que Franklin. Pero rebautizo al fluido comoelectricidad negativa y electricidad positiva,Priestley, fue animado a dirigir ex-perimentos sobre la nueva ciencia de la electricidad por el estadista y cientıfi-co estadounidense Benjamın Franklin, a quien conocio en Londres en 1766.Priestley escribio al ano siguiente Historia de la electricidad. Luigi Galvani,un anatomista italiano, observo por primera vez que una descarga electricasobre las patas de una rana muerta producıa contracciones de los musculos

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8 1.1. Historia de la Electricidad

Figura 1.1: Comprobo la Naturaleza Electica de los Rayos

afectados. Pero las contracciones proseguıan aun cuando no habıa descarga.Una inspeccion posterior lo llevo a ver que la estimulacion se producıa cuandoel musculo tocaba simultaneamente dos metales distintos. Galvani, creyo quela electricidad ası producida se generaba en el musculo.

Figura 1.2: Experimentos de Galvani

Anos despues para ser exactos veinte anos, en 1800, Alessandro G. Voltasupuso lo contrario, es decir que era el contacto entre metales distintos loque generaba la electricidad. Andre-Marie Ampere, demostro que un solenoide(cable enrollado en forma de resorte) aumentaba considerablemente el campomagnetico generado, en proporcion directa con la cantidad de vueltas que sele diera al cable Bueno, todo es mejorable, y la primera pila de Volta fueperfeccionandose. En 1836 fue mejorada por el britanico John Daniell, quienlogro mayor estabilidad y duracion.

Georg Simon Ohm, definio la resistencia electrica y propuso la ley que lle-va su nombre: Ley de Ohm. Samuel Morse, artista e inventor estadounidenseconocido por haber inventado el telegrafo electrico y el codigo Morse. Faraday,desarrolla el transformador y el generador electrico. Joseph Henry crea el mo-tor electrico y desarrolla un electroiman que levanta una tonelada de hierro.Charles Wheatstone, patento el primer telegrafo electrico britanico. El instru-

1. Introduccion a la Electricidad 9

Figura 1.3: Pila de Volta

mento electrico conocido como puente de Wheatstone, aunque fue inventadopor Samuel Hunter Christie, lleva su nombre porque fue Wheatstone el primeroen aplicarlo para la medicion de resistencias de los circuitos electricos JamesPrescott Joule, Investigo sobre el calor desprendido en un circuito electrico, for-mulo la ley actualmente conocida como ley de Joule. Maxwell, amplio la inves-tigacion de Michael Faraday sobre los campos electromagneticos, demostrandola relacion matematica entre los campos electricos y magneticos Foucault, fueuno de los primeros en mostrar la existencia de corrientes generadas por loscampos magneticos (corrientes de Foucault). Kirchhoff, dirigio importantesinvestigaciones sobre la transferencia de calor y tambien expuso dos reglas,actualmente conocidas como leyes de Kirchhoff, con respecto a la distribucionde corriente en circuitos electricos. George Westinghouse, impulso por primeravez la utilizacion de la energıa de corriente alterna en Estados Unidos. y obtu-vo mas de 400 patentes, muchas de ellas por maquinaria de corriente alterna.Alexander Graham Bell, inventor de origen ingles, debe su fama al invento deltelefono.

Figura 1.4: Edison Invento la Lampara Incandesente

Thomas Alva Edison, inventor estadounidense cuyo desarrollo de unapractica bombilla o foco electrico, un sistema generador de electricidad, unaparato para grabar sonidos y un proyector de pelıculas, ha tenido profun-dos efectos en la configuracion de la sociedad moderna. William Sturgeon,aprovechando el efecto de los solenoides, invento el electroiman. El primero de

10 1.2. Obtencion de la Electricidad

ellos pudo levantar un peso de 4 Kg. Faraday, desarrolla el transformador y elgenerador electrico. Joseph Henry crea el motor electrico y desarrolla un elec-troiman que levanta una tonelada de hierro. Nikola Tesla, desarrolla un motorque podıa funcionar con corriente alterna y ya no con continua. Thomas AlvaEdison se oponıa al uso de esa corriente, pero sus esfuerzos fueron vanos.

Resultarıa gigantesca la tarea de seguir describiendo los avances que hastael momento en materia de electricidad se han realizado o de sus posterioresaplicaciones en otras tecnologıas. Pero lo que no serıa exagerado es que se di-jera que la civilizacion actual volverıa a un estado casi primitivo de no existirla comprension y la aplicacion de esta forma de energıa. Imaginemos nues-tra propia vida sin electricidad. No habrıa luz electrica, ni telefono, etc.; enlas comunicaciones no existirıa ningun aparato que no fuera la imprenta, esdecir, no habrıa la television, los telefonos celulares, las comunicaciones por mi-croondas, Internet, cine, etc; si no habrıan automoviles, mucho menos aviones,submarinos como los conocemos hoy. La medicina retrocederıa a sus orıgenes,sin rayos X, resonancia magnetica, ecografıas, cirugıas por laser, etc. El mun-do de la alimentacion sufrirıa un gran ataque sin la refrigeracion. Sin satelitesde comunicacion ni computadoras la meteorologıa serıa incapaz de predecirhuracanes o fenomenos naturales. Si no hay automoviles, tampoco habrıanmaquinas de construccion. ¿Habrıan edificios, puentes, tuneles, ? Tal vez loshubiese pero muy pocos. La electricidad se ha convertido en el tipo de energıaque tiene el mas amplio consumo en el mundo ya que se puede transportar,regular y controlar con mas facilidad que cualquier otra forma de energıa yademas sus aplicaciones son multiples y variadas. La energıa electrica ha lle-gado a ser tan indispensable que tiene influencias directa en la vida moderna.Sin la ayuda de la electricidad se puede decir que la vida seria casi imposible,no solo en las ciudades grandes, sino tambien en comunidades mas pequenasporque sus habitantes necesitan electricidad para la iluminacion, el transporte,el trabajo, en el hogar, etc.

1.2. Obtencion de la Electricidad

Para conducir la electricidad se requieren las formas siguientes de energiza:frotamiento, accion quımica, magnetismo, presion, calor y luz.

1.2.1. Electricidad por Frotamiento

La electricidad por frotamiento se obtiene de la manera siguiente: se frotacon un pano de lana una barra de ebonita y otra de vidrio. La primera barratiene la propiedad de atraer cuerpos livianos, mientras que la segunda no; deesta manera se de muestra que la electricidad producida al frotar ambas barrases diferentes. La barra de ebonita se encarga negativamente y la barra de vidrio


positivamente. Cuado la barra de ebonita se frota con la lana, la ebonita seelectriza positivamente, hay un desplazamiento de electrones de los atomos delpano a los atomos de la ebonita. Si se frota con la lana de vidrio, sucede todolo contrario.

Figura 1.5: Eletricidad por Frotamiento

Pendulo electrico

Para estudiar los fenomenos de electricidad por frotamiento es necesarioconstruir un pendulo electrico con una varita de vidrio, suspendida en unsoporte por medio de un hilo de seda. Si se frota una barra de vidrio con latela de seda y se acerca a la varita del pendulo, esta es repelido por la barra,pero es atraıdo si se le acerca una barra de ebonita frotada con un pano delana. Estas dos clases de electricidad manifiestan una propiedad importante:cargas electricas de distinto signo, se atraen y cargas electricas de igual signo,se repelen.

Figura 1.6: Pendulo Electrico

1.2.2. Electricidad por Accion Quımica

La electricidad por accion quımica se obtiene por medio de dos laminasde metales diferentes como el zinc y el cobre, sumergida en una solucion de

12 1.2. Obtencion de la Electricidad

agua y acido sulfurico o agua con cloruro de amonio, estas soluciones conduc-toras reciben el nombre de electrolito. Entre las aplicaciones practicas de esteelectroquımico se tienen: las papilas de linternas o transistores que una vezdescargadas no se pueden volver a utilizar y las baterıas de automoviles que sise pueden cargar de nuevo.

Figura 1.7: Electricidad por Accion Quımica

En los ejemplos que vemos a continuacion se muestra como hacer una pilacasera, se colocan en los terminales de dos conductores, una plaquita de zincy en el otro conductor una plaquita de cobre, y se sumerjen ambos en jugode limon o vinagre y se mide la tension producida entre los terminales otramanera de hacer una pila consiste en tomar dos monedas de diferentes metalesseparados por un papel impregnado de un medio acido como lo muestra lafigura.

1.2.3. Electricidad por Magnetismo

La electricidad por magnetismo se obtiene mediante cuerpos conductorescolocados en la proximidad de imanes que modifican su estado magnetico. Elmagnetismo produce electricidad si se somete una bobina a la accion de uncampo magnetico variable, ası por ejemplo si se desplaza en su interior un imanpermanente se logra inducir la corriente electrica.

Figura 1.8: Electricidad por magnetismo


1.2.4. Electricidad por Presion

La electricidad por presion se obtiene cuando ciertos materiales como: elcuarzo o la turmalina se comprimen. Si se ejerce una presion perpendicular alplano de las caras de una lamina de cuarzo especialmente tallada, resulta queuna de las cara se electriza positivamente y la otra negativamente.

Si por ejemplo un destornillador esta magnetizado, es decir, sus electronesestan ordenados, basta con ejercer una presion con un martillo para que suselectrones se desordenen.

Figura 1.9: Electricidad por Presion

1.2.5. Electricidad por Calor

Debido a que algunos materiales liberan facilmentes sus electrones y otrosmateriales los aceptan, puede haber una tranferencia de electrones, cuando seponen en contacto dos metales distintos, por ejemplo: con metales activos, laenergıa calorifica del ambiente a temperatura normal es suficiente para queestos metales La electricidad por calor se obtiene calentando conjuntamentedos metales diferentes. Si se une un alambre de cobre con otro de zinc o unalamina de los mismo y se calientan, entonces se produce una carga electrica.

Figura 1.10: Electrididad por Calor

14 1.3. Tipos de electricidad

1.2.6. Electricidad por la Luz

La electricidad por accion dela luz se obtiene por la presencia directa d elos rayos luminosos sobre ciertos matales raros y metaloides. La accion de laluz sobre el selenio produce una carga electrica debido a que se desplazan loselectrones libres de la superficie del metaloide.

Figura 1.11: Electricidad por Luz

1.3. Tipos de electricidad

1.3.1. Electricidad Estatica

La electricidad estatica es la que carece de movimiento y se encuentraen reposo en un lugar determinado, como en el caso de la electricidad porfrotamiento, donde la bolita del pendulo se carga de electricidad que no sedesplaza.

1.3.2. Electricidad Dinamica

La electricidad dinamica es la que posee movimiento, es decir, es la corri-ente electrica. Este tipo de electricidad es producida por los generadores y losconductores por donde se desplaza se llaman lıneas.

La Electricidad Dinamica se divide en dos Clases

La corriente contınua es aquella en que los electrones circulan siempre enel mismo sentido, es decir, que posee una sola direccion en el conductor.Esta clase de corriente se utiliza en algunas industrias.


La corriente alterna es aquella cuyo sentido varia periodicamente, es de-cir, que la direccion e intensidad cambia constantemente, como ocurreen la corriente utiliza para el uso domestico.

1.4. Transporte de la Electricidad

La energıa que como se vera mas adelante es generada en centrales termicase hidraulicas tiene que ser transportada hasta los centros de consumo comoindustrias, hogares y servicios publicos por medio de una serie de lıneas queson:

Figura 1.12: Transporte de la Electricidad

Las lıneas de transmicion que son de gran longitud y llevan la energıadesde las centrales hasta las subestaciones.

Las lıneas de sub-transmicion que unen las subestaciones con los centrosde cargas.

Las lıneas de distribucion que abarca toda el area de consumo, uniendolos centros de cargas con las lıneas de instalacion.

Las lıneas de instalacion que comunican las acometidas con los aparatosy artefactos de consumo.

16 1.5. Importancia en la Industria

1.5. Importancia en la Industria

Las fabricas en un principio producıan su propia energıa mecanica paramover sus maquinas mediante el uso de lena, pero como esto resultaba costoso eineficiente, hoy todas las industrias utilizan la electricidad para hacer funcionarlos diferentes tipos de maquinas, bombas, compresores, etc. En otras industriascomo la Siderurgica, Electrometalurgica y electroquımicas la electrica es elfactor esencial. En nuestro paıs la industria electrica se inicia a fines del siglopasado con el fin de suministrar energıa para servicios como la iluminacion yel transporte urbano.

1.6. Importancia en el Hogar

La electricidad proporciona una serie de comodidades que son necesaria enel hogar con funcionamiento de artefactos electrodomesticos,. Estos artefactosson aparatos o mecanismos que utilizan la corriente electrica y la transforma-cion en frıo, calor, luz o en la realizacion de un trabajo mecanico. Los artefactosmas utilizados en el hogar son:

Batidoras, cafeteras, cocinas, hornos, licuadoras, tostadoras.

Aspiradoras, calentadores, lavadoras, planchas, secadoras.

Maquinas de afeitar, maquinas e coser.

Telefonos, televisores, equipos de sonidos, dvd, ventiladores.

Bombillos, tubos fluorescentes, etc.

Senal de televisor por cable, Internet, etc.

1.7. Importancia en la Medicina

La electricidad es un poderoso auxiliar dela medicina por grandes aplica-ciones que tienen en :

Los rayos X que permiten realizar radioscopias y radiologıas para obser-var y fotografiar los organos internos.

La produccion de rayos infrarrojos y ultravioletas utilizados en la ter-apeutica.

Los electrocardiogramas que registran los movimientos del corazon.


El microscopio electronico que permite estudiar mejor los microorganis-mos productores de enfermedades.

Los electroencefalogramas que registran las tensiones encefalicas.

1.8. Importancia en los Servicios Publicos

La electricidad interviene en los servicios siguientes:

Alumbrado que proporciona iluminacion a casas, calles, teatros, cines,autopistas, tiendas, etc.

Transportes que proporciona la movilizacion de autos, autobuses, metro,ferrocarriles, barcos, aviones, etc.

Comunicaciones en la transmision por medio de telefonos, telegrafos,radios, television, etc.

Comercio proporcionando en el uso de computadoras, calculadoras, aireacondicionado,equipos de refigeracion,etc.

1.9. Generacion de la Energıa Electrica

La generacion de energıa electrica tiene lugar en centrales y en muchoscasos es el misma naturaleza quien proporciona la energıa necesaria para pro-ducir electricidad. El hombre solo necesita transformar la energıa mecanicaen electrica por medio de maquinas rotativas accionas por motores termicos ohidraulicas.

1.9.1. Centrales Electricas

Las centrales electricas tiene su origen en el tipo de fuerza electromotriz uti-lizada para la obtencion de la energıa primaria empleada en centrales termicase hidraulicas.

Clases de Cetrales Eletricas

Las centrales termicas utilizan la energıa calorica almacenada en un com-bustible para transformarla en energıa electrica. Los combustibles usados variasdesde carbon solido o pulverizado hasta aceites pesados como gasoil y fuel-oil.Las centrales termicas se subdivide en:

Centrales con maquinas y turbinas a vapor.

18 1.9. Generacion de la Energıa Electrica

Central con motores de combustible liquido.

Centrales nucleares o atomicas.

El funcionamiento de otras centrales se basan en que debe disponer y con-trolar una fuente de energıa, capaz de transformarse en energıa mecanica parausarla en el movimiento de los generadores que convierten la energıa mecanicaen electricas.

Centrales con Maquinas y Turbinas a Vapor

Estas centrales son muy importantes por su magnitud y complejidad, enellas el vapor de agua forma la energıa mecanica para mover las turbinas. Lasprincipales partes son:

El deposito de combustible.

Las calderas que son recipientes donde se produce el vapor a una presionque supera las 200 atmosferas con temperaturas de recalentamiento de500oC.

Las turbinas son ruedas en cuya periferia se han dispuesto una o masfilas de paletas que son movidas por el vapor de agua.

Los generadores son maquinas acopladas en los mismos ejes de lasturbinas y cuando estas se mueven a gran velocidad, los generadoresproducen energıa electrica.

Estas centrales tienen la ventaja que se pueden instalar cerca de las grandesciudades o en aquellos lugares donde el transporte de combustible resulte maseconomico. La principal desventaja es el gasto de combustible y la contami-nacion del aire.

Centrales con Motores de Combustible Lıquido

En estas centrales la corriente gaseosa se obtiene quemando gasoil en unacorriente de aire que mueve las turbinas. Las partes principales son:

Los tanques de combustibles.

El compresor que aspira y comprime el aire, enviandolo a presion a lacamara de combustion.

La camara de combustion donde llega el combustible para producir elcalentamiento.

Las turbinas provistas de grandes y fuertes paletas.


Los generadores que producen la energıa electrica.

Estas centrales se pueden instalar en cualquier sitio. La principal desventajaes el gasto de combustible y la contaminacion del aire.

Centrales con Motor Diesel

En este tipo de centrales, los generadores son movidos por motores diesel.Estos motores aspiran aire y durante la compresion se calienta lo suficientepara que se inflame el combustible a medida que se inyecta. Las instalaciones deesta central cuando la potencia que se requiere no es muy grande. La principaldesventaja de estas centrales es que se utilizan como centrales de emergenciapor la rapidez en que puede entrar en servicio. Por otra parte el gasto decombustible y el hecho de que los motores a diesel son lentos y de grandesdimensiones.

Centrales Nucleares o Atomicas

Para obtener electricidad de la energıa nuclear, existe un proceso denomi-nado fision nuclear (de fisus; fisurar, romper) en este proceso se rompen nucleosatomicos y ası se libera la energıa contenida en su interior, esta calienta aguay la transforma en vapor. Este vapor producido es pasado por unas paletasde turbinas, en el mismo eje conectadas a un generador para producir grandescantidades de electricidad. Las centrales electricas movidas por energıa nuclearconsta de la partes siguientes:

El reactor nuclear que constituyen el foco de calor.

La caldera donde se produce el vapor a alta presion para mover el tur-boalternador.

El turboalternador que convierte la energıa termica en energıa electrica.

1.9.2. Energıa Solar, Eolica y Geotermica

La Energıa Solar

En nuestro sistema planetario, el mayor productor de energıa que existees el Sol. La cantidad de energıa solar que llega en forma de radiacion a nue-stro planeta. La radiacion solar, por supuesto, nos provee de energıa luminosay calorica. Tambien puede transformarse en energıa electrica. Ademas, la ra-diacion es fundamental para que las plantas (a traves de la fotosıntesis) obten-gan energıa y vivan. Las plantas son la base de la cadena alimenticia en laTierra (tambien en los oceanos, por supuesto), proveyendo de energıa a todo


el reino animal. El petroleo, el gas y el carbon mineral son producto de la de-scomposicion de restos de vegetales y animales que vivieron hace millones deanos. Algunos recursos vegetales tambien son aprovechados como biomasa paragenerar energıa (lena, carbon vegetal). La energıa solar genera la evaporaciondel agua de los mares, la cual precipita en lagos y rıos, que seran aprovechadosen la generacion de hidroelectricidad. Al calentar mas unas zonas que otras, elSol produce diferencias en el peso de las masas de aire, generando los sistemasde viento del planeta: la energıa eolica. La radiacion solar se usa tambien paragenerar electricidad. Algunas plantas de generacion electrica solar utilizan laradiacion solar para calentar agua y transformarla en vapor; el vapor movi-liza a una turbina conectada a un generador que transforma el movimiento enelectricidad. La luz solar puede tambien transformarse directamente en elect-ricidad, utilizando celdas y paneles fotovoltaicos. Estas celdas se desarrollaronen la decada de 1950, para ser utilizadas por satelites espaciales. Estan fab-ricadas con silicio. Varias celdas fotovoltaicas conectadas en serie forman unpanel fotovoltaico. La energıa generada por estos paneles puede utilizarse paraalimentar hogares, automoviles electricos o negocios. Las celdas tambien seutilizan individualmente para pequenas maquinas, como calculadoras.

La Energıa Eolica

Eolica viene de Eolo, dios griego del viento. El viento es energıa enmovimiento. El ser humano ha utilizado esta energıa de diversas maneras alo largo de su historia: barcos a vela, molinos, extraccion de agua de pozossubterraneos. En la actualidad, el viento se usa tambien para producir electri-cidad. Al soplar, el viento mueve las aspas de un molino. Esta energıa cineticase transforma, mediante un generador, en energıa electrica. En algunos paıses,como Espana, Dinamarca y Alemania, existen granjas eolicas, en las que cientosde molinos son impulsados por el viento, produciendose electricidad suficientepara alimentar ciudades completas.

La Energıa Geotermica

Bajo la corteza terrestre, la capa superior del manto esta compuesta pormagma, roca lıquida a muy altas temperaturas. En algunas zonas, los depositoso corrientes de agua subterranea son calentados por el magma, hasta temper-aturas a veces superiores a los 140 grados Celsius. Cuando el agua, o el vapor,emergen a la superficie a traves de fisuras en la corteza, aparecen los geiseres,fumarolas y fuentes termales. En algunos lugares del mundo, como Reykjavik,capital de Islandia, la energıa geotermica se utiliza directamente para calentaredificios, piscinas y otras construcciones. En otros, se utiliza el vapor de aguapara mover turbinas y generar electricidad.


1.9.3. Energıa de la Biomasa y Energıa Mareomotriz

Energia de la Biomasa

La biomasa es uno de los primeros recursos energeticos utilizados por elser humano, y todavıa en la actualidad es uno de los mas necesarios para unaimportante cantidad de poblacion mundial. La energıa de la biomasa es aquellaque se produce a partir de productos vegetales y sus derivados. El conceptoabarca principalmente lena, desechos forestales (aserrın, virutas) y agrıcolas(residuos de cosechas); tambien se consideran biomasa los papeles. cartones ysimilares. Por ejemplo, en Chile, la biomasa cubre nada menos que el 15 porciento de todas las necesidades energeticas del paıs. Utilizamos esta energıano solo se utiliza para calentar y cocinar, sino tambien para otras cosas comoalimentar centrales de generacion termoelectrica.

Energıa Mareomotriz

Utilizan la fuerza y velocidad del agua, en esta caso de las corrientes marinas(mareas) para hacer girar las turbinas que a su vez estan conectada en el mismoeje de un generador para producir electricidad.

1.9.4. Centrales Hidroelectricas

Las centrales hidroelectricas aprovechan la fuerza hidraulica de una caıda deagua. La masa liquida se canaliza a lo largo del desnivel y se hace pasar a travesde las turbinas que le impiden el movimiento de rotacion a los generadores paraproducir la energıa electrica. Las partes principales son:

La presa embalse

Las compuertas de toma

La toma de agua

Las turbinas

Los generadores

El tablero de mando

Lıneas de transmicion

La presa del embalse es un muro alto que permite crear un salto de aguahasta 200 o mas metros y una reserva de agua considerable. Las presas seconstruyen en hormigon armado y casi siempre tienen forma de arco o deboveda, con la convexidad dirigida hacia las aguas y los extremos descargandoel empuje del liquido en las paredes del valle. Cuando el rıo crece mucho y


la presa esta llena se puede evacuar el agua por medio de varios vertederosformados por el coronamiento de la presa.

Las compuertas de toma son las que permiten que el agua pase parallegar al canal.

La toma de agua es un canal o tubo de gran diametro que conduce elagua desde el embalse hasta las turbinas. La entrada esta protegida porrejillas para detener los materiales solidas.

Las turbinas constituyen la maquina matriz en las centrales hidraulicas.Tienen como objeto transformar la energıa hidraulica determinada porla altura del salto y por el caudal de agua. Las turbinas constan de dospartes: la parte fija o cuerpo que dirige el liquido para que choque conlas paletas que giran por el empuje del agua.

Los generadores alternadores son dispositivos acoplados a los mismos ejesde las turbinas. Los generadores producen la energıa electrica cuando lasturbinas se mueven a gran velocidad.

El tablero de mando. Como los generadores producen y envıan corri-ente alterna a la sala de mando, donde existen normalmente aparatos decontrol y medida.

Las lıneas de transmicion son las que permiten llevar la energıa electricadesde las centrales hasta los sitios de consumo.

En el transporte de la electricidad se utilizan las torres metalicas o postesde concreto que soportan los cables o conductores sujetos a aisladores devidrio o porcelana.

Es conveniente senalar que el costo de instalacion de una centralhidroelectrica es mayor que de una central termica, pero en realidad va aresultar mas economica ya que se abastece sin ningun costo y requiere pocosgastos de mantenimiento. Nuestro paıs ofrece grandes perspectivas para la in-stalacion de centrales hidroelectricos debido a tener rıos de gran caudal y conpendientes suficientes para provocar caıdas de saltos de agua. Los rıos masimportantes son: el Caronı, el caura y el paragua en la region de Guayana; elUribante, el santo domingo y el chama en la region de los andes. La primeracentral hidroelectrica que se empezo a construir en el paıs fue la de macagua Ien 1956 y fue terminada 4 anos mas tarde, utilizandose 94% de su produccionen la planta siderurgica de matanzas.


1.10. ¿Que es la Electricidad?

Todo lo que existe en el mundo esta formado por partıculas invisibles,llamada atomos. Estos atomos estan formado a su vez por partıculas aun masdiminutas llamadas electrones, protones y neutrones. Son los electrones los queproporcionan lo que llamamos electricidad. Para la electricidad no disponemosde un organo sensorial especial. Es una forma de energıa, como la mecanica ola calorıfica, y se percibe en las transformaciones energeticas.

Figura 1.13: Forma del Atomo

La electricidad solo es perceptible por sus efectos

En el horno electrico, la energıa electrica se transforma en calor; en unbombillo, se transforma en luz y calor. El motor electrico realiza un trabajomecanico, el electroiman en efectos magneticos.

Figura 1.14: Circuito Hidraulico y Circuito Electrico

Las denominaciones de Tension, Intensidad, Resistenciay Conductor se deducen por analogıa Mecanica

24 1.11. Tension Electrica

Una bomba hidraulica crea, al aportar energıa, una diferencia de presiono tension entre el lado de entrada y el de salida, que provoca una corrientehidrodinamica a traves del tubo conductor. Este es portador de una energıamecanica y puede impulsar un motor hidraulico. El generador electrico, al apor-tar energıa crea una tension electrica o diferencia de potencial entre sus bornes,que provoca una intensidad o corriente de electrones a traves del conductor.Este es portador de una energıa electrica y puede impulsar un motor electrico.Tanto la corriente hidrodinamica como la corriente electrica experimentan unaresistencia en las conducciones que origina perdidas energeticas.

1.11. Tension Electrica

Se tiene una tension electrica cuando entre dos polos existe una diferenciade carga electrica. Se produce una tension si se separa los portadores de cargapositivos y negativos. En un generador mediante un movimiento giratorio deuna espira de cobre en un campo magnetico, se extraen los electrones de unextremo del arrollamiento (donde se produce un deficit de electrones) y seacumulan en el otro extremo (donde hay un excedente de electrones). El bornecon deficit de electrones es el polo positivo (polo +) de la fuente de tension; laque tiene excedente de electrones es el polo negativo (polo -).

Figura 1.15: Tension Electrica

El sımbolo de la magnitud llamada tension es VSu unidad es el voltio (V)

Ejemplo: V = 120 V

Formas de expresar la magnitud:

Fuerza electromotriz (Uso poco frecuente)Voltaje (Modo incorrecto)Tension (Modo correcto)


1.12. Corriente Electrica

La corriente electrica es el movimiento ordenado de cargas. Al cerrarse elcircuito electrico, el exceso de electrones que hay en el polo negativo de la fuentede tension trata de compensarse dirigiendose al polo positivo. A los portadoresde carga (electrones) en movimiento a traves del conductor electrico se lesdenomina corriente electrica. El sentido de la corriente el movimiento desde elpolo positivo al polo negativo.

Figura 1.16: Corriente Electrica

La corriente electrica como hemos visto, es el movimiento de electrones atraves de un conductor. Los primeros cientıficos que estudiaron la electricidadpensaron que lo que se trasladaba no eran los electrones (cargas negativas), sino los protones (cargas positivas), y por esta razon creyeron que el sentido dela corriente era del polo positivo al negativo. Como conclusion cabe destacarque existen dos sentidos diferentes de corriente:

Partiendo del polo positivo hacia el negativo, que es el sentido conven-cional de la corriente.

Partiendo del polo negativo hacia el positivo, que es el sentido real dela corriente. Ambos sentidos se dan como validos, aunque se debe saberque el real es el sentido electronico (del polo negativo al positivo).

El sımbolo de la magnitud llamada Intensidad de corriente es ISu unidad es el amperio(A)

Ejemplo: I = 10 A

Formas de expresar la magnitud :

Corriente (Modo convencional)Amperaje (Modo incorrecto)Intensidad (Modo correcto)

26 1.13. Resistencia Electrica

1.13. Resistencia Electrica

Se denomina resistencia a la dificultad que presenta un material al paso dela corriente electrica. Un material sera mas resistente que otro cuando existien-do una diferencia de potencial igual entre los extremos de los dos materiales enuno habra mas corriente electrica que lo atraviese que el otro.Dicha dificultadresponde a que los nucleos de los atomos del material resistente atraen a loselectrones que se desplazan a traves suyo. Como cada material tiene distintascaracterısticas atomicas. Tienen tambien resistividades diferentes. Debemostener claro que al hablar de resistencia de materiales se habla de resistividad,y es por que la resistencia de un material no solo depende de la resistencia de1mm2 de seccion (esta puede ser mayor que 1mm2 sino que ademas dependede la longitud. La resistividad se representa por la letra griega rho(ρ). La re-sistencia (R) de un material depende directamente de su resistividad (ρ) y desu longitud (l), e inversamente proporcional a su seccion. Viene determinadapor la formula: Siendo:

R = ρ.l

sEn donde:

R: resistencia (Ω)

ρ: resistividad (mm2/m)

l: longitud (m)

s: seccion transversal (area) (mm2)

El sımbolo de la magnitud que mide la resistencia electrica es RSu unidad es el Ohmio(Ω, omega)

Ejemplo: R = 1.000 Ω

Formas de expresar la magnitud:

Resistencia (Modo correcto)Ohmiaje (Modo incorrecto)

Ejemplo 1.1

Calculese la resistencia de un alambre cuya longitud es de 10m, con un areade seccion transversal de 0,1cm2 si el material del alambre es de a) cobre y b)nicromo.


Material ρ en Ω.mm2/m

Cobre 1, 7x10−6

Plata 1, 5x10−6

Aluminio 2, 6x10−6

Estano 130x10−6

Nicromo 100x10−6

Tabla 1.1: Resistividad de Algunos Materiales

Solucion

Con la informacion de la Tabla 1.1, sabemos que para el caso del cobre, ρ =1, 7x10−6 y para el caso del nicromo, ρ = 100x10−6. Ya que 1m = 100cm, L =10x100cm = 1000cm. La sustitucion de los valores dados en la ecuacion.

Rcobre =1, 7x10−6ρ (1000cm2)/(0, 1cm2) = 1, 7x10−2Ω

Rnicro =100x10−6ρ (1000cm2)/(0, 1cm2) = 1 Ω

1.14. Tipos de Corrientes

La corriente continua es una corriente de portadores de carga de intensidady sentido constantes. Por ejemplo la corriente de electrones que proporcionauna pila o una baterıa es una corriente continua. La corriente alterna es unacorriente de portadores de carga cuyo sentido e intensidad cambian de modoperiodico. Un generador de alterna impulsa una corriente de electrones a travesdel conductor, dicha corriente cambia de magnitud y sentido invirtiendose demodo regular (periodico), es decir, que oscila en forma permanente. Al numerode oscilaciones por segundo se le llama frecuencia y su unidad es el Hertz (Hz).La frecuencia normalizada en Venezuela es 60Hz y en algunos paıses es de50Hz.

Figura 1.17: Tipos de Corriente Electrica

28 1.15. Conductores, Aislantes y Semiconductores

1.15. Conductores, Aislantes y Semiconduc-

tores

Los conductores son sustancias que conducen bien la corriente electrica.Entre ellos estan todos metales. Conducen mejor cuantos mas electrones libresse tenga por cm3. Los no conductores (aislantes) como el plastico, el vidrio, lasceramicas, son sustancias que no conducen practicamente la corriente electrica.Los semiconductores, como por ejemplo, el silicio, el selenio, el germanio, tienenuna capacidad de conduccion mucho menor que los conductores, pero mayorque los no conductores (aislantes).

Figura 1.18: Conductores, Aislantes y Semiconductores

Capıtulo 2

Seguridad Electrica

Objetivo

Aplicar las Reglas Basicas de Seguridad, Analizar los factores que estanrelacionados con el Choque electrico y Primeros Auxilios en caso de Electrocu-cion.

2.1. Reglas Basicas de Seguridad

Todos parecen saber que la electricidad puede ser peligrosa y aun fatal,para aquellos que no comprenden y practican las reglas simples basicas dela SEGURIDAD. Aunque pueda parecer extrano, existen mas accidentes enlos que la electricidad esta involucrada, por parte de tecnicos bien entrenadosquienes, ya sea por exceso de confianza descuido, violan las normas basicas dela seguridad personal.

La primera regla es siempre: REFLEXIONAR y esta regla se aplica a todotrabajo industrial, no solo electrico. Conviene desarrollar buenos habitos de tra-bajo. Aprenda a usar las herramientas correctamente y con seguridad. Siempredebe estudiar el trabajo que esta por hacer y pensar cuidadosamente el pro-cedimiento, metodo y la aplicacion de herramientas, instrumentos y maquinas.Nunca permita distraerse en el trabajo y jamas distraiga a un companero queeste realizando una tarea peligrosa. Generalmente hay tres tipos de accidentesen un taller de electricidad:

Choques electricos

Quemaduras

Lesiones mecanicas.

29

302.2. Reglas de Seguridad para evitar Choques Electricos,

Quemaduras y Lesiones Mecanicas

Figura 2.1: No Probar Tension con las Manos

2.2. Reglas de Seguridad para evitar Choques

Electricos, Quemaduras y Lesiones

Mecanicas

Asegurese de las condiciones del equipo, siempre que se trabaje en equipoelectrico este debe estar apagado y desconectado.

No use las manos para probar la presencia de tension.

Nunca trabaje en una mesa llena de herramientas desorganizadas. De-sarrolle habitos de procedimientos sistematicos y organizados de trabajo.

Nunca hable con nadie mientras trabaja con un equipo peligroso.

No utilice agua para combatir incendios de origen electrico. Use extin-tores de incendio apropiados preferiblemente de anhıdrido carbonico.

Figura 2.2: No Usar Agua para Apagar Fuego de Origen Eletrico

Los condensadores pueden almacenar energıa, aun despues de estar de-sconectados pueden producir una descarga electrica. Tenga cuidado!!.

2. Seguridad Electrica 31

No introduzca destornilladores en salidas electricas de tomacorrientes.

No rompa reglas de seguridad de la instalacion, no haga trampas como;colocar un fusible de mayor amperaje o colocar un hilo conductor en sulugar.

Figura 2.3: No Colocar Hilo Conductor en Lugar de Fusible

Siempre aısle con cinta o cubiertas aislantes cables o alambres, despuesde realizar un empalme y antes de conectar un equipo o circuito.

En caso de un choque electrico desconecte la fuente de energıa por mediodel interruptor.

Siempre utilice proteccion de cortocircuito y disponga de un medio dedesconexion.

Figura 2.4: Disponga de un Medio de Desconexion

Las partes metalicas de los equipos que pueden estar en contacto acci-dental con conductores activos, deben estar conectadas a tierra.

Vigile el cautın o pistola de soldadura. No la coloque sobre el banco endonde pueda tocarla accidentalmente con el brazo. No la guarde nuncacuando aun este caliente; alguien puede tomarla.

Utilizar sistemas de aislamiento al Realizar Trabajos de Electricidad.

322.2. Reglas de Seguridad para evitar Choques Electricos,

Quemaduras y Lesiones Mecanicas

Figura 2.5: Usar Sistemas de Ailamientos

La seleccion inadecuada de una herramienta para el trabajo, puede pro-ducir danos al equipo y lesiones personales.

Evite pelar cable con los dientes, Use la herramienta adecuada.

Figura 2.6: Evitar Pelar Cables con los Dientes

Las esquinas y filos metalicos de los chasis y tableros pueden cortar yaranar. Lımelos y quıteles el filo.

El conductor de proteccion (Tierra) no debe ser desconectado, eliminadoo usado para otros fines.

Figura 2.7: El Conductor de Tierra no Debe ser Desconectado


No utilice sacos o camisas de mangas largas cerca de maquinas rotatorias.No use prendas que puedan enredarse. Si usa cabello largo recojaselo.

Figura 2.8: Si usa Cabello Largo Recogelo

2.3. Riesgos Eletricos

La electricidad es una de las fuentes de energıa mas utilizadas del mundo,al igual que todas las formas de energıa, puede ser tanto destructiva comoconstructiva. Puede ser directamente destructiva al producirnos un choqueelectrico o quemaduras. Indirectamente destructiva al ocasionar incendios oexplosiones. La mayorıa de los casos fatales son ocasionadas por corrientes debaja tension, 110V a 220V . (Existe un concepto erroneo de que no producenfatalidad).

Existen riesgos de contacto directo con un conductor y tambien de contactodirecto, como lo es el contacto de un aparato que solo en caso de averıa tienetension, por ejemplo, si esta defectuoso o le falto aislamiento. El riesgo dependedel tiempo de actuacion, es decir, del tiempo en que la corriente atraviesa elcuerpo humano. Ası pues, una corriente de 50mA a un tiempo de actuacionde un 1s, aparece una fibrilacion ventricular, con una intensidad de 500mAaparece al cabo de una decima de segundo. La corriente electrica es tanto maspeligrosa cuento mayor sea el tiempo de actuacion sobre el organismo.

2.4. ¿Que es el Choque Eletrico(Shock)?

El choque electrico es el efecto resultante de la circulacion de corrienteelectrica a traves del cuerpo humano.

2.5. ¿Que factores estan relacionados con el

Choque Electrico?

Las diferentes reacciones que pueden producirse en el organismo tras elcontacto de conductores de baja tension hasta 600V, depende de los siguientes

342.6. Efectos que tiene la Intensidad de la Corriente en la

Electrocucion

factores:

La intensidad de la corriente.

La resistencia del cuerpo humano.

La frecuencia y la forma de la corriente.

El tiempo de contacto.

El trayecto de la corriente en el organismo.

2.6. Efectos que tiene la Intensidad de la Cor-

riente en la Electrocucion

Existen dos teorıas que contestan esta pregunta:

Teorıa Bulbar: Esta teorıa sostiene que la muerte por choque electricose debe a la inhibicion de los centros bulbares, cuyo principal efecto, esla detencion de la respiracion, provocando asfixia al cabo de un tiempomas o menos largo.

Teorıa Cardiaca: Esta teorıa sostiene que la muerte proviene por la accionparalizante de la corriente sobre el corazon, produciendose movimientosarrıtmicos, no coordinados, en las fibras musculares del corazon ( Trem-ulaciones Fibriales). Cuando se produce fibrilacion ventricular ocurre eldeceso de la persona.

2.7. Clasificacion de las Corrientes Electricas

Las corrientes se han clasificado segun su intensidad y la accion sobre elorganismo, en diversas formas, siendo las mas acertadas las siguientes:

Intensidades inferiores a 25 mA: se comprueba la aparicion de contrac-ciones musculares, sin ninguna influencia nociva sobre el corazon.

Intensidades de 25mA a 80mA: Ocasionan paralisis temporal cardiaca yrespiratoria.

Intensidades de 80mA a 4A: Esta es la zona de intensidad particular-mente peligrosa de producir la fibrilacion ventricular.

Intensidades superiores a 4A: Produce paralisis cardiaca y respiratoriasası como graves quemaduras.


Figura 2.9: Resistencia del Cuerpo Humano

2.8. ¿Como es la Impedancia en el Cuerpo Hu-

mano?

El elemento esencial de la resistencia del cuerpo humano esta constituidopor la resistencia de la piel, esta puede variar independientemente de que latension se mantenga constante. Los valores aproximados de la resistencia delcuerpo humano se mencionan a continuacion:

Cuerpo Mojado 100Ω

Piel Mojada 1,000Ω

Cuerpo (Piel Seca) 100,000Ω a 600.000Ω

2.9. Primeros auxilios en caso de electrocu-

cion

Desconectar la corriente o, en caso de que sea posible hacerlo:

Llamar inmediatamente al servicio de Emergencias Medicas, pedir ayuda.

36 2.9. Primeros auxilios en caso de electrocucion

Apartarlo con un objeto aislante (palo, caucho, papel seco, etc.).

Determinar lesiones:

Si hay paro respiratorio dar respiracion boca a boca. (No hay respiracioncuando un espejo, sostenido entre boca y nariz no se empana).

Figura 2.10: Primeros Auxilios

• Si hay paro al corazon, hacer masaje cardıaco. (Hay paro circulato-rio cuando las pupilas no se empequenecen al darle luz).

• Tratar las quemaduras o fracturas posibles. (En caso de quemaduralimpiar la zona con una solucion fisiologica y cubrir el area afectadacon apositos limpios, vendajes; en caso de fractura inmovilizar alaccidentado).

Ante efectos de Shock (El pulso se hace rapido y debil, sudores), acostaral accidentado y levantarle un poco las piernas.

Brindar apoyo psicologico.

Humedecer los labios, no dar a beber lıquidos, ya que puede empeorar lasituacion.

Trasladarlo a un centro asistencial.

Precauciones

• No emplear objetos metalicos para separar a la vıctima de la corri-ente.

• No retirar al accidentado pasandole los brazos por debajo de lasaxilas que al estar sudorosas son un medio de conduccion electrica.

• ¡¡No brindar primeros auxilios si no sabe como hacerlo!!.

Capıtulo 3

Herramientas para TrabajosBasicos de Electricidad

Objetivo

Manipular, Emplear y Describir las Herramientas para Trabajos Basicosde Electricidad. Aplicar las Normas de Seguridad para el uso de estas Her-ramiemtas.

3.1. Herramientas para Trabajos Basicos de

Electricidad

Las herramientas deben ser utilizadas de forma correcta y para el uso parael que han sido disenadas. La forma correcta de utilizar cada herramienta esprecisamente la forma segura. Ha de procurarse que sean de buena calidad yque se encuentren en buen estado de conservacion.

Figura 3.1: Partes de un Destornillador

37

38 3.1. Herramientas para Trabajos Basicos de Electricidad

3.1.1. Destornilladores

Son herramientas de mano disenadas para apretar y aflojar los tornillosranurados, de fijacion sobre materiales de madera, metalicos y plasticos. Laspartes principales de un destornillador son el mango, la cuna o vastago yla hoja o boca; el mango para sujetar se fabrica de diferentes materiales detipo blando, como son la madera, las resinas plasticas, etc., que facilitan sumanejo y evita que se resbalen al efectuar movimientos giratorios de apriete odesapriete, ademas de servir para lograr un aislamiento de la corriente electrica.Los principales destornilladores son:

Figura 3.2: Tipos de Destornilladores

Tipo plano o pala de distintas dimensiones.

Tipo de estrıa o cruz.

Tipo de estrella.

Tipo acodado.

Tipo horquilla

Deficiencias Tıpicas

Mango deteriorado, astillado o roto.

Uso como cincel, palanca o punzon.

Punta o cana doblada.

Punta roma o malformada.

Trabajar manteniendo el destornillador en una mano y la pieza en otra.

Uso de destornillador de tamano inadecuado.

3. Herramientas para Trabajos Basicos de Electricidad 39

Antes de Usar la Herramienta Revisar

Mango en buen estado y amoldado a la mano con o superficies lateralesprismaticas o con surcos o nervaduras para transmitir el esfuerzo detorsion de la muneca.

El destornillador ha de ser del tamano adecuado al del tornillo a manip-ular.

Porcion final de la hoja con flancos paralelos sin acunamientos.

Desechar destornilladores con el mango roto, hoja doblada o la punta rotao retorcida pues ello puede hacer que se salga de la ranura originandolesiones en manos.

Uso de destornillador de tamano inadecuado.

Figura 3.3: Uso Correcto del Destornillador

Uso Correcto del Destornillador

Espesor, anchura y forma ajustado a la cabeza del tornillo.

Utilizar solo para apretar o aflojar tornillos.

No utilizar en lugar de punzones, cunas, palancas o similares.

Existen tornillos que poseen abertura para destornilladores de estrıas yde pala, por esa razon, siempre que sea posible utilizar destornilladoresde estrıas.

La punta del destornillador debe tener los lados paralelos y afilados.(Fig.3.3.a)


No debe sujetarse con las manos la pieza a trabajar sobre todo si espequena. En su lugar debe utilizarse un banco o superficie plana o suje-tarla con un tornillo de banco.

Emplear siempre que sea posible sistemas mecanicos de atornillado odesatornillado.

3.1.2. Alicates

Los alicates son herramientas manuales disenadas para sujetar, doblar ocortar alambres o cables, se fabrican en acero y sus longitudes varıan entre 4 2

10”provistos de brazos aislados.

Figura 3.4: Partes de un Alicate

Sus Tipos Son

Alicate Universal.

Alicate de Corte Lateral.

Alicate de Puntas Planas.

Alicate de Corte de Frente.

Alicate de Punta Redondas.

Alicate de Pelar.


Figura 3.5: Tipos de Alicates


Quijadas melladas o desgastadas.

Pinzas desgastadas.

Mango Aislado roto o desgastado.

Cortadora de alambre desgastadas o melladas.


Los alicates de corte lateral deben llevar una defensa sobre el filo decorte para evitar las lesiones producidas por el desprendimiento de losextremos cortos de alambre.

Quijadas sin desgastes o melladas y mangos en buen estado.

Tornillo o pasador en buen estado.

Herramienta sin grasas o aceites.

Uso Correcto de los Alicates

Los alicates no deben utilizarse en lugar de las llaves, ya que sus mordazasson flexibles y frecuentemente resbalan. Ademas tienden a redondear losangulos de las cabezas de los pernos y tuercas, dejando marcas de lasmordazas sobre las superficies.

No utilizar para cortar materiales mas duros que las quijadas.


Figura 3.6: No Usar el Alicate para Apretar o Aflojar Tornillos

Utilizar exclusivamente para sujetar, doblar o cortar.

No colocar los dedos entre los mangos.

No golpear piezas u objetos con los alicates.

Mantenimiento.

3.1.3. Navaja del Electricista

Es una herramienta de mano que sirven para cortar. Constan de un mangoy de una hoja afilada por uno de sus lados, en su parte superior lleva unamuesca que facilita su apertura. La hoja se sujeta al mango, generalmentede madera por medio de un eje. Este mango sirve de proteccion de la hojaal cerrarla y al mismo tiempo es por donde el trabajador, la toma para sumanejo.

Figura 3.7: Navaja del Electricista


Sus Tipos Son

Navaja Recta.

Navaja Curva.

Figura 3.8: Tipos de Navajas


Hoja mellada.

Mango deteriorado.


Hoja sin defectos, bien afilada y punta redondeada.

Mangos en perfecto estado y guardas en los extremos. Utilizacion

Utilizar la navaja de forma que el recorrido de corte se realice en direccioncontraria al cuerpo.

Utilizar solo la fuerza manual para cortar absteniendose de utilizar lospies para obtener fuerza suplementaria.

No dejar las navajas debajo de papel de deshecho, trapos etc. o entreotras herramientas en cajones o cajas de trabajo. (En caso de que no seaplegable).

Extremar las precauciones al cortar objetos en pedazos cada vez maspequenos.

No deben utilizarse como abrelatas, destornilladores o pinchos para hielo.


Las navajas no deben limpiarse con la ropa de trabajo, sino con unatoalla o trapo, manteniendo el filo de corte girado hacia afuera de lamano que lo limpia.

Uso de la navaja adecuado en funcion del tipo de corte a realizar.

Capıtulo 4

Instrumentos de MedicionBasica de Electricidad

Objetivo

Manejar, Describir y Diferenciar Equipos de Mediciones Electricas Basicas.Aplicar Normas de Seguridad para el Uso de estos Equipos.

4.1. Equipos de mediciones electricas Basicas

Los instrumentos de medicion a utilizar en el curso de la materia seran in-strumentos destinados a la medicion de magnitudes electricas. Ellos son prin-cipalmente:

Voltımetros - mide Tension electrica en Voltios o Submultiplos.

Amperımetros - mide Intensidad de Corriente Electrica en Amperios osubmultiplos.

Ohmetros - mide la resistencia electrica en Ohms (Ω) o submultiplos.

Los amperımetros y voltımetros pueden ser utilizados para mediciones en cor-riente continua o alterna, o ambas. Los tres instrumentos antes mencionadospueden presentarse en forma independiente o agrupados en un solo instru-mento llamado Multımetro o, como se lo denomina comunmente, Tester. Encualquiera de los casos, los instrumentos poseen un selector de escalas, a losefectos de seleccionar el rango de medicion. La lectura de la medida realizadadependera del tipo de instrumento utilizado, analogico o digital. En los instru-mentos de aguja o analogicos, las lectura se indica en una escala graduada yel organo indicador esta compuesto por una aguja o por un fino haz de luz yen los instrumentos digitales, la lectura se realiza directamente por medio de

45

46 4.1. Equipos de mediciones electricas Basicas

un display indicador. Las diferentes escalas poseen graduaciones, que segun loscasos corresponden a ecuaciones lineales, logarıtmicas, u otro tipo de funcionmas compleja. En instrumentos de aguja el movimiento del organo indicadores, generalmente, de izquierda (cero) a derecha, salvo en el ohmetro en que elcero se encuentra a la derecha. En los voltımetros y amperımetros el cero se en-cuentra al principio de la escala y al final de la escala, llamado fondo de escala,le corresponde el maximo valor posible a medir en esa escala. En los ohmetrosel principio de escala indica el valor de infinito y el final de escala, el cero.Como las magnitudes a medir estan comprendidas en un rango muy ampliode valores, los voltımetros y amperımetros poseen un selector que nos permiteseleccionar la escala que mejor se adecue al valor de la magnitud a medir. Estoes, el valor a medir quedara comprendido entre el cero y un valor maximo, de-nominado fondo de escala, que sera superior al mismo. Por ejemplo: si se deseamedir una intensidad de corriente de 3A, y el instrumento posee un selector deescala con rangos entre 0− 2A, 0− 5A y 0− 10A, se seleccionara la escala de0−5A. Los valores de 2A, 5A, y 10A nos estan indicando el maximo valor que esposible medir en dicha escala o, su fondo de escala. De igual manera se procedeen los voltımetros. En los ohmetros ocurre algo similar pero el procedimientode lectura es un tanto diferente, a saber: por lo general, en el selector de escalade un instrumento de aguja se leera, por ejemplo, X0, 1; X1; X10; X1K, etc.,estos valores no indican, como en los casos anteriores, el maximo valor a medir,sino que son factores multiplicadores de la escala. Por ejemplo, si se efectuauna medicion de resistencia con el selector en la posicion X1, la lectura en laescala es directa. En cambio, si el selector se encuentra en la posicion X10, elvalor leıdo sobre la escala debera multiplicarse por un factor de 10; ası, si elfiel indica 10 unidades, la magnitud medida sera 10X10 Ohm = 100Ω .

Figura 4.1: Multımetro Dıgital y Multımetro Analogico

Algunos Multımetros (Tester) cuentan separadamente con un selector defuncion o tipo de magnitud a medir (tension, corriente, resistencia) ası como

4. Instrumentos de Medicion Basica de Electricidad 47

con un selector de tipo de senal a medir, corriente continua (cc) o corrientealterna (ca). En otros, todas estas funciones se encuentran agrupadas en unsolo selector donde, la medicion de voltaje o intensidad tanto en cc como enca, tienen cada uno su propio rango de escala en un mismo selector.

4.1.1. El Voltımetro

Figura 4.2: Conexion de Voltımetro

El voltımetro es un instrumento destinado a medir la Tension. La unidadde medida es el Voltio (V). La Tension puede ser medida en cc o ca, segunla fuente de alimentacion utilizada. Por ello, antes de utilizar el instrumentolo primero que se debe verificar es que tipo de senal suministrara la fuente dealimentacion, y constatar que el selector de escala se encuentre en la posicionadecuada, ca o cc. Luego se debe estimar o calcular por medio analıtico elvalor de Tension a medir y con ello seleccionar el rango de escala adecuado,teniendo en cuenta que el fondo de escala sea siempre superior al valor amedir. En el caso que no sea posible estimar ni calcular la Tension a medir,se debera seleccionar la escala de mayor rango disponible y luego de obteneruna medicion adecuar el rango de escala, si fuera necesario. Para el caso deinstrumentos de aguja, es aconsejable que la lectura se efectue siempre enla segunda mitad de la escala, ya que allı se comete menor error. Cuandose debe medir en cc se debera tener en cuenta la polaridad del instrumento,observando que para ello los cables del mismo se hallan diferenciados por sucolor siendo, por convencion, el color rojo para la polaridad positiva y el colornegro para la polaridad negativa; los bornes del instrumentos estan indicadoscon los signos + y - o COM respectivamente. Para el caso de instrumentos deaguja (analogicos), al conectarlos con la polaridad incorrecta se observara quela aguja deflecionara en sentido contrario (de derecha a izquierda), lo quepuede causar deterioro del mecanismo de medicion del instrumento. En casode desconocer la polaridad de la fuente de alimentacion, o ante cualquier dudasobre la seleccion de escala, consultar con el personal especializado. Cuando se


vaya a medir en ca no se tendra en cuenta la polaridad debido a que se tratade corrientes no polarizadas.

Figura 4.3: Un Tomacorriente se Mide en Paralelo

EL VOLTIMETRO SE CONECTA SIEMPRE EN PARALELO.OBSERVAR LA POLARIDAD PARA EL CASO DE cc

4.1.2. El Amperimetro

Figura 4.4: El Amperımetro se Conecta en Serie

Es un instrumento destinado a medir intensidad de corriente, tanto encorriente continua como en alterna. La unidad de medida es el Amperio (A).

4. Instrumentos de Medicion Basica de Electricidad 49

Para el manejo de este instrumento se deberan observar las mismas pre-cauciones que para el uso del voltımetro.

EL AMPERIMETRO SE CONECTA EN SERIE.OBSERVAR LA POLARIDAD PARA EL CASO DE cc

Figura 4.5: El Amperimetro Tipo Pinza se Intercala entre los Conductor

4.1.3. El Ohmetro

Instrumento destinado a medir valores de resistencias. La unidad de medidaes el Ohm (Ω). Este instrumento no posee polaridad. La medicion de resistenciadebe efectuarse siempre con al menos uno de los bornes del elemento resistivodesconectado del resto del circuito.

Figura 4.6: Para Medir con el Ohmetro se Conecta en Paralelo


EL OHMETRO SE CONECTA EN PARALELOCON EL ELEMENTO RESISTIVO A MEDIR.

EL ELEMENTO RESISTIVO NO DEBE ESTARCONECTADO AL CIRCUITO DE LO CONTRARIO

SE PUEDE INCURRIR EN ERROR EN LA MEDICIONO DETERIORO DEL EQUIPO.

4.1.4. El Probador

Instrumento destinado a diferenciar la fase del neutro y mayormente vieneen forma de destornillador con el fin de hecerlo mas practico. En este destornil-lador los terminales de contactos para la prueba lo conforma el vastago deldestornillador y el extremo del mango o gancho para el bolsillo. Internamenteesta compuesto por un bombillito de neon y una resistencia en serie con elvastago del destornillador y la tapa metalica del mismo. Si colocamos nuetrodedo en la tapa del destornillador-probador y la punta en un conductor activonotamos que el bombillito del probador se enciende ya que necesita solo unamınima corriente para hacerlo. Si colocamos la punta del probador en el neutroeste no se enciende ya que este no tiene corriente.

Figura 4.7: Uso del Probador

Capıtulo 5

Materiales Electricos Basicos

Objetivo

Analizar, describir y diferenciar los materiales electricos basicos. Aplicarlas normas de sguridad para el uso de estos materiales.

5.1. Conductores Electricos

Son los elementos encargados de transportar la energıa a cada una de losposibles puntos de utilizacion. Los materiales mas usados para fabricar con-ductores electricos son el Cobre (Cu) y el Aluminio (Al). El Cobre es 16% masconductor que el Aluminio y tiene mayor resistencia mecanica. Por esta razones mas usado, aun cuando el Aluminio es menos pesado, mas flexible y maseconomico. Para lograr que los conductores de Cobre (Cu), sean manejablesse construyen conductores trenzados, en lugar de conductores solidos. El areade estos conductores trenzados es equivalente a la de un conductor solido.

5.1.1. Caracterısticas de los Conductores usados encanalizaciones electricas residenciales e industri-ales

Los conductores se designan por una sigla que indica el tipo de aislamiento,un numero (el cual esta relacionado con su seccion transversal), luego por unasigla que indica el metodo de medicion.

5.1.2. Metodo de Medicion y Calibre

Los cables usados instalaciones electricas residenciales son de forma circu-lar y trenzados (varios alambres enrollados helicoidalmente). Para indicar la

51

52 5.1. Conductores Electricos

seccion transversal se utiliza un numero, el cual depende directamente del areadel conductor y del sistema de medicion usado.

5.1.3. Sistema AWG (American Wire Gage)

Este sistema se basa en un instrumento de medicion denominado Galga deMedicion de conductores. Como se observa en la figura, para medir, se procedea quitar al conductor todo tipo de aislamiento. Una vez el conductor desnudose presente en la Galga , en la ranura externa (no en la parte circular), por laranura que pase justo el conductor, ese es el numero que le corresponde. Pormedio este sistema se pueden medir conductores desde el calibre 36 (0, 127mm2

de seccion) hasta calibre 0 (1/0 = 53, 49mm2). Pero por razones de fabricacionse tiene hasta el 0000(4/0 = 107, 2mm2 de seccion), siendo este el mas grueso.Como se aprecia a medida que se aumenta el calibre , la seccion transversaldisminuye. El cable trenzado se fabrica hasta calibre 22 y los calibres imparesno son comerciales, para cables de transporte de energıa.

Figura 5.1: Galga para Medicion de Conductores Electricos

Sistema Circular Mil (CM) Para conductores de area mayor al 4/0, seutiliza una unidad denominada Circular Mil. El Circular Mil se define como elarea de una circunferencia cuyo diametro es un milesima de pulgada.

1CM = 0, 78539x10−6pulg2

CM = π.r2 = π.d2/4

5.1.4. Definicion de Circular Mil(CM)

Haciendo una conversion se tiene que 1CM = 5, 064506x10 − 4mm2. Sepuede apreciar claramente que el CM es una unidad muy pequena, por lotanto es necesario trabajar con una unidad multiplo como el kCM = 103CM

5. Materiales Electricos Basicos 53

(antiguamente conocido como MCM). En este sistema el calibre mas pequenoes 250kCM (127mm2 de seccion) y el calibre comercial mas grande es de500kCM (mm2 de seccion).

5.1.5. Tipos de Aislamientos

TW

Cable formado por un conductor de cobre, con un a cubierta de termo-plastico de Cloruro de Polivinilo (PVC), el cual sopota una temperatura de60oC y es resistente a la humedad.Se usa en instalaciones interiores y exterioresde baja tension, al aire o enterrado en ductos. Este cable esta aislado hasta600V . En la actualidad se consigue en calibres desde 14 hasta el 4AWG devarios hilos y 14 hasta el 8AWG solido.

TF

De caracterısticas similares al TW, pero la diferencia es el calibre, que vadesde 16 a 20AWG. Se usa en instalaciones de alumbrado.

THW

Cable formado por un conductor de cobre de varios hilos, con un a cubiertade termoplastico de Cloruro de Polivinilo (PVC), el cual sopota una temper-atura de 75oC y es resistente a la humedad. Se usa en instalaciones interiores yexteriores de baja tension, hasta 600 V. El cable es bastante resistente al calor.Comercialmente se encuentran en calibres desde el 14AWG hasta el 500kCM .

TTU

Cables formados por un conductor de cobre, con doble aislamiento, uno in-terno de polietileno y una chaqueta externa de PVC. Soporta temperaturas dehasta 90oC. Se usa mayormente en distribucion subterranea. Comercialmentese encuentran en calibres desde el 14AWG hasta el 500kCM

En cuanto a los conductores flexibles o cordones a nivel residencial los masusados son:

SPT

Cordon paralelo con aislamiento plastico. El conductor es de alambre finotrenzado, se consigue comercialmente desde el numero 16 al 10. Se utiliza pararealizar extensiones a equipos electricos de bajo consumo y en instalacioneselectricas no empotradas.

54 5.1. Conductores Electricos

Figura 5.2: Tipos de Aislamientos

ST

Cordon de trabajo pesado utilizado en extensiones para equipos fijos oportatiles. Es resistente a la humedad y se fabrica con dos o mas conductores.

Figura 5.3: Aislamiento de Dos o Mas Conductores

La capacidad de manejo de corriente de un cable es el valor nominal decorriente que puede conducir en forma permanente, sin sufrir danos el aislantepor calentamiento.

El Limite de Tension

En el caso de instalaciones electricas residenciales es 600V . Este valor indicaque el fabricante garantiza un asilamiento electrico hasta 600V .

Maxima Caıda de Tension

Es la caıda de Tension que produce la corriente al pasar a traves del conduc-tor. Este factor depende de la corriente que circula, del calibre del conductory de la longitud del conductor. En Venezuela para instalaciones electricas seestablece que la caıda de tension maxima no debe ser superior a 3% en el


punto mas lejano de la instalacion, un valor bastante aceptable es el 2% decaıda de tension.

A nivel residencial los circuitos ramales no tienen mas de 30m de longitud,por lo que la caıda de tension es un valor muy pequeno y se desprecia.

5.2. Canalizaciones Electricas

La canalizacion electrica de circuitos a nivel residencial se realiza con tu-berıa ya sea metalica o plastica. Los componentes de una canalizacion son:tuberıas, cajetines cajas para cableado y accesorios de fijacion.

5.2.1. Tuberıa Electrica Metalica (EMT)

Para trabajo liviano, es usada para realizar instalaciones superficiales (enlugares secos no expuestos a la humedad) o instalaciones embutidas en la pared.Este tipo de tubo se consigue comercialmente en longitudes de 3m y diametrosdesde 1/2” hasta 4”. Este tubo no tiene sus entremos roscados. Muy usado eninstalaciones electricas residenciales.

5.2.2. Tuberıa Conduit para Trabajo Pesado

Se usa instalaciones superficiales en sitios expuestos a la humedad o a laintemperie o puede ir embutido en concreto. Este tipo de tubo se consiguecomercialmente en longitudes de 3m y diametros desde 1/2” hasta 6”. Estetubo tiene sus entremos roscados. Mayormente usado en instalaciones electricasindustriales.

Figura 5.4: Tuberia Conduit

56 5.2. Canalizaciones Electricas

5.2.3. Tuberıa no metalica PVC

se usa mayormente en instalaciones electricas embutidas, se fabrica con inmaterial resistente a la humedad como el Cloruro de Polivinilo, es auto ex-tinguible y resiste el ataque de agentes quımicos corrosivos. Se puede doblarfacilmente al someterlo al calor. Para unir un tubo con otro no requiere deun anillo de union y puede usar los mismos conectores que el EMT liviano.Ampliamente usado en instalaciones electricas residenciales. Se consigue com-ercialmente una longitud de 3m de largo y diametro desde 1/2” hasta 4”.

5.2.4. Cajetines metalicos EMT

Son usados con tuberıa EMT liviana o PVC. El cajetın rectangular se usapara apagadores y toma corrientes. El cajetın octagonal se usa para salidas dealumbrado. Para pedido comercial es necesario especificar ademas del tamanoel diametro de la tuberıa con la cual se esta trabajando. Se fijan a las tuberıaspor medio de conectores.

Figura 5.5: Cajetines 2x4 y 4x4

5.2.5. Cajas Cuadradas Metalicas

Se utilizan para salidas de una instalacion electrica o como cajas de pasopara cableado. Se fabrican en tamanos desde 4x4”, 5x5” y 6x6”.

En cuanto a los accesorios se tiene:

5.2.6. Abrazadera

Se usa para sujetar las tuberıas en el caso de las instalaciones electricassuperficiales. Se piden de acuerdo a la medida de la tuberıa y pueden tipo unay tipo omega.

5.2.7. Conectores

Se usan para unir las tuberıas a los cajetines, se piden de acuerdo a lamedida del diametro de la tuberıa.


Figura 5.6: Caja Cuadrada

Figura 5.7: Abrazaderas Tipo Una y Tipo Omega

Anillos o acoples: se usan para unir dos tubos entre sı, la medida dependedel tamano de la tuberıa a unir.

Figura 5.8: Anillos y Acoples

5.2.8. Canaletas Decorativas

Se usan en instalaciones electricas superficiales, por lo que no requiereromper la pared. Los conductores se empotran en canaletas que tienen difer-entes tamanos de acuerdo al calibre y cantidad de cables a alojar. El uso deeste tipo de canalizacion es particularmente util cuando se requiere realizar in-stalaciones electricas en construcciones existentes en las cuales se quiere causarel menor imparto por concepto de instalacion o en paredes de tabiquerıa.

58 5.3. Seccionadores, Tableros y Breakers

5.3. Seccionadores, Tableros y Breakers

Los seccionadores son aparatos de maniobra sin poder de corte y que porconsiguiente pueden abrir o cerrar circuitos unicamente cuando no circula corri-ente por los mismos (sin carga). Los seccionadores pueden estar o no asociadoscon fusibles. Es usual trabajar con seccionadores porta fusible. Esta asociaciongarantiza la proteccion del personal durante el cambio de fusible.

Figura 5.9: Seccionador y Btisino

Este es el chasis de un tablero residencial. Es necesario el tablero. El centrovital de la instalacion electrica es el tablero principal, este tiene tres funcionesfundamentales:

Distribuir la energıa electrica que entra por la acometida entre varioscircuitos ramales.

Proteger cada circuito contra cortocircuitos y sobrecargas.

Dejar la posibilidad de desconectar individualmente de la red cada unode los circuitos para futuras reparaciones.

Los breakers sirven para proteger la instalacion y los equipos contra loscortocircuitos y las sobrecargas. Pueden ser simples o dobles. Un breaker se


Figura 5.10: Tablero residencial

identifica por su capacidad en Amperios. Por eso escuchamos decir por ejemplo:un breaker de 15A.

Figura 5.11: Breakers Atornillable y Enchufable

5.4. Interrutores, Tomacorrientes

5.4.1. Interruptor

Se define como mecanismo, capaces de abrir o cerrar un circuito electrico.

Se puede decir tambien que es un es un accesorio electrico que se utilizapara conectar y desconectar una parte fija de la instalacion. Los interruptoreslos hay tipo taco en unidades compactas, se ubican en puentes que son fijadoscon tornillos al cajetın. Los interruptores son utilizados para encender o apagarla luz, radio, tv, etc.

60 5.4. Interrutores, Tomacorrientes

Figura 5.12: Interruptores

Figura 5.13: Tomas Varias


5.4.2. Tomacorriente

Son elementos de conexion y desconexion de los aparatos moviles de unared (lamparas de mesa, planchas electricas, aparatos de audio y video, lavado-ras, entre otros.) Consta de una base (tomacorriente hembra) y una clavija(tomacorriente macho), la base esta conectada al circuito y la clavija al apara-to.

Figura 5.14: Tomacorrientes Hembras

Los tomacorrientes pueden ser sencillos, dobles o triples, segun sea elnumero de tacos que existan en el cajetın.

5.4.3. Tomacorrientes Especiales

Son especiales por las caracterısticas de la carga que se conectaran en elmismo. Ası mismo se usan para conectar aparatos electricos.

5.5. Portalamparas

Se trata del dispositivo destinado a recibir la bombilla y, que a su vez,permite el contacto con los terminales conductores. Los portalamparas existende diferentes tipos y tamanos, siempre dependiendo del tipo de bombilla quevayan a alojar. El mas comun es el compuesto por un casquete inferior que seatornilla o fija a la lampara, una base de plastico o porcelana provista de bornesa los que conecta los conductores. Una rosca metalica para recibir la bombilla.Una funda metalica que envuelve esta base y se enrosca al casquete inferior,

62 5.5. Portalamparas

Figura 5.15: Tomacorrientes Machos

Figura 5.16: Tipos de Portalamparas


normalmente para recibir la pantalla de la lampara, y un aro de porcelana quesujeta la pantalla y a su vez mantiene separadas las dos piezas metalicas.

Los modelos que se pueden comprar siguen siendo practicamente los mismosque hace anos:

De rosca: es el mas habitual y utilizado. Su diametro y longitud puedenvariar para recibir la bombilla correspondiente.

Figura 5.17: Portalamparas de Rosca

De bayoneta: suelen utilizarse en los automoviles principalmente. Se de-nominan ası debido a la forma de conexion de este tipo de bombilla.

Figura 5.18: Portalampara de Bayoneta

Halogenos: es el que mas se diferencia de la forma tradicional. Los bornesde conexion se sustituyen por unos simples contactos.

Figura 5.19: Portalampara de Halogenos

64 5.6. Los Timbres Electricos

Con Enchufe Incorporado: este modelo incluye un par de enchufes quepermiten conectarlo directamente a otros aparatos.

Figura 5.20: Portalampara con Enchufe

Con Interruptor incorporado: es el modelo que lleva incorporado un inter-ruptor, que puede ser de clavija o balancın y que suele accionar medianteuna cadena.

Figura 5.21: Portalampara con Interruptor

5.6. Los Timbres Electricos

Llamamos timbres a los aparatos que por medio de la electricidad producenun sonido por percusion que consigue llamar la atencion. Segun sea la formade dar la senal sonora se clasifican en:

Timbre Vibratorio.

Timbre Zumbador.


5.6.1. Timbre Vibratorio (de Campana)

El mas generalizado, caracterizandose por el martilleo comstante mientrasse presiona el pulsador.

Figura 5.22: Timbre de Campana

5.6.2. Timbre Zumbador

Algunas veces un timbre de campana resulta incomodo por su ruido. enestos casos se usan timbres sin campana que producen un sonido como unzumbido, de ahi el nombre de zumbadores, tambien se les llama chicharra.

Figura 5.23: Timbre Zumbador

66 5.6. Los Timbres Electricos

Capıtulo 6

Empalmes y Soldaduras enConductores Electricos

Objetivo

Realizar empalmes en conductores electricos, realizar soldaduras en em-palmes y terminales, realizar aislado de conductores, aplicar normas de seguri-dad al realizar estas actividades.

6.1. Empalmes en Conductores Electricos

Una de las causas de averıa en una instalacion, es la realizacion de un malempalme, que puede dar origen a un calentamiento y, en consecuencia, a untrabajo defectuoso de la instalacion, acompanado de los inconvenientes quede esto se deriva, como podrıa ser la posibilidad de formarse cortocircuitos,incendios, etc.

Figura 6.1: Diferentes Tipos de Empalmes

67

68 6.2. Soldadura en Conductores Electricos

Por lo tanto puede desprenderse de lo indicado, la realizacion de un em-palme ha de ser una operacion realizada con todo cuidado y esmero, ya que esel remate de la instalacion. Cualquier forma de empalme no debe aplicarse paratodas las conexiones, por lo que se debera emplear la forma mas conveniente altipo de trabajo que ha de realizar el empalme, percatandose tambien del tipode conductor, lugar donde ha de ir colocado, etc. Por lo tanto, no se hara elmismo tipo de empalme para una simple conexion que para una derivacion oun empalme que esta sometido a esfuerzo de traccion, etc.

6.2. Soldadura en Conductores Electricos

6.2.1. Concepto de soldadura

Se entiende por soldadura, a la union de dos piezas metalicas o de dos partesde una misma pieza de modo que formen un todo continuo por la aplicacionde calor.

6.2.2. Soldadura Blanda

Las soldaduras la podemos dividir en dos tipos: la soldadura blanda y lasoldadura dura. Ambos conceptos equivalen al metal de aportacion empleadoen la soldadura. La soldadura blanda se emplea para unir piezas empleando,como material de aportacion para la soldadura un metal o aleacion de facilfusion como el estano, plomo bismuto, etc., aleados en forma diversa segun laspartes a soldar. En la soldadura blanda, las piezas soldadas no se pueden some-ter a temperaturas que sobrepasen los 200C, ya que a partir de allı comienzaa reblandecerse, perdiendo solidez y fuerza y un pequeno esfuerzo es suficientepara separar las piezas.

Figura 6.2: Estano y Cautin de Soldadura

6. Empalmes y Soldaduras en Conductores Electricos 69

6.2.3. Elementos Necesarios para Efectuar una Sol-dadura

Para efectuar el tipo de soldadura que se esta utilizando, sera necesariodisponer de un soldador electrico, cuya finalidad es calentar las partes a soldarpara que el metal de aportacion haga un todo compacto y la soldadura quedeuniforme.

El soldador electrico se empleara en pequenas soldaduras como lo son laselectronicas, bobinados de tipo normal, empalmes pequenos, etc. La lamparade soldar se usa para grandes empalmes, terminales, pletinas, etc.

Figura 6.3: Pistola de Soldadura

Ademas de los soldadores descritos, se necesitara para hacer la soldadurael metal de aportacion, que generalmente se emplea en forma de barra o alam-bre de diferentes tamanos que dependera de la potencia del soldador y, porultimo, se dispondra del desoxidante que debera ser apropiado para la clase demateriales que han de soldarse.

Figura 6.4: Los Cautines Deben Montarse Sobre Soportes Metalicos

70 6.3. Hoja de Actividades I (Empalmes)

6.3. Hoja de Actividades I (Empalmes)

Empalmes en Conductores Electricos

1. Consideraciones Basicas:

Definicion: Es la union de dos o mas conductores electricos.

Usos de los Empalmes: Los empalmes en conductores electricos sir-ven para prolongar las instalaciones electricas.

Tipos de Empalmes: Cola de Rata, T o Derivacion, Prolongacion oWester Union, Horquilla, accesorios y aparatos.

2. Condiciones que debe tener un Empalme:

Suficientemente larga la superficie en contacto segun el diametro.

La union del empalme debe quedar bien apretada, ya que de locontrario se producira un recalentamiento en la instalacion.

3. Recomendaciones:

El profesor debera hacer demostraciones de cada empalme a losalumnos.

La punta del empalme debe ser doblada (no deben quedar hebrassobresalientes en el empalme).

4. Recursos:

Didactico: Manual del curso y Hoja de tarea.

Materiales: Alambre N16, Cable N 12 (Todos los conductoresseran de tipo TW).

Herramientas: Pela-Cable, Navaja del Electricista, Alicate de CorteLateral, Alicate Universal, Alicate de Puntas Planas, Regla Milime-trada.

5. Orden de Operaciones:

Medicion: Medir la longitud del conductor

Pelar el conductor tomando en cuenta el diametro de este

Realizar el Empalme.

Verificar el Empalme.


6.3.1. Alambre terminado en Anillo

Para hacer empalme a un aparato por presion.

No desnudar mucho el conductor.

Se hara el ojal de forma que al ajustar el tornillo no se abra el ojal.

La conexion debe estar bien ajustada para evitar recalentamiento.

Figura 6.5: Alambre Terminado en Anillo Pasos I y II

6.3.2. Empalme cola de Rata

Pelar los conductores y limpiar la oxidacion.

Cruzar los alambres en un punto cercano al aislante.

Figura 6.6: Empalme Cola de Rata Pasos I y II

Enrollar los cabos en forma de helice procurando que las espiras seanalargadas, y utilizando el alicate de puntas planas.

Si el alambre es grueso se apretaran las vueltas con alicates universales.

Una vez realizado el empalme se procedera al encintado.


6.3.3. Empalme de Prolongacion con Alambres

Pelar los alambres a una longitud igual a 50 veces su diametro.

Limpiar la oxidacion de los conductores con la navaja o con una lija,dejandolos brillantes.

Figura 6.7: Empalme de Prolongacion Pasos I y II

Cruzar las puntas peladas, haciendo un angulo de 120 grados y a 5diametros de distancia del aislante.

Iniciar el arrollamiento con los dedos.

Sujetar la torsion con alicates de puntas plana.

Figura 6.8: Empalme de Prolongacion Pasos III y IV

Empalmar, enrollando con espiras una al lado de otra, lo mas juntasposibles, en un extremo (5 vueltas).

Cortar el alambre sobrante y apretar las espiras, rematando las juntassin salientes para no deteriorar la cinta aislante.

Terminar el otro extremo en la misma forma si bien su giro sera en sentidocontrario.

6.3.4. Empalme de Derivacion con Alambres

Pelar el alambre principal a una longitud igual a 7 veces el diametro.


Pelar el conductor derivado 50 veces el diametro.

Limpiar la oxidacion de los conductores con la navaja o con una lija,dejandolos brillantes

Figura 6.9: Empalme de Derivacion con Alambres Pasos I y II

Cruzar el conductor derivado a 90 grados con el principal.

Sujetar ambos alambres con alicates de puntas planas.

Empalmar enrollando a mano las espiras juntas.

Figura 6.10: Empalme de Derivacion con Alambres Pasos III y IV

Apretar con alicates universales las mismas.

Rematar las puntas para evitar roces.

Las espiras no se deben montar sobre el aislamiento.

6.3.5. Empalme de Aparato con Alambres

Figura 6.11: Empalme de Aparato con Alambres Pasos I y II


Pelar y limpiar los conductores.

Cruzar los alambres y enrollar el conductor del aparato sobre el de lalınea principal a unos 3 centımetros.

Doblar la punta de la lınea principal sobre el conductor del aparato.

Figura 6.12: Empalme de Aparato con Alambres Paso III

Terminar amarrando la punta doblada con el resto de alambre del apara-to.

6.3.6. Empalme de Prolongacion con Cables

Pelar los conductores 50 veces su diametro.

Atar con alambre delgado dejando las puntas 3 cm. Para facilitar eldesamarre.

Separar los conductores y cortar el alambre central o alma del cable.

Figura 6.13: Empalme de Prolongacion con Cables Pasos I y II

El amarre se hara 5 veces el diametro de distancia del aislamiento.

Juntar los conductores, entrelazando alternadamente los alambres de ca-da cable.

Retirar el atado de la parte derecha.


Figura 6.14: Empalme de Prolongacion con Cables Pasos III y IV

Enrollar alambre por alambre, haciendo espiras bien juntas, dandovueltas en sentido contrario del cable.

Proceder en el otro extremo de la misma forma.

Apretar con alicates universales la torsion

6.3.7. Empalme de Derivacion con Cables

Pelar el conductor principal a una longitud igual a 15 veces su diametro.

Pelar el derivado 20 veces su diametro.

Abrir con un destornillador el cable principal en el centro del pelado.

Figura 6.15: Empalme de Derivacion con Cables Pasos I y II

Separar los alambres del derivado en forma de V en igual numero de hiloscortando el alma del cable.

Introducir el derivado en la abertura del principal.

Enrollar la mitad de los alambres derivados en un sentido sobre el cableprincipal.

Terminar el arrollado en el otro lado haciendolo en sentido contrario.

76 6.4. Hoja de Actividades II (Soldadura)

Figura 6.16: Empalme de Derivacion con Cables Paso III

Apretar el empalme con alicates universales.

Procurar que las puntas de los alambres no se monten sobre el aislamien-to.

6.4. Hoja de Actividades II (Soldadura)

Soldadura en Conductores Electricos


Definicion: Soldar un empalme es recubrirlo con estano fundido.

Funcion de la soldadura: Es dar mayor firmeza al conductor paraevitar la corrosion.

Condiciones que debe tener una buena soldadura: Que el estanoquede extendido sobre la superficie uniformemente.

Precaucion: No danar el aislante del conductor.

2. Recomendaciones:

Se debe usar estano 60-40.

El profesor debe hacer un modelo de soldadura de empalme.

3. Recursos:

Didactico: Manual del curso y Hoja de tarea.

Materiales: Estano, empalmes, terminales, pasta fundente.

Herramientas: soldador (cautın), alicate universal, alicate de puntasplanas.

4. Orden de operaciones:

Calentar el soldador.


Limpiar la punta del soldador.

Ponerle pasta fundente al conductor.

Cubrir la punta del soldador con estano.

Aplicar el soldador en un extremo y colocar el estano hasta que sefunda, desplazando el soldador a lo largo de la parte a soldar.

6.4.1. Pasos para Realizar la Soldadura

Para efectuar una buena soldadura se recomienda seguir los diferentes pun-tos que se enumeran a continuacion:

1. Se efectuara la limpieza de la parte a soldar, limando, raspando, en unapalabra, haciendo desaparecer el oxido, pintura suciedad, es decir, todolo que pueda dificultar la ejecucion, de una perfecta soldadura.

Figura 6.17: Soldadura en Conductores Electricos Pasos I y II

2. Depositar en las partes que han sido perfectamente limpiadas, los des-oxidantes y fundentes que ayuden a una mayor limpieza y a extender elmaterial de aportacion por la parte que se desea soldar.

3. Acoplar las partes a soldar, calentandolas y una vez que esto se hallarealizado poner en la parte a soldar el metal de aportacion.

Figura 6.18: Soldadura en Conductores Electricos Pasos III y IV

4. Una vez realizada la soldadura y esperando, sin mover las partes a sol-dar, que se solidifique el material de aportacion, se pasara a arreglar la

78 6.5. Hoja de Actividades III (Aislamiento)

soldadura limpiando los residuos de fundente, gotas de metal y limado olijado si esto fuera necesario, con lo que se habra dado el toque final a lasoldadura.

Observaciones

Evite quemar el aislamiento.

Cuide de no derramar agua sobre el estano caliente.

Si el terminal es cerrado, fundir el estano en el interior del terminal eintroducir el conductor; no debe rebosar el estano al introducir el con-ductor, mover un poco para sacar el aire y retirar el cautın.

Los cautines deben montarse sobre un soporte metalico.

En trabajos de electricidad no se debe emplear acido como diluyente,limpiador o desoxidante.

Cuidados para observar en caso de quemaduras

En caso de quemaduras leves (superficiales), limpiar los alrededores de laquemadura con un algodon humedecido en agua aplicar sobre la quemadura unpoco de acido pıcrico o un producto adecuado, con algodon, despues de haberlimpiado alrededor de la quemadura con antiseptico. En caso de quemaduraprofunda, ver inmediatamente al doctor sin aplicar nada, limpiar solamente,como se ha indicado antes.

6.5. Hoja de Actividades III (Aislamiento)

Aislamiento de Empalmes


Definicion de Aislamiento: es cubrir con material aislante el em-palme.

Funcion del aislamiento: evitar que se formen contactos entre losconductores electricos.

Tipos de aislamiento: Teipe, cinta de goma, cinta de tela y cinta deAsbesto.

2. Recomendaciones:

Al hacer el aislamiento se debe cubrir la mitad de la cinta que vaquedando instalada en el empalme.


El numero de capas del aislamiento depende de la tension utilizaday de la calidad del material aislante.

La punta del empalme se debe doblar para hacer el aislamiento.

3. Recursos:

Didactico: Manual del curso y hoja de tarea.

Materiales: Empalmes y tape.

Herramienta: Navaja de electricista.

4. Orden de Operaciones:

Seleccionar el empalme.

Cubrir con cinta aislante, tratando que el mismo quede ajustado.

Unificar el aislamiento.

6.5.1. Aislar empalmes de prolongacion

Figura 6.19: Aislar empalmes de prolongacion

Enrollar la cinta oblicuamente empezando sobre el aislante por un ex-tremo.

Volver nuevamente desde el otro extremo.

Nota: Cada vuelta debe cubrir la mitad de la parte anterior. Templar lacinta al enrollar para evitar bolsas de aire.

6.5.2. Aislar empalmes de derivacion

Al aislar un empalme en derivacion, deben quedar los tres o mas extremosbien cubiertos siguiendo el mismo procedimiento anterior.

80 6.5. Hoja de Actividades III (Aislamiento)

Figura 6.20: Aislar empalmes de derivacion

6.5.3. Aislar empalmes cola de rata y extremo

Doblar la torsion para igualar el espesor.

Aislar el empalme dejando la punta bien rematada.

Figura 6.21: Aislar empalmes cola de rata y extremo

Capıtulo 7

Componentes Electricos yElectronicos Basicos

Objetivo

Analizar, Identificar y Diferenciar los Componentes Electronicos Basicos.

7.1. Las Resistencias

Es un componente pasivo, es decir no genera intensidad ni tension en uncircuito. Su comportamiento se rige por la ley de Ohm.

Su valor lo conocemos por el codigo de colores, tambien puede ir impresoen cuerpo de la resistencia directamente. Una vez fabricadas su valor es fijo.

Figura 7.1: Sımbolos y Unidad de las Resistencias

81

82 7.1. Las Resistencias

7.1.1. Caracterısticas Tecnicas Generales

Resistencia nominal: Es el valor teorico esperado al acabar el proceso defabricacion.

Tolerancia: Diferencia entre las desviaciones superior e inferior . Se da entanto por ciento. Nos da una idea de la precision del componente. Cuandoel valor de la tolerancia es grande podemos decir que la resistencia espoco precisa, sin embargo cuando dicho valor es bajo la resistencia esmas precisa.

Potencia nominal: Potencia que el elemento puede disipar de maneracontinua sin sufrir deterioro. Los valores normalizados mas utilizadosson : 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2.....

7.1.2. Tipos De Resistencias

Resistencias Fijas

Figura 7.2: Aglomeradas, De pelıcula de carbon y pelıcula metalicabobinadas

Aglomeradas: Barras compuestas de grafito y una resina aglomerante.La resistencia varıa en funcion de la seccion, longitud y resistividad dela mezcla.

De pelıcula de carbon: Se enrolla una tira de carbon sobre un soportecilındrico ceramico.

De pelıcula metalica: El proceso de fabricacion es el mismo que el anteriorpero la tira es una pelıcula metalica. Los metales mas utilizados sonCromo, Molibdeno, Wolframio y Titanio. Son resistencias muy establesy fiables.

Bobinadas: Tienen enrolladas sobre un cilindro ceramico, un hilo o cintade una determinada resistividad. Se utilizan las aleaciones de Ni-Cr-Aly para una mayor precision las de Ni-Cr. Disipan grandes potencias. Losmodelos mas importantes son : Cementados, vitrificados y esmaltados.

7. Componentes Electricos y Electronicos Basicos 83

Resistencias Variables

Las resistencias variables de carbon se construyen colocando sobre un discode fibra un compuesto de carbon. Ademas tiene un brazo movil de contacto quea medida que gira su eje modifica la resistencias. Las resistencias variable demetal se fabrican arrollando alambre de resistencias sobre un aro de porcelana.Tambien constan de un brazo de contacto que se acoplan en cualquier posiciondel aro por medio de un eje rotatorio. Para hacer variar una resistencia conrespecto a uno o dos extremos de la misma se puede unir un terminal con elcontacto movil. Las resistencias de rabon se utiliza para controlar corrientespequenas, pero el tamano e la resistencia esta en relacion con su capacidad,ya que a mayor tamano, mayor es la cantidad de material para absorber ytransmitir calor.

Uso De Las Resistencias Variables

Las resistencias variables se pueden usar de dos maneras: como reostato ycomo potenciometro.

Como Reostato

Cuando la resistencia tiene dos terminales en este caso sirve como reosta-to.

Cuando la resistencia posee tres terminales, se conectan como reostatoası: dos terminales se unen con el circuito electrico, para variar la re-sistencia entre ambos terminales; el otro terminal se conecta con unode los terminales de los extremos, entonces la resistencia variable actuacomo un reostato.

Como Potenciometro

La resistencia esta conectada como potenciometro si cada uno de los tresterminales se unen con distancias partes del circuito. Como la resistenciaentre los terminales de los extremos es siempre la misma, resulta que el


brazo variable puede cambiarse a cualquier posicion entre los terminalesde los extremos.

El potenciometro varia la resistencia entre cada extremo y el contactocentral, modificandose las resistencias a medida que se mueve el contactovariable, resultando que una resistencia aumenta, mientras que la otradisminuye.

Figura 7.3: Potenciometro de pelıcula de carbon, Potenciometro de hilo ySımbolos del potenciometro

Normalmente el terminal central corresponde al cursor o parte movil delcomponente y entre los extremos se encuentra la resistencia.

Caracterısticas Tecnicas

Resistencia nominal: Es el valor teorico que debe presentar en sus ex-tremos. Se marca directamente sobre el cuerpo del componente.

Ley de variacion: Indica el tipo de variacion y son: antilogaritmicos, en”S”, lineal y logarıtmico.

Potencia: Las resistencias se pueden clasificar tambien en funcion desu potencia. Esto hay que tenerlo en cuenta a la hora de montarlos enun circuito, puesto que la mision de estos componentes es la de disiparenergıa electrica en forma de calor. Por lo tanto, no es suficiente condefinir su valor en ohmios, tambien se debe conocer su potencia. Lasmas usuales son: 1/8w, 1/4w, 1/2w, 1w, 2w, 4w, 8wy10w.

7.1.3. Codigo De Colores

Consiste en unas bandas que se imprimen en el componente y que nos sirvenpara saber el valor de este. Hay resistencias de 4, 5 y 6 anillos de color. Parasaber el valor tenemos que utilizar el metodo siguiente: el primer color indicalas decenas, el segundo las unidades, y con estos dos colores tenemos un numeroque tendremos que multiplicar por el valor equivalente del tercer color; y elresultado es el valor de la resistencia. El cuarto color es el valor de la tolerancia.(4 bandas). Para resistencias de cinco o seis colores tres colores primeros para


Figura 7.4: Codigo de Colores

formar el numero que hay que multiplicar por el valor equivalente del cuartocolor. El quinto es el color de la tolerancia; y el sexto (para las resistencias de6 anillos), es el coeficiente de temperatura. En la figura, se da la tabla de loscolores normalizados.

Ejemplos

Rojo, blanco, amarillo, oro 290000 Ω ± 5%

Azul, negro, oro, marron 6 Ω ± 1% , Rojo, amarillo, azul, oro 24000000 Ω± 5%


Sin embargo debido al avance de la tecnologıa que no para, las resistenciashan sufrido sus cambios. De esta se ha tenido un avance en cuanto a su tec-nologıa de fabricacion y tamano. Hablo de las resistencias con tecnologıa SMD(Surface Mounted Device); significa que son componentes de tamano muy re-ducido y que son ubicados en la cara del impreso en la plaqueta del circuito.Su tamano y forma es como lo muestra la siguiente figura.

Figura 7.5: Resistencias con Tecnologıa SMD (Surface Mounted Device)

La manera como se lee el valor de ellas es mas simple que con el codigode colores, ya que las bandas de colores son reemplazadas por sus equivalentesnumericos y ası se estampan en la superficie de la resistencia; la banda indi-cadora de tolerancia desaparece, y la ausencia de otra indicacion nos dice quese trata de una resistencia con una tolerancia del 5%.

Figura 7.6: Como se Lee Resistencias con Tecnologıa SMD

Esta resistencia es de 100K, pues tenemos a la izquierda el numero 1, luegoun 0 y por ultimo un 4 que representa el numero de ceros que vienen a se cuatroceros, para un resultado igual a: 100000. Su tolerancia es del 5%. Cuando estasson de cuatro dıgitos nos indica que su tolerancia es del 1%, es decir que sonde precision. Debido a que en los dispositivos de montaje superficial el espaciodisponible es muy reducido se intenta en lo posible aprovechar este espaciooptimizando la informacion presentada. Esta clase de optimizacion puede enalgunos casos causar confusion, sin embargo veamos que todos los valores soninterpretables.

Figura 7.7: Ejemplos de Resistencias con Tecnologıa SMD

Para el primer caso, la resistencia nombrada 47, se le ha aplicado una rutinacomun en muchos fabricantes que es la de la supresion del cero innecesario. Esdecir estamos ante una resistencia que normalmente deberıa tener estampado


el numero 470 (47ohms), pero que se le ha quitado el 0 por conveniencia. Este esun caso comun en practicamente todas las resistencias con 2 cifras. La segundacuyo valor leemos es: su valor es de: 1R00 La R representa al punto decimal, esdecir deberıamos leer uno-punto-cero-cero”. Aquı el cuarto dıgito manifiesta laimportancia de la precision (1%). O sea una resistencia de 1 Ohmio con unadesviacion maxima de error de +/- 0.5% La tercera resistencia 1R2 es similara la anterior, sin embargo a diferencia de este se le ha aplicado la supresiondel cero por lo que deberıamos entender que se trata de una resistencia de1.2 ohmios con una tolerancia del 5%. La cuarta resistencia R33. Tenemosel valor 0.33 al cual se le suprimio el cero. La ausencia de un cuarto dıgitonos dice que se trata de una resistencia comun”de 0.33 Ohmios 5%. El ultimocaso es uno de los mas comunes y en general abundan en muchas placas condispositivos SMD. El 000 nos dice que se trata de un resistor de cero Ohmios,es decir un simple conductor. Esto es debido a que la densidad del trazado estan alta que no queda otro remedio que recurrir al viejo ”puente”. En otroscasos estos componentes son usados como proteccion fusible aprovechando lasdimensiones reducidas del material conductor.

7.2. Las Bobinas

Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magneticocuando se hacen circular por ellas una corriente electrica. Se fabrican arrol-lando un hilo conductor sobre un nucleo de material ferromagnetico o al aire.Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero sesuelen emplear los submultiplos µH y mH. Sus sımbolos normalizados son lossiguientes:

Existen bobinas de diversos tipos segun su nucleo y segun tipo de arrol-lamiento. Su aplicacion principal es como filtro en un circuito electronico, de-nominandose comunmente, choques.


Permeabilidad magnetica: es una caracterıstica que tiene gran influenciasobre el nucleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de lasmismas. Los materiales ferromagneticos son muy sensibles a los camposmagneticos y producen unos valores altos de inductancia, sin embargootros materiales presentan menos sensibilidad a los campos magneticos.El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos

88 7.2. Las Bobinas

Figura 7.8: Sımbolos Normalizados de las Bobinas

magneticos se llama permeabilidad magnetica. Cuando este factor esgrande el valor de la inductancia tambien lo es.

Factor de calidad (Q): Relaciona la inductancia con el valor ohmico delhilo de la bobina. La bobina sera buena si la inductancia es mayor queel valor ohmico debido al hilo de la misma.

Energıa almacenada: La bobina almacena energıa electrica en forma

de campo magnetico cuando aumenta la intensidad de corriente, de-

volviendola cuando esta disminuye. Matematicamente se puede de-

mostrar que la energıa,ε, almacenada por una bobina con inductancia

L, que es recorrida por una corriente de intensidad I, viene dada por:

ε =1

2.L.I2

7.2.2. Tipos de Bobinas

Fijas

Con nucleo de aire: El conductor se arrolla sobre un soporte hueco yposteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al deun muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas. Una variante de la bobinaanterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las espiras yla presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser cilındrico.Se utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas pueden tenertomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o mas bobi-nas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmentese utilizan para frecuencias elevadas.

Con nucleo solido: Poseen valores de inductancia mas altos que los ante-riores debido a su nivel elevado de permeabilidad magnetica. El nucleo


Figura 7.9: Bobinas con Nucleo de Aire

suele ser de un material ferromagnetico. Los mas usados son la ferrita y elferroxcube. Cuando se manejan potencias considerables y las frecuenciasque se desean eliminar son bajas se utilizan nucleos parecidos a los de lostransformadores (en fuentes de alimentacion sobre todo). Ası nos encon-traremos con las configuraciones propias de estos ultimos. Las seccionesde los nucleos pueden tener forma de EI, M.

Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores deaparatos de radio en las gamas de onda media y larga. Gracias a la forma delbobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen mınimo.

Figura 7.10: Bobinas con Nucleo Nido de Abeja

Las bobinas de nucleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado nose dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magneticocerrado, dotandolas de un gran rendimiento y precision.

Figura 7.11: Bobinas con Nucleo de Ferrita, Nucleo Toroidal y Grabado enCircuito Impreso

La bobinas de ferrita como su nombre lo indica son bobinas arrolladassobre nucleo de ferrita, normalmente cilındricos, con aplicaciones en radio esmuy interesante desde el punto de vista practico ya que, permite emplear elconjunto como antena colocandola directamente en el receptor. Las bobinasgrabadas sobre el cobre, en un circuito impreso tienen la ventaja de su mınimocoste pero son difıcilmente ajustables mediante nucleo.

90 7.3. El Condensador

Variables

Tambien se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variacion de in-ductancia se produce por desplazamiento del nucleo. Las bobinas blindadaspueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina dentro de una cu-bierta metalica cilındrica o cuadrada, cuya mision es limitar el flujo electro-magnetico creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente alos componentes cercanos a la misma.

7.2.3. Identificacion de las Bobinas

Las bobinas se pueden identificar mediante un codigo de colores similar alde las resistencias o mediante serigrafıa directa. Las bobinas que se pueden

identificar mediante codigo de colores presentan un aspecto semejante a lasresistencias. El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenriosµH.

Color 1o y 2o Cifra Multiplicador Tolorancia

Negro 0 1 -Marron 1 10 -Rojo 2 100 -Naranja 3 1000 3%Amarillo 4 - -Verde 5 - -Azul 6 - -Violeta 7 - -Gris 8 - -Blanco 9 - -Oro - 0,1 5%Plata - 0,01 10%Ninguno - - 20%

Tabla 7.1: Codigo de colores en Inductacias

7.3. El Condensador

En electricidad y electronica, un condensador, a veces denominado incor-rectamente con el anglicismo capacitor, es un dispositivo formado por dos


conductores o armaduras, generalmente en forma de placas o laminas, sepa-rados por un material dielectrico, que sometidos a una tension adquieren unadeterminada carga electrica.


Es un componente electronico que almacena cargas electricas para uti-lizarlas en un circuito en el momento adecuado.

Figura 7.12: Condensador Basico

Capacidad nominal: Es el valor teorico esperado al acabar el proceso defabricacion. Se marca en el cuerpo del componente mediante un codigode colores o directamente con su valor numerico.

Tolerancia: Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superiores oinferiores segun el fabricante.

Tension nominal: Es la tension que el condensador puede soportar deuna manera continua sin sufrir deterioro.

7.3.2. Tipos de Condensadores

Condensadores fijos

Son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican en funcion delmaterial dielectrico y su forma. Pueden ser: de papel, de plastico, ceramico,electrolıtico, de mica, de tantalo, de vidrio, de poliester, Estos son los masutilizados. A continuacion se describira, sin profundizar, las diferencias entreunos y otros, ası como sus aplicaciones mas usuales.


De papel: El dielectrico es de celulosa impregnada con resinas o para-finas. Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambiosde temperatura. Tienen la propiedad de autorregeneracion en caso deperforacion. Las armaduras son de aluminio. Se fabrican en capacidadescomprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv. Seemplean en electronica de potencia y energıa para acoplamiento, pro-teccion de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias nosuperiores a 50Hz.

Figura 7.13: Condensador de Papel y Condensador de Plastico

De plastico: Sus caracterısticas mas importantes son: gran resistenciade aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran tiempo), volumenreducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variacionesde temperatura, ademas, tienen la propiedad de autorregeneracion encaso de perforacion en menos de 10s. Los materiales mas utilizados son:poliestireno (styroflex), poliester (mylar), policarbonato (Macrofol) y po-litetrafluoretileno (teflon). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas.

Ceramico: Los materiales ceramicos son buenos aislantes termicos yelectricos. El proceso de fabricacion consiste basicamente en la metal-izacion de las dos caras del material ceramico. Se fabrican de 1pF a 1nF(grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre3 y 10000v. Su identificacion se realiza mediante codigo alfanumerico. Seutilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas perdidas enaltas frecuencias.

Figura 7.14: Condensador Ceramico de Disco y de Placa


Electrolıtico: Permiten obtener capacidades elevadas en espacios re-ducidos. Actualmente existen dos tipos: los de aluminio, y los de tantalo.El fundamento es el mismo: se trata de depositar mediante electrolisisuna fina capa aislante. Los condensadores electrolıticos deben conectarserespetando su polaridad, que viene indicada en sus terminales, pues delo contrario se destruirıa.

Figura 7.15: Condensador Ceramico de Disco y de Placa

De mica: Son condensadores estables que pueden soportar tensiones al-tas, ya que la rigidez dielectrica que presenta es muy elevada. Sobre todose emplean en circuitos de alta frecuencia. Se utilizan en gamas de capaci-dades comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones paralas que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se estan sustituyendopor los de vidrio, de parecidas propiedades y mas barato.

Figura 7.16: Condensador de Mica

Condensadores variables

Constan de un grupo de armaduras moviles, de tal forma que al girarsobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metalicasenfrentadas, variandose con ello la capacidad. El dielectrico empleado suele serel aire, aunque tambien se incluye mica o plastico.

Figura 7.17: Condensador Variable y Sımbolo del Condensador Variable


Condensadores ajustables

Denominados tambien trimmers, los tipos mas utilizados son los de mica,aire y ceramica.

Figura 7.18: Condensador Ajustable y Sımbolo del Condensador Ajustable

7.3.3. Codigos De Identificacion De Condensadores

Aunque parece difıcil, determinar el valor de un condensador se realiza sinproblemas. Al igual que en las resistencias este codigo permite de manera facilestablecer su valor.

Ejemplos

Figura 7.19: Condensador Ceramico

El codigo 101 Muy utilizado en condensadores ceramicos. Muchos de ellosque tienen su valor impreso, como los de valores de 1 µF o mas. Donde: µF= microfaradio Ejemplo 47 µF, 100 µF, 22 µF, etc. Para condensadores demenos de 1 µF, la unidad de medida es ahora el pF (picoFaradio) y se expresacon una cifra de 3 numeros. Los dos primeros numeros expresan su significadopor si mismos, pero el tercero expresa el valor multiplicador de los dos primeros.

Figura 7.20: Condensador Ceramico


Ejemplo Un condensador que tenga impreso 103 significa que su valores 10 + 1000 pF = 10, 000 pF. Ver que 1000 son 3 ceros (el tercer numeroimpreso). En otras palabras 10 mas 3 ceros = 10 000 pF Despues del tercer

Figura 7.21: Codigos de Colores Utilizados para Condensadores Fijos

numero aparece muchas veces una letra que indica la tolerancia expresada enporcentaje (algo parecido a la tolerancia en las resistencias) La siguiente tablanos muestra las distintas letras y su significado (porcentaje).

Ejemplo

Un condensador tiene impreso lo siguiente

96 7.4. Los Diodos

104H

104 significa 10 + 4 ceros = 10,000 pF

H = +/- 3% de tolerancia.

474J

474 significa 47 + 4 ceros = 470,000 pF

J = +/- 5% de tolerancia.

470.000pF = 470nF = 0.47µF

Algunos condensadores tiene impreso directamente sobre ellos el valor de0.1 o 0.01, lo que nos indica 0.1 µF o 0.01 µF.

7.4. Los Diodos

Las propiedades de los materiales semiconductores se conocıan en 1874,cuando se observo la conduccion en un sentido en cristales de sulfuro, 25 anosmas tarde se empleo el rectificador de cristales de galena para la deteccion deondas. Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrollo el primer dispositivocon las propiedades que hoy conocemos, el diodo de germanio.

Polarizacion del Circuito

Directa

El anodo se conecta al positivo de la baterıa y el catodo al negativo.

Figura 7.22: Polarizacion en Directo

El diodo conduce con una caıda de tension de 0,6 a 0,7V. El valor de laresistencia interna seria muy bajo. Se comporta como un interruptor cerrado.

Inversa

El anodo se conecta al negativo y el catodo al positivo de la baterıa

El diodo no conduce y toda la tension de la pila cae sobre el. Puede existiruna corriente de fuga del orden de µA. El valor de la resistencia interna serıamuy alto. Se comporta como un interruptor abierto.


Figura 7.23: Polarizacion en Inverso

7.4.1. Caracterıticas Tecnicas Generales

Como todos los componentes electronicos, los diodos poseen propiedadesque les diferencia de los demas semiconductores. Es necesario conocer estas,pues los libros de caracterısticas y las necesidades de diseno ası lo requieren. Enestos apuntes apareceran las mas importantes desde el punto de vista practico.

Valores nominales de tension

VF = Tension directa en los extremos del diodo en conduccion.VR = Tension inversa en los extremos del diodo en polarizacion inversa.VRSM = Tension inversa de pico no repetitiva.VRRM = Tension inversa de pico repetitiva.VRWM = Tension inversa de cresta de funcionamiento.

Figura 7.24: Valores nominales de Tension

Valores nominales de corriente

IF = Corriente directa.IR = Corriente inversa.IFAV = Valor medio de la forma de onda de la corriente durante un periodo.IFRMS = Corriente eficaz en estado de conduccion.

98 7.4. Los Diodos

(Es la maxima corriente eficaz que el diodo es capaz de soportar.)IFSM = Corriente directa de pico (inicial) no repetitiva.AV = Average(promedio)RMS= Root Mean Square (raız de la media cuadratica)Tstg = Indica los valores maximos y mınimos de la temperatura de alma-

cenamiento.Tj = Valor maximo de la temperatura que soporta la union de los semi-

conductores.

Figura 7.25: Valores nominales de Corriente

7.4.2. Tipos de Diodos

7.4.3. Diodos Metal-Semiconductor

Los mas antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro.Su aplicacion mas importante se encuentra en HF, VHF y UHF. Tambien seutilizan como detectores en los receptores de modulacion de frecuencia. Por eltipo de union que tiene posee una capacidad muy baja, ası como una resistenciainterna en conduccion que produce una tension maxima de 0,2 a 0,3v.

Figura 7.26: Diodo de Punta de Germanio y Diodo Schottky

7.4.4. El Diodo Schottky

Son un tipo de diodo cuya construccion se basa en la union metal con-ductor con algunas diferencias respecto del anterior. Fue desarrollado por laHewlett-Packard en USA, a principios de la decada de los 70. La conexion se


establece entre un metal y un material semiconductor con gran concentracionde impurezas, de forma que solo existira un movimiento de electrones, ya queson los unicos portadores mayoritarios en ambos materiales. Al igual que elde germanio, y por la misma razon, la tension de umbral cuando alcanza laconduccion es de 0,2 a 0,3v. Igualmente tienen una respuesta notable a altasfrecuencias, encontrando en este campo sus aplicaciones mas frecuentes. Uninconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es ca-paz de soportar entre sus extremos. El encapsulado de estos diodos es en formade cilindro , de plastico o de vidrio. De configuracion axial. Sobre el cuerpo semarca el catodo, mediante un anillo serigrafiado.

7.4.5. Diodos Rectificadores

: Su construccion esta basada en la union PN siendo su principal aplicacioncomo rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan ele-vadas temperaturas (hasta 200oC en la union), siendo su resistencia muy bajay la corriente en tension inversa muy pequena. Gracias a esto se pueden con-struir diodos de pequenas dimensiones para potencias relativamente grandes,desbancando ası a los diodos termoionicos desde hace tiempo. Sus aplicacionesvan desde elemento indispensable en fuentes de alimentacion como en tele-vision, aparatos de rayos X y microscopios electronicos, donde deben rectificartensiones altısimas. En fuentes de alimentacion se utilizan los diodos forman-do configuracion en puente (con cuatro diodos en sistemas monofasicos), outilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplificanen gran medida el proceso de diseno de una placa de circuito impreso. Losdistintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que ten-gan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plastico. Por encima deeste valor el encapsulado es metalico y en potencias mas elevadas es necesarioque el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un radiador yası ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes. Igualle pasa a los puentes de diodos integrados.

7.4.6. Diodo Rectificador Como Elemento de Protecion

La desactivacion de un rele provoca una corriente de descarga de la bobinaen sentido inverso que pone en peligro el elemento electronico utilizado parasu activacion. Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corrientey elimina el problema. El inconveniente que presenta es que la descarga de labobina es mas lenta, ası que la frecuencia a la que puede ser activado el rele esmas baja. Se le llama comunmente diodo volante.

100 7.4. Los Diodos

7.4.7. Diodo Rectificador Como Elemento de Prptec-cion de un Diodo Led en Alterna

El diodo LED cuando se polariza en c.a. directamente conduce y la tensioncae sobre la resistencia limitadora, sin embargo, cuando se polariza inversa-mente, toda la tension se encuentra en los extremos del diodo, lo que puededestruirlo.

7.4.8. Diodo Zener

Se emplean para producir entre sus extremos una tension constante e in-dependiente de la corriente que las atraviesa segun sus especificaciones. Paraconseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la union PN cuando se po-lariza inversamente al llegar a la tension de ruptura (tension de zener), pues, laintensidad inversa del diodo sufre un aumento brusco. Para evitar la destruc-cion del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad sele pone en serie una resistencia que limita dicha corriente. Se producen desde3,3v y con una potencia mınima de 250mW. Los encapsulados pueden ser deplastico o metalico segun la potencia que tenga que disipar.

7.4.9. Diodo Emisor de Luz (LED) ( Light EmittingDiode)

Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodorectificador sin embargo, su tension de umbral, se encuentra entre 1,3 y 4vdependiendo del color del diodo.

Color Tension en directo

Infrarrojo 1,3vRojo 1,7vNaranja 2,0vAmarillo 2,5vVerde 2,5vAzul 4,0v

Tabla 7.2: Tension de Umbral

El conocimiento de esta tension es fundamental para el diseno del circuitoen el que sea necesaria su presencia, pues, normalmente se le coloca en serieuna resistencia que limita la intensidad que circulara por el. Cuando se polarizadirectamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo colordepende de los materiales con los que se fabrica. Cuando se polariza inver-samente no se enciende y ademas no deja circular la corriente. La intensidad


mınima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y, por precaucioncomo maximo debe aplicarse 50mA. Para identificar los terminales del diodoLED observaremos como el catodo sera el terminal mas corto, siendo el maslargo el anodo. Ademas en el encapsulado, normalmente de plastico, se observaun chaflan en el lado en el que se encuentra el catodo. Se utilizan como senalvisual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia. Se fabricanalgunos LEDs especiales:

LED bicolor: Estan formados por dos diodos conectados en paralelo einverso. Se suele utilizar en la deteccion de polaridad.

LED tricolor: Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado conel catodo comun. El terminal mas corto es el anodo rojo, el del centro,es el catodo comun y el tercero es el anodo verde.

Display: Es una combinacion de diodos LED que permiten visualizarletras y numeros. Se denominan comunmente displays de 7 segmentos.Se fabrican en dos configuraciones: anodo comun y catodo comun.

Figura 7.27: Estructura de un Diodo Bicolor y Display Siete Segmentos

7.4.10. Fotodiodo

Son dispositivos semiconductores construidos con una union PN, sensiblea la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento seacorrecto se polarizaran inversamente, con lo que produciran una cierta circu-lacion de corriente cuando sean excitados por la luz. Debido a su construccionse comportan como celulas fotovoltaicas, es decir, en ausencia de tension ex-terior, generan una tension muy pequena con el positivo en el anodo y elnegativo en el catodo. Tienen una velocidad de respuesta a los cambios br-uscos de luminosidad mayores a las celulas fotoelectricas. Actualmente, y enmuchos circuitos estas ultimas se estan sustituyendo por ellos, debido a laventaja anteriormente citada.

102 7.4. Los Diodos

7.4.11. Diodo de Capacidad Variable (VARICAP)

Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que laanchura de la barrera de potencial en una union PN varia en funcion de la ten-sion inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tension, aumentala anchura de esa barrera, disminuyendo ası la capacidad del diodo. De estemodo se obtiene un condensador variable controlado por tension. Los valoresde capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF. La tension inversa mınima tieneque ser de 1v. La aplicacion de estos diodos se encuentra en la sintonıa deTV, modulacion de frecuencia en transmisiones de FM y radio, sobre todo. Acontinuacion se muestran los tipos de encapsulado no estan todos en los quese fabrican los diodos, pero si estan los mas importantes:

Figura 7.28: Encapsulados mas Utilizados en Diodos

Figura 7.29: Encapsulados mas Utilizados en Puentes Rectificadores

Todos los semiconductores tienen serigrafiados numeros y letras que especi-fican y describen de que tipo de dispositivo se trata. Existen varias nomen-claturas o codigos que pretenden darnos esta preciada informacion. De todasdestacan tres: PROELECTRON (Europea) que consta de dos letras y trescifras para los componentes utilizados en radio, television y audio o de tresletras y dos numeros para dispositivos industriales. La primera letra precisa elmaterial del que esta hecho el dispositivo y la segunda letra el tipo de compo-nente. El resto del codigo, numeros generalmente, indica la aplicacion general


a la que se aplica. Para la identificacion de estos dispositivos se utiliza la tablaque sigue a continuacion.

A GermanioB SilicioC Arseniuro de GalioD Antimoniuro de IndioR Material de otro tipo

Tabla 7.3: La primera letra indica el material semiconductor utilizado en laconstruccion del dispositivo

A Diodo de senal (diodo detector, de conmutacion a alta velocidad)B Diodo de capacidad variable (varicap).C Transistor, para aplicacion en baja frecuencia.D Transistor de potencia, para aplicacion en baja frecuenciaE Diodo tunel.F Transistor para aplicacion en alta frecuencia.L Transistor de potencia, para aplicacion en alta frecuenciaP Dispositivo sensible a las radiaciones.R Dispositivo de conmutacion o de control, gobernado

electricamente y teniendo un efecto de ruptura (tiristor).S Transistor de aplicacion en conmutacion.T Dispositivo de potencia para conmutacion o control, gobernado

electricamente y teniendo un efecto de ruptura (tiristor).U Transistor de potencia para aplicacion en conmutacionX Diodo multiplicador (varactor).Y Diodo de potencia (rectificador, recuperador).Z Diodo Zener o de regulacion de tension.

Tabla 7.4: La segunda letra indica la construccion y utilizacion principal deldispositivo

La serie numerica consta

De tres cifras (entre 100 a 999) para dispositivos proyectados princi-palmente en aparatos de aplicacion domestica (radio, TV, registradores,amplificadores).

Una letra (X,Y,Z), seguida de dos cifras (de 10 a 99) para los dispos-itivos proyectados para usos principales en aplicaciones industriales y

104 7.4. Los Diodos

Figura 7.30: Simbologıa de los Diodos

profesionales.

Ejemplos

BC107 Transistor de silicio de baja frecuencia, adaptado principalmentepara usos generales.

BSX 51 Transistor de silicio de conmutacion, adaptado principalmentepara aparatos industriales.

En algunos casos, para indicar variaciones de un tipo ya existente, la se-rie numerica puede ir seguida de una letra: BSX51A Transistor similar alBSX51, pero especificado para una tension mas alta.

En Estados Unidos se utiliza la nomenclatura de la JEDEC ( Joint Elec-tronic Devices Engineering Council) regulado por la EIA (Electronic IndustriesAssociation), que consta de un numero, una letra y un numero de serie (esteultimo sin significado tecnico). El significado de los numeros y letras es elsiguiente:

1N Diodo o rectificador

2N Transistor o tiristor

3N Transistor de Efecto de Campo FET o MOSFET

Los fabricantes japoneses utilizan el codigo regulado por la JIS (JapaneseIndustrial Standards), que consta de un numero, dos letras y numero de se-rie (este ultimo sin ningun significado tecnico). El numero y letras tienen elsiguiente significado:

Ejemplo 2SG150 : Tiristor de puerta NExisten varios codigos para indicar las caracterısticas de este tipo de dis-

positivo, la mas utilizada es la siguiente: Empieza por la letra B seguida deun numero, que indica el valor eficaz maximo de tension inversa que soporta,


Numero 1aletra 2a letra

0 Foto transistor S Semiconductor A Trans. PNP de AF1 Diodo, rectificador o varicap B Trans. PNP de BF2 Transistor, tiristor C Trans. NPN de AF3 Semiconductor dos puertas D Trans. NPN de BF

F Tiristor de puerta PG Tiristor de puerta NJ FET de canal PK FET de canal N

Tabla 7.5: Codigo para Identificacion de Diodos, Transistores y Tiristores

a continuacion, y seguida de la letra C, muestra la intensidad maxima en mil-iamperios que soporta en dos situaciones el componente: cuando esta montadosobre chasis o radiador y cuando esta sobre circuito impreso.

7.5. Los Transistores

Dispositivo semiconductor que permite el control y la regulacion de unacorriente grande mediante una senal muy pequena. Existe una gran variedadde transistores. En principio, se explicaran los bipolares. Los sımbolos quecorresponden a este tipo de transistor son los siguientes:

Figura 7.31: Sımbolos de los Transistores

Transistor NPN Estructura de un transistor NPN Transistor PNP Estruc-tura de un transistor PNP Veremos mas adelante como un circuito con untransistor NPN se puede adaptar a PNP. El nombre de estos hace referencia asu construccion como semiconductor.

106 7.5. Los Transistores

7.5.1. Funcionamiento Basico

Cuando el interruptor SW1 esta abierto no circula intensidad por la Basedel transistor por lo que la lampara no se encendera, ya que, toda la tensionse encuentra entre Colector y Emisor. (Figura 1).

Figura 7.32: Funcionamiento Basico

Cuando se cierra el interruptor SW1, una intensidad muy pequena circu-lara por la Base. Ası el transistor disminuira su resistencia entre Colector yEmisor por lo que pasara una intensidad muy grande, haciendo que se enciendala lampara. (Figura 2). En general: IE ¿IC ¿IB ; IE = IB + IC ; VCE = VCB+ VBE

7.5.2. Polarizacion de un Transistor

Una polarizacion correcta permite el funcionamiento de este componente.No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP.

Polarizacion de un transistor NPN Polarizacion de un transistor PNP Gen-eralmente podemos decir que la union base - emisor se polariza directamentey la union base - colector inversamente.

7.5.3. Zonas de Trabajo

Corte

: No circula intensidad por la Base, por lo que, la intensidad de Colector yEmisor tambien es nula. La tension entre Colector y Emisor es la de la fuente.El transistor, entre Colector y Emisor se comporta como un interruptor abierto.

IB = IC = IE = 0; VCE = VFuente


Figura 7.33: Polarizacion de un Transistor

Saturacion

Cuando por la Base circula una intensidad, se aprecia un in-cremento de la corriente de colector considerable. En este caso eltransistor entre Colector y Emisor se comporta como un inter-ruptor cerrado. De esta forma, se puede decir que la tension de lafuente se encuentra en la carga conectada en el Colector.

IB ⇒ IC ; VFuente = RC × IC

Activa

Actua como amplificador. Puede dejar pasar mas o menos cor-riente. Cuando trabaja en la zona de corte y la de saturacion sedice que trabaja en conmutacion. En definitiva, como si fuera uninterruptor. La ganancia de corriente es un parametro tambienimportante para los transistores ya que relaciona la variacion quesufre la corriente de colector para una variacion de la corriente debase. Los fabricantes suelen especificarlo en sus hojas de carac-terısticas, tambien aparece con la denominacion hFE. Se expresade la siguiente manera:

108 7.6. El Tiristor

β = IC/IB

Saturacion Corte Activa

VCE ≈ 0 ≈ VCC VariableVRC ≈ VCC ≈ 0 VariableIC Maxima = ICEO ≈ 0 VariableIB Variable = 0 VariableVBE ≈ 0, 8V < 0, 7V ≈ 0, 7V

Tabla 7.6: Ganancia en los Transistores

Los encapsulados en los transistores dependen de la funcionque realicen y la potencia que disipen, ası nos encontramos conque los transistores de pequena senal tienen un encapsulado deplastico, normalmente son los mas pequenos (TO- 18, TO-39,TO-92, TO-226 ...); los de mediana potencia, son algo mayoresy tienen en la parte trasera una chapa metalica que sirve paraevacuar el calor disipado convenientemente refrigerado medianteradiador (TO-220, TO-218, TO-247...); los de gran potencia, sonlos que poseen una mayor dimension siendo el encapsulado entera-mente metalico. Esto, favorece, en gran medida, la evacuacion delcalor a traves del mismo y un radiador (TO-3, TO-66, TO-123,TO-213...).

7.6. El Tiristor

Es un dispositivo electronico que tiene dos estados de fun-cionamiento: conduccion y bloqueo. Posee tres terminales: Anodo(A), Catodo(K) y puerta (G).

La conduccion entre anodo y catodo es controlada por el termi-nal de puerta. Se dice que es un dispositivo unidireccional, debidoa que el sentido de la corriente es unico.


Figura 7.34: Sımbolo y Estructura de un Tiristor

7.6.1. Curva Caracterıstica

La interpretacion directa de la curva caracterıstica del tiristornos dice lo siguiente: cuando la tension entre anodo y catodo escero la intensidad de anodo tambien lo es.

Figura 7.35: Curva Caracterıstica un Tiristor

Hasta que no se alcance la tension de bloqueo (VBO) el tiris-tor no se dispara. Cuando se alcanza dicha tension, se percibe un

110 7.7. El Diac

aumento de la intensidad en el anodo (IA), disminuye la tensionentre anodo y catodo, comportandose ası como un diodo polar-izado directamente. Si se quiere disparar el tiristor antes de llegara la tension de bloqueo sera necesario aumentar la intensidad depuerta (IG1, IG2, IG3, IG4...), ya que de esta forma se modifica latension de cebado de este. Este seria el funcionamiento del tiris-tor cuando se polariza directamente, esto solo ocurre en el primercuadrante de la curva. Cuando se polariza inversamente se ob-serva una debil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza elpunto de tension inversa maxima que provoca la destruccion delmismo.

7.6.2. Encapsulado

Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externase debe a la potencia que sera capaz de disipar. En el caso de lostiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricacion esdiverso, aquı aparecen los mas importantes.

Figura 7.36: Encapsulados mas Comunes

7.7. El Diac

Es un componente electronico que esta preparado para con-ducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denominabidireccional, siempre que se llegue a su tension de cebado o dedisparo(30v aproximadamente, dependiendo del modelo).

Hasta que la tension aplicada entre sus extremos supera la ten-sion de disparo VBO; la intensidad que circula por el componente


Figura 7.37: Sımbolo y Estructura Interna de un Diac

es muy pequena. Al superar dicha tension la corriente aumentabruscamente y disminuyendo, como consecuencia, la tension ante-rior. La aplicacion mas conocida de este componente es el controlde un triac para regular la potencia de una carga. Los encapsula-dos de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos deunion o de zener.

7.8. El Triac

Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento:bloqueo y conduccion. Conduce la corriente entre sus terminalesprincipales en un sentido o en el inverso, por ello, al igual queel diac, es un dispositivo bidireccional. Conduce entre los dosanodos (A1 y A2) cuando se aplica una senal a la puerta (G).Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo. Al igualque el tiristor, el paso de bloqueo al de conduccion se realiza porla aplicacion de un impulso de corriente en la puerta, y el pasodel estado de conduccion al de bloqueo por la disminucion dela corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH).Esta formado por 6 capas de material semiconductor como indicala figura.

La aplicacion de los triacs, a diferencia de los tiristores, se en-

112 7.9. Los Reles

Figura 7.38: Sımbolo y Estructura Interna de un Triac

cuentra basicamente en corriente alterna. Su curva caracterısticarefleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendoen el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto es debidoa su bidireccionalidad. La principal utilidad de los triacs es comoregulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna.El encapsulado del triac es identico al de los tiristores.

7.9. Los Reles

Son dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un cir-cuito electromagnetico (electroiman) y un circuito de contactos,al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar. En la sigu-iente figura se puede ver su simbologıa ası como su constitucion(Rele de armadura).

Su funcionamiento se basa en el fenomeno electromagnetico.Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campomagnetico que magnetiza un nucleo de hierro dulce (ferrita). Esteatrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuandola corriente se desconecta vuelven a separarse. Los sımbolos queaparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos, pero existenreles con un mayor numero de ellos.


Figura 7.39: Sımbolo del rele Partes de un rele de armaduras

7.9.1. Caracterısticas Tecnicas

Parte electromagnetica

Corriente de excitacion Intensidad, que circula por la bobi-na, necesaria para activar el rele.

Tension nominal Tension de trabajo para la cual el rele seactiva.

Tension de trabajo Margen entre la tension mınima y maxi-ma, garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo.

Consumo nominal de la bobina Potencia que consume labobina cuando el rele esta excitado con la tension nominal a 20oC.

Contactos o Parte mecanica

Tension de conexion Tension entre contactos antes de cerraro despues de abrir.

Intensidad de conexion Intensidad maxima que unrele puede conectar o desconectarlo.

Intensidad maxima de trabajo Intensidad maxima quepuede circular por los contactos cuando se han cerrado.

Los materiales con los que se fabrican los contactos son platay aleaciones de plata que pueden ser con cobre, nıquel u oxido decadmio. El uso del material que se elija en su fabricacion depen-dera de su aplicacion y vida util necesaria de los mismos.

114 7.9. Los Reles

7.9.2. Reles mas Utilizados

7.9.3. De Armadura

El electroiman hace vascular la armadura al ser excitada, cer-rando los contactos dependiendo de si es normalmente abierto onormalmente cerrado.

7.9.4. De Nucleo Mobil

Tienen un embolo en lugar de la armadura. Se utiliza unsolenoide para cerrar los contactos. Se suele aplicar cuando hayque manejar grandes intensidades.

Las aplicaciones de este tipo de componentes son multiples:en electricidad, en automatismos electricos, control de motoresindustriales; en electronica: sirven basicamente para manejar ten-siones y corrientes superiores a los del circuito propiamente dicho,se utilizan como interfaces para PC, en interruptores crepuscu-lares, en alarmas, en amplificadores...

Capıtulo 8

Asociaciones de Resistencias yLey de Ohm

Objetivo

Realizar circuitos Electricos Basicos, Circuito Serie, CircuitoParalelo y Circuito Mixto, Comprobar la Ley de Ohm. Identificarlas Resistencias Mediante el Codigo de Colores. Aplicar Normasde Seguridad.

8.1. Asociacion de Resistencias

Las resistencias se pueden conectar entre si, de manera quepodemos obtener las siguientes asociaciones posibles: Asociacionde resistencias en serie, asociacion en paralelo y asociacion mixta.A continuacion pasamos a detallar cada una de ellas.

8.1.1. Asociacion en Serie

8.1.2. Resistencia Total

RT = R1 + R2 + R3 + R4 + R5

115

116 8.1. Asociacion de Resistencias

Figura 8.1: Asociacion de resistencias en Serie

8.1.3. Intencidad Total en un Circuito Serie

La intensidad en un circuito serie, es la misma en cada resisten-cia:

IT = I1 = I2 = I3 = I4 = I5

Ademas segun la ley de Ohm

IT =VT

RT

La tension total ( VT ) se reparte proporcionalmente al valorde cada resistencia.

Esto quiere decir que cuanto mayor sea el valor ohmico de laresistencia, mayor sera la caıda de tension en ella.

8. Asociaciones de Resistencias y Ley de Ohm 117

V1 = R1 × I1

V2 = R2 × I2

V3 = R3 × I3

V4 = R4 × I4

V5 = R5 × I5

Por lo tanto la tension total ( VT ) sera:

VT = V1 + V2 + V3

O tambien

VT = RT × IT

Para hacer una medicion se utiliza un Multımetro, el cual nosdara las mediciones correspondientes de tension e intensidad.


Para medir la caıda de tension se hace situando las dos pun-tas del Multımetro y se pondran en paralelo en el cable del cir-cuito. Para la medicion de la corriente se pondran las puntas delMultımetro en serie con cable del circuito.

Ejemplo: Si R1=100Ω, R2=1000Ω, R3=10Ω, R4=100Ω, R5=90Ω, la resistencia total seria la suma de todas las resistencias, esdecir, RT =1300Ω.

8.1.4. Asociacion en Paralelo

8.1.5. Resistencia Total

RT =1

1R1

+ 1R2

+ 1R3

La tension en un circuito paralelo, es la misma en cada re-sistencia:

VT = V1 = V2 = V3

VT = RT × IT

8. Asociaciones de Resistencias y Ley de Ohm 119

La intensidad se reparte inversamente al valor de cada resisten-cia: Esto quiere decir que cuanto mayor sea el valor de la resisten-cia, menor sera la intensidad que circule por ella.

I1 =VT

R1

I2 =VT

R2

I3 =VT

R3

Por lo tanto la intensidad total sera:

IT = I1 + I2 + I3

O tambien:


IT =VT

RT

Para hacer esta medicion se utiliza un Multımetro, el cual nosdara las mediciones correspondientes de tension e intensidad. Paramedir la caıda de tension se hace situando las dos puntas delMultımetro y se pondran en paralelo a la resistencia a medir. Parala medicion de la Intensidad de corriente se pondran las puntasdel Multımetro en serie a la resistencia a medir. La tension totaldel circuito sera igual a la tension en cada resistencia, en R1, R2y R3; la intensidad de corriente total es igual a la suma de lasintensidades que atraviesan cada resistencia I1, I2 e I3.

Ejemplo Si R1=100Ω, R2= 50Ω, R3=100Ω, la resistencia to-tal seria la suma en paralelo de todas las resistencias, es decir,RT =25Ω.

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