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UF1962: Ensamblado de componentes de equipos eléctricos y electrónicos

Elaborado por: Manuel Lara Silva

Edición: 5.0

EDITORIAL ELEARNING S.L.

ISBN: 978-84-16424-51-1 • Depósito legal: MA 664-2015

No está permitida la reproducción total o parcial de esta obra bajo cualquiera de sus formas gráficaso audiovisuales sin la autorización previa y por escrito de los titulares del depósito legal.

Impreso en España - Printed in Spain

Presentación

Identificación del módulo o unidad formativa

Bienvenido a la Unidad Formativa UF1962: Ensamblado de componentes de equipos eléctricos y electrónicos. Esta Unidad Formativa pertenece al Módulo Formativo MF1559_1: Operaciones de ensamblado en el montaje de equipos eléctricos y electrónicos, que forma parte del Certificado de Profesionalidad ELEQ0111: Operaciones auxiliares de montaje y mante-nimiento de equipos eléctricos y electrónicos, de la familia de Electricidad y electrónica.

Presentación de los contenidos

La finalidad de esta Unidad Formativa es enseñar al alumno a prevenir los riesgos y realizar la gestión medioambiental en las operaciones auxiliares de montaje y mantenimiento de equipos eléctricos y electrónicos. Para ello, se estudiarán los conceptos básicos sobre seguridad y salud en el trabajo, los riesgos generales y su prevención, la actuación en emergencias y la evacua-ción y los riesgos eléctricos.


Objetivos de la Unidad Formativa

Al finalizar esta Unidad Formativa aprenderás a:

– Analizar las medidas de prevención y de seguridad respecto a las actua-ciones de la manipulación de las instalaciones y equipos, contenidas en los planes de seguridad de las empresas del sector.

– Aplicar el plan de seguridad analizando las medidas de prevención, segu-ridad y protección medioambiental de la empresa.

– Adoptar las medidas de prevención y seguridad necesarias para la protec-ción de la salud y seguridad de los trabajadores frente al riesgo eléctrico.

Índice

UD1. Elementos y componentes para el montaje y ensambla-do de equipos eléctricos y electrónicos ......................... 11

1.1. Magnitudes eléctricas .......................................................... 15

1.1.1. Carga eléctrica ........................................................... 17

1.1.2. Corriente eléctrica o intensidad ................................... 19

1.1.2.1. Corriente continua (DC) ................................. 21

1.1.2.2. Corriente alterna (AC) .................................... 22

1.1.3. Tensión eléctrica ........................................................ 25

1.1.4. Resistencia eléctrica ................................................... 26

1.1.5. Potencia eléctrica ....................................................... 29

1.1.6. Energía ...................................................................... 31

1.1.7. Ley de Ohm ............................................................... 33

1.2. Equipos. Tipos y características ............................................ 36

1.2.1. Clasificación según características .............................. 37

1.3. Componentes eléctricos y electrónicos. Características......... 47

1.3.1. Resistencia ................................................................ 51

1.3.2. Condensador ............................................................. 57

1.3.3. Inductor ..................................................................... 61

1.3.4. Interruptor .................................................................. 65


1.3.5. Fusible ....................................................................... 68

1.3.6. Conector ................................................................... 70

1.3.7. Diodo ........................................................................ 73

1.3.8. Transistor ................................................................... 77

1.3.9. Circuito integrado ....................................................... 83

1.3.10. Placa de circuito impreso o PCB .............................. 90

1.4. Circuitos eléctricos y electrónicos básicos (elementos,

protecciones, entre otros)..................................................... 95

1.4.1. Elementos básicos de un circuito ............................... 97

1.4.1.1. Fuente eléctrica .......................................... 100

1.4.1.2. Elementos de carga .................................... 101

1.4.1.3. Elementos de control .................................. 103

1.4.1.4. Elementos de protección ............................. 103

1.4.1.5. Elementos conductores o cableados ........... 104

1.4.2. Leyes para resolución de circuitos ............................ 108

1.4.3. Tipos de circuitos ..................................................... 110

1.5. Trazabilidad de equipos y componentes ............................. 111

1.5.1. Trazabilidad de equipos ............................................ 114

1.5.2. Trazabilidad de componentes ................................... 116

1.6. Materiales auxiliares. Elementos de ensamblado y sujeción . 116

1.6.1. Elementos mecánicos .............................................. 118

1.6.2. Tornillería y elementos de sujeción ............................ 120

1.6.3. Material de soldadura ............................................... 125

1.6.4. Adhesivos ................................................................ 127

1.6.5. Elementos de enmascarado ..................................... 130

1.6.6. Elementos de limpieza .............................................. 131

1.7. Herramientas eléctricas y manuales. Utilización e idoneidad . 132

1.7.1. Herramientas manuales de tornillería ......................... 134

1.7.2. Herramientas manuales de sujeción .......................... 143

1.7.3. Herramientas manuales de corte............................... 145

1.7.4. Herramientas eléctricas ............................................ 149

Índice

1.8. Instrumentos de medida y comprobación ........................... 158

1.8.1. Amperímetro ............................................................ 159

1.8.2. Voltímetro ................................................................. 161

1.8.3. Ohmímetro............................................................... 162

1.8.4. Multímetro ................................................................ 164

1.8.5. Osciloscopio ............................................................ 166

1.8.6. Otros equipos de medida ......................................... 168

1.9. Equipos de protección y seguridad ..................................... 169

1.9.1. EPIs para pies .......................................................... 171

1.9.2. EPIs para el cuerpo .................................................. 173

1.9.3. EPIs para manos y brazos ........................................ 175

1.9.4. EPIs para ojos y cara ................................................ 178

1.9.5. EPIs para oídos ........................................................ 180

1.9.6. EPIs para vías respiratorias ....................................... 181

UD2. Interpretación de esquemas de montaje de equipos eléctricos y electrónicos ............................................. 193

2.1. Esquemas y manuales de montaje ..................................... 195

2.1.1. Esquemas eléctricos ................................................ 197

2.1.2. Esquemas electrónicos ............................................ 200

2.1.3. Esquemas mecánicos .............................................. 203

2.1.4. Manuales de montaje ............................................... 204

2.2. Simbología de elementos y componentes ........................... 206

2.2.1. Simbología de elementos pasivos ............................. 208

2.2.2. Simbología de elementos activos .............................. 225

2.2.3. Simbología de electrónica digital ............................... 237

2.2.4. Otros dispositivos .................................................... 241

2.2.5. Simbología de instrumentación ................................. 249

2.2.6. Simbología de corrientes eléctricas ........................... 251

2.3. Interpretación de esquemas ............................................... 255

2.3.1. Interpretación de esquemas eléctricos ...................... 256


2.3.2. Interpretación de esquemas electrónicos .................. 262

2.3.3. Interpretación de esquemas mecánicos .................... 267

2.4. Interpretación de manuales de montaje ............................... 268

2.4.1. Índice ...................................................................... 270

2.4.2. Indicaciones de seguridad ........................................ 272

2.4.3. Herramientas necesarias .......................................... 282

2.4.4. Fases del montaje .................................................... 284

2.4.5. Anexos .................................................................... 286

2.5. Descripción de las fases o secuencia del ..........................montaje ............................................................................. 290

2.5.1. Flujo del Producto .................................................... 293

2.5.2. Procesos ................................................................. 295

UD3. Técnicas de montaje y ensamblado de equipos eléctri-cos y electrónicos ...................................................... 309

3.1. Esquemas y documentación técnica .................................. 311

3.2. Herramientas para el montaje ............................................. 315

3.2.1. Herramientas para dispensación de adhesivos de fijación ..................................................................... 316

3.2.2. Herramientas para coatado....................................... 318

3.2.3. Herramientas para cableado ..................................... 320

3.2.4. Herramientas para ensamble mecánico..................... 322

3.3. Fases y secuencias de montaje .......................................... 328

3.3.1. Dispensación de adhesivos de fijación ...................... 329

3.3.2. Coatado .................................................................. 335

3.3.2.1. Enmascarado ............................................. 338

3.3.2.2. Coatado ..................................................... 343

3.3.2.3. Curado ....................................................... 356

3.3.2.4. Desenmascarado ........................................ 358

3.3.2.5. Eliminación de coating ................................. 360

3.3.3. Cableado ................................................................. 362

3.3.3.1.Elementos del cableado ............................... 363

Índice

3.3.3.2.Técnicas de ensamble de cableado .............. 371

3.3.4. Ensamble mecánico ................................................. 383

3.3.5. Empaquetado .......................................................... 388

3.4. Ubicación y acopio de elementos y componentes............... 392

3.5. Procedimiento de ensamblado de componentes ................. 400

3.5.1. Ensamble de componentes eléctricos y electrónicos . 402

3.5.2. Ensambles de mecánicos ........................................ 419

3.6. Técnicas de fijación y sujeción ............................................ 424

3.7. Equipos de protección ....................................................... 433

3.8. Normas de seguridad y medioambientales .......................... 443

3.8.1. EPIs y señalización ................................................... 444

3.8.2. Condiciones ambientales del trabajo ......................... 449

3.8.3. Condiciones de respecto al medioambiente .............. 454

3.9. Elaboración de informes ..................................................... 456

UD4. Técnicas de montaje de componentes electrónicos en placas de circuito impreso .......................................... 477

4.1. Componentes electrónicos, tipos y características .............. 479

4.1.1. Componentes de inserción (TH) ............................... 481

4.1.2. Componentes de montaje superficial (SMD) .............. 484

4.1.3. Tipos de componentes según su funcionalidad ......... 489

4.2. Esquemas y documentación técnica .................................. 492

4.3. Ubicación de componentes ............................................... 497

4.4. Técnicas de montaje e inserción de componentes

electrónicos ....................................................................... 503

4.4.1. Técnicas de montaje de componentes SMD ............. 506

4.4.2. Técnicas de inserción de componentes TH ............... 510

4.5. Herramientas manuales: Estación de soldadura/desoldadu-ra, conformadora,herramientas de manipulación de compo-nentes de montaje superficial (SMD) ................................... 516

4.6. Técnicas de soldadura blanda ............................................ 532


4.6.1. Soldadura SMD por refusión ..................................... 548

4.6.2. Soldadura TH por ola ............................................... 553

4.6.3. Soldadura SMD por ola ............................................ 559

4.6.4. Soldadura manual .................................................... 565

4.7. Equipos de protección y seguridad ..................................... 569

4.8. Normas de seguridad ........................................................ 572

4.9. Normas medioambientales ................................................. 574

Glosario ............................................................................. 587

Soluciones ......................................................................... 601

UD1Elementos y componentes para el montaje y ensamblado de equipos eléctricos y electrónicos


1.1. Magnitudes eléctricas

1.1.1. Carga eléctrica

1.1.2. Corriente eléctrica o intensidad

1.1.2.1. Corriente continua (DC)

1.1.2.2. Corriente alterna (AC)

1.1.3. Tensión eléctrica

1.1.4. Resistencia eléctrica

1.1.5. Potencia eléctrica

1.1.6. Energía

1.1.7. Ley de Ohm

1.2. Equipos. Tipos y características

1.2.1. Clasificación según características

1.3. Componentes eléctricos y electrónicos.Características

1.3.1. Resistencia

1.3.2. Condensador

1.3.3. Inductor

1.3.4. Interruptor

1.3.5. Fusible

1.3.6. Conector

1.3.7. Diodo

1.3.8. Transistor

1.3.9. Circuito integrado

1.3.10. Placa de circuito impreso o PCB

1.4. Circuitos eléctricos y electrónicos básicos (elementos, protecciones, entre otros)

1.4.1. Elementos básicos de un circuito

1.4.1.1. Fuente eléctrica

1.4.1.2. Elementos de carga

1.4.1.3. Elementos de control

1.4.1.4. Elementos de protección

1.4.1.5. Elementos conductores o cableados

1.4.2. Leyes para resolución de circuitos

1.4.3. Tipos de circuitos

1.5. Trazabilidad de equipos y componentes

1.5.1. Trazabilidad de equipos

UD1

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1.5.2. Trazabilidad de componentes

1.6. Materiales auxiliares. Elementos de ensamblado y sujeción

1.6.1. Elementos mecánicos

1.6.2. Tornillería y elementos de sujeción

1.6.3. Material de soldadura

1.6.4. Adhesivos

1.6.5. Elementos de enmascarado

1.6.6. Elementos de limpieza

1.7. Herramientas eléctricas y manuales. Utilización e idoneidad

1.7.1. Herramientas manuales de tornillería

1.7.2. Herramientas manuales de sujeción

1.7.3. Herramientas manuales de corte

1.7.4. Herramientas eléctricas

1.8. Instrumentos de medida y comprobación

1.8.1. Amperímetro

1.8.2. Voltímetro

1.8.3. Ohmímetro

1.8.4. Multímetro

1.8.5. Osciloscopio

1.8.6. Otros equipos de medida

1.9. Equipos de protección y seguridad

1.9.1. EPIs para pies

1.9.2. EPIs para el cuerpo

1.9.3. EPIs para manos y brazos

1.9.4. EPIs para ojos y cara

1.9.5. EPIs para oídos

1.9.6. EPIs para vías respiratorias

Área: electricidad y electrónica

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1.1. Magnitudes eléctricas

Existen multitud de situaciones cotidianas, como la luz emitida por una bom-billa, un ventilador que gira para hacer más llevadera las altas temperaturas, o el movimiento de un coche que se abastece de energía solar, que pueden ser explicadas gracias a las magnitudes eléctricas, como la intensidad de corrien-te, el voltaje, la resistencia eléctrica, la potencia, etc.

A partir del conocimiento y del estudio de las magnitudes eléctricas, va suce-diéndose en el tiempo una serie de acontecimientos e inventos que permiten la aparición de nuevos componentes y dispositivos, que interconectados de forma inteligente, forman equipos eléctricos y electrónicos complejos.

En primer lugar se va a estudiar el concepto físico de magnitud, y seguidamente el concepto de magnitud eléctrica. Las magnitudes eléctricas fundamentales se explicarán haciendo un repaso a sus definiciones, formulaciones, símbolos, unidades de medida, y como se interrelacionan entre ellas. Este concepto de interrelación entre magnitudes es clave, puesto que posibilita establecer leyes eléctricas que permiten el estudio, diseño y desarrollo de circuitos.

Definición

Magnitud: propiedad física o cualidad que puede ser medible de un sistema físico utilizando una cantidad y una unidad determinadas.

Unidad: una magnitud se cuantifica con una unidad determinada normalizada por el SI (Sistema Internacional de Unidades de Medida).

Símbolo: una magnitud se expresa con un símbolo definido normalizado por el SI (Sistema Internacional de Unidades de Medida).


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El SI (Sistema Internacional de Medidas) define 7 magnitudes físicas funda-mentales:

MAGNITUDSÍMBOLO DE MAGNITUD

UNIDAD SÍMBOLO DE UNIDAD

Longitud x Metro m

Masa m Kilogramo kg

Tiempo t Segundo s

Temperatura T Kelvin K

Intensidad de corriente

I Amperio A

Intensidad lumínica

Iv Candela cd

Cantidad de materia

n mol mol

El resto de magnitudes se conocen como magnitud derivadas y se calculan todas a raíz de las 7 magnitudes fundamentales.

Definición

Magnitud eléctrica: propiedad física que pueden ser medida y se utiliza para definir las características de un circuito eléctrico o electrónico.

El siguiente esquema muestra un resumen de las magnitudes eléctricas más significativas, el símbolo que se utiliza para la magnitud, la unidad en que se representa y su símbolo correspondiente.

MAGNITUDSÍMBOLO DE MAGNITUD

UNIDAD SÍMBOLO DE UNIDAD

Carga Q Culombio C

Corriente I Amperio A

Tensión V Voltio V

Resistencia R Ohmio Ω

Potencia P Vatio W

Energía E Julio J

UD1

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Para asignar la dimensión adecuada a la unidad de una magnitud, dicha uni-dad va acompañada de un múltiplo o un divisor. A continuación se muestra una tabla los múltiplos y divisores más utilizados en electricidad y electrónica.

MÚLTIPLOS VALOR SÍMBOLO

Tera 1012 = 1.000.000.000.000 T

Giga 109 = 1.000.000.000 G

Mega 106 = 1.000.000 M

Kilo 103 = 1.000 K

DIVISORES VALOR SÍMBOLO

Mili 10-3 = 0´001 M

Micro 10-6 = 0´000001 µ

Nano 10-9 = 0´000000001 n

Pico 10-12 = 0´000000000001 p

A continuación, se estudiará de forma más detallada cada una de las magni-tudes eléctricas enunciadas. De esta forma se tendrá mayor conocimiento de nociones básicas y conceptos muy utilizados en el ámbito de electricidad y electrónica.

1.1.1. Carga eléctrica

Sobre el año 600 a.c, el filósofo griego Tales de Mileto experimento que si se frotaba durante un tiempo un trozo de ámbar sobre una prenda de piel, la pie-za de ámbar adquiría la propiedad de atraer pequeños materiales como virutas de madera o plumas. La palabra ámbar en griego se dice “elektron”.

Este fenómeno se produce igualmente al frotar otros materiales como podrían ser tubos de plástico o vidrio, y se dice comúnmente que al frotar el cuerpo este adquiere carga eléctrica.

Actualmente utilizamos la electricidad para cualquier tarea cotidiana. Esta elec-tricidad se genera por medio más modernos que frotar dos elementos entre sí. La electricidad que consumimos hoy día se genera en centrales hidroeléctri-cas, centrales nucleares o mediante energías renovables, y básicamente está


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formada por partículas con cargas eléctrica en movimiento que son transpor-tas de un sitio a otro para ser consumidas o almacenadas.

Definición

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de la materia que pro-voca que los cuerpos se atraigan o se repelan entre sí, dependiendo de los campos electromagnéticos generados por dichas cargas. La carga eléctrica se representa con el símbolo Q. La unidad de medida de carga eléctrica es el Culombio que se representa con el símbolo C.

El modelo clásico representa al átomo formado por un núcleo compuesto por dos tipos de partículas subatómicas llamadas protones y neutrones, y una serie de partículas llamadas electrones que orbitan alrededor del núcleo.

Las partículas conocidas como electrones poseen carga negativa (-) y las par-tículas conocidas como protones poseen carga positiva (+).

Modelo clásico de átomo y sus partículas atómicas

Las partículas con cargas eléctricas diferentes se atraen, y las partículas con carga eléctrica similares se repelen. La interacción entre las cargas de las par-tículas provoca campos electromagnéticos generando carga eléctrica.

UD1

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Atracción / repulsión de partículas

Algunos aspectos que se deben conocer sobre carga eléctrica son los si-guientes:

– Un Culombio es la cantidad de electricidad transportada en 1 segundo por una corriente de intensidad 1 amperio.

– 1 Coulomb = 6,25x1018 electrones, por lo que la carga del electrón es de 1,6x10-19 C.

– La unidad mínima de carga eléctrica es electrón.

1.1.2. Corriente eléctrica o intensidad

Definición

La corriente eléctrica o intensidad de corriente es la magnitud eléctrica que se define como la cantidad de carga eléctrica que atraviesa un material por unidad de tiempo. La intensidad de corriente se representa con el símbolo I.La unidad de medida de la intensidad es el Amperio y se representa con el símbolo A.

I= Q/t


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Donde:

I: intensidad (A)

Q: carga eléctrica (C)

T: tiempo (seg)

Se tiene 1 Amperio de corriente eléctrica cuando por un circuito circulan 6,25x1018 electrones (1 Culombio) por cada segundo.

Como un amperio es una unidad de medida muy grande, se suelen utilizar submúltiplos, en este caso miliamperios o microamperios:

– Miliamperio = 10-3 A.

– Microamperio = 10-6 A.

La intensidad de corriente (I) se relaciona con tensión (V) y la resistencia (R) a través de la famosa Ley de Ohm.

I= V/R

Existen 2 tipos de corriente eléctrica comúnmente conocidas como corriente continua (DC) y corriente alterna (AC).

Para medir la intensidad de se utiliza un equipo llamado amperímetro, y se coloca en serie con el conductor por el que circula la corriente. Actualmente la mayoría de los equipos multímetros incluyen también la posibilidad de medir la corriente eléctrica.

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