CORRIENTE-ELECTRICA

CORRIENTE ELECTRICA: CONTINUA Y ALTERNA

ALUMNO: MARTINEZ TORREZ YOSHELY LIZET

INDICE

¿QUE ES LA CORRIENTE ELECTRICA?

TIPOS DE CORRIENTE ELECTRICA: A- C. ALTERENA B- C. CONTINUA C- C. ESTATICA

REQUISITOS DE CIRCULACION DE LA COORIENTE ELECTRICA: A- FUENTE DE FUERZA ELECTROMOTRIZ B-CONDUCTOR C-CARGA O RESISTENCIA D-SENTIDO DE CIRCULACION

EL AMPERE, DEFINICION

PROTECCION Y RIESGOS CONTRA CIRCUITOS CON CORRIENTE

EL CORTOCIRCUITO ¿QUÉ ES? A- DISPOSITIVOS DE PROTECCION

ENERGIA MONOFASICA Y TRIFASICA

LEY DE COULOMB

LEY DE OHM

CIRCUITO ELECTRICO ¿ QUE ES ? A- COMPONENTES B-FUNCIONAMIENTO

LA CORRIENTE ELÉCTRICA

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Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargaso electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polonegativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz

En un circuito eléctricocerrado la. corriente circulasiempre del polo. negativo alpolo positivo de la. fuente defuerza electromotriz,

Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional decirculación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polopositivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razoneshistóricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en la época en que se formuló lateoría que trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los metales, los físicosdesconocían la existencia de los electrones o cargas negativas.

Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principalcomponente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas eléctricas queproporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo(–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen ycargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de laexistencia de los electrones, la comunidad científica acordó que, convencionalmente, lacorriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de la misma forma quehubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica,ese “error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica serefiere.

TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa o continua ycorriente alterna . La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al

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positivo de la fuente de fuerza electromotriz que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija supolaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos.

Gráfico de unacorriente directa (C.D.)o continua (C.C.).

Gráfico de la sinusoideque posee unacorriente alterna(C.A.).

La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de circulación periódicamente y, portanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente . A lacorriente directa también se le llama "corriente continua" .

La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y es también la que consumimos ennuestros hogares. La corriente alterna de uso doméstico e industrial cambia su polaridad o sentido decirculación 50 ó 60 veces por segundo, según el país de que se trate. Esto se conoce como frecuencia de lacorriente alterna.

En los países de Europa la corriente alterna posee 50 ciclos o hertz (Hz) por segundo de frecuencia, mientrasque los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o hertz.

Corriente continua y corriente alterna.

La corriente continua se define como aquella que una ves conectada a uncircuito esta circula con un valor constante en un sentido. Desde el punto devista del movimiento de las cargas negativas o electrones esta será de negativoa positivo.La corriente

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La corriente alterna por su parte es diferente ya que la misma varia su valor entre 0 y un valor máximodeterminado, luego disminuye asta llegar nuevamente a 0. Cambia el sentido decirculación aumentando desde 0 hasta llegar asta su valor máximo determinado y nuevamente decrece astallegar a cero para cambiar nuevamente de sentido.En la gráfica el tiempo (t) se encuentra en el eje de las x y la corriente (I) en eje de las y.Cada variación de intensidad entre un valor 0, su valor máximo y su valor nuevamente 0 se denominahemiciclo.De esta manera tendremos un hemiciclo positivo y un hemiciclo negativo.La reunión de los dos hemiciclos se denomina ciclo.El tiempo que demora un ciclo, se denomina período.La cantidad de ciclos que acontecen en una unidad de tiempo (segundo) se denominaFrecuencia. La frecuencia se mide en ciclos por segundo o Herz y podrá encontrar representada la magnitudcomo Hz.Si en un circuito encontramos solo uno de los hemiciclos, decimos que la corriente no es alterna ni continuasino que se denomina pulsante.

Corrientes continúa y alterna

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La corriente continua (CC o DC) se genera a partir de un flujo continuo deelectrones (cargas negativas) siempre en el mismo sentido, el cual es desde elpolo negativo de la fuente al polo positivo. Al desplazarse en este sentido loselectrones, los huecos o ausencias de electrones (cargas positivas) lo hacen ensentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo.Por convenio, se toma como corriente eléctrica al flujo de cargas positivas,aunque éste es a consecuencia del flujo de electrones, por tanto el sentido de lacorriente eléctrica es del polo positivo de la fuente al polo negativo y contrarioal flujo de electrones y siempre tiene el mismo signo.La corriente continua se caracteriza por su tensión, porque, al tener un flujo deelectrones prefijado pero continuo en el tiempo, proporciona un valor fijo deésta (de signo continuo), y en la gráfica V-t (tensión tiempo) se representa comouna línea recta de valor V.Ej: Corriente de +1v

En la corriente alterna (CA o AC), los electrones no se desplazan de un polo aotro, sino que a partir de su posición fija en el cable (centro), oscilan de un ladoal otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuenciadeterminada (número de oscilaciones por segundo).Por tanto, la corriente así generada (contraria al flujo de electrones) no es unflujo en un sentido constante, sino que va cambiando de sentido y por tanto designo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilación de loselectrones.En la gráfica V-t, la corriente alterna se representa como una curva u onda, quepuede ser de diferentes formas (cuadrada, sinusoidal, triangular..) pero siemprecaracterizada por su amplitud (tensión de cresta positiva a cresta negativa deonda), frecuencia (número de oscilaciones de la onda en un segundo) y período(tiempo que tarda en dar una oscilación).Ej: Corriente de 2Vpp (pico a pico) de amplitud, frecuencia 476'2 Hz (oscil/seg)

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ELECTRICIDAD ESTATICA

La corriente estática aparece principalmente por el efecto de la fricción entre doscuerpos.Este efecto se da, por ejemplo, cuando se camina sobre una alfombra, cuandouna persona se peina, el roce entre el peine y el cabello causa que un cuerpopierda y el otro gane electrones, etc.Cuando hay contacto entre dos cuerpos hay electrones de un cuerpo que pasan alotro, de manera que un cuerpo queda con más electrones y en consecuencia másnegativo y otro con menos electrones (los electrones que acaba de perder) y enconsecuencia más positivo.Como no existe un camino para que los electrones regresen al cuerpo original,este desbalance se mantiene. En caso de que el rozamiento no se mantuviera, laelectricidad estática desaparecería poco a poco.Si este proceso (de carga eléctrica), de que un cuerpo pierda electrones para queotro lo gane, continúa el desbalance se hace mayor y mayor hasta que llegará unmomento en que la descarga se produce y estos electrones buscan el camino deregreso a su estado anterior.Un caso por todos conocido son los rayos que saltan de una nube a otra o quesaltan a la tierra. Esta diferencia de voltaje (diferencia de potencial) creada porel roce entre nubes se hace muy grande al punto que se crea un arco de corrienteque todos llamamos rayo.

REQUISITOS PARA QUE CIRCULE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

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Para que una corriente eléctrica circule por un circuito es necesario que sedisponga de tres factores fundamentales:

1. Fuente de fuerza electromotriz. 2. Conductor. 3. Carga o resistencia conectadaal circuito. 4. Sentido de circulación de la corriente eléctrica.

1-Una fuente de fuerza electromotriz como, por ejemplo, una batería, ungenerador o cualquier otro dispositivo capaz de bombear o poner en movimientolas cargas eléctricas negativas cuando se cierre el circuito eléctrico.

2-Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde elpolo negativo de la fuente de suministro de energía eléctrica hasta el polopositivo de la propia fuente. En la práctica ese camino lo constituye el conductoro cable metálico, generalmente de cobre.

3-Una carga o consumidor conectada al circuito que ofrezca resistencia al pasode la corriente eléctrica. Se entiende como carga cualquier dispositivo que parafuncionar consuma energía eléctrica como, por ejemplo, una bombilla o lámparapara alumbrado, el motor de cualquier equipo, una resistencia que produzcacalor vcc vc v (calefacción, cocina, secador de pelo, etc.), un televisor ocualquier otro equipo electrodoméstico o industrial que funcione con corrienteeléctrica.

4-Cuando las cargas eléctricas circulan normalmente por un circuito, sinencontrar en su camino nada que interrumpa el libre flujo de los electrones,decimos que estamos ante un “circuito eléctrico cerrado”. Si, por el contrario, la

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circulación de la corriente de electrones se interrumpe por cualquier motivo y lacarga conectada deja de recibir corriente, estaremos ante un “circuito eléctricoabierto”. Por norma general todos los circuitos eléctricos se pueden abrir ocerrar a voluntad utilizando un interruptor que se instala en el camino de lacorriente eléctrica en el propio circuito con la finalidad de impedir su pasocuando se acciona manual, eléctrica o electrónicamente.

EL AMPERE

De acuerdo con la Ley de Ohm, la corriente eléctrica en ampere ( A ) que circula por uncircuito está estrechamente relacionada con el voltaje o tensión ( V ) y la resistencia en

ohm ( ) de la carga o consumidor conectado al circuito. Definición del ampere

Un ampere se define como la corriente que produce una tensión de un volt , cuando seaplica a una resistencia de un ohm .

Un ampere equivale una carga eléctrica de un coulomb por segundo ( 1C/seg )circulando por un circuito eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000 000 000 000 = ( 6,3· 1018 ) (seis mil trescientos billones) de electrones por segundo fluyendo por elconductor de dicho circuito. Por tanto, la intensidad ( I ) de una corriente eléctricaequivale a la cantidad de carga eléctrica ( Q ) en coulomb que fluye por un circuitocerrado en una unidad de tiempo.

Los submúltiplos más utilizados del ampere son los siguientes:

miliampere ( mA ) = 10-3 A = 0,001 amperemicroampere ( mA ) = 10-6 A = 0, 000 000 1 ampere

PROTECCIÓN DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Se debe aclarar que las tensiones o voltajes que suministran los equipos o dispositivosque trabajan con< baterías no representan ningún riesgo para la vida humana; sinembargo cuando se realizan trabajos en< una red eléctrica industrial o doméstica, la cosacambia, pues un “shock” eléctrico que se reciba por< descuido, más conocido como"calambrazo" o "corrientazo", puede llegar a electrocutar a una persona y< costarle lavida, incluso tratándose de voltajes bajos como 110 volt. Por esa razón nunca serán< excesivas todas las precauciones que se tomen cuando asumamos la tarea derealizar una reparación< en el circuito eléctrico de la casa.

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La primera regla que nunca se debe violar antes de acometer un trabajo de electricidades cortar el suministro eléctrico accionando manualmente el dispositivo principal deentrada de la corriente a la casa, sea éste un diferencial, un interruptor automático, uninterruptor de cuchillas con fusibles o cualquier otro mediante el cual se puedainterrumpir el paso de la corriente eléctrica hacia el resto de la casa. No obstante,siempre se debe verificar con una lámpara neón si realmente no llega ya corriente allugar donde vamos a trabajar, porque en ocasiones hay líneas eléctricas divididas porsecciones, por lo que al desconectar una el resto queda todavía con corriente.

Cuando trabajamos con corriente eléctrica nunca está de más tomar el máximo deprecauciones.< Siempre<es recomendable comprobar después que hayamosdesconectado la línea de suministro< eléctrico, que no llega ya la corriente al lugardonde vamos a trabajar utilizando para ello una lámpara< neón, como se puede apreciaren la foto. En este ejemplo la lámpara neón se encuentra incorporada< dentro del caboplástico de un destornillador. Si al tocar cualquier punto de conexión o extremo de un<cable desnudo con la punta del destornillador se enciende la lámpara, será una señal deque ahí hay< corriente eléctrica todavía. Para que la lámpara se encienda cuando haycorriente, debemos tocar< también con el dedo índice el extremo metálico del mangodel destornillador.

Cuando se trata de reparar un equipo eléctrico o un electrodoméstico cualquiera,igualmente la primera precaución que será necesario tomar es desconectarlo de suenchufe a la corriente eléctrica antes de proceder a abrirlo. Pero si, además, se trata deun equipo electrónico, sobre todo un televisor, habrá que esperar varios minutos antes deabrir la caja, porque en esos equipos existen determinados puntos o conexiones en loscircuitos correspondientes al tubo de rayos catódicos (pantalla), que conservan una cargade tensión o voltaje muy alto, pudiendo electrocutar a una persona si se tocanaccidentalmente antes de que los filtros electrolíticos se auto descarguen por completo.

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Toda instalación eléctrica tiene que estar dotada de una serie de protecciones quela hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los aparatos aellos conectados, como de las personas que han de trabajar con ella. Existen muchos tipos de protecciones, que pueden hacer a una instalacióneléctrica completamente segura ante cualquier contingencia, pero hay tres quedeben usarse en todo tipo de instalación: de alumbrado, domesticas, de fuerza,redes de distribución, circuitos auxiliares, etc., ya sea de baja o alta tensión.Estas tres protecciones eléctricas, que describiremos con detalle a continuaciónson: a) Protección contra cortocircuitos. b) Protección contra sobrecargas. c) Protección contra electrocución. - PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITOS

Se denomina cortocircuito a la unión de dos conductores o partes de un circuitoeléctrico, con una diferencia de potencial o tensión entre si, sin ningunaimpedancia eléctrica entre ellos. Este efecto, según la Ley de Ohm, al ser la impedancia cero, hace que laintensidad tienda a infinito, con lo cual peligra la integridad de conductores ymáquinas debido al calor generado por dicha intensidad, debido al efecto Joule.En la práctica, la intensidad producida por un cortocircuito, siempre quedaamortiguada por la resistencia de los propios conductores que, aunque muypequeña, nunca es cero. I = V / Z ( si Z es cero, I = infinito)Según los reglamentos electrotécnicos, "en el origen de todo circuito deberácolocarse un dispositivo de protección, de acuerdo con la intensidad decortocircuito que pueda presentarse en la instalación". No obstante se admiteuna protección general contra cortocircuitos para varios circuitos derivados. Los dispositivos mas empleados para la protección contra cortocircuitos son: Fusibles calibrados (también llamados cortacircuitos), o Interruptores automáticos magnetotérmicos

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Fusibles o cortacircuitos

Los fusibles o cortacircuitos, según se ve en la figura 16.1, no son más que unasección de hilo más fino que los conductores normales, colocado en la entradadel circuito a proteger, para que al aumentar la corriente, debido a uncortocircuito, sea la parte que mas se caliente, y por tanto la primera en fundirse.Una vez interrumpida la corriente, el resto del circuito ya no sufre daño alguno. Antiguamente los fusibles eran finos hilos de cobre o plomo, colocados al aire,lo cual tenía el inconveniente de que al fundirse saltaban pequeñas partículasincandescentes, dando lugar a otras averías en el circuito. Actualmente la parte o elemento fusible suele ser un fino hilo de cobre oaleación de plata, o bien una lámina del mismo metal para fusibles de granintensidad, colocados dentro de unos cartuchos cerámicos llenos de arena decuarzo, con lo cual se evita la dispersión del material fundido; por tal motivotambién se denominan cartuchos fusibles. Los cartuchos fusibles sonprotecciones desechables, cuando uno se funde se sustituye por otro en buenestado.

Interruptores automáticos, magnetotérmicos

Estos dispositivos, conocidos abreviadamente por PIA (Pequeño InterruptorAutomático), se emplean para la protección de los circuitos eléctricos, contracortocircuitos y sobrecargas, en sustitución de los fusibles, ya que tienen laventaja de que no hay que reponerlos; cuando desconectan debido a unasobrecarga o un cortocircuito, se rearman de nuevo y siguen funcionando. Según el numero de polos, se clasifican éstos en: unipolares, bipolares,tripolares y tetrapolares. Estos últimos se utilizan para redes trifásicas conneutro.

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En la figura 16.3, se ve la parte correspondiente a una fase de uno de estosinterruptores, dibujado en sección, para que se vean mejor sus principalesórganos internos. Estos aparatos constan de un disparador o desconectador magnético, formadopor una bobina, que actúa sobre un contacto móvil, cuando la intensidad que laatraviesa su valor nominal (In). Éste es el elemento que protege la instalacióncontra cortocircuitos, por ser muy rápido su funcionamiento, y cada vez quedesconecta por este motivo debe de rearmarse (cerrar de nuevo el contactosuperior), bien sea manual o eléctricamente. También poseen un desconectador térmico, formado por una lámina bimetálica,que se dobla al ser calentada por un exceso de intensidad, y aunque maslentamente que el dispositivo anterior, desconecta el contacto inferior del dibujo.Esta es la protección contra sobrecargas y su velocidad de desconexión esinversamente proporcional a la sobrecarga. Cuando la desconexión es por efectode una sobrecarga, debe de esperarse a que enfríe la bilámina y cierre sucontacto, para que la corriente pase de nuevo a los circuitos protegidos. Los interruptores automáticos magnetotérmicos, se emplean muchodomésticamente y para instalaciones de Baja Tensión en general y suelenfabricarse para intensidades entre 5 y 125 amperios, de forma modular ycalibración fija, sin posibilidad de regulación. Para intensidades mayores, eninstalaciones industriales, de hasta 1.000 A o mas, suelen estar provistos de unaregulación externa, al menos para el elemento magnético, de protección contra Cortocircuitos

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PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS

Entendemos por sobrecarga al exceso de intensidad en un circuito, debido a undefecto de aislamiento o bien, a una avería o demanda excesiva de carga de lamáquina conectada a un motor eléctrico. Las sobrecargas deben de protegerse, ya que pueden dar lugar a la destruccióntotal de los aislamientos, de una red o de un motor conectado a ella. Unasobrecarga no protegida degenera siempre en un cortocircuito. Según los reglamentos electrotécnicos "Si el conductor neutro tiene la mismasección que las fases, la protección contra sobrecargas se hará con un dispositivoque proteja solamente las fases, por el contrario si la sección del conductorneutro es inferior a la de las fases, el dispositivo de protección habrá decontrolar también la corriente del neutro". Además debe de colocarse unaprotección para cada circuito derivado de otro principal. Los dispositivos mas empleados para la protección contra sobrecargas son: Fusibles calibrados, tipo gT o gF (nunca aM) Interruptores automáticos magnetotérmicos (PIA) Relés térmicos Para los circuitos domésticos, de alumbrado y para pequeños motores, se suelenemplear los dos primeros, al igual que para los cortocircuitos, siempre y cuandose utilice el tipo y la calibración apropiada al circuito a proteger. Por el contrariopara los motores trifásicos se suelen emplear los llamados relés térmicos, cuyaconstrucción, funcionamiento y utilización se verán en el capitulo siguiente. - PROTECCIÓN CONTRA ELECTROCUCIÓN

Peligros de la corriente eléctrica Bajo los efectos de una corriente eléctrica, puede sobrevenir la muerte de unapersona, por las causas siguientes: Paralización del corazón Atrofia de los músculos del tórax (asfixia) Carbonización de los tejidos Electrólisis de la sangre (solamente en c.c.), etc Aunque los cuerpos humanos reaccionan de diferente manera unos de otros ydependiendo de las condiciones del momento, podemos decir que la corrienteeléctrica empieza a ser peligrosa, cuando atraviesan el cuerpo humano más de25 mA, durante más de 0,2 segundos. Se ha comprobado que la resistencia del cuerpo humano, con piel sana y seca,depende de la tensión que se le aplique, pudiendo variar entre 2.500 y 100.000ohmios. Esta resistencia también disminuye debido a la humedad, latranspiración, las heridas superficiales, al aumentar la masa muscular de las

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personas, si el contacto es inesperado, etc. También y por causas aundesconocidas se sabe que en las altas frecuencias la corriente eléctrica deja deser peligrosa para el cuerpo humano (a partir de unos 7.000 Hzaproximadamente), y por tal motivo se emplea mucho en electromedicina. Debido a todo lo anteriormente expuesto, cuando se hacen cálculos sobre laseguridad contra electrocución, y con el fin de trabajar con un buen margen deseguridad, se considera que la resistencia del cuerpo humano es de 1.000ohmios. Por eso los reglamentos electrotécnicos fijan como tensiones peligrosas,exigiendo la instalación de protecciones contra electrocución, las siguientes: 50 V, con relación a tierra, en locales secos y no conductores. 24 V, con relación a tierra, en locales húmedos o mojados. 15 V, en instalaciones para piscinas Sistemas de protección contra electrocución Frente a los peligros de la corriente eléctrica, la seguridad de las personas, ha deestar fundamentada en que nunca puedan estar sometidas involuntariamente auna tensión peligrosa. Por tal motivo, para la protección contra electrocucióndeben de ponerse los medios necesarios para que esto nunca ocurra. La reglamentación actual clasifica las protecciones contra contactos indirectos,que pueden dar lugar a electrocución en dos clases: Clase A: Esta clase consiste en tomar medidas que eviten el riesgo en todomomento, de tocar partes en tensión, o susceptibles de estarlo, y las medidas atomar son: Separación de circuitos Empleo de pequeñas tensiones de seguridad (50, 24 o 15 V) Separación entre partes con tensión y masas metálicas, por medio deaislamientos Inaccesibilidad simultanea entre conductores y masas Recubrimiento de las masas con elementos aislantes Conexiones equipotenciales Clase B: Este sistema que es el mas empleado, tanto en instalaciones domésticascomo industriales, consiste en la puesta a tierra de las masas, asociada a undispositivo de corte automático (relé o controlador de aislamiento), quedesconecte la instalación defectuosa. Por ello se emplean principalmente dos tipos de protecciones diferentes, a saber:Puesta a tierra de las masas Relés de control de aislamiento, que a su vez pueden ser: Interruptores diferenciales, para redes con neutro a tierra. Relés de aislamiento, para redes con neutro aislado A continuación pasamos a describir las dos protecciones mas empleadas, tantodoméstica como industrialmente, que son: El interruptor diferencial y la puesta a

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tierra de las masas, puesto que casi siempre se emplean redes de distribucióncon el neutro accesible y puesto a tierra, bien sea directamente o a través de una

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PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS

Se denomina puesta a tierra a la unión eléctrica, entre todas las masas metálicasde una instalación y un electrodo, que suele ser generalmente una placa o unapica de cobre o hierro galvanizado (o un conjunto de ellos), enterrados en elsuelo, con el fin de conseguir una perfecta unión eléctrica entre masas y tierra,con la menor resistencia eléctrica posible, como se ve en la figura 16.4. Con estose consigue que en el conjunto de la instalación no puedan existir tensionespeligrosas entre masas y tierra. Con la puesta a tierra se trata que las corrientes de defecto a tierra (Id), tenganun camino más fácil, que el que tendría el cuerpo de una persona que tocara lacarcasa metálica bajo tensión. Por tanto como la red de tierras ha de tener unaresistencia mucho menor que la del cuerpo humano, la corriente de defectocirculará por la red de tierra, en vez de hacerlo por el cuerpo de la persona, talcomo se aprecia en la figura 16.5. En las instalaciones industriales deben de realizarse tomas de tierraindependientes para: las masas metálicas de los aparatos eléctrico, para laconexión de los neutros de los transformadores de potencia y para la conexiónde los descargadores o pararrayos. En las instalaciones domésticas y de edificios en general se conectarán a la tomade tierra: Las instalaciones de pararrayos Las instalaciones de antenas, tanto de TV como de FM Los enchufes eléctricos y las masas metálicas de aseos, baños y cocinas Las instalaciones ejecutadas con tubos metálicos de: fontanería, calefacción ygas, así como calderas, depósitos, instalaciones de ascensores y montacargas, yen general todo elemento metálico que pueda entrar en contacto con un cablebajo tensión Las estructuras metálicas y las armaduras de columnas y muros de hormigón.

EL CORTOCIRCUITO

Si por casualidad en un circuito eléctrico unimos o se unen accidentalmente losextremos o cualquier parte metálica de dos conductores de diferente polaridad que hayanperdido su recubrimiento aislante, la resistencia en el circuito se anula y el equilibrioque proporciona la Ley de Ohm se pierde.El resultado se traduce en una elevación bruscade la intensidad de la corriente, un incrementoviolentamente excesivo de calor en el cable y laproducción de lo que se denomina

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“cortocircuito”.

La temperatura que produce el incremento de laintensidad de corriente en ampere cuando ocurreun cortocircuito es tan grande que puede llegar aderretir el forro aislante de los cables oconductores, quemar el dispositivo o equipo deque se trate si éste se produce en su interior, ollegar, incluso, a producir un incendio.

Cortocircuito producido por la uniónaccidental de dos< cables oconductores de polaridadesdiferentes.

Dispositivos de protección contra los cortocircuitos

Para proteger los circuitos eléctricos de los “cortocircuitos” existen diferentesdispositivos de protección. El más común es el fusible. Este dispositivo normalmenteposee en su interior una lámina metálica o un hilo de metal fusible como, por ejemplo,plomo.

Cuando el fusible tiene que soportar la elevación brusca de una corriente en ampere,superior a la que puede resistir en condiciones normales de trabajo, el hilo o la lámina sefunde y el circuito se abre inmediatamente, protegiéndolo de que surjan males mayores.El resultado de esa acción es similar a la función que realiza un interruptor, que cuandolo accionamos deja de fluir de inmediato la corriente.

Diferentes tipos de fusibles comparados su tamaño con una moneda de un euro. Deizquierda a derecha, fusible de cristal con un fino alambre en su interior que se fundecuando ocurre un cortocircuito. A continuación un fusible de cerámica. A su lado sepuede observar la lámina fusible que contiene en su interior. Le sigue un fusible decerámica tipo tapón con rosca y lámina de plomo en su interior. Finalmente uncartucho de cerámica empleado para soportar corrientes más altas que los anteriores.

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Los fusibles se utilizan, principalmente, para proteger circuitos deequipos electrónicos y en las redes eléctricas de las industrias. Paraproteger la línea de corriente eléctrica que llega hasta nuestrascasas, en muchos lugares estos sencillos dispositivos se hansustituido por interruptores diferenciales e interruptoresautomáticos, que realizan la misma función que el fusible, pero queno hay que sustituirlos por otro nuevo cuando ocurre uncortocircuito. En la foto de la derecha se puede ver un interruptorautomático de protección contra cortocircuitos.

Cuando los circuitos están protegidos por un diferencial y por interruptores automáticos,una vez que queda resuelta la avería que ocasionó que se abriera el circuito, solamenteserá necesario accionar su palanquita, tal como se hace con cualquier interruptor común,y se restablecerá de nuevo el suministro de corriente.

Tanto los fusibles como los dispositivos automáticos se ajustan de fábrica para trabajar auna tensión o voltaje y a una carga en ampere determinada, para lo cual incorporan undispositivo térmico que abre el mecanismo de conexión al circuito cuando la intensidadde la corriente sobrepasa los límites previamente establecidos.

La energía eléctrica trifásica en realidad son tres líneas monofásicas.

Como podemos observar, en el grafico, hay una línea imaginaria, que separa dossectores, que forman el sistema de líneas trifásicas: 1. El sector reductor, y distribuidor, donde esta el transformadores reductor,cuyas bobinas L1, L2, L3, NOS ENTREGAN LAS TRES FASES, RST, y unneutro.

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2. Sector de aplicación, que es donde la empresa nos entrega los cuatrosconductores, a través de medidores, a la entrada de la instalación. Hasta, aquí, la responsabilidad, la calidad, de la energía, y el mantenimiento, esresponsabilidad exclusiva de la empresa proveedora. Desde el sistema de medidores, hacia el interior de la instalación, laresponsabilidad, es exclusiva del propietario. Si la instalación es importante, mayor de 20 KVA, la empresa puede entregar,una tensión, media, de arriba los 15 Kv, y luego la elaboración, la reducción, a380, 220, se encarga el usuario. Como vemos, la trifásica, podemos decir, que es la monofásica, que yaconocemos `´triplicada´´, por lo cual, tendremos todas las energías monofásicas multiplicada por tres. Es decir, si usamos las tres junta para el mismo trabajo, o carga, tendremos triplepotencia, en el campo que ante teníamos las variables de una sola fase. Por ejemplo, EN MONOFASICA, tenemos: 1. Una corriente activa 2. Una corriente reactiva positiva o inductiva, que genera el CEM, que podemostransformar, en energía mecánica o HP, por medio de un motor. 3. Una corriente reactiva negativa, o Capacitiva, que como sabemos compensa,la reactiva positiva. 4. Una Impedancia ( Z ),que permite regular la corriente. 5. Una fase, entre corriente y tensión. La protección, es de un solo diferencial.

Es decir, si tenemos conectados a la alimentación trifásica, tres líneasmonofásicas. Tendremos que colocar tres diferenciales, a la entrada, uno cadafase, y luego cada línea tendrá su tablero secundario, de la que se tendrá elcontrol de todas las sub líneas.

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LEY DE COULOMB

Esta ley estableció nuevos principios eléctricos hallados por el. Su ley laformulo tras efectuar algunos experimentos que se resumen a continuación.

Para esta ley usó pequeñas esferas con distintas cargas de las que no conocía lacarga exactamente, sino la relación de las cargas. Para su ley pensoacertadamente que si una esfera conductora cargada se pone en contacto con unaidéntica sin carga, compartirían la carga por igual, por la simetría. Para su leycon esto tenía la manera para producir cargas iguales a ½, ¼, etc., respecto a lacarga original. Manteniendo constante la separación entre las cargas, observóque si la carga en una esfera se duplicaba, la fuerza se duplicaba; y si la carga enambas esferas se duplicaba, la fuerza aumentaba a cuatro veces su valor original.Si variaba la distancia entre las cargas, encontró que la fuerza disminuía con elcuadrado referido a la distancia entre ellas, esto es, si se duplicaba la distancia,la fuerza bajaba a la cuarta parte en su valor original.

Esta ley postula que la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadasestacionarias es:

inversamente proporcional al cuadrado aplicado a la separación r entrelas partículas y está dirigida a lo largo en la línea que las une.

proporcional al producto en las cargas q1 y q2.

atractiva si las cargas tienen signo opuesto y repulsiva si las cargas tienenigual signo.

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Ley de Ohm

Una de las leyes más importantes de la electricidad fue enunciada en 1826 por elfísico alemán George Ohm. Descubrió que en los circuitos eléctricos se dabanunas sencillas relaciones entre el voltaje, la intensidad de la corriente y laresistencia.Ohm observó dos interesantes parámetros:1- Que sin variar la resistencia, la intensidad de corriente en un circuitoaumentaba proporcionalmente al aumentar el voltaje.2- Que sin variar el voltaje, la intensidad de corriente en un circuito disminuíacuando se aumentaba la resistencia.

Las dos relaciones que Ohm observó constituyen en síntesis la ley que lleva sunombre, considerada como la más básica de los circuitos eléctricos. Esta ley se enuncia de la siguiente forma:La intensidad que circula por un circuito varía en forma directamenteproporcional a la variación del voltaje, y en forma inversamente proporcionala la variación de la resistencia.

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De este enunciado se deduce, que cuando aumenta o disminuye el voltaje,aumenta o disminuye igualmente la intensidad de corriente en la mismaproporción. Por su parte, cuando lo que aumenta o disminuye es la resistencia,entonces la intensidad de corriente también lo hace proporcionalmente, pero a lainversa.Matemáticamente, la ley de Ohm se expresa así:

Donde I es la intensidad de corriente expresada en amperios (A), E la fuerzaelectromotriz o voltaje expresada en voltios (V), y R la resistencia expresada enohmios (Ω). Así pues, amperios = voltios dividido entre ohmios.Podemos demostrar esta ley haciendo un sencillo cálculo sobre un circuito serie:

En este circuito la fuente de alimentación E es de 10 voltios y la resistencia R de10 ohmios. Aplicando la fórmula de la ley de Ohm, obtenemos que la intensidadI que circula por la resistencia es de 1 amperio:Si ahora cambiásemos la resistencia de 10 ohmios por otra del doble de valor(20 ohmios), quedaría demostrado cómo la corriente varía en formainversamente proporcional a la resistencia. Así, aplicando la fórmula nos daríaI=10/20=0,5 A. Por tanto para una resistencia de doble valor, manteniendoconstante el valor del voltaje, la corriente se ha reducido a la mitad, es decir, havariado proporcionalmente pero a la inversa.

Podemos definir la potencia como la rapidez con que se realiza un trabajo. El"trabajo" implica "movimiento", por tanto, siempre hay trabajo cuando unafuerza provoca movimiento. Sin embargo, si la fuerza existe pero no elmovimiento, entonces no hay trabajo; esto lo podemos observar por ejemplo encualquier artilugio en tensión, como un resorte o una ballesta, los cuales ejercenuna fuerza, pero al estar inmóviles no se manifiesta el trabajo.Una "fuerza" eléctrica provoca un "movimiento", el de los electrones a través deun conductor. Cuando existe fuerza de tensión entre dos puntos de un circuito,

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pero no flujo de corriente, entonces no se produce trabajo. Resumiendo, sólo siuna tensión eléctrica provoca movimiento de electrones se produce un trabajo.La rapidez con que se produce el trabajo eléctrico se denomina potenciaeléctrica. Es equivalente al ritmo de trabajo necesario para hacer pasar por unpunto una cantidad determinada de electrones en un tiempo dado.La unidad básica de potencia eléctrica es el Vatio.Si consideramos un circuito sencillo compuesto por una resistencia de 25ohmios y una fuente de 50 voltios, el cual provoca una corriente de 2 amperios.

Para averiguar la potencia que se produce en la resistencia, aplicamos la fórmulade la potencia: Por tanto, la resistencia disipa una potencia de 100 vatios.

P = E I

P = E I = 50 x 2 = 100 W

Existen tres disposiciones que puede adoptar un circuito de corriente continua:serie, paralelo y serie paralelo.

Circuito serie

La ley de Ohm puede ser aplicada a todo el circuito o sólo una parte de él.Igualmente, se puede emplear para conocer un valor en determinada parte delcircuito sabiendo los otros dos valores.Cuando hablamos de un circuito serie, estamos dando por hecho que agrupa almenos dos resistencias en serie, es decir, en línea. En esta disposición losvalores totales de resistencia, corriente y voltaje presentan unas determinadascaracterísticas, y que son fundamentos básicos para el estudio de cualquier otrocircuito más complejo en el que intervengan componentes resistivos en serie:En un circuito serie las resistencias se suman, y ese valor es la oposición totalque ofrece al paso de la corriente. Por ejemplo, si el circuito presenta dosresistencias en serie, una de 12 ohmios (R1) y la otra de 8 ohmios (R2), laresistencia total del circuito (Rt) será de 20 ohmios.

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Es indiferente el número de resistencias que agrupe el circuito, si todas están enserie con la fuente, todas ellas se suman siempre para calcular el valor total deresistencia.La intensidad de corriente en un circuito serie es siempre la misma en cualquierparte de él. La corriente fluye por todos sus componentes, y si la medimos conun amperímetro observaremos que su valor no cambia, independientemente delpunto elegido para medirla.

Caída de tensión

Cuando un circuito serie está cerrado, la corriente que circula por cadaresistencia provoca en ellas una caída de tensión (en voltios) proporcional a suvalor (en ohmios), por tanto, el voltaje (caída de tensión) en las resistencias deun circuito serie, al contrario de lo que sucede con la corriente, varía según elvalor de cada una de ellas.En cualquier caso, la suma total de los valores de tensión caídos en lasresistencias es siempre igual al valor del voltaje de la fuente. Así, por ejemplo, siun circuito serie posee dos resistencias, en las cuales caen 6 y 4 voltiosrespectivamente, la suma de ambas caídas nos da el valor del voltaje de la fuente(E), en este caso E=6+4=10V.

La ley de puede se aplicada a un circuito serie completo o parte de él, tanto paraconocer valores de resistencia, como de intensidad o voltaje, siempre y cuandosean conocidos dos de estos tres valores.Antes de proceder a realizar cálculos sobre un circuito serie mediante la ley deOhm, es conveniente recordar tres características de estos circuitos estudiadosen la página anterior, y que serán fundamentales para la deducción lógica dealgunos valores empleados en la aplicación de esta ley:1. La suma de las caídas de tensión en todas las resistencias de un circuitoserie es igual al valor total del voltaje aplicado (el valor de la fuente).2. La intensidad de corriente en un circuito serie es la misma en todos suspuntos.3. La suma de todas las resistencias de un circuito serie es igual a laresistencia total del circuito.

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Consideremos un circuito serie compuesto por tres resistencias (R1, R2 y R3),cuyos valores ignoramos, las cuales están conectadas a una fuente (E) de 100voltios, y en cuyo circuito circula una corriente de 2 amperios.Se trata de hallar la resistencia total Rt del circuito, conociendo la tensión y laintensidad:

En primer lugar, aplicando una de las características de los circuitos serie,sabemos que la corriente en cualquier parte del circuito tiene siempre la mismaintensidad, por tanto ya tenemos que el valor de 2 A es la intensidad total.En segundo lugar, aplicando otra de las características, sabemos que laresistencia total del circuito del ejemplo tiene que ser forzosamente la suma delas tres resistencias. Por tanto, Rt=R1+R2+R3.Ahora, despejando la fórmula básica de la ley de Ohm, obtenemos que laresistencia de un circuito es igual a su caída de tensión dividida entre laintensidad que circula por ella. En nuestro circuito ejemplo, la resistencia total(Rt) sería igual al voltaje total (E) partido por la intensidad total (It):

Aunque desconozcamos el valor de cada resistencia individualmente, ahora yasabemos que el valor de las tres juntas, es decir, de la resistencia total Rt, es de50 ohmios.

Circuitos paraleloDebemos saber que:1. El voltaje existente en los extremos de cada una de las resistenciasconectadas en paralelo es siempre el mismo.2. La corriente en cada una de las ramas de un circuito paralelo no siemprees la misma, y depende del valor de las resistencias conectadas a ellas. Laintensidad total es la suma de las intensidades de cada rama.3. Las resistencias en paralelo, al contrario de lo que sucede cuando seconectan en serie, no se suman, sino que ven reducido su valor, de tal forma quela resistencia total del circuito será siempre inferior a la menor de ellas.

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Es conveniente familiarizarse con este tipo de circuitos, pues pues la granmayoría de instalaciones, tanto domésticas como industriales, presentancircuitos en paralelo. Una lámpara, la lavadora, el televisor.Aunque el voltaje entre los extremos de cada resistencia es siempre el mismo, lacorriente que fluye por ella depende de su valor, por tanto, si la resistencia esbaja circulará más corriente, y menos si la resistencia es alta. Lo podemosentender mejor si aplicamos el ejemplo de los electrodomésticos:Si encendemos una lámpara de 50 vatios circulará por ella menos corriente quesi encendemos una de 100 vatios, ya que la lámpara de 50 tiene una resistenciamayor que la de 100. Si encendemos la plancha, entonces la corriente serámuchísimo mayor que cualquier lámpara, ya que este electrodoméstico, quesuele ser de 700 vatios para arriba, presenta una resistencia muy baja al paso dela corriente

Todos estos aparatos tienen aplicada la misma tensión (220 voltios), pero lascorrientes que circulan por cada rama son diferentes, porque cada aparato ofrecedistinta resistencia al paso de la corriente eléctricaAlgo que debemos tener en cuenta en los circuitos en paralelo, es que lasresistencias tienen que estar diseñadas para trabajar con el mismo voltaje. Porejemplo, en el hogar todos los electrodomésticos funcionan con el mismo voltaje(en Argentina es de 220 voltios), si alguno de ellos utilizase 125 voltios, alconectarlo a la red de 220 no funcionaría o lo haría defectuosamente (circularíauna corriente insuficiente). Por su parte, si utilizase 480 voltios, seguramente sequemaría (circularía una corriente excesiva).

Circuitos serie-paraleloLos circuitos serie-paralelo son combinaciones de resistencias (tres o más), unaparte de las cuales están dispuestas en serie y otra parte en paralelo.Existen dos tipos básicos de circuitos serie-paralelo: uno que incluye unaresistencia en serie con una agrupación de resistencias en paralelo, y otroconsistente en una agrupación de resistencias en paralelo que incluye algunarama de resistencias en serie.Muchos de estos circuitos son utilizados a menudo en motores eléctricos ydispositivos eléctricos de control.

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Tipo consistente en una resistenciaen serie con una agrupación deresistencias en paralelo

Tipo consistente en unaagrupación de resistencias enparalelo, una de cuyas ramasincluye resistencias en serie

Para hallar la resistencia total de un circuito serie-paralelo no es necesarioutilizar ninguna fórmula nueva. En realidad, un circuito serie-paralelo no es másque una combinación de ambos, por ello solo es necesario descomponerlo en susformas más simples (serie o paralelo) y resolverlos por separado.Ejemplo Consideremos un circuito serie-paralelo tipo básico, compuesto por unaresistencia (R1) de 10 ohmios, en serie con una agrupación en paralelo (R2 yR3) de 30 y 20 ohmios, respectivamente.

Lo primero es combinar las ramas en paralelo para obtener su resistenciaequivalente, que llamaremos Ra, para a continuación sumarla con la resistenciaen serie R1.Para calcular la resistencia equivalente (Ra) de R2 y R3, podemos utilizar elmétodo de productos entre sumas, ya estudiado en su momento (si ambasresistencias fuesen del mismo valor, sería suficiente con dividir el valor de unade ellas entre 2).

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Ya sabemos que la resistencia equivalente (Ra) de las ramas en paralelo es 12ohmios. Como se puede observar en el esquema, hemos reducido el circuito ados simples resistencias en serie: R1 de 10 ohmios, y Ra de 12 ohmios. Portanto, dado que en los circuitos en serie las resistencias se suman para obtener elvalor total (Rt), resulta:Rt = R1 + Ra = 10 + 12 = 22 ohmios

BIBLIOGRAFIA:

/www.kalipedia.com

/www.asifunciona.com

/www.mailxmail.com

/www.jfinternational.com

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