Modulo Formativo: Rodamientos
PROYECTO NIC/023MEJORAMIENTO DE LOS NIVELES DE COMPETENCIA
PROFESIONAL Y TCNICA EN EL MBITO NACIONALINSTITUTO NACIONAL
TECNOLGICO
DIRECCIN GENERAL DE FORMACIN PROFESIONAL
DIRECCIN TCNICA DOCENTE
DEPARTAMENTO DE CURRCULUM
Agosto 2013INSTITUTO NACIONAL TECNOLGICO
Cra. Loyda Barreda Rodriguez
Directora Ejecutiva
Cro. Walter Saenz Rojas
Sub Director Ejecutivo
Cra. Daysi Rivas Mercado
Directora General de Formacin Profesional
COORDINACIN TCNICA
Cra. Nelly Pedroza Carballo
Responsable Departamento de Currculum
Cro. Mario Valle Montenegro
Especialista en Formacion ProfesionalOrganismo financiante.
Proyecto NIC/023
Agosto, 2013
PRESENTACIN
El Instituto Nacional Tecnolgico (INATEC), como organismo rector
de la Formacin Profesional en Nicaragua ha establecido un conjunto
de polticas y estrategias en el marco de la implementacin del Plan
Nacional de Desarrollo Humano, para contribuir con el desarrollo
econmico que nos permita avanzar en la eliminacin de la pobreza en
Nicaragua.
El Gobierno de Reconciliacin y Unidad Nacional a travs de INATEC
ha formado y entregado miles de nuevos tcnicos a la economa
nacional, brindndoles mayores oportunidades de empleo y mejores
condiciones de vida a las familias nicaragenses, mediante una
oferta de Formacin Profesional ms amplia que dignifique los
oficios, formando con calidad a jvenes, mujeres y adultos,
contribuyendo as, a la generacin de riqueza para el bienestar
social con justicia y equidad.
Nos proponemos profundizar la ruta de restitucin de derechos
para continuar cambiando hacia un modelo que brinde ms acceso,
calidad y pertinencia al proceso de Formacin Profesional de las/los
nicaragenses sustentada en valores cristianos, ideales socialistas
y prcticas cada vez ms solidarias.
Este esfuerzo debe convocarnos a todos, empresarios, productores
del campo y la ciudad, a los subsistemas educativos, a la
cooperacin nacional e internacional disponiendo recursos y energas
de manera integral y solidaria, para el presente y el futuro; a
trabajar en unidad para la formacin de profesionales tcnicos con
competencias en las especialidades; agropecuaria, agroindustrial,
industrial, construccin, turismo e idiomas; dotar de recursos
humanos competentes a la micro, pequea y mediana empresa y acompaar
a las mujeres en iniciativas productivas en todos los campos.
La elaboracin y edicin de este manual ha sido posible gracias la
asesora, apoyo econmico y tecnolgico del Proyecto NIC/023, y la
revisin tcnica metodolgica de especialistas del Departamento de
Currculum del INATEC.
El presente manual para el participante sirve de instrumento
metodolgico en el desarrollo de las capacidades que deben
adquirirse en el proceso formativo en las cualificaciones tcnicas
de montaje y mantenimiento de instalaciones elctricas de baja
tension y Reparacin de Equipos de Audio y Video para el
Mejoramiento de los niveles de competencia profesional y Tcnica en
el mbito NacionalNDICE
Pg.
1MODULO FORMATIVO:
1MF000_2: ELECTROTECNIA Y MEDICIONES ELCTRICAS
2RECOMENDACIONES GENERALES
3I. INTRODUCCIN
4UNIDAD I. INTRODUCCIN A LA ELECTROTECNIA.
4Objetivos de aprendizaje de la unidad:
41. Electrotecnia
41.1Estructura y propiedades elctricas de la materia
51.2Cargas Elctricas.
61.3Conductores y Aislantes
71.4Tipos de corriente elctrica (Alterna AC y Directa DC)
81.5Energa elctrica
81.6Definicin y formas de energa.
91.7Efecto Joule
91.8Capacitor:
101.9Capacitancia
111.10Inductor
111.11Inductancia
121.12Autoinduccin
131.13Reactancia
131.14Impedancia.
131.15Reactancia Capacitiva XC.
141.16Reactancia Inductiva XL
141.17Potencia elctrica
171.18Factor de Potencia (Fp).
171.19Anlisis de circuito RL y RC en serie y en Paralelo
191.20Anlisis de Circuito RLC en serie y paralelo.
201.21Anlisis de circuitos de corriente contnua.
22EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
24UNIDAD II. ANLISIS DE CIRCUITOS INDUCTIVOS, REACTIVOS Y
CAPACITIVOS
24Objetivos de aprendizaje de la unidad
242. Ley de Ohm.
252.1Ley de Ohm Aplicada a circuitos resistivos asociados en
serie paralelo y mixto
252.2Circuitos series
262.3Circuito paralelo.
262.4Circuitos mixtos.
262.5Leyes de Kirchhoff
272.6Ley de corriente de Kirchhoff
272.7Ley de voltajes de Kirchhoff
282.8Energa Almacenada por un Condensador.
282.9Tipos de Condensadores
312.10Asociacin de inductores en serie
322.11Asociacin de inductores en Paralelo
332.12Asociacin de Capacitores en serie.
342.13Asociacin de Capacitores en Paralelo.
342.14Energa no renovable (Energa Fsil y Energa Nuclear)
382.15Energas renovables (elica, solar trmico, hidroelctrico,
geotrmico)
44EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
46UNIDAD III. CALCULO DE PARAMETROS ELECTRICOS EN CORRIENTE
DIRECTA Y CORRIENTE ALTERNA.
46Objetivos de aprendizaje de la unidad
463Ley de ohm aplicada a circuitos resistivos en serie,
paralelo, mixto
483.1Divisores de tensin o voltaje.
483.2Divisores de corriente
493.3Representacin vectorial de la impedancia, tensin y
corriente
55EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
57UNIDAD IV. NORMATIVA DE RIESGOS ELCTRICOS.
57Objetivos:
574.Seguridad en las instalaciones elctricas.
604.1Normativa sobre seguridad.
614.2Equipos de proteccin personal
624.3.Generalidades sobre el cdigo cien (cdigo de instalaciones
elctricas de Nicaragua)
654.4. Riesgo elctrico.
69EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
70UNIDAD V. INSTRUMENTOS BSICOS Y ESPECIALES DE MEDICIN
(ANALGICOS Y DIGITALES).
70Objetivos de aprendizaje de la unidad
705.Instrumentos de medicin elctrica.
705.1Instrumentos de medida. Tipologa y caractersticas
715.2Multmetro analgico
755.3El multmetro Digital
775.4Simbologa utilizada en aparatos de medida
785.5Cualidades de los aparatos de medida
795.6Instrumentos de medicin elctrica
795.7Procedimiento de conexin
825.8Uso y manejo del Ampermetro
855.9Uso y manejo de la Pinza amperimtrica.
865.10Uso y manejo del hmetro
895.11Uso y manejo del Vatmetro
905.12Medicin de potencia activa
915.13Medicin de potencias reactivas
925.14Uso y manejo del Cosmetro
935.15Medida del Factor de potencia Fp
935.16- Contador de energa elctrica
955.17- Uso y manejo del Tacmetro
965.18- Uso y manejo del Fasmetro
975.19Uso y manejo del Megger
1015.20Uso y manejo del Luxmetro
1015.21Uso y manejo del analizador de red
1025.22Anemmetro y Veleta
1035.23Densmetro
1055.24Medidor de Temperatura
1065.25Medidor de Campo Magntico
108EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
110UNIDAD VI. MEDICIN DE MAGNITUDES BSICAS Y ESPECIALES.
110Objetivos de aprendizaje de la unidad
1106.Sistemas trifsicos.
1106.1Caractersticas de un sistema Trifsico
1106.2Definicin:
1116.3Circuito trifsico balanceado
1116.4Voltajes de fase
1136.5Ventajas de los sistemas trifsicos
1136.6Potencia en circuitos trifsicos
1166.7Conceptos y fenmenos electromagnticos
1166.8Magnetismo:
1176.9Electromagnetismo
1186.10Campo Magntico
1186.11Ley de polaridad
1186.12Induccin Magntica
1196.13Ley de Lenz
121EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
122Glosario
126Bibliografa
MODULO FORMATIVO:
MF000_2: ELECTROTECNIA Y MEDICIONES ELCTRICASAsociado a la
unidad de competencia:
EEL001_2 Montaje y mantenimiento de instalaciones elctricas de
baja tensin.EEL004_2. (Reparacin de equipos electrnicos de audio y
vdeo)
Capacidades a adquirir en este mdulo formativoC1: Analizar los
riesgos y efectos de la electricidad, relacionndolos con los
dispositivos de proteccin que se deben emplear y con los clculos de
las instalaciones.C2: Analizar conceptos bsicos de electrotecnia
describiendo los parmetros, unidades de medida, tipo de corriente,
y seguridad establecida. C3: Calcular magnitudes bsicas utilizando
la ley de ohm, configuracin serie, paralelo, mixto, divisor de
voltaje y de corriente, leyes de Kirchhoff, inductancia,
capacitancia(LC), resistencia-inductancia (RL) y
resistencia-capacitancia (RC), resistencia-inductancia-capacitancia
(RLC) en circuitos simple monofsico, compuesto por cargas
resistivas, inductivas y capacitivas, tomando en cuenta la
representacin vectorial en rgimen permanente.C4: Medir las
magnitudes bsicas de un circuito elctrico, seleccionando el aparato
de medida adecuado, eligiendo la escala ptima, en corriente
continua o alterna y conectndolo correctamente.C5: Realizar clculos
a circuitos trifsicos de corriente alterna, identificando el tipo
de sistema y conexin.C6: Analizar principios bsicos del
electromagnetismo, describiendo las interacciones entre campos
magnticos, conductores elctricos y principio de funcionamiento de
las mquinas elctricas.RECOMENDACIONES GENERALES Para iniciar el
estudio del manual, debe estar claro, que su dedicacin y esfuerzo,
le permitirn adquirir los conocimientos tecnolgicos para ponerlos
en prctica en ejercicios de taller. Al comenzar el estudio de la
unidad didctica, debe leer los objetivos planteados al inicio,
estos le facilitarn la comprensin de los logros propuestos. A
medida que avance en el estudio, recopile inquietudes o dudas de
los contenidos desarrollados, solicite aclaraciones en las sesiones
de clase. Analice la informacin descrita en el manual y consulte a
su instructor cuando necesite aclaraciones
Ample sus conocimientos con la bibliografa indicada u otros
textos que estn a su alcance. Resuelva responsablemente los
ejercicios de autoevaluacin y verifique sus respuestas con sus
compaeros e instructor. Prepare el puesto de trabajo, segn la
operacin a realizar, cumpliendo con las normas de higiene y
seguridad laboral. Durante las prcticas de taller, sea amigable con
el medio ambiente, no tire residuos fuera de los lugares
establecidos. Recuerde siempre que el cuido y conservacin de las
herramientas y equipos garantizaran el correcto desarrollo de las
clases prcticas y que en el futuro los nuevos participantes harn
uso de ellas.I. INTRODUCCINEl Manual para el participante
Electrotecnia y Mediciones, est dirigido a los
estudiantes/participantes que cursan la Cualificacin en MONTAJE Y
MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES ELCTRICAS DE BAJA TENSIN y REPARACIN
DE EQUIPOS ELECTRNICOS DE AUDIO Y VDEO, con la finalidad de
facilitar el proceso enseanza-aprendizaje durante su formacin
tcnica.
El manual est estructurado metodolgicamente para adquirir las
capacidades que describe el mdulo formativo asociado a las
cualificaciones antes mencionadas.
Al inicio de cada unidad didctica se enumeran los objetivos de
aprendizaje, los cuales debes leer y analizar para apropiarte de
los conocimientos que estn asociados al logro de las capacidades o
resultados de aprendizaje que describe el mdulo formativo.
Este manual contiene actividades para el aprendizaje y
ejercicios de autoevaluacin que le ayudarn a consolidar los
conocimientos estudiados.
La elaboracin de este manual ha sido posible gracias al apoyo
econmico del Proyecto del Proyecto NIC/023. UNIDAD I. INTRODUCCIN A
LA ELECTROTECNIA.Objetivos de aprendizaje de la unidad:
1. - Analizar los conceptos bsico de las magnitudes elctricas
para su aplicacin en las instalaciones elctricas.
2. -Describir los componentes de un circuito elctrico para su
posterior aplicacin.
3. -Analizar el efecto Joule en un conductor elctrico para una
buena seleccin de los conductores1. Electrotecnia
La electrotecnia es la ciencia que estudia las aplicaciones
tcnicas de la electricidad, posee una influencia decisiva sobre los
fenmenos Elctricos Naturales, como por ejemplo el rayo, que no ha
dejado de impresionar a la humanidad, Estos fenmenos nos recuerdan
cuales son las fuerzas naturales y cules son los peligros que nos
trae la electricidad. Sin embargo, nos permite comprender los
esfuerzos que fueron necesarios para hacerla til a la
humanidad.
1.1 Estructura y propiedades elctricas de la materiaLa
estructura es la disposicin y orden de las partes dentro de un
todo. Los tomos son la fraccin ms pequea de materia estudiados por
la qumica, estn constituidos por diferentes partculas, cargadas
elctricamente; los electrones, de carga negativa; los protones, de
carga positiva y los neutrones, que tienen carga neutra (sin
carga), todos ellos aportan masa para contribuir al peso del
tomo.
Todos los tomos de un mismo elemento tienen la misma estructura
electrnica, pudiendo diferir en la cantidad de neutrones (llamados
Istropos). Las molculas son las partes ms pequeas de una sustancia
(como el azcar), y se componen de tomos enlazados entre s. Si
tienen carga elctrica, tanto tomos como molculas se llaman iones;
si son positivos se llaman cationes y si son negativos se llaman
aniones.
Dentro de los tomos, podemos encontrar un ncleo atmico y uno o
ms electrones. Los electrones son muy importantes para las
propiedades y las reacciones qumicas. Dentro del ncleo se
encuentran los neutrones y los protones. Los electrones se
encuentran alrededor del ncleo. Tambin se dice que es la unidad
bsica de la materia con caractersticas propias. Est formado por un
ncleo donde se encuentran protones.
1.2 Cargas Elctricas.Toda la materia del universo est
constituida por tomos. El tomo est compuesto de tres partculas
bsicas:
Electrones: Partculas con carga negativa que giran alrededor del
ncleo. Protones: Partculas con carga positiva.
Neutrones: Partculas sin carga (neutras).
Estructura del tomoLos protones y los neutrones se combinan en
un pequeo grupo llamado ncleo. Y en la periferia se encuentran los
electrones.Ley de la Fuerza Elctrica de Coulomb, especifica que las
cargas opuestas reaccionan entre s con una fuerza que hace que se
atraigan. Las cargas de igual polaridad reaccionan entre s con una
fuerza que hace que se repelan. En el caso de cargas opuestas y de
igual polaridad, la fuerza aumenta a medida que las cargas se
aproximan. En resumen la Ley de Coulomb establece que: Las cargas
opuestas se atraen y las cargas iguales se repelen.
La electricidad es un flujo libre de electrones. La electricidad
esttica son los electrones libres que permanecen en un lugar, sin
moverse y con una carga negativa. Si estos electrones estticos
tienen la oportunidad de saltar hacia un conductor, se puede
producir una descarga electrosttica puede producir graves problemas
en los equipos electrnicos sensibles. Como chips o los datos del
computador,
Se puede hacer referencia a los tomos, o a los grupos de tomos
denominados molculas, como materiales. Los materiales se pueden
clasificar en aislantes, conductores y semiconductores que
controlan el flujo de los electrones y trabajan juntos en distintas
combinaciones.
1.3 Conductores y Aislantes Los conductores son materiales cuya
resistencia al paso de la corriente es muy baja, los mejores
conductores elctricos son metales como el cobre, oro, hierro,
aluminio y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no
metlicos que tambin poseen la propiedad de conducir la electricidad
como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas como el
agua del mar o cualquier otro material en estado de plasma.
Los Aislantes: son materiales con muy poca capacidad de
conduccin elctrica o casi nula. Los materiales aislantes ms
frecuentemente utilizados son: plsticos y cermicas. Los aislantes
son utilizados para separar conductores elctricos evitando
cortocircuitos, tambin se utilizan en las torres de alta tensin
para sostener o sujetar cables elctricos sin que estos entren en
contacto con la estructura metlica de las torres1.4 Tipos de
corriente elctrica (Alterna AC y Directa DC) La corriente elctrica
puede ser corriente continua (C.C, o bien DC) o Corriente Alterna
(C.A), La corriente continua, es constante en el tiempo, por
ejemplo la pila o batera. Tiene un polo positivo y uno negativo, y
los electrones viajan del negativo al positivo siempre. La
corriente alterna en cambio, tambin su nombre lo dice, va
alternando, a razn de 50 veces por segundo, o 60 veces por segundo
entre positivo uno y negativo el otro. Antes slo se usaba la
continua, pero en alto voltaje es muy peligrosa, (te da la
corriente y quedas pegado). Ahora las lneas domsticas e
industriales son alternas, como cae a cero y luego aumenta, te
puedes "soltar" en caso de accidente. La corriente Continua. Es muy
susceptible a perder potencia en los largos cables de conduccin la
corriente alterna viaja en ambas direcciones y es menos
susceptible, a la resistencia en tramos largos. Es ms popular la
alterna ya que ese ms fcil el transformarla en mayor o menor
voltaje o amperaje que la corriente continua.
Representacin grfica de tensin DC
Corriente alterna (CA o AC), los electrones se desplazan de un
polo a otro, a partir de su posicin fija en el cable (centro),
oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno
o amplitud, a una frecuencia determinada (nmero de oscilaciones por
segundo). La corriente alterna va alternando, a razn de 50 veces
por segundo, o 60 veces por segundo entre positivo y negativo,
cambiando de sentido y de signo continuamente, con tanta rapidez
como la frecuencia de oscilacin de los electrones
Seal alterna1.5 Energa elctrica
Se denomina energa elctrica a la forma de energa que resulta de
la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo
que permite establecer una corriente elctrica entre ambos, cuando
se les pone en contacto por medio de un conductor elctrico y
obtener trabajo. La energa elctrica puede transformarse en muchas
otras formas de energa, tales como la energa luminosa o luz, la
energa mecnica y la energa trmica.1.6 Definicin y formas de
energa.
La energa puede manifestarse de diferentes maneras, en forma de
movimiento (Cintica), de posicin (Potencial) de calor, de
electricidad, de radiaciones electromagnticas, etc. Segn sea el
proceso la energa se denomina:
Energa Trmica: se debe al movimiento de partculas que
constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendr menos
energa trmica que otro que este a mayor temperatura. La
transferencia de energa trmica de un cuerpo a otro debido a una
diferencia de temperatura se denomina calor
Energa Elctrica: es causada por el movimiento de las cargas
elctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energa
produce fundamentalmente, 3 efectos: Luminoso, Trmico y
magntico
Energa Radiante: Es la que poseen las ondas electromagnticas
como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas
(UV), los infrarrojos (IR), esta energa se puede propagar en el
vaco sin necesidad de soporte material alguno, por ejemplo la
energa del sol que nos llega a la tierra en forma de Luz y
Calor
Energa qumica: Es la que se produce en las reacciones qumicas.
Una pila o una batera poseen este tipo de energa. Ej. La que posee
el carbn y que se manifiesta al quemarlo
Energa Nuclear: Es la energa almacenada en el ncleo de los tomos
y que se libera en las reacciones nucleares de fisin y de fusin,
ejemplo la energa del uranio que se manifiesta en los reactores
nucleares1.7 Efecto Joule
Es el fenmeno irreversible que se da en un conductor cuando por
el circula una corriente elctrica y parte de la energa cintica de
los electrones se transforma en calor debido a los choques que
sufren con los tomos del material conductor por el que circulan
elevando la temperatura del mismo. Su nombre se da en honor al
fsico Britnico James Prescott Joule.1.8 Capacitor: Un condensador o
capacitor es un dispositivo electrnico que est formado por dos
placas metlicas separadas por un aislante llamado dielctrico, que
evita el paso de la corriente directa. El capacitor es un
dispositivo que almacena energa en forma de un campo elctrico
(Cuando funciona en DC)
estructura del capacitor
Tipos de Capacitores1.9 Capacitancia
Se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas
elctricas que es capaz de almacenar. - La funcin del dielctrico es
aumentar la capacidad del condensador. La unidad de medida de la
capacitancia es el Faradio, generalmente en microfaradio (uF),
nano-faradio (nF) y pico-faradio (pF).
Representacin simblica de los capacitores1.10 Inductor
Un inductor est constituido usualmente por una bobina de
material conductor, tpicamente alambre o hilo de cobre esmaltado
devanado alrededor de un ncleo de aire o de ferrita.
1.11 Inductancia
Es la oposicin a los cambios de la corriente alterna, se
representa con la letra L y su unidad de medida es el Henrry
Inductores y smbolo del inductorAuto inductanciaDe acuerdo con
la ley de Ampere, la corriente de un circuito forma parte un campo
magntico alrededor del mismo. Adicionalmente si la corriente cambia
en el tiempo de acuerdo con la Ley de Faraday se crea un campo
elctrico inducido en todo el espacio, el cual genera a todo lo
largo del mismo circuito una fuerza electromotriz inducida
(autoinduccin). Una de las principales aplicaciones es el
transformador que se presenta de acuerdo a sus caractersticas en el
nmero de espiras, material conductor, tipos de transformadores y el
ncleo principal por donde circula el flujo magntico que se
introduce en el circuito primario. Esto a su vez puede
esquematizarse por un aumento o una disminucin del potencial de
salida. Es decir de acuerdo a las necesidades de aplicacin en la
industria
Auto inductancia1.12 Autoinduccin Es un fenmeno electromagntico
que se presenta en determinados sistemas fsicos como por ejemplo
circuitos elctricos con una corriente elctrica variable en el
tiempo. En este tipo de sistemas la variacin de la intensidad de la
corriente produce un flujo magntico variable, lo cual a su vez
genera una fuerza electromotriz (voltaje inducido) que afecta a su
vez a la corriente elctrica que se opone al flujo de la corriente
inicial inductora es decir, tiene sentido contrario
Un inductor es un circuito que consiste en un conductor
enrollado alrededor de un ncleo (ya sea de aire o de hierro). El
fenmeno de autoinduccin surge cuando el inductor y el inducido
constituyen el mismo elemento.Cuando por un circuito circula una
corriente elctrica, alrededor se crea un campo. Si vara la
corriente, dicho campo tambin vara y, segn la ley de induccin
electromagntica de Faraday, en el circuito se produce una fuerza
electromotriz o voltaje inducido, denominado fuerza electromotriz
auto inducida. Segn la ley de Lenz, si la autoinduccin ocurre por
disminucin de la intensidad, el sentido de la corriente auto-
inducida es el mismo que el de la corriente inicial, o, si la causa
es un aumento, el sentido es contrario al de esta corriente.1.13
ReactanciaEn electrnica y Electrotecnia se le denomina Reactancia a
la oposicin ofrecida al paso de Corriente Alterna por inductores y
capacitores, La reactancia se denota con la letra X, se mide en
Ohmios ().
Es la Reactancia
W es la frecuencia angular a la cual est sometido el elemento, L
y C son los valores de inductancia y capacitancia
respectivamente.
Dependiendo del valor de la energa y la reactancia se dice que
el circuito presenta
Si X > 0, reactancia inductiva Si X = 0 no hay reactancia y
la impedancia es puramente resistiva Si X < 0, Reactancia
Capacitiva 1.14 Impedancia.
La Reactancia junto a la Resistencia elctrica determinan la
impedancia total de un circuito (Z) tambin medida en Ohmios.
1.15 Reactancia Capacitiva XC.Es la oposicin al paso de la
corriente elctrica en un capacitor, se representa por XC y su valor
est dado por:
Donde
XC = Reactancia Capacitiva en Ohmios
C= Capacitancia en Faradios
f = Frecuencia en Hertz
w = Frecuencia Angular1.16 Reactancia Inductiva XLEs la oposicin
al paso de la corriente alterna en un inductor o bobina, se
representa por XL y su valor est dado por
Donde
XL = Reactancia Inductiva en Ohmios
L = Inductancia en henrios
f = Frecuencia en Hertz
w = Frecuencia angular
1.17 Potencia elctrica
Se define como la capacidad de un circuito de realizar un
trabajo o un proceso de transformacin de la energa elctrica en
trabajo.
Tambin se define como cantidad de trabajo desarrollada en un
instante por unidad de tiempo realizado por una corriente
elctrica
La potencia elctrica desarrollada en un cierto instante por un
dispositivo de dos terminales es el producto del voltaje o
diferencia de potencial entre las terminales y la intensidad de
corriente que pasa a travs del dispositivo. Esto es: P= V.I
Donde I es el valor instantneo de la corriente (Amperios), U es
el valor instantneo del voltaje (en voltios) y P estar expresada en
Watts.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede
calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia
tambin puede calcularse como
P= R.I2
oP= U2 /RLas redes de corriente elctrica suministran energa que
se utiliza para dos funciones distintas:
La energa activa, que se transforma en trabajo til y calor.
La energa reactiva, utilizada para crear campos magnticos
(induccin).
Tipos de energaTodas las mquinas elctricas (motores,
transformadores.) se alimentan, en corriente alterna, para dos
formas de consumo: el que transforman en potencia activa, con las
correspondientes prdidas por efecto Joule (calentamiento), y el
correspondiente a la creacin de los campos magnticos, que
denominamos reactiva.La energa activa corresponde a la potencia
activa P dimensionada en W; se transforma ntegramente en energa
mecnica (trabajo) y en calor (prdidas trmicas).
Resultado que indica que la potencia activa es debido a los
elementos resistivos, inductivos y capacitivos.
P: Potencia activa
V: Voltaje
I: Corriente o intensidad
Cos: Funcin trigonomtrica coseno: Angulo (letra griega Teta)
La energa reactiva corresponde a la energa necesaria para crear
los campos magnticos propios de su funcin.
Esta energa es suministrada por la red de alimentacin
(preferencialmente) o por los condensadores instalados para dicha
funcin.
Los receptores consumidores ms importantes de energa reactiva
son:
Los motores asncronos, en proporciones del 65 al 75% de energa
reactiva (Q) en relacin a la energa activa (P).
Los transformadores, en proporciones del 5 al 10% de energa
reactiva (Q) en relacin a la energa activa (P).
Otros elementos, como las reactancias de las lmparas
fluorescentes y de descarga, o los convertidores estticos
(rectificadores), consumen tambin energa reactiva.
Lmpara FluorescenteLa red de suministro alimenta la energa
aparente que corresponde a la potencia aparente, denominada S y
dimensionada en (VA). Volt-AmperiosLa energa aparente es la
resultante de dos energas vectoriales, la activa y la reactiva.S =
V * I1.18 Factor de Potencia (Fp).
Es el desfase entre la corriente y el voltaje o la relacin entre
la Potencia Activa P y la Potencia Aparente S, designndose en este
caso como Cos , siendo este el valor de dicho Angulo.
1.19 Anlisis de circuito RL y RC en serie y en ParaleloCircuito
RL en serie: Formado por resistor e inductor conectados en serie,
por tanto la corriente a travs de todo el circuito es la misma o
sea que tiene un ngulo de fase cero 0 El voltaje aplicado en un
circuito en serie RL es igual a la suma vectorial de las cadas de
voltaje (teorema de Pitgoras)
Circuito RL en serieCircuito RL en paralelo: Formado por
Resistor e Inductor conectados en paralelo por tanto los voltajes
en cada rama son iguales y la corriente es diferente en cada rama
del circuito
Circuito RL en paraleloCircuito RC en SerieCircuito formado por
Resistor y capacitor. El anlisis de los circuitos RC se basa en el
hecho que el voltaje en el capacitor se atrasa 90 respecto a la
corriente
Circuito RC en serieCircuito RC en Paralelo: Formado por
Resistor e Inductor conectados en paralelo por tanto los voltajes
en cada rama son iguales y la corriente es diferente en cada rama
del circuito
Circuito RC en Paralelo1.20 Anlisis de Circuito RLC en serie y
paralelo.
Circuito RLC en serie: La corriente en un circuito que contiene
resistencia, reactancia inductiva, reactancia capacitiva se
determina por la impedancia total de la combinacin. La corriente es
la misma en R, XL y XC por estar en serie. La cada de voltaje en
cada elemento es. VR = IR
VL = I XL
VC = I XC.
Circuito RLC en SerieEl Voltaje en R est en fase con la
corriente que pasa por la resistencia. El voltaje en la inductancia
se adelanta a la corriente que pasa por la inductancia en 90. El
voltaje en C se atrasa 90 a la corriente que pasa por C, como VL y
VC estn exactamente 180 fuera de fase y actan en direcciones
exactamente opuestos, se restan algebraicamente. Cuando XL es mayor
que XC, el circuito es inductivo, VL es mayor que VC y I se
adelanta a VT. Cuando XC es mayor que XL , el circuito es
capacitivo, VC es mayor que VL de manera que I se atrasa a
VT.Circuito RLC en Paralelo:
Un circuito de Corriente Alterna con Resistor, Inductor y
Capacitor en paralelo. El voltaje es el mismo en cada rama, as que
VT =VR =VC =V L. Se usa el voltaje aplicado VT como la lnea de
referencia para medir el ngulo de desfase .
La corriente total IT, es la suma de IR, IL e IC. La corriente
IR, est en fase con el voltaje aplicado VT. La corriente, IL, se
atrasa 90 al voltaje total. IC e I L estn exactamente 180 fuera de
fase, as que actan en direcciones opuestas.
Si IL > IC, IT sea atrasa a VT y el circuito RLC paralelo se
considera inductiva Si IC > IL, Entonces IT se adelanta a VT por
tanto este circuito RLC paralelo se considera capacitivo. Cuando XL
> XC, la corriente capacitiva es mayor que la corriente
inductiva y el circuito es capacitivo.
Cuando XC > XL, la corriente inductiva es mayor que la
corriente capacitiva y el circuito es inductivo. Circuito RLC en
paralelo1.21 Anlisis de circuitos de corriente contnua.Para
Analizar circuitos de corriente continua es necesario conocer
conceptos bsicos de magnitudes que intervienen en las leyes a
estudiar, por ejemplo, Voltaje, Corriente y Resistencia. El anlisis
se estudia detalladamente en la siguiente unidad didcticaVoltaje o
diferencia de potencial: Es la diferencia de potencial entre dos
puntos; es la energa que desplaza a los electrones dentro de un
conductor, su unidad de medida es el voltio y se representa con la
letra V, en algunos textos con U. La diferencia de potencial entre
dos puntos de un circuito, tambin se le llama cada de
tensin.Corriente: Cuando conectamos una carga a una pila entre las
dos puntas del cable, la pila obliga a estos electrones a moverse,
la pila provoca la aparicin de la corriente elctrica, debido a la
diferencia de potencial. Una corriente elctrica, puesto que se
trata de un movimiento de cargas, produce un campo magntico. La
unidad de medida de la intensidad de corriente elctrica es el
amperio, representado con la letra A. la corriente se simboliza con
la letra I (Intensidad de corriente).Resistencia electrica: Es la
oposicin que se le presenta al flujo de electrones en un circuito,
se representa con la letra R, su unidad de medida es el Ohm ()
letra griega omega. Esta definicin es vlida para la corriente
continua y para la corriente alterna,
Smbolo del resistorPotencia: Recordando un poco la potencia que
es igual a
P=V*I
V= P / I
I= P / V
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
I. Complete las siguientes oraciones escribiendo en la raya la
frase que corresponda
1. La electrotecnia es la ciencia que estudia
___________________________________.2. El tomo est compuesto Por:
____________, _______________ y _____________3. La ley de Coulomb
especifica que cargas iguales se ______________ y cargas opuestas
se _________________4. ________________________ es el flujo de
electrones que pasa por un conductor elctrico de forma
ordenada.
5. La corriente alterna es un tipo de corriente en la que la
direccin _______________________.
6. El ___________________Es la diferencia de potencial entre dos
puntos
II Encierre en un crculo el inciso de la respuesta correcta segn
se corresponda
1. Dispositivo que almacena energa en forma de campo elctricoa.
Inductor
b. Resistor
c. Capacitor
d. Impedancia
2. Es la oposicin a los cambios de polaridad en la corriente
alternaa. Resistencia
b. Impedancia
c. Inductancia
d. Capacitancia3. Oposicin al paso de la corriente elctrica en
un circuito formado por elementos resistivos y reactivos y su
unidad de medida es el Ohmioa. Impedanciab. Resistencia
c. Inductor
d. Buja
III Defina
1. Potencia activa, Potencia Reactiva, Potencia Aparente y
Factor de potencia
IV Responda brevemente la siguiente pregunta
1. Cules son las caractersticas de los materiales conductores y
los aislantes?UNIDAD II. ANLISIS DE CIRCUITOS INDUCTIVOS, REACTIVOS
Y CAPACITIVOS Objetivos de aprendizaje de la unidad
1- Analizar las caractersticas principales de los circuitos
elctricos tanto de corriente directa (DC) como corriente alterna
(AC) para su aplicacin en la conexin de circuitos RCL2- Analizar el
funcionamiento de los elementos que constituyen un circuito
elctrico, para su posterior instalacin.
3- Identificar los tipos de conexin elctrica que se realizan en
un sistema para la instalacin de equipos elctricos.
4- Diferenciar los tipos de condensadores de acuerdo a su funcin
en circuitos AC y DC.2. Ley de Ohm.
Es una propiedad especfica de ciertos materiales. La relacin es
un enunciado de la ley de Ohm. Un conductor cumple con la ley de
Ohm slo si su curva V-I es lineal; esto es si R es independiente de
V y de I. La relacin sigue siendo la definicin general de la
resistencia de un conductor, independientemente de si ste cumple o
no con la ley de Ohm. La Intensidad de la corriente elctrica que
circula por un dispositivo es directamente proporcional a la
diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la
resistencia del mismo.
Ley de ohmEjemplo.Si a una resistencia de 20 se le aplica un
voltaje de 100V cuanta corriente circular por ella.
2.1 Ley de Ohm Aplicada a circuitos resistivos asociados en
serie paralelo y mixto
2.2 Circuitos series
1- tiene una sola trayectoria para la corriente.
2- Si se interrumpe un circuito en serie, este se abre y no hay
flujo de corriente.
3- Las cargas en serie se conectan de tal forma que la corriente
total pasa por cada una de ellas.
4- La resistencia total del circuito para cargas en serie es la
suma de las resistencias individuales. Rt = R1+R2+R3+..
5- El voltaje total es la sumatoria de todas sus cadas de
tensin. Vt = V1+V2+V3+..
Circuito serie2.3 Circuito paralelo. Caractersticas.
1. En un circuito paralelo el voltaje es el mismo
2. Si se interrumpe una rama del circuito en paralelo siempre
habr corriente en las otras ramas
3. Las cargas totales del circuito en paralelo se puede calcular
por el mtodo de los recprocos, siempre es menor que la menor de las
cargas.
La corriente en cada rama vara inversamente con la resistencia
de la misma.
La corriente total es igual a la suma de las corrientes de las
ramas, o sea:
La resistencia total o equivalente (R) de un nmero de
resistencias conectadas en paralelo, es menor que la resistencia ms
pequea y est dada por:
2.4 Circuitos mixtos.
Este circuito es una combinacin de circuitos series y paralelos
y para resolverlos es necesario recordar las caractersticas de las
combinaciones de series y paralelos.
2.5 Leyes de KirchhoffLas leyes de Kirchhoff fueron formuladas
por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, y son conocidas como:
Ley de los nodos o ley de corrientes y Ley de las "mallas" o ley
de tensiones. Son muy utilizadas para obtener los valores de
intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito
elctrico. Surgen de la aplicacin de la ley de conservacin de la
energa.
2.6 Ley de corriente de Kirchhoff La ley de Kirchohff de la
corriente es aplicada a los circuitos en paralelos y dice: En
cualquier nodo de una red, la suma de las corrientes que entran
hacia ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del
mismo.
Ley de Corriente de KirchhoffUn nodo es un punto donde se unen
dos o ms elementos en un circuito
2.7 Ley de voltajes de KirchhoffE n todo circuito elctrico
cerrado la suma algebraica de todas las tensiones o Voltajes, Es
igual a la suma algebraica de las cadas de tensin en las
resistencias de este circuito, esta ley es aplicada a los circuitos
en serie en donde:
Ley de voltaje de KirchhoffEn toda malla la suma de todas las
cadas de tensin es igual a la suma de todas las subidas de
tensin.
2.8 Energa Almacenada por un Condensador.
El Condensador o capacitor almacena energa en el campo elctrico
que aparece entre las placas cuando se carga. La energa almacenada
puede calcularse a travs de las siguientes expresiones
2.9 Tipos de CondensadoresCondensador de aire. Se trata de
condensadores, normalmente de placas paralelas, con dielctrico de
aire y encapsulados en vidrio. Como la permitividad elctrica es la
unidad, slo permite valores de capacidad muy pequeos. Se utiliz en
radio y radar, pues carecen de prdidas y polarizacin en el
dielctrico, funcionando bien a frecuencias elevadas.
Condensador de aireCondensador de mica. La mica posee varias
propiedades que la hacen adecuada para dielctrico de condensadores:
Bajas prdidas, exfoliacin en lminas finas, soporta altas
temperaturas y no se degrada por oxidacin o con la humedad. Sobre
una cara de la lmina de mica se deposita aluminio, que forma una
armadura. Se apilan varias de estas lminas, soldando los extremos
alternativamente a cada uno de los terminales. Estos condensadores
funcionan bien en altas frecuencias y soportan tensiones elevadas,
pero son caros y se ven gradualmente sustituidos por otros
tipos.
Condensador de MicaCondensadores de papel. El dielctrico es
papel parafinado, bakelizado o sometido a algn otro tratamiento que
aumenta el aislamiento. Se apilan dos cintas de papel, una de
aluminio, otras dos de papel y otra de aluminio y se enrollan en
espiral, las cintas de aluminio constituyen las dos armaduras, que
se conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas de papel
para evitar los poros que pueden presentar. Condensador
electroltico. El dielctrico es una disolucin electroltica que ocupa
una cuba electroltica. Con la tensin adecuada, el electrolito
deposita una capa aislante muy fina sobre la cuba, que acta como
una armadura y el electrolito como la otra. Consigue capacidades
muy elevadas, pero tienen una polaridad determinada, por lo que no
son adecuados para funcionar con corriente alterna. La polarizacin
inversa destruye el xido, produciendo una corriente en el
electrolito que aumenta la temperatura, pudiendo hacer arder o
estallar el condensador.
Capacitores electrolticosCondensador de tantalio. Es otro
condensador electroltico, pero emplea tantalio en lugar de
aluminio. Consigue corrientes de prdidas bajas, mucho menores que
en los condensadores de aluminio. Suelen tener mejor relacin
capacidad/volumen, pero arden en caso de que se polaricen
inversamente.
Condensador de TantalioCondensador para corriente alterna. Est
formado por dos condensadores electrolticos en serie, con sus
terminales positivos interconectados.
Condensador de polister. Est formado por lminas delgadas de
polister sobre las que se deposita aluminio, que forma las
armaduras. (Figura 26) Se apilan estas lminas y se conectan por los
extremos. Del mismo modo, tambin se encuentran condensadores de
policarbonato y polipropileno. Condensador de PolisterCondensador
cermico. Utiliza cermicas de varios tipos para formar el
dielctrico. Existen tipos formados por una sola lmina de
dielctrico, pero tambin los hay formados por lminas apiladas.
Dependiendo del tipo, funcionan a distintas frecuencias, llegando
hasta las microondas.
Capacitor cermicoCondensador variableCondensador con dos juegos
de armaduras mviles una con respecto a la otra. Su uso implica una
variacin continua de la capacidad. La Ecuacin para el clculo del
capacitor o condensador
Condensador variable
2.10 Asociacin de inductores en serie
Al igual que la resistencia, y condensador pueden asociarse en
serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos, la capacidad
equivalente resulta ser para la asociacin en serie:
Asociacin de inductores en serieEjemplo: 1. Determine LT, para
el siguiente ejercicio.
2.11 Asociacin de inductores en Paralelo
Inductores en paralelo
Ejemplo: 1. Determine LT, para el siguiente ejercicio
2.12 Asociacin de Capacitores en serie.
Al igual que la resistencia, los condensadores pueden asociarse
en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos, la capacidad
equivalente resulta ser para la asociacin en serie:
Asociacin de capacitores en serie y ecuacinEjemplo 1:
Para el siguiente circuito serie calcule CT.
2.13 Asociacin de Capacitores en Paralelo.
Capacitores en paraleloEjemplo 1: Para el siguiente circuito
paralelo calcule CT.
2.14 Energa no renovable (Energa Fsil y Energa Nuclear)
Las fuentes de energa no renovables son aquellas que se
encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de
consumo es mayor que la de su generacin
La energa renovable se clasifica en
Combustibles Fsiles: Carbn, Petrleo y Gas Natural
Energa nuclear: Fisin y Fusin Nuclear
Combustibles FsilesRecursos generados en el pasado a travs de
procesos geobiolgicos y como consecuencia limitados. Son sustancias
originadas por la acumulacin, hace millones de aos, de grandes
cantidades de restos de seres vivos en el fondo de lagos y otras
cuencas sedimentarias Representan el 75% de las energas de carcter
no renovable y son los siguientes: Carbn Sustancia ligera de color
negro que procede de la fosilizacin de restos orgnicos vegetales.
Existen 4 tipos: antracilla, Hulla, lignito y turba.
El carbn se utiliza como combustible en la industria, en las
centrales trmicas y en las calefacciones domesticas Petrleo -Es
producto de la descomposicin de los restos de organismos vivos
microscpicos que vivieron hace millones de aos en mares, lagos y
desembocaduras de ros. Se trata de una sustancia lquida, menos
densa que el agua, de color oscuro, aspecto aceitoso y olor fuerte,
formada por una mezcla de hidrocarburos. El petrleo tiene, hoy da,
muchsimas aplicaciones, entre ellas: gasolinas, gasleo, abonos,
plsticos, explosivos, medicamentos, colorantes, fibras sintticas,
etc. De ah la necesidad de no malgastarlo como simple combustible.
Se emplea en las centrales trmicas como combustible, en el
transporte y en usos domsticos
Gas Natural Puede ser considerado el combustible fsil ms limpio,
con la menor cantidad de emisiones de CO2 y produccin nula de
partculas slidas. Su rendimiento energtico es elevado lo que
permite una mayor produccin de energa con menor cantidad de
combustible. Su consumo va en aumento pudiendo considerarse dentro
de su condicin de fuente no renovable el ms sostenible dentro de
las alternativas existentes. Es considerado por muchos expertos
como fuente energtica de trnsito hasta la total implantacin de las
energas renovables. Ocupa el segundo lugar en el porcentaje de
consumo despus del petrleo.
La Energa nuclear es la energa almacenada en el ncleo de los
tomos, que se desprende en la desintegracin de dichos ncleos. Una
central nuclear es un tipo de central elctrica en la que, en lugar
de combustibles fsiles, se emplea uranio-235, un istopo del
elemento uranio que se fisiona en ncleos de tomos ms pequeos y
libera una gran cantidad de energa (segn la ecuacin E = mc2 de
Einstein), la cual se emplea para calentar agua que, convertida en
vapor, acciona unas turbinas unidas a un generador que produce la
electricidad.Las reacciones nucleares de fisin en cadena se llevan
a cabo en los reactores nucleares, que equivaldran a la caldera en
una central elctrica de combustibles fsiles.Ventajas: Pequeas
cantidades de combustible producen mucha energa y las reservas de
materiales nucleares son abundantes.Inconvenientes: Las centrales
nucleares generan residuos de difcil eliminacin. El peligro de
radiactividad exige la adopcin de medidas de seguridad y control
que resultan muy costosas.El uranio. Energa nuclear de fisinLa
Energa nuclear de fisin se obtiene al bombardear, con neutrones a
gran velocidad, los tomos de ciertas sustancias; algunos de estos
neutrones alcanzan el ncleo atmico y lo rompen en dos partes. Se
libera una gran cantidad de energa y algunos neutrones. Estos
neutrones pueden chocar contra otros ncleos, que se rompern
produciendo ms energa y ms neutrones que chocarn contra otros
ncleos. Esto es una reaccin en cadena.
Para que esta reaccin en cadena se produzca, es necesario usar
sustancias que se desintegren fcilmente, es decir, sustancias
radiactivas. La sustancia ms usada es el uranio-235, aunque tambin
se usan el uranio-233 y el plutonio-239.
En todas estas reacciones, una pequea parte de masa se
transforma en energa segn la ecuacin E = mc2. Por eso se obtienen
cantidades tan grandes de energa. Si 1 kg de carbn produce 30000000
julios, 1 kg de uranio-235 produce 80000000000000 julios; es decir,
unos dos millones de veces ms energa.El deuterio. Energa nuclear de
fusinLa Energa nuclear de fusin ser, probablemente, la fuente de
energa del futuro. Es la misma reaccin que produce la energa en las
estrellas. El calor y la luz que nos llegan del Sol se producen en
reacciones de fusin nuclear.
En la fusin nuclear se unen tomos pequeos para formar otros de
mayor tamao. En el proceso se liberan grandes cantidades de energa,
mucho mayores que en la fisin. La sustancia ms adecuada para
fusionarse es el hidrgeno o alguno de sus istopos para dar lugar a
helio. La ms adecuada es la fusin entre deuterio (hidrgeno-2) y
tritio (hidrgeno-3).
Ventajas: No produce residuos radiactivos y el hidrgeno es muy
abundante en la naturaleza.Inconvenientes: Para iniciar la reaccin
hace falta una temperatura de 100 millones de grados centgrados.
Conseguir esta temperatura es muy difcil aunque se ha podido
alcanzar durante breves instantes con potentes rayos lser.
2.15 Energas renovables (elica, solar trmico, hidroelctrico,
geotrmico)
Adems de las energas primarias (petrleo, carbn y gas natural),
que son fuentes susceptibles de agotamiento y que adems deterioran
el medio ambiente, existen otro tipo de energas ms seguras y menos
contaminantes.
Se trata de las energas renovables o energas del presente y
futuro, y son aquellas que producen electricidad a partir del sol,
el viento y el agua. Son fuentes inagotables pero que todava
presentan grandes dificultades de almacenamiento y son menos
eficientes ya que las instalaciones tienen poca potencia y el coste
de produccin es elevado.
Representacin simblica de energas renovablesEnerga Solar
Fotovoltaica: Es la energa que se obtiene del sol, a partir de
clulas fotovoltaicas, convirtindose en energa elctrica.
La energa se acumula en bateras solares; aplicaciones: vivienda
aislada, telecomunicaciones, bombas solares, mobiliario urbano,
camping, barcos,... Conectada a la red: La energa previamente
ondulada se vende a la compaa elctrica con una prima superior a su
coste, de acuerdo con los programas de fomento y la legislacin
actual.
Algunos productos: paneles fotovoltaicos, controladores,
productos para alumbrado y bombeo, sistemas estndar de gestin y
monitoreo de instalaciones fotovoltaicas, y complementos para
cubrir diferentes tipos de instalacin:
Esquema de energa Solar Fotovoltaica
Energa Solar FotovoltaicaEnerga Solar Trmica: Es la energa
producida por el sol, que produce energa mecnica y a travs de esta,
energa elctrica. Su uso principal, es el domstico.
Actualmente es la aplicacin de energa solar ms usada en el
mundo. Fcil de instalar sobre su tejado o superficie cercana a su
piscina. La energa solar trmica es el apoyo ideal para
instalaciones de calefaccin por suelo radiante, sistemas en
expansin por saludables y de bajo consumo
Energa Solar TrmicaEnerga Elica: Es la energa cintica producida
por el viento, de ella se obtiene energa elctrica mediante molinos,
que ponen en funcionamiento turbinas elctricas.
Energa ElicaEnerga Hidrulica: Es la obtenida a partir de la cada
de agua desde una altura, convirtindose en energa cintica.
Energa HidroelctricaBio-Energas: Concerniente a los
bio-carburantes, bio-combustibles y Bio-gas que pretenden sustituir
el carbono fsil o producir calor o electricidad por combustin o
fermentacin. Tambin existe otro gran sector que es el de los
bio-Materiales, en particular los materiales plsticos (embalaje,
construccin y transporte) Para producir bio-productos o bioenerga,
se debe transformar la biomasa. Existen tres grandes familias de
transformacin: La termoqumica, la conversin biolgica y la conversin
qumica.
BiomasaEnerga geotrmica: Es aquella energa obtenida a partir del
aprovechamiento del calor interior de la tierra, generando energa
elctrica.
El funcionamiento de una central geotrmica consta de una
perforacin practicada a gran profundidad sobre la corteza terrestre
(unos 5 km), con objeto de obtener una temperatura mnima de 150 C,
y en la cual se han introducido dos tubos en circuito cerrado en
contacto directo con la fuente de calor.Desde la superficie se
inyecta agua fra a travs de uno de los extremos del tubo, la cual
se calienta al llegar al fondo formando vapor de agua y regresando
a chorro a la superficie a travs del otro tubo. En el extremo de
ste est acoplada una turbina-generador que suministra la energa
elctrica para su distribucin. El agua enfriada es devuelta de nuevo
al interior por el primer tubo para repetir el ciclo
Energa geotrmicaEJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
I Resuelva los siguientes ejercicios1. Encontrar la resistencia
(R) y potencia elctrica (P) del siguiente circuito.
2. Dado el siguiente circuito encuentre la corriente (I) que
circula por la resistencia de la plancha y la potencia (P) que
consume.
3. Calcular el voltaje (V) de la fuente de alimentacin para
energizar una grabadora
II Responda las siguientes preguntas
1. Cules son las diferencias entre conexin de circuitos en serie
y conexin de circuitos en paralelo
2. Que establece la ley de voltajes de Kirchhoff
3. Que establece la Ley de corrientes de Kirchhoff
III Mencione los tipos de capacitores que existen ms
popularmenteUNIDAD III. CALCULO DE PARAMETROS ELECTRICOS EN
CORRIENTE DIRECTA Y CORRIENTE ALTERNA.
Objetivos de aprendizaje de la unidad
1- Realizar clculos de magnitudes elctricas en circuitos
resistivos de corriente directa y corriente alterna aplicando ley
de Ohm para dimensionar el sistema a instalar.
2- Resolver circuitos resistivos aplicando la ley de los
voltajes y ley de corriente de Kirchhoff para la determinacin del
consumo de energa en el circuito.
3- Realizar clculos de impedancia, tensin, intensidad, potencias
(activa, reactiva y aparente) y factor de potencia en circuitos de
corriente alterna para la determinacin del consumo de energa.
4- Efectuar simplificacin de agrupaciones serie-paralelo de
circuitos elctricos para su representacin grfica.3 Ley de ohm
aplicada a circuitos resistivos en serie, paralelo, mixtoEjemplo.
En el siguiente circuito encuentre la resistencia total del
circuito, la corriente total del circuito, el voltaje en cada
resistencia y la potencia total del circuito
Ley de Ohm Aplicada a circuitos serieLey de ohm aplicada a
circuitos resistivos asociados en paralelo
Ejemplo:
Tres resistencias de 2, 6 y 12 ohmios se conectan en paralelo y
la combinacin se conecta a una fuente de 6 voltios. Encuentre la
resistencia total del circuito
Ley de ohm aplicada a circuitos paralelosEn ese circuito cuando
la corriente total IT sale de la fuente de voltaje se divide entre
cada una de sus cargas que forman una rama, de la siguiente
manera.
1- Una parte de la corriente total IT fluir por R1
2- Una parte de la corriente total IT fluir por R23- El resto de
la corriente fluir por R3.
Clculos
En el siguiente circuito calcule la resistencia total y la
corriente total
3.1 Divisores de tensin o voltaje.
Los divisores de voltaje se utilizan en circuitos series cuando
se desea conocer los voltajes y no se conoce la corriente. Las
ecuaciones para el divisor de tensin, en donde se tienen solamente
dos resistencias se calculan de la siguiente manera:
El voltaje que se busca es la multiplicacin del voltaje de la
fuente por la resistencia en la que se calcula el voltaje entre la
suma de las resistencias. De la misma manera se calcula para la
otra resistencia. Cuando existen ms de dos resistencias en serie
solamente se agrega la resistencia en el denominador.
Divisor de tensin3.2 Divisores de corriente
Los divisores de corriente se ven con menos frecuencia. Se
utilizan en circuitos en paralelos. La utilizacin de los divisores
de corrientes es muy importante en circuitos alimentados por
fuentes de corrientes, nos permite obtener la corriente en cada
rama aun cuando no se conoce el voltaje y se obtiene de la
siguiente manera:La corriente calculada es igual a la corriente que
alimenta el nodo multiplicada por la resistencia paralela a la
resistencia en la que se calcula la corriente dividido entre la
suma de las resistencias en paralelo. Si el circuito posee ms de
dos resistencias, es necesario calcular por separado cada paralelo
de resistores reducir el circuito a tan solo dos resistencias en
paralelo. Las ecuaciones del divisor de corriente, suponiendo que
la carga es solamente R2, vienen dadas en la siguiente figura.
Divisor de corriente3.3 Representacin vectorial de la
impedancia, tensin y corriente
Grafica de potencias en el Inductor, Capacitor y Resistor
Vectores de circuitos con resistores, capacitores e
inductores
Resumen de ecuaciones, de corriente, voltaje e
impedanciaPotencias
Triangulo de Potencias
Unidades de medidas de las potencias presentes en circuitos de
DC
Ecuaciones para Potencia Activa, Reactiva y AparenteCircuito RL
En serie: En un circuito RL en serie, recordemos que la corriente
en el inductor se atrasa aproximadamente 90 respecto al voltaje
Ecuaciones para circuitos RL en serie, triangulo de Z y de
VCircuito RL en paralelo: En un circuito RL en paralelo Las
corrientes son distintas en cada rama, por tanto la IT, ser la suma
de las corrientes de cada rama
Ecuaciones para circuito RL paralelo, triangulo de Z e ICircuito
RC en serie: En un circuito RC en serie los voltajes son distintos
y el voltaje se atrasa aproximadamente 90respecto a la
corriente
Ecuaciones para circuitos RC en serie y triangulo de impedancia
y voltajeCircuito RC en paralelo: En un circuito RC en paralelo, la
corriente total ser la suma vectorial de las corrientes que se caen
en cada rama
.Ecuaciones para Circuito RC en paraleloCircuito RLC en
serie:
Formulas y diagrama de vectorial de circuito RLC en
serieCircuito RLC en paralelo
Formulas y diagrama de vectorial de circuito RLC en
ParaleloEJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
1. Los resistores R1=8, R2=4 y R3=12, estn conectados en serie a
una fuente de 48 voltios.
a. Dibuje el circuito
b. Calcule la resistencia total
c. Calcule la corriente del circuito
d. Calcule las tensiones parciales
e. La tensin total2. En el siguiente circuito en paralelo con
resistencia de R1 = 20, R2 = 45 , R3 = 80 determine el valor del
resistencia total y las corrientes en cada una de las
resistencias.
3. Se encuentran en serie una R de 80 y una XL de 90 con 120v,
60HZ aplicados, encuntrense las Siguientes Cantidades Z, , I .VR,
VL, P, Q, S y Dibuje el diagrama vectorial.
4. Para el siguiente circuito, encuentre las corrientes de rama,
la corriente total, Z, y el diagrama fasorial.
5. Un circuito serie RLC, R=12, XL= 18.6mH, XC =1326.3f.
Encuntrese la impedancia el ngulo de fase del circuito. As como la
corriente de la lnea cuando el voltaje es 110v. Encuntrese tambin
todas las cadas de voltaje y dibuje el diagrama de fasores de
voltaje.
6. Una Xc de 40 y una R de 30 estn en serie, conectadas a una
fuente de voltaje de 120Volt. Calcule Z, I, , Dibuje el diagrama
fasorial.7. Un resistor de 20 y un capacitor de 7.95f se conectan
en paralelo a una fuente de 100 Volt, 2KHZ, Encuntrese. Las
corrientes de rama, IT, , Z, Fp, P, Q, S, Dibuje el diagrama
fasorial.UNIDAD IV. NORMATIVA DE RIESGOS ELCTRICOS. Objetivos:
1. Analizar la normativa de baja tensin tomando en cuenta los
tipos de riesgos laborales para su aplicacin en las instalaciones
elctricas.
2. Identificar los riesgos de choques elctricos en las personas
y sus efectos fisiolgicos.
3. -Analizar las cinco reglas de oro para aplicarlas en los
trabajos sin tensin.4. Seguridad en las instalaciones
elctricas.
Los aspectos de mayor importancia que deben tomarse en cuenta al
efectuar una instalacin elctrica de tipo residencial, es precisar
la carga que se va a alimentar.
Tambin se debe considerar la puesta a tierra ya que este
conductor ofrecer una mayor seguridad en cuanto a la prevencin de
algn accidente elctrico.Al momento de efectuar una instalacin
elctrica, se debe proteger la vida humana, porque los electricistas
tcnicos e ingenieros tienen la responsabilidad de evitar riesgos y
situaciones no deseadas que no solo pueden afectar el inmueble en
donde se realice la instalacin.
Para hablar de seguridad en las instalaciones elctricas debemos
de conocer los elementos equipos y fallas que podemos encontrar en
una instalacin tales como:El tablero elctricoEn el tablero elctrico
se concentran los dispositivos de proteccin y de maniobra de los
circuitos elctricos de la instalacin. Para lograr una instalacin
elctrica segura, se debe contar con dispositivos de proteccin que
acten en el momento en el que se produce una falla (cortocircuito,
sobrecarga o falla de aislacin) en algn punto del circuito. De esta
forma se evita tanto el riesgo para las personas de sufrir
accidentes elctricos, como el sobrecalentamiento de los conductores
y equipos elctricos, previniendo as dao en el material y posibles
causas de incendio.Seguridad del servicioEn el diseo de la
instalacin, es recomendable distribuir las cargas en varios
circuitos, ya que ante eventuales fallas se interrumpe solamente el
circuito respectivo sin perjudicar la continuidad de servicio en el
resto de la instalacin. Por ejemplo, en una casa se recomienda
instalar al menos 4 circuitos, uno exclusivo para iluminacin, otra
para tomacorrientes, un tercero para toma especial en la cocina y
un cuarto en la lavandera.Tipos de Fallas elctricas. Las fallas,
segn su naturaleza y gravedad se clasifican en:
Sobrecarga: Son excesos de carga que sobrepasan la intensidad
nominal de un circuito. Estas se puede producir al conectar
indiscriminadamente cargas adicionales sobre un circuito. Las
sobrecargas se caracterizan por un incremento no mucho mayor que la
corriente nominal, por lo que la instalacin puede resistirla
durante un tiempo corto. Sin embargo, al persistir la sobrecarga
produce calentamiento excesivo en los conductores, lo que puede
significar la destruccin de su aislamiento, incluso llegando a
provocar incendios.Cortocircuito: Se origina por la unin fortuita
de dos lneas elctricas sin aislamiento, entre las que existe una
diferencia de potencial elctrico (fase-neutro, fase-fase). Durante
un cortocircuito el valor de la intensidad de corriente se eleva de
tal manera, que los conductores elctricos pueden llegar a fundirse
en los puntos de falla, generando excesivo calor, chispas e incluso
flamas, con el respectivo riesgo de incendio.Falla de aislacin:
originadas por envejecimiento de las aislaciones, los cortes de
algn conductor, uniones mal aislado, etc. Estas fallas no siempre
originan cortocircuitos, sino en ocasiones sucede que superficies
metlicas de aparatos elctricos queden energizadas, con peligro de
shock elctrico para sus usuarios. Elementos de ProteccinExisten
varios tipos de protecciones diferentes, Los dispositivos ms
importantes para lograr continuidad en el servicio elctrico y
seguridad para las personas son: Fusibles (protecciones
trmicas)Estos dispositivos interrumpen un circuito elctrico debido
a que una sobre corriente quema un filamento conductor ubicado en
el interior, por lo que deben ser reemplazados despus de cada
actuacin para poder restablecer el circuito. Los fusibles se
emplean como proteccin contra cortocircuitos y sobrecargas.
Interruptor Termo magntico o DisyuntorEstos interruptores tienen
un sistema magntico de respuesta rpida ante sobre corrientes
abruptas (cortocircuitos), y una proteccin trmica basada en un
bi-metal que desconecta ante sobre corrientes. (sobre-cargas).
Estos disyuntores se emplean para proteger cada circuito de la
instalacin, su principal funcin es resguardar a los conductores
elctricos ante sobre corrientes que pueden producir peligrosas
elevaciones de temperatura.
Interruptor o Protector DiferencialEl interruptor diferencial
est destinado a la proteccin de personas contra los contactos
indirectos. Se instala en el tablero elctrico despus del
interruptor automtico del circuito que se desea proteger,
generalmente circuitos de tomas, o bien, se le puede instalar
despus del interruptor automtico general de la instalacin si es que
se desea instalar solo un protector diferencial, si es as se debe
verificar que la capacidad nominal (Amperes) del disyuntor general
sea inferior o igual a la del protector diferencial.El interruptor
diferencial censa la corriente que circula por la fase y el neutro,
que en condiciones normales debiese ser igual. Si ocurre una falla
de aislacin en algn artefacto elctrico, es decir, el conductor de
fase queda en contacto con alguna parte metlica (conductora), y se
origina una descarga a tierra, entonces la corriente que circulara
por el neutro ser menor a la que circula por la fase. Ante este
desequilibrio el interruptor diferencial opera desconectando el
circuito.
4.1 Normativa sobre seguridad.
Al realizar una instalacin elctrica deben tenerse en cuenta los
dos peligros principales enunciados: descarga elctrica e incendio o
explosin. Los equipos e instalaciones elctricas deben construirse e
instalarse evitando los contactos con fuentes de tensin y previendo
la produccin de incendio.
Seleccionar los materiales tomando en cuenta las tensiones a que
estarn sometidos.
- las operaciones a realizarse debe estar a cargo de personal
con experiencia y conocimientos.
Marcar el lugar de trabajo indicando zona de peligro y permitir
acceso solo a personal autorizado. Al instalar los equipos
elctricos debe dejarse lugar suficiente alrededor para permitir el
trabajo adecuado y el acceso para su reparacin, regulacin o
limpieza. Los lugares donde existan equipos de alta tensin no deben
usarse como pasaje habitual del personal. Sealar adecuadamente los
conductores, de manera que sea fcil seguir su recorrido. Fijar a
las paredes firmemente y cuando vayan dentro de canales, caos,
etc., tendrn, a intervalos regulares, lugares de acceso a los
mismos. Aislar los conductores mediante caucho, amianto, cambray,
etc. en el caso de que no puedan aislarse completamente, por
ejemplo: cables de troles, los conductores deben protegerse para
impedir contactos accidentales. Los fusibles deben estar bien
resguardados, por ejemplo: encerrndose o permitiendo el acceso a
las cajas slo al personal autorizado. Cuando los fusibles funcionan
con alto voltaje deben estar colocados sobre un tablero de
distribucin y deben desconectarse mediante un conmutador. Estos
conmutadores podrn accionarse desde un lugar seguro, teniendo un
letrero que indique claramente cuando se conectan o desconectan los
fusiles. Los conmutadores deben instalarse de manera tal que
impidan su manipulacin accidental. Los tableros de distribucin
deben estar blindados, encerrados los elementos conectados a
fuentes de alta tensin elctrica para evitar el acceso de personas
no autorizadas. El piso alrededor de los mismos debe estar aislado
y aquellos elementos conectados a fuentes de alta tensin deben
tener pantallas aislantes que permitan su reparacin o regulacin sin
tocarlos. Los circuitos de cada uno de los elementos del tablero
deben ser fcilmente individualizables y de fcil acceso y se deben
poner a tierra las manivelas. Para realizar reparaciones debe
cortarse el pasaje de electricidad. Los motores elctricos deben
aislarse y protegerse, evitando que los trabajadores puedan entrar
en contacto con ellos por descuido. Cuando funcionen en lugares con
exceso de humedad, vapores corrosivos, etc., deben protegerse con
resguardos adecuados. Los aparatos para soldadura y corte mediante
arco elctrico deben aislarse adecuadamente, colocando sus armazones
conectados a tierra. Las ranuras para ventilacin no deben dejar un
espacio tal que permita la introduccin de objetos que puedan hacer
contacto con los elementos a tensin.
4.2 Equipos de proteccin personalLos trabajadores deben ser
provistos de equipos de proteccin personal para garantizar la
seguridad. a. Guantes dielctricos (segn voltaje)
b. Botas dielctricas
c. Casco de proteccin para la cabeza
d. Arns, cinturones y faja de seguridad
e. Gafas contra impacto, o partculas
f. Ropa de trabajo
g. Chalecos fluorescentesh. Capote
Equipos Bsicos de proteccin personal en el
trabajo.4.3.Generalidades sobre el cdigo cien (cdigo de
instalaciones elctricas de Nicaragua)Propsito del cdigo CIENEl
propsito de este Cdigo es el de proteger a las personas y
propiedades de los peligros que implica el uso de la
electricidad.
Organizacin del Cdigo CIEN Este Cdigo se divide en nueve
Captulos. El Captulo 1 introduce sobre generalidades, definiciones
y requisitos generales de las instalaciones elctricas. Los Captulos
2, 3 y 4 expone tpicos de aplicacin general referentes a diseo,
proteccin, mtodos, materiales y equipo elctrico que se adaptan en
todos los casos, salvo en aquellas disposiciones que resulten
modificadas por los Captulos pertinentes a condiciones especiales o
particulares. Los Captulos 5, 6 y 7 se aplican a ambientes,
equipos, condiciones y usos especiales que incluyen sistemas de
alimentacin y de emergencia. Sus disposiciones complementan o
modifican las especificaciones de carcter general.
El Captulo 8, cubre los sistemas de comunicacin y, salvo donde
explcitamente se hace referencia, es independiente de los dems
captulos.
Los captulos se han dividido en artculos, y estos a su vez en
secciones, que contienen la informacin especfica. Nota: Este Cdigo
no est destinado a servir como especificacin de diseo y manual de
instrucciones para personal calificado.
Alcance, Autoridad. Este Cdigo es de observancia general en toda
la Repblica de Nicaragua y es facultad del Instituto Nicaragense de
Energa -INE-, revisar, interpretar, aplicar, cumplir y hacer
cumplir el mismo, as como decidir acerca de la aprobacin de equipos
y materiales y de conceder permisos especiales en el caso de que se
propongan mtodos alternos cuando se tenga la certeza que se lograrn
resultados equivalentes.
mbito de Ampliacin:
1. Este cdigo rige de forma obligatoria para las empresas
pblicas y privadas y proyectos, montadores electricistas, as como
para toda persona natural o jurdica relacionada con los trabajos en
instalaciones elctricas del sistema de utilizacin y que estn
autorizados para ello.
2. Las instalaciones de conductores y equipos que se conectan a
una fuente de suministro de electricidad.
Identificacin Todos los equipos y materiales que se utilicen en
las instalaciones elctricas deben tener la indicacin del nombre del
fabricante o una marca que permita su identificacin. As mismo,
deben tener indicacin de sus caractersticas elctricas, mecnicas u
otras que permitan determinar su uso. Unidades de medidas Para el
propsito de este Cdigo, las unidades mtricas de medidas estn en
concordancia con el Sistema Internacional de Unidades (SI). Los
valores de medida en el texto de este cdigo sern seguidos por un
valor equivalente en Unidades SI.Para conocer los nueve tomos de
este cdigo, debes asesorarte con tu docente, acerca de ello. La
frecuencia y el voltaje de suministro estimadas son las
siguientes.La Empresa de Distribucin suministrar la energa elctrica
con una frecuencia de 60 ciclos con variaciones de +/- 0.5%.
La Empresa de Distribucin suministrar la energa elctrica a los
voltajes nominales descritos a continuacin, con variacin de +/- 8%
en el punto de entrega al cliente
Voltaje monofsico de 120 voltios, dos conductores.
Voltaje monofsico 120/240 voltios, tres conductores.
Voltaje trifsico 120/240 voltios, tres o cuatro conductores.
Voltaje trifsico 120/208 voltios, tres o cuatro conductores.
Voltaje trifsico 480 voltios, tres o cuatro conductores.
Voltaje monofsico 7.6 kV o 14.4 kV, dos conductores o cualquier
otro voltaje de distribucin que la distribuidora emplee en esa
rea.
Voltaje trifsico 13.2 kV o 24.9 kV o cualquier otro voltaje de
distribucin que la distribuidora emplee en esa rea, cuatro
conductores
4.4. Riesgo elctrico.
Accidentes elctricos.
Los accidentes elctricos pueden ocasionar principalmente dos
tipos de lesiones:
Quemaduras de mayor o menor gravedad
Paro respiratorio o cardaco respiratorio
La supervivencia en las quemaduras no depende en realidad de una
actuacin espontnea e inmediata, sino ms bien de su extensin,
profundidad y de la respuesta al tratamiento que se de en el centro
donde se atienda urgentemente al accidentado.
En cambio el paro cardiaco-respiratorio, slo puede combatirse
eficazmente si desde el primer momento se aplican las medidas
adecuadas de recuperacin, sin prdida de tiempo y en el mismo lugar
donde se ha producido el accidente. Hay que tener en cuenta que
estos primeros momentos la sospecha de muerte, puede ser ms
aparente que real y, por tanto, es posible que la vida del
electrocutado dependa de nuestra actuacin, por tanto es importante
saber qu acciones tomar al respecto y debe haber un orden de
actuacin, como el que expondremos a continuacin.
Primeros auxilios en accidentes elctricos. Normas generalesTener
calma y seguridad actuando de forma eficaz y decidida se deber
proceder de la siguiente manera:
1. Examen rpido del lugar donde ha ocurrido el accidente,
comprobando la situacin de la vctima y de las circunstancias que le
rodean 2. Desprendimiento de la vctima si el accidentado se
encuentra todava en contacto con un conductor en tensin.
3. Comprobar si el accidentado est consciente, contina
respirando y presenta pulso y, slo en caso afirmativo, despus de
aflojar sus ropas, tratar de tranquilizarlo, observar si se hay
hemorragia, quemaduras o fracturas Oseas como consecuencias de
cadas
4. Dar Respiracin artificial inmediata si existe reconocimiento
y falta de respiracin, en el mismo lugar del accidente tratando de
no mover a la vctima 5. Aadir el masaje cardaco externo si no se
palpan los pulsos (cuello y mueca), 6. Traslado del accidentado a
un centro asistencial.
Desprendimiento de la vctimaS el accidentado contina unido a los
conductores elctricos en tensin, uno de los cuales puede ser el
suelo, no es posible iniciar maniobras de recuperacin, y, si se
alarga el tiempo de contacto, pueden aparecer lesiones de mayor
trascendencia, por lo tanto desprender inmediatamente a la
victimaAl realizar esta operacin pueden surgir diversas
eventualidades peligrosas, ante las cuales habremos de tomar
distintas precauciones:
1. Corte inmediato de la corriente utilizando los interruptores
ms prximos o, simplemente, separando los fusibles de la zona
interesada
2. Cortocircuitar los conductores, si lo anterior no es posible
o exige mucho tiempo, colocndose fuera del alcance de la corriente,
para lo cual puede tirarse por encima de los mismos, una cadena o
un cable metlico. Han de ser suficientemente gruesos para que no se
funda con el paso de la electricidad. Conectando previamente uno de
sus extremos a tierra o bien, realizar una puesta a tierra mediante
conductores de cobre o hierro de seccin no inferior a 25mm2.
3. En situaciones muy extremas corta el conductor a ambos lados
de la vctima. Utilizar cortantes con mangos aislantes y al mismo
tiempo trapos secos, gomas, etc.
4. Cuando no queda otra solucin para desprender a la vctima con
los conductores en tensin. Las preocupaciones deben ser extremas,
de acuerdo con la tensin del momento consistiendo en:a. Aislamiento
simultneo del suelo y de la corriente mediante tarima, taburete,
caja o madera seca sta ltima sobre botellas vacas y secas,
proteccin personal con guantes de caucho, telas secas o chaquetas
al revs.
b. Actuar sobre la vctima, si ha quedado precisamente acostada
en tierra y sobre el conductor, se ligarn sus pies con ropa o telas
secas, para tirar de la misma. Puede ocurrir que la vctima haya
quedado con las manos tetanizadas sobre el conductor. En este caso
se proceder a soltarle, dedo a dedo, una vez aislada la vctima, y
deslizando un pao bien seco por debajo de los mismos.
c. Actuar sobre el conductor, evitando cualquier contacto
directo o mediante objetos metlicos con cables en tensin, por lo
que se utilizarn prtigas aislantes, ganchos o simplemente un palo
seco.
5. Desprender a la vctima suspendida a cierta altura (postes,
tejados, etc.). Pueden presentar alguna variante segn las
circunstancias de cada caso.
a. Con cinturn de seguridad, acudir al extremo del poste,
evitando como siempre ponerse en contacto con el conductor si no ha
sido posible cortar la corriente, e iniciar la reanimacin en el
mismo lugar, siempre y cuando la vctima no est en contacto con la
tensin. b. Sin cinturn de seguridad prever su cada en todo momento,
si resulta posible cortar la corriente, colocando colchones,
mantas, paja, etc.
c. Descenso rpido de la vctima, cuando la reanimacin resulta
impracticable en el mismo lugar, utilizando escaleras, cuerdas,
etc. Sin preocuparse de la posicin que adopte.
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACION
I. Responda las siguientes preguntas
1. Escriba los factores que condicionan los efectos de la
corriente
2. Indique 6 efectos de la corriente elctrica sobre el cuerpo
humano
3. Qu es la electricidad esttica?
4. Qu significa electricidad + agua?
5. Mencione las cinco reglas de oro
6. Cules son los equipos de proteccin personal?
7. Mencione los pasos para brindar primeros auxilios en caso de
accidente elctrico
UNIDAD V. INSTRUMENTOS BSICOS Y ESPECIALES DE MEDICIN (ANALGICOS
Y DIGITALES). Objetivos de aprendizaje de la unidad
1- Clasificar los diferentes instrumentos de medida tomando en
cuenta las caractersticas y su funcionamiento (analgicos y
digitales)2- Explicar las instrucciones de operacin, ventajas y
desventajas de los instrumentos de medicin bsicos tanto como para
corriente CA y CD (analgicos y digitales).3- Explicar las
instrucciones de operacin, ventajas y desventajas de los
instrumentos de medicin especiales tanto como para corriente CA y
CD (analgicos y digitales)5. Instrumentos de medicin elctrica.
Son la base para apreciar el trabajo de los dispositivos
electrotcnicos, Ya sea en el diseo, instalacin, operacin y
reparacin de equipos elctricos electrnicos, se debe conocer la
forma en que se miden las diversas magnitudes elctricas tales como:
(voltmetro, ampermetro, hmetro, multmetro, cosmetro vatmetro,
megohmetro o megger, fasimetro, luxmetro, tacmetro, medidor de
temperatura, medidor de campo magntico, anemmetro, veleta,
densmetro, analizador de red, etc).Para comprender mejor la
utilizacin de estos equipos de medicin iniciaremos con algunos
conceptos que nos permiten entender el funcionamiento de estos
instrumentos elctricos de medicin.5.1 Instrumentos de medida.
Tipologa y caractersticas
Los instrumentos de medicin se clasifican de forma general en:
Analgicos y digitales5.2 Multmetro analgico Son aquellos que
indican el valor de la magnitud elctrica medida mediante el
desplazamiento de una aguja sobre una escala graduada
Multmetro digital. Es un instrumento de medida que indica
directamente en una pantalla o cartula el valor de la magnitud
elctrica medidaPrincipio de funcionamiento: Se dividen en
electromagnticos, magneto-trmicos, de induccin, electrodinmico y
electroesttico. Corriente a utilizar: Pueden ser de corriente
alterna AC corriente continua o directa (CC o CD) Magnitudes a
medir: Puede ser Voltaje, Amperios, Ohmios, Watt, capacitancia,
Tipo de indicacin: Pueden ser aparatos indicadores como: agujas,
luminosos, sonoros, numrico, etc. Ejemplo: Los analgicos
corresponden a la indicacin por movimiento de una aguja, Los
Digitales corresponden a la indicacin numrica se visualiza por
medio de una pantalla de cristal lquido.
Escalas
Es la zona graduada de la pantalla del aparato de medida. Sobre
sta se desplaza el ndice para indicarnos el valor de la medida.
Debido a la constitucin interna del aparato, obtenemos distintas
distribuciones en las divisiones de la escala.
Uniformes: todas las divisiones son iguales a lo largo de la
escala.
Escala de medicin uniformeCuadrtica: las divisiones se ensanchan
sobre el final de la escala
Escala cuadrticaEnsanchada: Las divisiones son distintas al
principio y al final de la escala
Escala EnsanchadaLogartmica: Las divisiones son menores al final
de la escala
Escala Logartmica- Partes de una escala
Rango de medicin: Indica la mxima capacidad del instrumento al
cual est destinado.Divisin: Es la distancia entre un trazo numerado
y el prximo a l.Intervalo: Es el espacio que existe entre un trazo
cualquiera y su contiguo (puede ser izquierda o derecha)Numeracin:
Es el valor del trazo indicado por el nmero correspondiente de una
escala en un instrumento analgico por ejemplo: la numeracin en la
figura que se muestra a continuacin va de 0 a 60.
Ejemplo de las partes de la escala.
Ejemplo de escalas del multmetro Analgico1- Selector de escala
(llave selectora de funcin V, A, ). Es el control mediante el cual
se selecciona la funcin a utilizar ya sea como V, A, y el tipo de
seal que desea medir como: voltaje y corriente alterno CA o directo
CD, resistencia, transistores, capacitancia, diodos o simplemente
continuidad (resistencia cero). Esta permite determinar que funcin
realizar el multmetro ya sea como Voltmetro, Ampermetro o como
Ohmetro.
2- Selector de rango: Permite elegir el rango de medicin,
siempre se elige un rango mayor al valor que se espera obtener en
la medicin para proteger el equipo de elevadas mediciones de
voltajes o corrientes. Un multmetro analgico, contiene varias
escalas graduadas en la pantalla. Cundo se realiza una medicin la
aguja se desplaza sobre las escalas y donde se detenga indica el
valor de la magnitud medida.
3- Ajuste de continuidad o cero ohmios: Muchas veces aparece en
el multmetro como la escala de continuidad o parlante, cero ohmio o
bien como adj. Consiste en la calibracin inicial del multmetro, se
unen las terminales del multmetro (positiva y negativa) de manera
que la guja se desplace por completo a cero, si no lo hace se gira
el botn adj. Hasta lograrlo, muchos equipos emiten un sonido.
4- Tornillos de ajuste: al seleccionar una funcin la posicin de
la aguja indicadora antes de la medicin de corriente o voltaje debe
de estar en cero de la escala de CA y CD, en la medicin de
resistencia la aguja inicia en infinito indicando un circuito
abierto. Si la aguja se encuentra fuera de la posicin correcta el
tornillo de ajuste nos permite llevarla a la posicin correcta.5-
Espejos: El espejo est a lo largo de las escalas y separa la escala
de ohmios de las otras escalas de voltaje y corriente. la medicin
del equipo es correcta cuando el usuario observa la aguja real y la
reflejada en el espejo como una sola. 6- Aguja. Determina el valor
de la medicin.8- Conectores para alto voltaje. Muchos multmetros
poseen una escala de alto voltaje que permite realizar mediciones
ms elevadas, estas no se pueden medir con escalas de rangos pequeos
porque daan el equipo.
Los multmetros se clasifican en: Voltmetro, Ampermetro y
hmetro.
Multmetro Analgico5.3 El multmetro Digital
El Multmetro Digital es un instrumento de verificacin o prueba
provisto de varios rangos para medir tensin, intensidad,
resistencia y en algunos casos frecuencia y dispositivos
electrnicos como diodos, transistores, capacitores y hasta
temperatura. Podemos encontrar multmetro digitales con rangos de
gran capacidad para medir voltajes, intensidad, resistencias etc.
Por lo que son muy tiles para tcnicos e ingenieros.
Estructura del multmetro Digital
Los multmetros digitales estn construidos con una cartula o
pantalla que muestran en forma de dgitos la cantidad que resulta de
la medicin; esto hace que la lectura sea ms fcil.1. Display de
cristal lquido.2. Escala o rango para medir resistencia y
continuidad.3. Llave selectora de medicin.4. Escala para medir
tensin continua (DC o indicado con una lnea continua y otra
punteada). 5. Escala o rango para medir tensin alterna (AC o bien
la lnea ondeada). 6. Borne o Jack de conexin para la punta roja
para medir tensin, resistencia y frecuencia, en AC y DC. 7. Borne
de conexin o Jack negativo para la punta negra (COM). 8. Borne de
conexin o Jack para poner la punta roja si se va a medir corriente
en el orden de los mA (mili amperes), tanto en alterna como en
continua. 9. Borne de conexin o Jack para la punta roja cuando se
elija el rango de corriente hasta 20 Amperios como mximo, tanto en
alterna como en continua 10. Escala o rango para medir corriente en
alterna (AC o una lnea ondeada). 11. Escala o rango para medir
corriente en continua (DC o lnea continua y otra punteada).12.
Zcalo de conexin para medir capacitores o condensadores.13. Botn de
encendido y apagado.
Multmetro Digital con algunas de sus funciones bsicas5.4
Simbologa utilizada en aparatos de medida
Simbologa utilizada en aparatos de medicin5.5 Cualidades de los
aparatos de medida
Podemos decir que un aparato de medida ser mejor o peor,
atendiendo a las siguientes cualidades:
a). Sensibilidad: se define como el cociente entre la desviacin
de la aguja indicadora medida en grados y la variacin de la
magnitud que se est midiendo. Esta cualidad es especfica de los
aparatos analgicos.
b) Precisin: la precisin de un aparato de medida, est ntimamente
relacionada con su calidad. Es ms preciso un aparato cuanto ms
parecido sea el valor indicado a la medida real de dicha
magnitud.
c) Exactitud: es un concepto parecido al de precisin, pero no
igual. Un aparato es ms exacto cuanto ms parecidos sean el valor
medido y el valor real por extensin, un aparato exacto es, a su
vez, preciso, pero un aparato preciso no tiene por qu ser
exacto.
d) Fidelidad: cuando al repetir varias veces la misma medida, el
aparato da la misma indicacin.
e) Rapidez: un aparato es rpido cuando se estabiliza5.6
Instrumentos de medicin elctrica
Existen numerosos instrumentos de medida en el campo de la
electricidad y la electrnica, entre los mas usuales podemos
mencionar:
Voltmetro, Ampermetro hmetro Multmetro
Cosmetro
Vatmetro
Megohmetro o megger
Fasmetro Luxmetro
Tacmetro
Medidor de temperatura
Medidor de campo magntico
Anemmetro y Veleta
Densmetro
Analizador de red (entre otros)
5.7 Procedimiento de conexinSe utiliza para realizar mediciones
de voltaje, su conexin en el circuito a medir debe ser en
paralelo.Procesos de medida
Medicin
Para realizar una medicin de voltaje se deben seguir las
siguientes instrucciones:1. Identificar el tipo de tensin a medir,
si es Tensin voltaje de (CA) o de (CD).
2. Es necesario ubicar el selector en la escala de voltaje
AC/CD. Si el instrumento posee interruptor de AC/CD seleccione el
tipo de tensin a medir. Si el instrumento es un voltmetro sencillo
solamente realice la conexin del instrumento, respetando las
polaridades para el caso que se mida CD.
3. Seleccionar la mayor escala del instrumento, cuando no se
conozca el nivel de tensin existe en el circuito.4. Conecte el
Voltmetro en paralelo al circuito, al cual se la har la medicin.
Recuerde respetar la posicin indicada en el instrumento en caso que
sea analgico.5. Realice la toma de lectura. Si el instrumento es
analgico, es necesario tener buena ubicacin (estar de frente al
instrumento), e identificar el valor de la escala (Rango AC/CD y su
Factor de multiplicacin), o sea si el rango es mayor que la escala
se divide el primero entre el segundo. Por ejemplo: Si el rango es
500mA y las escalas son 0 - 16 y 0 - 50 tenemos
500/16= 31.25 y500/50= 10
Por lo general el factor siempre es un nmero entero, por lo
tanto en este caso, ser la escala de 0-50 con un factor de 10, este
valor se multiplicar a la lectura de la escala.
6. Desconecte el instrumento de medicin, cuando no se est
utilizando.
Uso y manejo del Voltmetro.
Conexin
La conexin de un circuito para medir la tensin el voltaje es en
paralelo la carga con el equipo no importando que tipo de equipo
sea analgico digital, siempre se le realiza la misma conexin,
Conexin del voltmetroEjemplo 1.
Se desea medir el voltaje a un Aire Acondicionado, utilizando un
instrumento de medicin analgico y la aguja indica una lectura entre
200 y 250 (volt) Encuentre el valor de voltaje medido por el
instrumento de medicin.
Para medir el voltaje es necesario colocar el equipo de medicin
tal y como se muestra a continuacin.
Medicin de voltaje
La escala en el equipo de medicin es la siguiente.
Ci = 2 espacios desplazados por la aguja despus de la escala
menor, sustituyendo valores
Vm = Em + Ci * ViVm = 200 + (2 * 10)
Vm = 200 + 20 = 220volt
5.8 Uso y manejo del Ampermetro
Se simboliza con la letra A, y su unidad de medida es el Ampere.
Se utiliza para realizar mediciones de Intensidad de corriente, su
conexin debe ser en serie con el circuito al cual se le har la
medicin.
Conexin del AmpermetroMedicin de corriente
Los pasos o recomendaciones que se deben de seguir para la
medicin de corriente son los siguientes:
1. Desconectar el circuito donde se har la medicin, de tal
manera que no exista tensin elctrica.
2. Asegrese de seleccionar el ampermetro segn el tipo de
corriente a medir AC/CD.
3. Seleccione el ampermetro con el rango ms adecuado para
efectuar la medicin. En caso de inseguridad ponga el selector al
mximo a utilizar el instrumento con mayor rango.
4. Conectar el ampermetro al circuito. Recuerde respetar la
polaridad en caso de CD+
5. Conectar la tensin elctrica al circuito, para realizar la
medicin.
6. Realizar la toma de lectura. 7. Retirar el ampermetro del
circuito. En caso de que el instrumento no sea de gancho
(Ampermetro convencional) recuerde desconectar la tensin elctrica
al circuito, desconectar el instrumento y luego una la lnea
interrumpida o arme el circuito.
8. Si utiliza ampermetro de gancho no es necesario que se
desconecte la tensin al circuito, solamente se debe de respetar su
conexin.
9. Si el equipo a utilizar es un multmetro, es necesario
seleccionar la escala de medicin de corriente (Amperios) y seguir
los pasos del uno al siete.
Conexin
Existen multmetros que limitan la corriente desde un rango
indicado en l y la transfiere al equipo. La conexin debe estar en
serie con el ampermetro y la carga a medir ya sea en AC o C.C.
Conexin de Ampermetro para DC y ACPara la conexin del Ampermetro
es necesario interrumpir el circuito como lo muestran las figuras,
en otras palabras se conectan en serie con la carga (Resistor,
televisor, plancha, abanico, licuadora, etc.) dnde se har la
medicin. Tambin se puede realizar la medicin utilizando un
Ampermetro de gancho, el cual se mostrar en los prximos
contenidos.
Al igual que el voltmetro tambin existen dos tipos de
ampermetros analgico y digital, tambin existen los ampermetros de
gancho este tipo de ampermetro su uso es ms factible ya que no
necesita que se interrumpa el circuito su