1.- Manual Fundamentos de Eléctricidad

Área Electricidad MEL

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FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD

Alex Fuentes Flores


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Módulo I / NORMATIVAS Y REGLAMENTACIÓN VIGENTE

Requisitos Legales y Reglamentarios

Toda instalación eléctrica en Chile está reglamentado por el Código Eléctrico, el cual establece claramente la normativa de cada tipo de instalación, es decir si es de iluminación, de fuerza o de calefacción. El código se puede obtener del sitio de Internet de la Superintendencia de Electricidad y Combustibles (http://www.sec.cl) en marco normativo, área electricidad en normativa técnica, se tienen las siguientes normativas eléctricas:

• Norma N°5/55: Norma de Instalaciones eléctrica de corrientes fuertes. • Norma N°4/2003: Establece las condiciones mínimas de seguridad que deben cumplir las

instalaciones eléctricas de consumo en Baja Tensión. • NSEG 8.75: Estipula los niveles de tensión de los sistemas e instalaciones eléctricas. • NCh 2.84: Establece disposiciones técnicas que deben cumplirse en la elaboración y

presentación de proyectos relacionados con instalaciones eléctricas. • NCh 10.84: Indica los procedimientos a seguir para la puesta en servicio de una instalación

interior. Incluye copia de Declaración de Instalación Eléctrica Interior. • Norma IEC 60335-2-76 Anexos BB y CC: Instrucciones para la instalación y conexión de cercos

eléctricos. Dentro de una instalación lo más importante está determinado por la sección del conductor a utilizar, para esto el código entrega lo siguiente:

Grupo 1: Conductores monopolares en tuberías. Grupo 2: Conductores multipolares con cubierta común; cables planos, cables móviles, portátiles y

similares. Grupo 3 : Conductores monopolares tendidos libremente al aire con un espacio mínimo entre ellos

igual al diámetro del conductor.


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Para los esquemas de control de motores el instituto encargado de preparar, revisar y analizar las normas técnicas en la fabricación de motores eléctricos a nivel internacional es la Comisión Electrotécnica Internacional (I.E.C.), con sede en Suiza, y en los Estados Unidos de Norte América lo hace la Asociación de Fabricantes Eléctricos Nacionales (NEMA). A nivel mundial los fabricantes de motores adoptan las normas de marcación de terminales de acuerdo con la normalización vigente en su respectivo país, derivadas principalmente de las normativas I.E.C. y NEMA. Para el desarrollo de los esquemas se aplica la norma ISO 216 la cual especifica el dimensionamiento de lo formatos de los planos.

Formatos Dimensiones (mm.)

Márgenes

Izquierdo Otros 4A0 1682 x 2378 35 15 2A0 1189 x 1682 35 15 A0 841 x 1189 35 10 A1 594 x 841 30 10 A2 420 x 594 30 10 A3 297 x 420 30 10 A4 210 x 297 30 10

Módulo II / HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

Algunas consideraciones sobre la electricidad

La electricidad es conformada por electrones en movimiento que se observan en la naturaleza en distintas formas (rayos, estática, etc.). Se produce cuando las cargas eléctricas se mueven a través de un conductor. Aunque los cuerpos humanos reaccionan de forma muy diferente unos de otros y también según sean las condiciones del momento, podemos decir que la corriente eléctrica empieza a ser peligrosa cuando atraviesan el cuerpo humano más de 25 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 100.000 ohmios. Esta resistencia también disminuye debido a la humedad, la transpiración, las heridas superficiales, al aumentar la masa muscular de las personas, si el contacto es inesperado, etc. También, y por causas aún desconocidas, se sabe que en las altas frecuencias la corriente eléctrica deja de ser peligrosa para el cuerpo humano (a partir de unos 7.000 Hz aproximadamente), y por tal motivo se emplea mucho en electro medicina. Debido a esto, cuando se hacen cálculos para la protección contra electrocución, y con el fin de trabajar con un buen margen de seguridad, se considera que la resistencia del cuerpo humano tiene 1.000 ohmios. Los Reglamentos electrotécnicos fijan como tensiones peligrosas, exigiendo la instalación de protecciones contra electrocución, a partir de:

• 50 V, con relación a tierra, en locales secos y con suelos no conductores. • 24 V, con relación a tierra, en locales húmedos o mojados.

• 15 V, en instalaciones para piscinas.


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Resistencia del Cuerpo Humano. Para una tensión dada, la intensidad de la corriente que circula por el organismo es función de la resistencia eléctrica que posea ese organismo y esta relación la encontramos en la Ley de Ohm. Pero la resistencia eléctrica del cuerpo humano, no es constante y varía según la influencia de ciertos factores, de ahí que es muy difícil precisar que corriente ha circulado por una víctima en un accidente eléctrico. Al calcular la intensidad que circula por el cuerpo, con una tensión dada, debemos tener presente la resistencia propia del cuerpo, de la tierra, del calzado, del punto de contacto, etc. Un terreno seco (piedra, ladrillos, madera, etc.), es mal conductor de la electricidad, pero no así uno húmedo o empapado que tendrá una baja óhmica. En igual forma, una piel sana y seca tendrá una resistencia mayor que una piel húmeda por la transpiración o con heridas, la diferencia la vemos en los siguientes valores;

• Pie seca 100.000 ó más Ohms • Pie húmedo (con transpiración) 10.000 ó más Ohms • Interior del cuerpo de manos a pies 400 a 600

Tensión de la corriente: El riesgo de fibrilación alcanza su máximo cuando la tensión tiene una variación entre 220 a 800 volts para una condición habitual de resistencia del cuerpo pero puede presentarse con resistencias débiles y con tensiones de 100 a 160 volts. Frecuencia y forma de la corriente: Se ha comprobado que para alcanzar los valores anteriores definidos, la corriente continua necesita valores de intensidad cuatro veces más altas que con las corrientes alternas comúnmente empleadas. El principal problema que presenta la corriente continua es la electrólisis de los líquidos orgánicos3 provocando con ello perturbaciones al organismo al disociar las sales metálicas disueltas. Por sobre 1.000 cps. Ocasiona efectos térmicos y son bien conocidos los equipos médicos que usan alta frecuencia y bajos valores de voltaje. Tiempo de Contacto: Se ha comprobado experimentalmente que no hay fibrilación ventricular en contactos eléctricos menores de 0,2 seg. Aprovechando esta característica, encontramos en el mercado interruptores automáticos ultrarrápidos, altamente sensibles que interrumpen el paso de la corriente en pocos milisegundos después de haber detectado una fuga a tierra de pequeñas cantidades de corriente, evitando así los efectos perjudiciales al cuerpo humano por el flujo de corrientes de duración e intensidad suficiente o para producir daños al equipo o incendio. (Protector Diferencial). Tales dispositivos pueden ser intercalados entre un equipo individual (taladro de mano) y la red o en forma permanente para proteger un circuito. Trayectoria de la Corriente: Es fundamental tener claro que según sea el trayecto que tenga la corriente será el daño que ocasionará al cuerpo humano. Un contacto entre una mano y tierra a través de los pies, será en extremo peligroso si lo comparamos con otro que tenga por contacto entre pie y pie. Intensidad de la corriente En los accidentes eléctricos por circulación de corriente el cuerpo humano pasa a formar parte de un circuito comportándose como un componente más. Esto puede ocurrir de tres formas diferentes:

• Cerrar un circuito con el cuerpo, como es el caso de tomar las dos puntas de un conductor eléctrico cortado y energizado.

• Establecer un circuito con el cuerpo entre dos conductores de diferente tensión, como es el caso de un contacto entre fases.

• Establecer contacto con el cuerpo entre un conductor energizado y tierra es el caso más frecuente.


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La energía eléctrica distribuida en nuestro país, es del tipo alterna con 50 ciclos por segundo. Esto hace que tengamos 100 pulsos alternados entre fase y neutro, lo que produce el efecto de agarrotamiento de los músculos afectados por la circulación de la energía, impidiendo que la persona logre soltarse del punto de contacto eléctrico. Este efecto se llama tetanización muscular. Cuando el accidente ocurre con bajas tensiones, puede ocurrir que la víctima llame pidiendo auxilio o logre desprenderse del elemento con tensión; si el accidente ocurre con alta tensión, se produce un contracción muscular muy fuerte y el accidente es arrojado fuera del punto de contacto con el elemento energizado. Causas de los Riesgos Eléctricos Por condiciones inseguras

• Falta de altura de líneas de alta y baja tensión con respecto al suelo. • Poca distancia entre líneas de alta y baja tensión. • Uso de material inapropiado para instalaciones eléctricas. • Falta de conexión a tierra para protección de artefactos y equipos eléctricos. • Aislación dañada en instalaciones que la requieren. • Sobrecarga de los circuitos. • Equipos o materiales de mala calidad.

Por acciones inseguras

• Ignorancia de los efectos de la electricidad en el ser humano. • Uso indebido de herramientas para trabajos en líneas o equipos energizados. • No usar los elementos de protección personal otorgados para trabajos especificos. • Concepto errado de lo que es valentía, cometiendo actos temerarios. Realizar trabajos con

equipos en mal estado. • No estar físicamente apto para ejecutar un trabajo en determinada ocasión. • Mala planificación del trabajo. • Intervenir en equipos o instalaciones sin conocimiento previo.

Implementos de seguridad La principal importancia de los elementos de seguridad eléctricos es proteger a los trabajadores de los posibles accidentes. Entendiéndose como accidente a todo hecho no deseado que interrumpe un proceso normal de trabajo y que causa lesiones o pérdida de bienes materiales. Para este efecto la Ley 16.744 establece que “son también accidentes de trabajo los ocurridos en el trayecto directo, de ida o regreso, entre la habitación y el lugar de trabajo. Así también los sufridos por dirigentes de instituciones sindicales, a causa o con ocasión del desempeño de sus cometidos gremiales, y los acontecidos a los trabajadores en acciones de capacitación laboral”. Luego, según el artículo 53 del Decreto Supremo 594 (ex 745) del Ministerio de Salud, establece que “el empleador deberá proporcionar a sus trabajadores, libres de costo, los elementos de protección personal adecuados al riesgo a cubrir y el adiestramiento necesario para su correcto empleo, debiendo, además mantenerlos en perfecto estado de funcionamiento. Por su parte, el trabajador deberá usarlos en forma permanente mientras se encuentre expuesto al riesgo”. Los dispositivos de seguridad eléctricos se entienden sobre la base de la necesidad de instalar e intervenir en las líneas de alta, media y baja tensión, de manera de poder extenderlas o mantenerlas en buen estado. Es así, como con estos dispositivos los trabajadores pueden desempeñarse en su labor con confianza, reduciendo el tiempo de exposición a la electricidad, y maximizando su rendimiento, manteniéndose enfocado hacia un trabajo minucioso y eficaz. De lo anterior, podemos deducir que un trabajo seguro


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significa una mayor productividad y un mejor servicio, dado que aleja al trabajador de preocupaciones centrándolo en un buen desempeño de su labor. De esta manera la empresa eléctrica se ve en la obligación de informar en forma oportuna y convenientemente a todos sus trabajadores acerca de los riesgos que entrañan sus labores y de las medidas preventivas y los métodos de trabajo correctos. Especialmente debe señalarles acerca de los elementos, productos y substancias que deben utilizar en los procesos de producción, sobre la identificación de los mismos (fórmulas, sinónimos, aspecto y olor), sobre los límites permisibles de exposición y especialmente de los peligros que les pudiesen producir a la salud. En forma sustantiva también se deben mencionar las medidas de protección y de prevención contra los agentes de peligro. El código del trabajo menciona en su artículo 184: “En el cumplimiento a esta disposición legal la empresa tomará las medidas necesarias para proteger eficazmente la vida y salud de sus trabajadores. Dispondrá de los elementos necesarios para prestar, en caso de accidente de sus trabajadores, oportuna y adecuada atención médica”. Al trabajar con altas tensiones las empresas eléctricas deben llevar con rigurosidad los procesos de instalación y manejo de líneas energizadas, procurando que sus trabajadores utilicen los equipos de protección personal adecuados y debidamente certificados. El trabajo con electricidad es catalogado como uno de los más peligrosos, por lo que es imprescindible el cumplimiento de lo antes señalado. Es así como en el artículo 54 del D.S 594 del Ministerio de Salud se expresa que “los elementos de protección personal usados en los lugares de trabajo, sean éstos de procedencia nacional o extranjera, deberán cumplir con las normas y exigencias de calidad que rijan a tales artículos según su naturaleza”. Además, las normas de seguridad influyen en el servicio que la empresa ofrece a sus clientes, pues evitan daños a la propiedad, a los artefactos eléctricos y a los mismos usuarios. Asimismo los implementos de seguridad eléctricos, aminoran las consecuencias de los accidentes, reducen la tasa de accidentabilidad, procurando evitar la pérdidas de recursos humanos y consecuentemente los costos económicos a la empresa. Equipos de Protección Personal Casco de seguridad con ala completa : Es un casco tipo A, dialéctico, con arnés ajustable, liviano, con barbiquejo elástico y certificado Cesmec. Estos cascos tienen el ala completa principalmente para proteger al trabajador de la lluvia (según se nos explicó).

Lentes de seguridad : son lentes de policarbonato claro para trabajos en interiores.

Guantes de baja tensión: son guantes de trabajo de goma dieléctrica y recubierta por cuero de manga corta. Para trabajo de 280 voltios.


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Guantes de media tensión: Son guantes de trabajo de goma dialéctica y recubiertos por cuero y de manga hasta el codo. Sirven para trabajo de 15 a 23 Kw.

Guantes de Trabajo normales: para trabajos de tensado y corte de alambre entre otras labores que no tengan peligro de contacto con electricidad.

Trepadoras: son implementos que se usan sobrepuestos a los zapatos de seguridad, fijados con correas, y que sirven para trepar por el poste. Cada una tiene una barra arqueada que se ajusta al ancho del poste mediante movimientos del pie.

Zapatos de seguridad y ropa cómoda y que proteja de frío generalmente se usan prendas de jeans y trajes de agua en caso de lluvia.

Detector acústico: es un dispositivo que se activa al haber corriente en la línea, mediante un aviso sonoro y otro visual (luz roja). Es un implemento personal que todos los trabajadores de la empresa lo deben portar al estar laborando. Se verifica con la ayuda de la pértiga.


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Arnés de cuero: es el elemento más usado en la faena de instalación o mantenimiento eléctrico. Y se define como un conjunto usado para sostener a una persona que se encuentra trabajando en altura, para reducir las probabilidades de caída.

Entre sus características está que esta formado por un cinturón compuesto de una banda de cintura con hebilla y una argolla D a cada lado. Una banda o estrobo con un mosquetón en cada extremo. Antes de usarlo, es necesario inspeccionar primero el extremo perforado de la correa. Este extremo está sometido a considerable uso como resultado de repetidas aperturas y cierres de la hebilla del cinturón. Además de revisar los ojetillos del cinturón, ya que ellos pueden estar afectados por quebraduras y/o corrosión, y al tener esa falla, los hoyos son excesivamente ampliados por la hebilla y puede rajarse el tejido. Con respecto de la inspección del tejido se recomienda verificar lo siguiente: Las puntadas deben ser chequeadas por peladuras, quemaduras, cortes o tirones en las costuras. Cuando se deshilacha el tejido, generalmente aparecen pelusas sobre su superficie. Para chequear esas condiciones se debe sostener el cinturón con ambas manos separadas 20 cm. entre sí.

• Doblar el cinturón amoldándolo en forma de U, lo cual causará tensión en la superficie, exponiendo las zonas con deficiencias.

En cuanto a los remaches se debe:

• Verificar si se encuentran rotos o flojos. • El estar picados o con peladuras, indican corrosión. • Si están rotos deben ser retirados los remaches y repuestos.

Hebilla

• No debe presentar deformaciones ni grietas. • Verificar que el clavillo de la hebilla esté firme y sin deformaciones.

Inspección del Estrobo

• Inspeccionar el seguro y resorte de los mosquetones. • Si al observar el estrobo aparece por desgaste el alma o banda central de seguridad, de color

distinto al cuerpo de la correa, el estrobo deberá ser desechado de inmediato.

En suma, todas las partes metálicas del cinturón y estrobo deben ser chequeadas mensualmente para detectar bordes cortante, trizaduras, corrosión, deformaciones y lo desgastes. El cinturón y estrobo deben ser retirados del servicio si presentan señales de desgaste o daños. Poner especial atención al cuidado que debe dársele en invierno, ya que debe guardarse seco y en lugar seco. Debe evitarse exponer el cinturón a altas temperaturas, contacto con productos químicos, metales fundidos, fuego, arco eléctrico, pinturas y solventes. Mantener limpio de polvo ambos elementos, mediante un paño o escobilla si es necesario


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Implementos de seguridad Desconectador Fusible: Consiste en un implemento que está instalado en el poste de energía pública y que conecta el paso de la energía, de manera que cuando se trabaja en un sector determinado se interrumpe el paso de energía para que los trabajadores puedan acceder a la línea de tensión sin mayor peligro de un choque eléctrico. Ningún trabajo se lleva a cabo sin que se desconecte el desconectador fusible.

Pértigas de media tensión (15 a 23 kw): Son de fibra de vidrio por lo que no conducen la electricidad y se usan para hacer varios movimientos en el poste. Entre estos está el activar o desactivar el desconectador fusible. Miden aproximadamente 1 metros y son extensibles a cuatro metros.

Pértigas de gatillo: consiste en una estructura flectable de fibra de vidrio que tiene un gatillo en el extremo superior y que es accionado por un dispositivo ubicado en el otro extremo. Al extenderla mide tres metros

Booster: Es un dispositivo que se maniobra en conjunto con la pértiga de media tensión y que sirve para evitar la formación de un arco de corriente cuando se desconecta la energía. Permite abrir la línea con dos o tres megawatts sin peligro de choque eléctrico.

Desmontables: es un dispositivo de metal que se adosa la línea, fijándolo con la pértiga de gatillo (atornillando). Se usa para anular cualquier choque eléctrico en la línea de manera de garantizar la seguridad de los trabajadores al intervenirla. Mide aproximadamente 20 centímetros.

Bloqueador de línea con conexión a tierra de media tensión: Se usa cuando se hace una abertura visible de la línea, con conexión a tierra mediante un barreno que se instala a dos o tres metros del poste y al cual se le engancha una nuez ubicada a un extremo del que cable que lo une al bloqueador. El bloqueador también se divide en cinco conexiones para los cinco cables del poste con sus respectivas nueces para engancharlos. Sólo una vez bloqueada la línea pueden pasar los trabajadores a realizar la faena. Son cinco cables de los cuales tres están adosados a tres varillas de dos metros de extensión cada una, con nueces en los extremos superiores y más otro cable a tierra.


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Bloqueador de Línea de baja tensión: es una varilla con cinco conectores que se cuelga o engancha en los cinco cables mediante nueces que están a lo largo de la varilla. Solamente una vez bloqueada la línea intervienen los trabajadores, nunca antes. Mide aproximadamente un metro y ochenta.

Uso correcto de implementos de seguridad

Todo trabajo eléctrico se deberá antes que nada en realizar junto con el bloqueo con candados de la alimentación de energía a que el personal lleve correctamente sus implementos de seguridad personal vistos anteriormente. Para el caso de los guantes estos deberán ser según el nivel de tensión a trabajar si es con líneas vivas.

Módulo III / Electricidad Básica

GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA Una división tradicional de la generación de energía eléctrica nos divide en dos grandes grupos los sistemas empleados. Antiguamente los límites que fijaban esta división estaban definidos en función de la potencia entregada por las centrales; así 1MW era el límite mínimo para ser considerado un sistema convencional, siendo los sistemas distribuidos los que se encontraban por debajo de este valor de potencia de salida. Con la mejora de la tecnología y la optimización de los procesos, un grupo de energías consideradas distribuidas, las energías renovables, pasan por rebasar ampliamente al límite de 1MW, no resultando esta división ya valida para la gran mayoría de centrales productoras de energía. Actualmente, son más aceptados otros criterios, como por ejemplo: según el tipo de combustible empleado, contaminación o peligrosidad de las centrales, etc. De esta forma y teniendo presentes los criterios siguientes, se puede realizar una primera clasificación de los sistemas productores de energía eléctrica. Sistemas convencionales Estos sistemas se caracterizan por los siguientes puntos:

• Las centrales suelen ser contaminantes si no se toman las medidas adecuadas. • Las centrales pueden llegar a producir situaciones peligrosas. • Los combustibles empleados son limitados. • Los combustibles empleados tienen un alto costo. • Son centrales poco regulables, caracterizadas por suministrar la carga basal prácticamente

constante. • Suelen entregar grandes cantidades de potencia. • Con estas características se hallan entre otras las siguientes centrales: • Centrales térmicas clásicas. • Centrales térmicas nucleares. • Centrales hidroeléctricas de gran potencia.

Sistemas distribuidos Estos sistemas engloban las denominadas energías alternativas (por constituir una alternativa a las convencionales), o bien renovables (por utilizar combustibles inagotables), caracterizándose por los siguientes puntos:

• Las centrales no contaminan o lo hacen en menor medida. • Las centrales no suelen presentar situaciones peligrosas. • Los combustibles empleados son ilimitados. • Los combustibles empleados son gratuitos o con un coste mínimo.


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• Son centrales regulables, caracterizadas por suministrar las puntas de carga. • Suelen entregar pequeñas cantidades de potencia.

Con estas características se hallan entre otras las siguientes centrales: • Centrales eólicas. • Centrales solares térmicas. • Centrales solares fotovoltaicas. • Centrales de biomasa. (Residuos sólidos urbanos, residuos industriales, o residuos agrícolas). • Centrales geotérmicas. • Centrales marinas. (Maremotrices, de osmosis, de corrientes marinas, gradiente térmico, etc.). • Centrales de células de combustible. • Centrales hidroeléctricas de pequeña potencia (mini centrales).

Por todo lo expuesto, es razonable que nos inclinemos por el aprovechamiento energético que proporcionan las centrales de energía renovable, (prácticamente todo son ventajas frente a sus compañeras las convencionales que conllevan innumerables problemas), pero las pequeñas cantidades de potencia conseguidas hasta el momento por las mismas, (no llegan a cubrir en la actualidad, y en el mejor de los casos el 25% del total de la potencia demandada), hace que por ahora y seguramente en un intervalo medio de tiempo, las grandes centrales térmicas o nucleares deberán, a pesar de todo, seguir prestando sus servicios si queremos conservar los niveles actuales de consumo. Todo indica, no obstante, que algunas energías renovables están aumentando su producción de forma muy rápida (un ejemplo es la energía eólica que en algunos países como Alemania o España, en el transcurso de tres años han multiplicado por 10 su producción), augurándose un futuro prometedor en este campo.

Esperemos que en un tiempo, los más breve posible, disfrutemos de estas energías no contaminantes, y así podamos disminuir la contribución de las convencionales al mínimo.

PRINCIPIOS DE GENERACIÓN DE LA ELECTRICIDAD. Como definición la Electricidad es un tipo de Energía invisible capaz de realizar un trabajo de transformación en luz calor movimiento, etc. El nombre "Electricidad", se supone, es debido a que este tipo de energía se produce debida a la separación o movimiento de ciertas partes constituyentes del átomo, denominadas electrones. La electricidad puede ser producida por diferentes procesos según sea el grado de utilización que se le quiera dar. Entre los principios de producción se encuentran: ELECTRICIDAD PRODUCIDA POR FROTAMIENTO: Al frotar materiales con determinadas características se obtiene una tensión eléctrica producto de un desequilibrio de cargas. ELECTRICIDAD PRODUCIDA POR TRACCION 0 PRESION EN CR ISTALES: Al variar la tracción o la presión aparece una diferencia de cargas entre las superficies de determinados cristales, por ejemplo el cuarzo. El valor de la diferencia de cargas depende de la intensidad del esfuerzo exterior. ELECTRICIDAD PRODUCIDA POR CALOR: Al calentar el punto de contacto de dos metales diferentes aparece una pequeña tensión. El valor de esta tensión depende de la temperatura. Este fenómeno de utiliza para efectuar medidas de temperatura, usando lo que se denomina par termo eléctrico o termocupla.


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ELECTRICIDAD PRODUCIDA POR LUZ: Cuando la luz incide sobre determinados materiales (silicio, germanio, selenio), provoca una separación de cargas. Este fenómeno se utiliza, por ejemplo, en los fotómetros, y para la obtención de tensión en los satélites artificiales. ELECTRICIDAD PRODUCIDA POR PROCESOS QUÍMICOS: Cuando se sumergen dos conductores diferentes en un líquido conductor, también se produce una separación de cargas, fenómeno que se utiliza en todas las fuentes de tensión electroquímicas. LA CELDA VOLTAICA: Una pila química voltaica es una combinación de materiales que se usan para convertir energía química en energía eléctrica. La pila química consiste de dos electrodos de distinta especie de metal o de compuesto metálico y un electrolito, que es una solución capaz de conducir corriente eléctrica. Se forma una batería cuando se conectan dos o más celdas.

ELECTRICIDAD PRODUCIDA POR ELECTROMAGNETISMO: La diferencia de cargas se obtiene al mover una bobina en un campo magnético, o al mover un imán en una bobina fija. Este procedimiento se utiliza, por ejemplo, en los generadores de las centrales eléctricas, como también en la dínamo de una bicicleta. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN CENTRALES ELECTRICAS: La producción de la energía eléctrica tiene como objetivo, disponer de un potencial de valor deseable para alimentar determinados sistemas industriales y/o consumos tales como viviendas. ELECTRICIDAD PRODUCIDA POR ELECTROMAGNETISMO: La diferencia de cargas se obtiene al mover una bobina en un campo magnético, o al mover un imán en una bobina fija. Este procedimiento se utiliza, por ejemplo, en los generadores de las centrales eléctricas, como también en la dínamo de una bicicleta. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD EN CENTRALES ELECTRICAS La producción de la energía eléctrica tiene como objetivo, disponer de un potencial de valor deseable para alimentar determinados sistemas industriales y/o consumos tales como viviendas. Para producir la energía eléctrica es necesario disponer de una maquina motriz que mueva a través de un eje a una maquina giratoria que produce tensión alterna, denominada alternador. Este alternador puede se movido, por ejemplo, a través de un motor a explosión. Otro sistema muy utilizado es el sistema hidráulico, en donde el agua cumple la función de mover turbinas, las cuales son las encargadas de generar el potencial alterno, ya sea por un efecto de presión de agua o por caída de agua. El otro método para mover a un alternador, es disponer de una turbina de tipo térmica, la cual es movida por vapor de agua que circula a elevada presión.


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Los alternadores en general, son maquinas de grandes potencias, preparadas para producir tensiones que fluctúan entre los 5 KV. a 13,8 KV. Aproximadamente.

PRINCIPIOS DE LA ELECTRICIDAD Y LEYDE OHM TENSIÓN ELECTRICA O DIFERENCIA DE POTENCIAL Debido a la fuerza de su campo eléctrico, una carga eléctrica tiene la capacidad de efectuar un trabajo al mover a otra carga por atracción o repulsión. La capacidad de una carga para realizar un trabajo se llama potencial. Cuando dos cargas no son iguales, debe haber entre ellas una diferencia de potencial. Una forma práctica de definir el concepto de tensión eléctrica es: “Tensión eléctrica es la fuerza o presión que se ejerce sobre los electrones para que se desplacen a través de un circuito eléctrico” La unidad de medida de la tensión o diferencia de potencial es el Volt. (V), se mide con un instrumento denominado Voltámetro o Voltímetro. Unidades de Medida

CORRIENTE ELÉCTRICA FLUJO DE ELECTRONES En un conductor, los electrones libres son cargas que podemos poner en movimiento con facilidad relativa aplicando una diferencia de potencial. Si entre los extremos de un alambre de cobre se aplica una diferencia de potencial, el voltaje aplicado hace que los electrones se desplacen.

El movimiento o flujo de electrones, orientados en un sólo sentido, a través de un conductor, se denomina Corriente Eléctrica.


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INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA La cantidad de electrones (carga eléctrica) que se desplazan por un cuerpo conductor en el tiempo de un segundo se denomina Intensidad de Corriente Eléctrica. Se designa por “I”, su unidad de medida es el Amper y se mide con un instrumento denominado ampérmetro o amperímetro. La definición de corriente puede expresarse por la siguiente ecuación:

Donde: I: Intensidad de corriente en amperes Q: Carga Eléctrica en coulomb T: Tiempo en segundos Unidades de Medida

EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA. EFECTO CALÓRICO En los aparatos tales como calefactores, cautines, planchas, hornos a resistencia, etc. se utiliza el efecto calórico de la corriente eléctrica que circula por un delgado hilo metálico, y provoca un calentamiento de este.

EFECTO LUMÍNICO: Los gases también pueden conducir una corriente eléctrica en determinadas condiciones. En los fluorescentes y en las lámparas de vapor de sodio se utiliza el efecto para la obtención de la luz. EFECTO MAGNETICO: Todo conductor por el que circula una corriente, crea en la periferia de este un campo magnético. Este efecto puede aumentarse enrollando los conductores alrededor de algún núcleo. EFECTO FISIOLOGICO: Se presenta cuando circula la corriente a través del cuerpo humano o de animales, dando lugar a convulsiones de la musculatura.


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RESISTENCIA ELÉCTRICA La resistencia es la oposición al flujo de corriente. Para aumentar la resistencia en un circuito, se usan componentes denominados resistores mal llamados resistencias. Un resistor es un objeto cuya resistencia al paso de la corriente tiene un valor específico conocido.

Para utilizar esta tabla, se debe disponer el resistor de tal manera que las franjas que se encuentran mas juntas queden a la izquierda. LEY DE OHM La intensidad de la corriente eléctrica (I) es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicado (V) e inversamente proporcional a la resistencia (R) Lo anterior se puede expresar como:


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RESISTENCIA Y CAIDA DE TENSIÓN EN LOS CONDUCTORES Coeficiente de Resistividad [ ρ ] Los distintos materiales presentan un diferente grado de oposición al paso de la corriente, teniendo todos los mismos largos y sección. El coeficiente se define como el grado de oposición que presenta un determinado material conductor, al paso de la corriente eléctrica por unidad de largo y sección. También en conocida como resistividad específica. En la electrotécnica suele emplearse también el inverso de la resistividad, la cual se denomina conductividad.

Resistencia de los conductores La resistencia de los conductores depende del largo, del área transversal (sección) y del tipo de material del cual esta constituido.

ρ: Resistividad L: Largo S: Sección CAÍDA DE TENSIÓN EN LOS CONDUCTORES (Vp) Debido a que los conductores presentan un determinado nivel de resistencia al paso de la corriente eléctrica, existirá entonces una caída de tensión o diferencia de potencial en éstos. Lo anterior toma importancia en el caso de las instalaciones eléctricas, debido a que según la normativa eléctrica chilena este no debe ser mayor a un 3%, ni mayor a un 5% en el punto más desfavorable de la instalación. AL analizar la situación anterior, podemos por simple inspección darnos cuenta, que la tensión que llega a la carga o voltaje final, está definida por la diferencia de tensiones que existe entre la fuente (Voltaje inicial), y la caída de tensión existente en el conductor o voltaje de pérdida.


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AL analizar la situación anterior, podemos por simple inspección darnos cuenta, que la tensión que llega a la carga o voltaje final, está definida por la diferencia de tensiones que existe entre la fuente (Voltaje inicial), y la caída de tensión existente en el conductor o voltaje de pérdida.

Al realizar el análisis mediante l ley de Ohm, el voltaje de pérdida quedará definido por las siguientes ecuaciones: Según la ley de Ohm:

Transformando la expresión anterior en términos del voltaje de pérdida, se tiene:

Reemplazando en la expresión anterior, se tiene:


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DENSIDAD DE CORRIENTE La densidad de corriente indica cuantos amperes circulan por cada mm2 de sección de conductor:

Donde:

δ: Densidad de corriente en [A / mm²]

I: Intensidad en [A]

A: Sección del conductor en mm²

POTENCIA ELÉCTRICA. La rapidez con que un componente de un circuito transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía (para hacer andar un motor, encender una lamparita o una estufa de cuarzo, por ejemplo) se llama potencia eléctrica. Ésta depende de la corriente que circula y del voltaje aplicado a sus extremos.

P = VI Como V e I están relacionados por la ley de Ohm, y sabiendo que también podemos decir que:

P = I2R La unidad de potencia es Watt, en honor del ingeniero escocés James Watt (1736 – 1819), quien contribuyó enormemente al desarrollo de la industria.

CIRCUITOS ELÉCTRICOS SERIE Y PARALELO.

CIRCUITO SERIE EN CORRIENTE CONTINUA Un circuito serie es un circuito en el que sólo hay un camino por el que fluye la corriente.


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En los circuitos serie se cumplen las siguientes propiedades:

1. La Intensidad de corriente I es la misma en todas partes del circuito. Esto significa que la corriente que fluye por R1 es la misma que por R2 y por R3 y es igual a la corriente que proporciona la batería.

2. De acuerdo a la ley de Kirchhoff de los voltajes, se afirma que el voltaje aplicado a un circuito

cerrado es igual a la suma de las caídas de voltaje en ese circuito.

De acuerdo al circuito anterior se tiene que:

Para un circuito de n cargas:

3. La resistencia total de un circuito serie es igual a la suma de las resistencias individuales que lo

conforman. En un circuito de "n" cargas conectadas se tiene que:

CIRCUITO PARALELO EN CORRIENTE CONTINUA Un circuito paralelo es un circuito en el que hay varios caminos por los que se reparte en forma proporcional a la resistencia, la corriente total entregada por la fuente de alimentación.

Figura 2.10 Circuito paralelo


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En los circuitos en paralelo se cumplen las siguientes propiedades: 1. El voltaje entregado por la fuente de alimentación VT es el mismo en todas partes del circuito.

Esto significa que el voltaje en R1 es el mismo que en R2 y en R3. Si el circuito es de "n" cargas conectadas, se tiene que:

2. Aplicando la ley de Kirchhoff de la corriente se puede afirmar que la suma de las corrientes de las

ramas de un circuito paralelo es igual a la corriente entregada a dicho circuito por la fuente de alimentación, o corriente total.

Figura 2.11 Corrientes en un circuito serie

De acuerdo a este circuito se tiene que:

Para un circuito de n cargas:

3. La resistencia equivalente de un circuito paralelo es igual a la suma de los recíprocas de las

resistencias parciales. Para n receptores conectados se tiene que:

Resolviendo la expresión anterior se demuestra que en los circuitos paralelos "La resistencia total o equivalente es menor que la menor de las resistencias parciales conectadas".


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FUNDAMENTOS DE LA CORRIENTE ALTERNA (C.A.)

La Corriente Alterna Posee las siguientes Caracterí sticas: • Es una corriente variable, que recorre los conductores en ambos sentidos. • Es cíclica, es decir, varía en magnitud y sentido en función del tiempo. • Varía según función sinusoidal (sinusoidal). • Se genera Voltaje y Frecuencia. • La polaridad en la C. A. son Fase y Neutro.

En la Corriente Alterna. Se encuentran los siguientes conceptos tales como:

• Frecuencia • Ciclo o periodo • Alternancia • Amplitud • Velocidad angular • Valores de la Corriente Alterna

Conceptos de Corriente Alterna

• Frecuencia: Es el número de ciclos en un segundo. Se expresa en Hertz (Hz). • Ciclo o Periodo: Es el tiempo empleado por la C. A. en reencontrar, el mismo valor y sentido. • Alternancia: Es la variación completa en un sentido y en el otro. • Amplitud: Es el valor máximo de la corriente, representado en la curva sinusoidal.

• Velocidad Angular: La velocidad angular es la pulsación de la corriente y se expresa, en la

relación de radianes por segundos. ωωωω = 2ΠΠΠΠ x f (rd / sg ) Valores de la Corriente Alterna El análisis para los valores de la corriente alterna, es valido para la tensión y la intensidad de corriente eléctrica. En la corriente alterna existen 4 valores:

• Valor máximo: Es el máximo de los valores instantáneos. Un ciclo tiene 2 valores máximos: Máximo positivo Máximo negativo También se denomina, valor pick.

• Valor Medio: Es un valor promedio analizado (deducido) en un semiciclo (½ ciclo). Corresponde al 63.7 % del valor máximo. (En º/1 es igual a 0.637). V efectivo = 0.707 x V máximo. Se utiliza para medir valores de Potencia

• Valor efectivo o eficaz: También se le denomina valor eficaz o R. M. S. Es el valor real o efectivo con los cuales se determinan los sistemas eléctricos. Corresponde al 70,7% del valor máximo (en porcentaje es igual al 0,707), se utiliza para medir valores de Voltaje y de Corriente.


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• Valor Instantáneo: Son los valores de la C. A. que se obtienen para un instante de tiempo determinado Se determinan en función de:

a. Su máximo valor (Del vector) b. El seno del ángulo θ

CORRIENTES TRIFASICAS

En ingeniería eléctrica un sistema trifásico es un sistema de producción, distribución y consumo

de energía eléctrica formado por tres corrientes monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por

consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se

designa con el nombre de fase.

Un sistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son iguales y están desfasados simétricamente.

Cuando alguna de las condiciones anteriores no se cumple (tensiones diferentes o distintos desfases

entre ellas), el sistema de tensiones es un desequilibrado o más comúnmente llamado un sistema

desbalanceado. Recibe el nombre de sistema de cargas desequilibradas el conjunto de impedancias distintas que dan lugar a que por el receptor circulen corrientes de amplitudes diferentes o

con diferencias de fase entre ellas distintas a 120°, aunque las tensiones del sistema o de la línea sean

equilibradas o balanceadas.

El sistema trifásico presenta una serie de ventajas como son la economía de sus líneas de transporte de

energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados, así

como su elevado rendimiento de los receptores, especialmente motores, a los que la línea trifásica

alimenta con potencia constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.

Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos, dado que la conexión a la red eléctrica

debe ser trifásica (salvo para centrales de poca potencia). La trifásica se usa mucho en industrias, donde

las máquinas funcionan con motores para esta tensión.

Valor medio = 0.637 x Valor máximo

i = I max. x sen θ

v = V max. x sen θ


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Existen dos tipos de conexión; en triángulo y en estrella. En estrella, el neutro es el punto de unión de las

fases.

Transferencia constante de potencia con cargas bala nceadas

Consideremos un sistema trifásico de tensiones

Asumimos la carga balanceada. Así, en cada fase hay impedancia:

con corriente de pico

y corrientes instantáneas

Las potencias instantáneas en las fases son


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Usando identidades trigonométricas:

POTENCIA ELÉCTRICA EN CORRIENTE ALTERNA . En corriente alterna existen 3 tipos de Potencia:

• Activa • Reactiva • Aparente

POTENCIA ACTIVA Se designa con la letra P y su unidad de medida es el Watt. Se manifiesta en receptores que disipan su energía, en forma calórica. Ejemplos: Calefactores, alumbrado incandescente, etc. POTENCIA REACTIVA Se designa con la letra Q y su unidad de medida es el “VAR” (Volt Amper Reactivo). Se manifiesta en 2 formas:

• Potencia reactiva Inductiva • Potencia reactiva Capacitiva

Potencia reactiva inductiva Se manifiesta a través de los efectos de los campos magnéticos. Es decir, todos los equipos o maquinarias que utilizan bobinas en C. A. para su funcionamiento. Principales consumos:

• Motores • Sistemas de transmisión • Auto transformador • Electroimanes • Ballast, etc.

Potencia Capacitiva Todos ellos consumen reactivos del sistema. Se manifiesta a través de los efectos de los campos eléctricos. Principales dispositivos:

• Condensadores estáticos ( bancos de condensadores fijos). • Condensadores sincrónicos (máquinas giratorias). • Efectos capacitivos en líneas de transmisión de A.T. • Todos ellos APORTAN REACTIVOS al sistema.


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POTENCIA APARENTE Se designa con la letra S y su unidad de medida es el “VA” (Volt Amper). Se mide a través del método voltímetro - amperímetro o a través de algún instrumento que mida en forma directa. La potencia aparente corresponde a la suma vectorial de la potencia activa y la potencia reactiva.

ECUACIONES DE LAS POTENCIAS EN C. A.

• Potencia Activa : P = V x I x Cos ϕ (Watt) • Potencia Reactiva : Q = V x I x Sen ϕ (VAR) • Potencia Aparente : S = V x I (VA)

MAQUINAS ELECTRICAS Transformadores Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.


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Motores de C.A. Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que funcionan con corriente alterna. Un motor es una máquina motriz, esto es, un aparato que convierte una forma determinada de energía en energía mecánica de rotación o par. Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en fuerzas de giro por medio de la acción mutua de los campos magnéticos. Un generador eléctrico, por otra parte, transforma energía mecánica de rotación en energía eléctrica y se le puede llamar una máquina generatriz de fem. Las dos formas básicas son el generador de corriente continua y el generador de corriente alterna, este último más correctamente llamado alternador. Todos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de algún tipo para producir la fuerza de rotación, por medio de la cual un conductor puede cortar las líneas de fuerza magnéticas y producir una fem. La máquina más simple de los motores y generadores es el alternador. En algunos casos, tales como barcos, donde la fuente principal de energía es de corriente continua, o donde se desea un gran margen, pueden emplearse motores de c-c. Sin embargo, la mayoría de los motores modernos trabajan con fuentes de corriente alterna. Existe una gran variedad de motores de c-a, entre ellos tres tipos básicos: el universal, el síncrono y el de jaula de ardilla. Motores universales Los motores universales trabajan con voltajes de corriente continua o corriente alterna. Tal motor, llamado universal, se utiliza en sierra eléctrica, taladro, utensilios de cocina, ventiladores, sopladores, batidoras y otras aplicaciones donde se requiere gran velocidad con cargas débiles o pequeñas fuerzas. Estos motores para corriente alterna y directa, incluyendo los universales se distinguen por su conmutador devanado y las escobillas. Los componentes de este motor son: Los campos (estator), la masa (rotor), las escobillas (los excitadores) y las tapas (las cubiertas laterales del motor). El circuito eléctrico es muy simple, tiene solamente una vía para el paso de la corriente, porque el circuito está conectado en serie. Su potencial es mayor por tener mayor flexibilidad en vencer la inercia cuando está en reposo, o sea, tiene un par de arranque excelente, pero tiene una dificultad, y es que no está construido para uso continuo o permanente. Otra dificultad de los motores universales son las emisiones electromagnéticas. Las chispas del colector (chisporroteos) junto con su propio campo magnético generan interferencias o ruido en el espacio radioeléctrico. Esto se puede reducir por medio de los condensadores de paso, de 0,001 µF a 0,01 µF, conectados de las escobillas a la carcasa del motor y conectando ésta a masa. Estos motores tienen la ventaja de que alcanzan grandes velocidades pero con poca fuerza. Existen también motores de corriente alterna trifásica que funcionan a 380 V y a otras tensiones.

Motores asíncronos

El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: a) de jaula de ardilla; b) bobinado, y un estator, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el Teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según la Ley de inducción de Faraday:

Entonces se da el efecto Laplace (ó efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento.


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Simultáneamente se da el efecto Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión. El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estator, corta los conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza electromotriz de inducción. La acción mutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerza electrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor. La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina deslizamiento.

Motores síncronos Implicando, se puede utilizar un alternador como motor en determinadas circunstancias. Si se excita el

campo con c-c y se alimenta por los anillos colectores a la bobina del rotor con c-a, la máquina no arrancará. El campo alrededor de la bobina del rotor es alterno en polaridad magnética pero durante un

semiperiodo del ciclo completo, intentará moverse en una dirección y durante el siguiente semiperiodo en

la dirección opuesta. El resultado es que la máquina permanece parada. La máquina solamente se

calentará y posiblemente se quemará.

Para generar el campo magnético del rotor, se suministra una CC al devanado del campo; esto se realiza frecuentemente por medio de una excitatriz, la cual consta de un pequeño generador de CC impulsado

por el motor, conectado mecánicamente a él. Se mencionó anteriormente que para obtener un par

constante en un motor eléctrico, es necesario mantener los campos magnéticos del rotor y del estator

constante el uno con relación al otro. Esto significa que el campo que rota electromagnéticamente en el

estator y el campo que rota mecánicamente en el rotor se deben alinear todo el tiempo. La única condición para que esto ocurra consiste en que ambos campos roten a la velocidad sincrónica:

Es decir, son motores de velocidad constante. Para una máquina sincrónica de polos no salientes (rotor cilíndrico), el par se puede escribir en términos

de la corriente alterna del estator, , y de la corriente continua del rotor, :

El rotor de un alternador de dos polos debe hacer una vuelta completa para producir un ciclo de c-a. Debe girar 60 veces por segundo (si la frecuencia fuera de 60 Hz), o 3.600 revoluciones por minuto (rpm), para producir una c-a de 60 Hz. Si se puede girar a 3.600 rpm tal alternador por medio de algún aparato mecánico, como por ejemplo, un motor de c-c, y luego se excita el inducido con una c-a de 60 Hz, continuará girando como un motor síncrono. Su velocidad de sincronismo es 3.600 rpm. Si funciona con una c-a de 50 Hz, su velocidad de sincronismo será de 3.000 rpm. Mientras la carga no sea demasiado pesada, un motor síncrono gira a su velocidad de sincronismo y solo a esta velocidad. Si la carga llega a ser demasiado grande, el motor va disminuyendo velocidad, pierde su sincronismo y se para. Los motores síncronos de este tipo requieren toda una excitación de c-c para el campo (o rotor), así como una excitación de c-a para el estator. Se puede fabricar un motor síncrono construyendo el rotor cilíndrico normal de un motor tipo jaula de ardilla con dos lados planos. Un ejemplo de motor síncrono es el reloj eléctrico, que debe arrancarse a mano cuando se para. En cuanto se mantiene la c-a en su frecuencia correcta, el reloj marca el tiempo exacto. No es importante la precisión en la amplitud de la tensión. Y es una de las más interesantes.


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Motores de jaula de ardilla La mayor parte de los motores que funcionan con c-a de una sola fase tienen el rotor de tipo jaula de ardilla. Los rotores de jaula de ardilla reales son Cuando el campo se produce para que tenga un efecto rotatorio, el motor se llama de tipo de jaula de ardilla. Un motor de fase partida utiliza polos de campo adicionales que están alimentados por corrientes en distinta fase, lo que permite a los dos juegos de polos tener máximos de corriente y de campos magnéticos con muy poca diferencia de tiempo. Los arrollamientos de los polos de campo de fases distintas, se deberían alimentar por c-a bifásicas y producir un campo magnético rotatorio, pero cuando se trabaja con una sola fase, la segunda se consigue normalmente conectando un condensador (o resistencia) en serie con los arrollamientos de fases distintas. Con ello se puede desplazar la fase en más de 20° y producir un campo magnético máximo en el devanado desfasado que se adelanta sobre el campo magnético del devanado principal. Desplazamiento real del máximo de intensidad del campo magnético desde un polo al siguiente, atrae al rotor de jaula de ardilla con sus corrientes y campos inducidos, haciéndole girar. Esto hace que el motor de arranque por sí mismo. El devanado de fase partida puede quedar en el circuito o puede ser desconectado por medio de un conmutador centrífugo que le desconecta cuando el motor alcanza una velocidad predeterminada. Una vez que el motor arranca, funciona mejor sin el devanado de fase partida. De hecho, el rotor de un motor de inducción de fase partida siempre se desliza produciendo un pequeño porcentaje de reducción de la que sería la velocidad de sincronismo. Si la velocidad de sincronismo fuera 1.800 rpm, el rotor de jaula de ardilla, con una cierta carga, podría girar a 1.750 rpm. Cuanto más grande sea la carga en el motor, más se desliza el rotor. En condiciones óptimas de funcionamiento un motor de fase partida con los polos en fase desconectados, puede funcionar con un rendimiento aproximado del 75%. Otro modo de producir un campo rotatorio en un motor, consiste en sombrear el campo magnético de los polos de campo. Esto se consigue haciendo una ranura en los polos de campo y colocando un anillo de cobre alrededor de una de las partes del polo. Mientras la corriente en la bobina de campo está en la parte creciente de la alternancia, el campo magnético aumenta e induce una fem y una corriente en el anillo de cobre. Esto produce un campo magnético alrededor del anillo que contrarresta el magnetismo en la parte del polo donde se halla él. En este momento se tiene un campo magnético máximo en la parte de polo no sombreada y un mínimo en la parte sombreada. En cuanto la corriente de campo alcanza un máximo, el campo magnético ya no varía y no se induce corriente en el anillo de cobre. Entonces se desarrolla un campo magnético máximo en todo el polo. Mientras la corriente está decreciendo en amplitud el campo disminuye y produce un campo máximo en la parte sombreada del polo. De esta forma el campo magnético máximo se desplaza de la parte no sombreada a la sombreada de los polos de campo mientras avanza el ciclo de corriente. Este movimiento del máximo de campo produce en el motor el campo rotatorio necesario para que el rotor de jaula de ardilla se arranque solo. El rendimiento de los motores de polos de inducción sombreados no es alto, varía del 30 al 50 por 100. Una de las principales ventajas de todos los motores de jaula de ardilla, particularmente en aplicaciones de radio, es la falta de colector o de anillos colectores y escobillas. Esto asegura el funcionamiento libre de interferencias cuando se utilizan tales motores. Estos motores también son utilizados en la industria. El mantenimiento que se hace a estos motores es fácil. MOTORES-CC (MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA) Son de los más comunes y económicos, y puedes encontrarlo en la mayoría de los juguetes a pilas, constituidos, por lo general, por dos imanes permanentes fijados en la carcasa y una serie de bobinados de cobre ubicados en el eje del motor, que habitualmente suelen ser tres.


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El funcionamiento se basa en la interacción entre el campo magnético del imán permanente y el generado por las bobinas, ya sea una atracción o una repulsión hacen que el eje del motor comience su movimiento, bueno, eso es a grandes rasgos... Ahora nos metemos un poco más adentro... Cuando una bobina es recorrida por la corriente eléctrica, esta genera un campo magnético y como es obvio este campo magnético tiene una orientación es decir dos polos un polo NORTE y un polo SUR, la pregunta es, cuál es cuál...?, y la respuesta es muy sencilla, si el núcleo de la bobina es de un material ferromagnético los polos en este material se verían así...

Como puedes ver, estos polos pueden ser invertidos fácilmente con sólo cambiar la polaridad de la bobina, por otro lado al núcleo de las bobinas las convierte en un electroimán, ahora bien, si tienes nociones de el efecto producido por la interacción entre cargas, recordarás que cargas opuestas o polos opuestos se atraen y cargas del mismo signo o polos del mismo signo se repelen, esto hace que el eje del motor gire produciendo un determinado torque.

Te preguntarás que es el torque...?, pues es simplemente la fuerza de giro, si quieres podríamos llamarle la potencia que este motor tiene, la cual depende de varios factores, como ser; la cantidad de corriente, el espesor del alambre de cobre, la cantidad de vueltas del bobinado, la tensión etc. esto es algo que ya viene determinado por el fabricante, y que nosotros poco podemos hacer, más que jugar con uno que otro parámetro que luego describiré. La imagen anterior fue solo a modo descriptivo, ya que por lo general suelen actuar las dos fuerzas, tanto atracción como repulsión, y más si se trata de un motor con bobinas impares.

Documents

1.- Manual Fundamentos de Eléctricidad