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Electricidad general: conceptosfísicos y técnicosAutor: Marcos Tosatado
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Presentación del curso
La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen se encuentra en las cargaseléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos,luminosos, químicos, entre otros.
Este es uno El curso más completo que encontrarás sobre el mundo de laelectricidad, engloba desde conceptos físicos, hasta otros más técnicos que tepermitirán incluso dimesionar algunas instalaciones electrotécnicas. El alumnoempezará desde cero y al final del curso obtendrá unos conocimientos avanzados enla materia.
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1. Conceptos básicos[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/conceptos-basicos]
1. Efectos prácticos de la electricidad.
Efecto térmico: consiste en transformar la energía eléctrica en calor mediante lasresistencias.
Efecto luminoso: transformación de la energía eléctrica en luz, para ello se usanlámparas y tubos fluorescentes.
Efecto químico: transformar la energía eléctrica en química (pilas, baterías).
Efecto magnético: si alimentamos una bobina eléctrica con corriente, ésta secomportará como un electroimán.
Efecto de movimiento: transformar la energía eléctrica en energía mecánica en formade rotación (motores).
2. Teoría atómica de la corriente eléctrica.
La materia está formada por átomos, los átomos a su vez no son compactos ya quetienen dos partes fundamentales:
Núcleo: es la parte central del átomo en la cual se concentran dos tipos departículas:
- Protones: son partículas de carga eléctrica positiva.
- Neutrones: partículas sin carga eléctrica.
Orbitales: alrededor del núcleo se encuentran los electrones, girando a granvelocidad y describiendo órbitas. Los electrones son partículas con carga eléctricanegativa.
2.1. Corriente eléctrica.
Los electrones de las capas más exteriores, pueden desprenderse del átomo yempezar a moverse, al ser sometidos a una fuerza externa. Para provocar estemovimiento tenemos que poner en contacto un cuerpo al que le sobren electrones
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(negativo), con otro cuerpo al que le falten electrones (positivo). En estascondiciones, si unimos los dos cuerpos mediante un elemento conductor, seestablecerá una circulación de electrones desde el cuerpo al que le sobran hacia elcuerpo al que le faltan, a este movimiento de electrones se le llama corrienteeléctrica. En este caso habrá corriente hasta que los dos cuerpos quedeneléctricamente neutros.
A la diferencia de carga eléctrica que hay entre los dos cuerpos se le llama diferenciade potencial (ddp), o tensión, y se puede considerar como la fuerza que provoca elmovimiento de electrones.
El sentido real de la corriente, es del cuerpo negativo al postitivo, sin embargo,curiosamente, en los circuitos eléctricos ocurre al revés, el movimiento se producedel cuerpo positivo al negativo.
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2. Circuito eléctrico[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/circuito-electrico]
3. Circuito eléctrico.
Básicamente lo componen los siguientes elementos:
Pila o generador: es el elemento que produce la circulación de electrones o corrienteeléctrica, para ello entre sus extremos mantiene siempre una diferencia depotencial. Cables o conductores: están hechos de cobre o aluminio y a través deellos se mueven los electrones. Interruptor: es un elemento de control, abre y cierrael circuito. Receptores: son todos aquellos aparatos que transforman la energíaeléctrica en otro tipo de energía.
4. Magnitudes eléctricas fundamentales.
Son los parámetros que se utilizan para medir el fenómeno de la corriente eléctrica.Los fundamentales son los siguientes:
Intensidad de corriente: es la cantidad de carga eléctrica que circula por unconductor en unidad de tiempo, su símbolo es I y su unidad el amperio A, elmúltiplo del amperio es el kiloamperio kA, y el submúltiplo el miliamperio mA. Elaparato utilizado para medir la intensidad es el amperímetro, este aparato seconecta en serie, es decir, intercalado en el cable cuya intensidad queremos medir.
Tensión: es la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito, su símbolo es V,y su unidad el voltio; su múltiplo el kilovoltio kV, y su submúltiplo el milivoltio mV.El aparato que mide la tensión es el voltímetro, este aparato se conecta en paraleloa los dospuntos cuya tensión queremos medir.
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Resistencia: es la oposición que presenta cualquier elemento al paso de la corrienteeléctrica, su símbolo es R o Z, se mide en ohmios, su múltiplo es el kiloohmiok ohmios Potencia: se puede definir como el producto de tensión e intensidad, es elvalor característico de todo receptor eléctrico, su símbolo es P, se mide en vatios w ysus múltiplos son el kilovatio kW y el megavatio MW. Existen vatímetros, queconectados en serie y paralelo te dan el valor de la potencia (un vatímetro no es másque la combinación de un amperímetro y un voltímetro en un mismo aparato).
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3. Maneras de producir electricidad[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/maneras-producir-electricidad]Por reacción química: este procedimiento sucede en pilas y baterías, el sistematransformado en su forma más básica, formado por un baño de ácido en el que seintroducen dos electrodos, el ánodo de zinc (-) y el cátodo de cobre (+), entre losdos aparece una tensión, y careando el circuito con algún receptor, una intensidad.
Por presión: algunos materiales tienen la propiedad de que, al aplicar sobre ellosuna fuerza, producen una pequeña corriente eléctrica. Un ejemplo es el cuarzo,usado en encendedores, reflectantes de zapatillas... Por acción de la luz: algunosmateriales como el silicio, tienen la propiedad de producir una corriente eléctricacuando incide sobre ellos energía luminosa. Éste es el funcionamiento de las placassolares, y a esto se le llama efecto fotovoltaico. Por acción del calor: uniendo dosmateriales diferentes, como cobre y níquel, y aplicándoles calor, se crea una tensión.Así funcionan los termómetros digitales, a esto se lo llama efecto fotoeléctrico. Poracción magnética: haciendo girar una bobina dentro de un campo magnéticoformado por dos imanes, así funcionan dinamos y alternadores, a esto de lo llamaefecto electromagnético.
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4. Resistencia de un conductor[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/resistencia-conductor]
La resistencia de un cable conductor depende de tres factores fundamentales:material, longitud y sección.
La expresión matemática es la siguiente:
Donde:
R= resistencia
= resistividad del conductor
S= sección del conductor.
Explicación de la constante:
Viene dada por el material, se mide en "ohmios por milímetro cuadrdado partido demetros", y cuanto menor es su valor mejor conductor es el material. Otro parámetroimportante es la coductividad, que no es más que la inversa de la resistividad.Valores de estas constantes para los dos materiales más usados:
Cobre:
Conductividad: 56 Resistividad: 0,0178
Aluminio:
Conductividad: 35 Resistividad: 0,028 Influencia de la temperatura en la resistencia:
La resistencia eléctrica de los materiales metálicos utilizados como conductores(cobre, aluminio, acero¡), varía con la temperatura, de forma que al aumentar esta,aumenta la resistencia.
La expresión matemática de este fenómeno es la siguiente:
Donde:
R= resistenciaR0= resistencia a la temperatura inicialconstante que depende de cada material.At= incremento de la temperatura.
Resistencia de los materiales aislantes:
Los materiales aislantes también reciben el nombre de dieléctricos, en las
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instalaciones eléctricas tienen tanta importancia como los materiales conductores,ya que protegen de posibles accidentes a las personas.
Los aislantes tienen resistencias en torno a los millones de ohmios. Para indicar lamayor o menor calidad de un material aislante, se emplea un concepto distinto al dela resistencia llamado rigidez dieléctrica, que se puede definir como la tensión a laque un material pierde sus características aislantes y se convierte en conductor,también se lo llama tensión de perforación y se suele expresar en Kv/mm.
La rigidez dieléctrica de los materiales aislantes más usados es la siguiente:
Agua pura 12Papel 16Aceite mineral 4PVC 50Aire seco 3,1
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5. Ley de ohm[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/ley-ohm]
Es la Ley más básica, y sobre la cual se desarrollan todas las expresiones máscomplejas. Hay un truco para aprenderse sus expresiones:
VR I
De este triángulo salen las tres fórmulas básicas de la Ley de ohm:
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6. Potencia y energía eléctrica[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/potencia-energia-electrica]
En física se define la potencia como la rapidez con la que se realiza un trabajo y secalcula dividiendo el trabajo entre el tiempo, en electricidad la potencia se obtienemultiplicando la fuerza que mueve a los electrones (tensión), por la cantidad deelectrones que circulan en un segundo (intensidad), resumiendo, potencia=tensiónpor intensidad.
Potencia perdida en un conductor.
En un conductor eléctrico, al circular intensidad por él, se presentan unas pérdidasdebidas a la resistencia que presenta el material al paso de ésta corriente. El valor deésta potencia perdida se expresa de la siguiente manera:
Donde:Pp= potencia perdidaRl= resistencia de la línea (se calcula con la expresión vista en el cap:4) I= intensidad
Medida de la potencia eléctrica.
El aparato utilizado para medir la potencia eléctrica es el vatímetro, como se dijoanteriormente no es más que la combinación de un voltímetro, y un amperímetro. Alestar formado por los dos debe conectarse en serie y paralelo. A continuación serepresentan su esquema interno, y la forma en la que he de conectarse:
Energía eléctrica.
Se puede definir como cantidad de potencia en unidad de tiempo, su unidad es eljulio, pero esta unidad se queda pequeña y se suele medir en kilovatios hora: kW/h.
Medida de la energía eléctrica.
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El aparato utilizado para medir la energía eléctrica es el contador. En su interiorincorpora un motor eléctrico, que gira en función de la intensidad absorbida, al finallo que hace es multiplicar las vueltas que ha dado por el tiempo que ha estadodándolas, en definitiva que al ser la tensión constante, se cumple lo siguiente: E=V*I*t. El contador eléctrico sigue el mismo esquema de conexiones de un vatímetro.
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7. Formulario[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/formulario]
Ley de ohm:
Potencia:
Energía:
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8. Efecto Joule[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/efecto-joule]
Cuando la corriente eléctrica circula por un conductor, encuentra una dificultad que depende de cadamaterial y que es lo que llamamos resistencia eléctrica, esto produce unas pérdidas de tensión ypotencia, que a su vez den lugar a un calentamiento del conductor, a este fenómeno se lo conocecomo efecto Joule. En definitiva, el efecto Joule provoca una pérdida de energía eléctrica, la cual setransforma en calor, estas pérdidas se valoran mediante la siguiente expresión:
Donde:Pp= potencia perdidat = tiempo en segundos.
Este efecto es aprovechado en aparatos caloríficos, donde estas pérdidas se transforma en energíacalorífica, que se expresa por la letra Q, y se mide en calorías.
Calor específico.
Cantidad de calor que se le comunica a un cuerpo para elevar un grado la temperatura, de un gramodel total de la masa. A continuación se indican los valores de calor específico para algunos materiales:
La energía calorífica en función del calor específico y de la variación de la temperatura, se expresa dela siguiente manera:
Donde:
Q= Energía calorífica en caloríasCe= calor específico Cal/g*ºCm= masa del cuerpo en gramosAt= incremento de la temperatura en grados centígrados.
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9. Cálculo de sección de conductores por intensidad[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/calculo-seccion-conductores-intensidad]
Como hemos visto anteriormente, al circular una corriente por un conductor se produce uncalentamiento debido al efecto Joule. Si este calentamiento es excesivo pueden ocurrir variascosas:
Que debido a las grandes pérdidas producidas, no funciones correctamente la instalación.Que se queme el conductor.
Para evitarlo existe un proceso cálculo, y una serie de tablas y valores normativos dereferencia. El proceso de cálculo se divide en dos grandes pasos bien diferenciados:
Primero: cálculo del conductor por intensidad. Segundo: cálculo del conductor por caída detensión.
Es importante realizar los cálculos por este orden. Antes de empezar es necesario conoceruna serie de datos:
Potencia total absorbida, o en su defecto intensidad. ¿La instalación es trifásica omonofásica? Tensión de la instalación (normalmente 230V si es monofásica, o 400V si estrifásica). Material del conductor. Longitud del condutor. Como está instalado el conductor(empotrado bajo tubo, superficial...) ¿De que tipo de conductor se trata: unipolar (varioscables), o multipolar (varios cables envueltos por un material aislante común, comúnmenteconocido por manguera). Material aislante de la línea (para estos casos PVC, XLPE o EPR). Enalgunos momentos de este cálculo necesitaremos consultar algunos aspectos normativos, eneste link podrás consultar en todo momento las guías del Reglamento Electrotécnico de BajaTensión (REBT), que será las que necesitemos para este proceso. Para este cálculo usaremosla ITC-BT 19, la encontrarás entre otras en este link: http://www.ffii.nova.es/puntoinfomcyt/rebt_guia.asp
Una vez conocidos estos datos podremos comenzar:
Nota: este procedimiento solo es válido para instalaciones recogidas en la ITC-BT 019,interiores de viviendas y locales, no sirven para líneas generales de alimentación, cablesenterrados o líneas aéreas o posadas sobre fachada, este proceso se describirá más adelante,al ser más complejo y requerir unos conocimientos más avanzados.
Ahora bien, será necesario llegados a este punto conocer dos aspectos:
¿Es trifásica la línea?. ¿Alimenta la línea un motor de gran potencia?. Si es así sería buenoconsiderar una cosa llamada factor de potencia, este factor será descrito en su momento,pero decirte que es un valor comprendido entre 0,8 y 1, que aumentará la intensidadabsorbida.
Para que te sirva de ejemplo calcularemos la sección de la siguiente línea:
Línea trifásica de PVC (3 fases más neutro), a 400V, que alimentará un motor de 5CV. Lalongitud de la línea es de 30 metros, se trata de una manguera tetrapolar y va instalada bajoun tubo de PVC, empotrado en la pared.
1er paso: calcular la intensidad total. Como bien hemos visto anteriormente, la fórmula dela intensidad es la siguiente:
La resistencia es un valor que no solemos tener, es más fácil que dispongamos de lapotencia consumida por el aparato, por ello es más usada esta fórmula:
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PERO al ser trifásica la línea, y alimentar un motor de gran potencia, hemos aplicado unaserie de factores quedando así la ecuación:
Lo de la raíz de tres va cuando la instalación es trifásica y siempre en el mismo sitio, lo del0,9 es más relativo, normalmente cuando hay un motor se suele aplicar, si este motor esmuy grande o hay muchos motores se le aplica el 0,8, pero normalmente solo se aplica el0,9 en algunos casos.
Para pasar los CV a kilovatios basta con multiplicar los caballos por 3,75. En este caso:
5CV*3,75= 18,75kW
Y sabiendo que un kilovatio son mil vatios tendremos: 18.750 w.
Por lo tanto tendremos:
La Normativa indica que para receptores con gran consumo de electricidad en el arranque,se apliquen además otros factores, nosotros de momento no haremos eso, ya los veremosmás adelante.
Ahora tocará consultar la ITC-BT 19, más concretamente la tabla 1.
Tendremos que buscar el tipo de instalación que coincide con la nuestra en la columna de laizquierda.
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Veremos que coincide con la A2 (no os fiéis del dibujo, leed el texto).
Si seguimos hacia la derecha veremos que aparecen unas celdas en las que pone 3 PVC, 2XLPE o EPR..., nosotros buscaremos el 3 PVC (ya que la línea es trifásica y está aislada conPVC, si fuera monofásica de XLPE, habría que buscar 2 XLPE), muy importante sin salirte dela fila A2.
Una vez ahí iremos para abajo hasta llegar a unas celdas con numeros (hay muchas).
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Buscaremos en nuestra columna nuestro valor de intensidad, si no estuviera, que es lo másnormal, habrá que irse al inmediatamente superior. Veremos que en este caso deberemoscoger 34A.
Una vez encontrado, sin salir de esa fila en la que está el valor de la intensidad,volveremos a la izquierda, allí hay una columna con unos valores que van tal que así: 1,5;2,5; 4... estos son los valores normalizados de sección, te vas a encontrar con el tuyo encuanto vayas para la izquierda. Si lo has hecho bien este valor será 10 mm2.
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De momento esta sería la sección de nuestro cable, pero aún no ha acabado el proceso.
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10. Cálculo de sección de condcutores por caída de tensión[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/calculo-seccion-condcutores-caida-tension]
Esta parte del cálculo es tan importante como la anterior, como ya se ha explicadoanteriormente, en los conductores se producen una serie de pérdidas, que de ser excesivas,pueden generar un mal funcionamiento de la instalación.
El REBT, establece lo siguiente: para instalaciones interiores o receptoras (nuestro caso), nodeberán superarse en ningún caso los siguientes valores de caída de tensión: 3% de latensión nominal para receptores de alumbrado. 5% para receptores de fuerza motriz (todoaquello que no es alumbrado).
Siguiendo esto sabemos que el valor máximo de caída de tensión que podremos tener ennuestra instalación será:
Una vez hecho esto, será necesario aplicar la siguiente fórmula:Para instalaciones monofásicas:
Donde:
u= caída de tensión producida en voltios.
P= potencia consumida en vatios.
L= longitud de la línea en metros.
e= conductividad del material (56 cobre, 35 aluminio).
V= tensión nominal de la línea en voltios.
S= sección de la línea en milímetros cuadrados.
Para instalaciones trifásicas:
Para nuestra línea, la expresión quedaría así:
Como vemos, la caída de tensión que se produce, es menor de 20V, por lo que la líneaestaría bien dimensionada con 10mm2, en caso de que la caída hubiera superado los 20V,habría que coger la siguiente sección, en este caso 16mm2, y repetir el cálculo, así hasta queel valor baje de el máximo permitido.
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11. Aplicaciones de los efectos térmico y luminoso[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/aplicaciones-efectos-termico-luminoso]
Resistencias de calentamiento:
En algunos aparatos, el efecto Joule que produce el calentamiento de los conductores, nosupone una pérdida, si no precisamente todo lo contrario, es el efecto útil que se trata deconseguir. Este es el caso de los aparatos eléctricos de calefacción, en su interior estánformados por resistencias de alta resistividad, con esto lo que se consigue es transformar unagran parte de energía eléctrica en calorífica. Casi todos estos aparatos están controladosmediante termostatos, que son interruptores que se conectan y desconectan en función de latemperatura.
Lámparas incandescentes:
Estas lámparas están formadas por filamentos de un material llamado wolframio, este materialtiene un punto de fusión muy elevado de unos 3.300ºC. Cuando es atravesado por la corrienteeléctrica, un 90% de ésta se transforma en energía calorífica, y un 10% en energía luminosa,que es la que se aprovecha.
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12. Esquemas unifilares y multifilares[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/esquemas-unifilares-multifilares]
Estos esquemas son los más utilizados para representar instalaciones eléctricas, yaque son más simples y rápidos de realizar, además pueden sintetizar mayorcantidad de datos que los multifilares, a diferencia entre ambos es, que mientrasque en el multifilar se representan todas las líneas, en el unifilar solo se hace untrazo, y tantos trazos transversales como líneas lleve el circuito, en estos circuitosse pueden indicar todos los datos que se quiera: sección, caída, longitud, potencia ointensidad, medidas de la canalización, calibre de las protecciones....
De todos modos como mejor se ve esto, es con un ejemplo de cada uno:
Ejemplo de esquema multifilar:
Ejemplo de esquema unifilar:
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13. El cortocircuito y la sobrecarga[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/cortocircuito-sobrecarga]
El cortocircuito: se produce cuando entran en contacto eléctricos dos partes de lainstalación, que están a distinto potencial. El caso más habitual es cuando contactandos fases diferentes del circuito, o una fase y el neutro. El cortocircuito produceunas intensidades muy elevadas, del orden de cientos de amperios, lo cual produceun gran calentamiento de los condutores que pueden llegar a quemarse. Es una delas principales causas de accidentes eléctricos,
La sobrecarga: se produce cuando a través de la línea eléctrica, circula unaintensidad mayor que la intensidad nominal (intensidad para la cual está diseñadauna línea, y la que absorben los aparatos cuando su funcionamiento es correcto). Sepueden producir por varios factores, como un fallo de aislamiento. Las sobrecargastambién pueden producir daños importantes, dependiendo de dos factores:
- Valor en amperios de la sobrecarga.
- Tiempo que dura la sobrecarga.
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14. Protecciones eléctricas: interruptores magnetotérmicos[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/protecciones-electricas-interruptores-magnetotermicos]
Son aparatos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos, se abren y cortan el circuitocuando por ellos pasa un intensidad superior a la nominal. Esta intensidad es la que se llama calibredel aparato, y es la característica principal del dispositivo, los valores más normales de calibre son:5A, 10A, 16A, 20A, 25A, 30A, 40A, 50A...con respecto a los fusibles tienen la ventaja de que no esnecesario reponerlos cada vez que actúan.
Funcionamiento: los interruptores magnetotérmicos, están compuestos por dos partesfundamentales:
Relé magnético: es la parte encargada de la protección contra cortocircuitos, su función esdesconectar el interruptor en el menor tiempo posible. En su interior hay una bobina enrollada sobreuna pieza de acero que hace de electroimán, y por otro lado una pieza móvil unida a los contactos. Labobina está preparada de tal forma que, cuando circula por ella una corriente superior a la nominal,atrae a la parte móvil, aprovechando este movimiento para abrir los contactos.
Relé térmico: es la parte del interruptor automático encargada de la protección contra sobrecargas,por lo cual actúa de una manera tan rápida como el relé magnético. Este relé está formado por unalámina bimetálica, es decir formada por dos metales con diferente coeficiente de dilatación. Cuandose produce una sobrecarga, el calor producido por el efecto Joule hace que los metales se curven unomás que otro (debido al distinto coeficiente). Este movimiento se utiliza para mover el contacto y abrirel circuito.
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15. Protecciones eléctricas: fusibles e interruptores diferenciales[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/protecciones-electricas-fusibles-interruptores-diferenciales]
Fusible: un fusible es un elemento conductor cuya misión es fundirse cuando pasa a través de él una intensidadsuperior a la nominal. Al fundirse, el fusible abre el circuito, quedando de esta manera el resto de la instalaciónprotegida. Para fundirse, el fusible es de menor sección que el resto de conductores y también de menorresistividad. Se suelen hacer con plomo, estaño o plata. El hilo conductor está introducido dentro de un cartuchorodeado de arena, la función de la arena es extinguir posibles llamas, que se pudieran producir por la fundicióndel elemento conductor. El fusible es un elemento muy eficaz en la protección contra cortocircuitos ya que funderápidamente, sin embargo contra sobrecargas, este tiempo se incrementa, perdiendo efectividad.
Interruptor/relé diferencial: se trata del único dispositivo ideado para la protección de las personas, protegecontra contactos indirectos, y debe estar asociado a una correcta toma de tierra para su funcionamiento. Sufuncionamiento se basa en la detección de una intensidad de defecto (Idef), que es una intensidad que surgecuando ocurre un defecto en la instalación, ya que NUNCA debe circular corriente por la red de tierra, estedispositivo es capaz de detectar diferencias entre la intensidad que entra y la que vuelve, abriendo sus contactoscuando los valores de estas intensidades no coinciden. El valor mínimo de intensidad de defecto que es capaz dedetectar es la sensibilidad, característica principal de estos dispositivos.
Contactos directos e indirectos: la diferencia es muy sencilla, hay elementos que no deben estar en tensión yotros que sí: la carcasa del frigorífico y un cable. Pues bien, un contacto indirecto es cuando tocamos una partede la instalación que no debería estar en tensión, pero que accidentalmente lo está, evidentemente nos da lo queconocemos por calambre. Un contacto directo se produce cuando tocamos un elemento que debe estar entensión, por ejemplo, tocar un cable sin aislar. Ambos contactos son igual de peligrosos, y nos protegemosfrente a ellos de maneras distintas:
- Contactos directos: mediante elementos aislantes.
- Contactos indirectos: interruptores diferenciales y toma de tierra.
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16. Protecciones eléctricas: toma de tierra y descargadores de sobretensión[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/protecciones-electricas-toma-tierra-descargadores-sobretension]
Toma de tierra: no es un dispositivo de protección propiamente, si no un circuito más de la instalación, cuyamisión es derivar a tierra todas las corrientes de defecto que puedan producirse. Consiste en unir con cables (esoscables amarillos y verdes que vemos por ahí), todos los elementos de la instalación susceptibles de ponerseaccidentalmente en tensión (masas metálicas), de esta manera, siempre que se produzca una intensidad de defecto,esta circulará por estos cables, los cuales, a su vez, están unidos a tierra mediante un electrodo (normalmente unapica de cobre clavada en la tierra que rodea al edificio o la casa), derivándose a tierra todas las intensidades dedefecto que se produzcan, impidiendo que pueda ocasionar daños en personas.
El esquema de la toma de tierra de un edificio es el siguiente:
Conductor de protección (une las masas metálicas). Conductor de unión equipotencial (se usa en los aseos paragrifos y demás) Conductor de tierra, o línea de enlace principal con el electrodo de tierra (une los conductores deprotección con el electrodo de tierra) Conductor de equipotencialidad suplementaria (misma función que elprincipal, para otros elementos).
B- Borne principal de puesta a tierra, o punto de puesta a tierra (parte que une la masa metálica con el conductor deprotección.
M- Masa metálica.
C- Elemento conductor.
P- Canalización principal de agua.
T- Electrodo de puesta a tierra.
Descargadores de sobretensión: el más conocido es el pararrayos, no es más que un elemento metálico,conectado directamente a la red de tierra, situado en la parte más alta de la edificación, para que sea capaz deatraer los rayos antes de que puedan conectar con cualquier otra parte de la edificación. También existen unaespecie de interruptores automáticos, que se instalan en el mismo cuadro de protección de las instalaciones, y quesi detectan una subida de tensión abren el circuito protegiendo la instalación.
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17. Circuitos serie[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/circuitos-serie]
Un circuito serie está formado por dos o más receptores conectados uno acontinuación de otro, las dos características fundamentales de los circuitos serie son:
La intensidad es la misma en todo el circuito. La tensión se reparte entre losreceptores.
Aplicaciones prácticas de los circuitos serie: este tipo de circuitos apenas se usa,ya que presenta dos grandes inconvenientes:
Si se estropea un receptor, interrumpe todo el circuito, la solución sería compleja ycara:
La tensión de cada receptor se va sumando, por lo que al principio del circuito sepueden presentar tensiones muy elevadas.
En la práctica los circuitos serie se usan por ejemplo para regular la intensidad deuna lámpara, o el sonido de un altavoz, intercalando una resistencia variable llamadareostato o potenciómetro, antes del receptor.
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Cálculo: simplemente saber que en los circuitos serie se cumple que, la resistenciatotal del circuito, es igual a la suma de la resistencia de todos los receptores, elresto es simplemente aplicar la Ley de ohm.
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18. Circuitos paralelo[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/circuitos-paralelo]
En un circuitos paralelo, los puntos por donde entra la corriente a los receptoresestán unidos, al igual que por donde sale. En un circuito paralelo, todos losreceptores tienen la misma tensión, sin embargo la intensidad cambia en función dela resistencia. Es el circuito más común en instalaciones reales, ya que en éstas, loque se persigue es que todos los receptores tengan el mismo valor de tensión.
Cálculo: la intensidad parcial es la suma de las intensidades parciales, para hallarcada intensidad bastará con aplicar la Ley de ohm. Sin embargo para obtener laintensidad total del circuito se cumple lo siguiente:
La inversa de la resistencia total es igual, a la suma de las inversas de lasresistencias parciales.
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19. Circuitos mixtos[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/circuitos-mixtos]
Son una combinación de los serie y paralelo, para calcularlos, hay que identificar laspartes del circuito que se vean están claramente en paralelo o serie, y buscaremossimplificarlas por separado sacando la resistencia total de cada una, al finalquedaría un circuito serie con todas las resistencias totales de los circuitos en losque se ha descompuesto, basta con sumarlas y se acabó.
Conexión en instalaciones reales: en las instalaciones eléctricas reales, cadareceptor se conecta directamente a los hilos de línea, por lo que la conexión sehace, normalmente en paralelo.
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20. El alternador y la dinamo[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/alternador-dinamo]
Ambos se diferencian en muy poco, quizás en el uso que se le de habitualmente acada uno. La misión de ambos es la de producir energía eléctrica, a partir de unmovimiento de rotación (procedimiento inverso al del moto eléctrico), ambos sebasan en el principio de principio de que en un conductor sometido a un campomagnético variable se crea una tensión eléctrica. En la dinamo sin embargo, aunqueproduce corriente alterna al igual que el alternador, ésta es convertida en continua,ya que habitualmente la dinamo está destinada a usos donde es más aprovechableeste tipo de corriente.
Alternador:
Dinamo:
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21. El motor eléctrico[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/motor-electrico]
Su función es justo la contraria a los alternadores y dinamos, transforma la energíaeléctrica en un movimiento de rotación. Está formado por dos piezas fundamentales:
Rotor: es la pieza central, es la que gira. Estator: rodea al rotor, en el se sitúan lasbobinas de cobre y es donde se produce el flujo magnético que genera almovimiento.
Su funcionamiento se basa, en que cuando circula corriente a través de un elementoconductor, se genera a su alrededor un campo magnético. En el estator se colocan,dos bobinas de cobre por fase, cada una genera un campo que se contrapone al delas demás, degenerando en un campo giratorio a través del estator, que provoca elmovimiento giratorio del rotor.
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22. El transformador eléctrico[http://www.mailxmail.com/curso-electricidad-fisicos-tecnicos/transformador-electrico]
Se trata de una máquina eléctrica estática (sin movimiento), de corriente alterna quetransforma una señal alterna senoidal, en otra de diferente tensión e intensidad.
Vienen definidos por su relación de transformación, que es la relación que existeentre la tensión de entrada y la de salida.
Se compone de dos bobinados de material conductor sin contacto directo entreellos, ambos bobinados se arrollan sobre un núcleo formado por láminas metálicas.
Su funcionamiento se basa en el fenómeno de que, al suministrar una tensión albobinado primario, sin estar este en contacto con el bobinado secundario, seformará en el núcleo un flujo magnético que, al pasar por el bobinado secundariohará aparecer entre los extremos de éste, una tensión de características distintas ala suministrada a la entrada del aparato.
La tensión obtenida en el bobinado secundario dependerá de la suministrada en elprimario, y del número de espiras (vueltas), que ambos bobinados den alrededor delnúcleo.
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