Guia 1 Electrotecnia T Sistemas

CENTRO DE ELECTRICIDAD

ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

REGIONAL DISTRITO CAPITAL

GUÍA DE APRENDIZAJE PARA ELECTRONICA

BASICA EN TECNICOS EN SISTEMAS GUIA 1

Versión: 1 Febrero 2010

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1. IDENTIFICACIÓN CURRICULAR ESTRUCTURA CURRICULAR: ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA BASICA MÓDULO DE FORMACIÓN: TECNICOS EN SISTEMAS UNIDAD DE APRENDIZAJE: FORMACION TECNICA ORIENTADA AL PROYECTO. ACTIVIDAD E-A-E: 2. DESARROLLO TEMA: ELECTROTECNIA BASICA PARA TECNICOS EN SISTEMAS JUSTIFICACIÓN Dentro del aprendizaje enfocado a la formación profesional integral del Sena, quienes pertenecemos al Centro de Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones debemos incluir un componente básico de Electrotecnia. En el caso específico del programa Técnico en sistemas debe irse más allá, dado que estos conocimientos hacen parte de las herramientas vitales en el desarrollo de la práctica. CONTENIDOS:

• Simbología General. • Conceptos y descripción de elementos eléctricos y electrónicos. • Conceptos de Voltaje, corriente, Resistencia y potencia. • Ley de Ohm. • Leyes de KIRCHOFF • Calculo de Resistencias • Circuitos Serie • Circuitos Paralelo. • Ejercicios y practicas • Manejo y mediciones con instrumentos

OBJETIVOS: GENERAL: Propiciar un acercamiento inicial a los conocimientos Eléctricos y electrónicos necesarios para complementar la integralidad del aprendizaje para un Técnico en Sistemas.







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ESPECÍFICOS: El alumno al finalizar esta guía estará en capacidad de:

• Diferenciar la simbología utilizada en electrónica. • Discernir y entender los conceptos de voltaje, corriente, resistencia y

potencia. • Interpretar y aplicar las leyes eléctricas básicas para la comprensión de

sistemas eléctricos y electrónicos básicos. • Practicar los cálculos de las leyes eléctricas y los cálculos de resistencias.

Fomentar el interés y la investigación de los fenómenos físicos eléctricos. 3. TECNICAS DE ENSEÑANZA

A. La técnica a utilizar es la interacción del instructor en la interpretación del marco teórico para el desarrollo de los ejercicios por parte del aprendiz.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

1. Asignar los nombres y las descripciones a los símbolos:







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2. Hacer una investigación de por lo menos 5 elementos vistos en clase, y elaborar un informe que contenga:

a) Descripción General del Elemento b) Aplicación y uso general (en AC y en DC si aplica)

(Para esta actividad la fecha y hora de entrega estará a cargo del instructor) MARCO TEORICO VOLTAJE: Definición: El voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de FEM hasta el polo positivo de la propia fuente. La fuente de fuerza electromotriz o FEM es cualquier dispositivo capaz de suministrar energía eléctrica dinámica, ya sea utilizando medios químicos, como las baterías, o electromecánicos, como ocurre con los generadores de corriente eléctrica. Aunque desde hace años el Sistema Internacional de Medidas (SI) estableció oficialmente como “volt” el nombre para designar la unidad de medida del voltaje, tensión eléctrica o diferencia de potencial, en algunos países de habla hispana se le continúa llamando “voltio”.







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El volt recibe ese nombre en honor al físico italiano Alessandro Volta (1745 – 1827), inventor de la pila eléctrica conocida como “pila de Volta”, elemento precursor de las actuales pilas y baterías eléctricas. DEFINICION DE ALTA, MEDIA Y BAJA TENSION

Alta tensión . Se emplea para transportar altas tensiones a grandes distancias, desde las centrales generadoras hasta las subestaciones de transformadores. Su transportación se efectúa utilizando gruesos cables que cuelgan de grandes aisladores sujetos a altas torres metálicas. Las altas tensiones son aquellas que superan los 25 kV (kilovolt). Media tensión . Son tensiones mayores de 1 kV y menores de 25 kV. Se emplea para transportar tensiones medias desde las subestaciones hasta las subestaciones o bancos de transformadores de baja tensión, a partir de los cuales se suministra la corriente eléctrica a las ciudades. Los cables de media tensión pueden ir colgados en torres metálicas, soportados en postes de madera o cemento, o encontrarse soterrados, como ocurre en la mayoría de las grandes ciudades. Baja tensión . Tensiones inferiores a 1 kV que se reducen todavía más para que se puedan emplear en la industria, el alumbrado público y el hogar. Las tensiones más utilizadas en la industria son 220, 380 y 440 volt de corriente alterna y en los hogares entre 110 y 120 volt para la mayoría de los países de América y 220 volt para Europa.

Hay que destacar que las tensiones que se utilizan en la industria y la que llega a nuestras casas son alterna (C.A.), cuya frecuencia en América es de 60 ciclos o hertz (Hz), y en Europa de 50 ciclos o hertz. CORRIENTE ELECTRICA: Es la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM). Los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa (CD) o continua y corriente alterna (CA).







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La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, baterías y dinamos. La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de circulación periódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia en hertz (Hz) tenga esa corriente . A la corriente directa (C.D.) también se le llama "corriente continua" (C.C.). LA LEY DE OHM La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:

1. Tensión o voltaje "E", en volt (V). 2. Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A). 3. Resistencia "R" en ohm ( ) de la carga o consumidor conectado al circuito.

Postulado general de la Ley de Ohm

El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga qu e tiene conectada







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POTENCIA: Ley de Watt : Si a un determinado cuerpo le aplicamos una fuente de alimentación (es decir le aplicamos un Voltaje) se va a producir dentro del cuerpo una cierta corriente eléctrica. Dicha corriente será mayor o menor dependiendo de la resistencia del cuerpo. Este consumo de corriente hace que la fuente este entregando una cierta potencia eléctrica; o dicho de otra forma el cuerpo esta consumiendo determinada cantidad de potencia. Esta potencia se mide en Watt. Por ejemplo una lámpara eléctrica de 40 Watt consume 40 watt de potencia eléctrica. Para calcular la potencia se debe multiplicar el voltaje aplicado por la corriente que atraviesa al cuerpo CALCULO DE VALORES DE RESISTENCIAS

Ejemplo de Herramienta para el cálculo de resistencias: http://www.pagaelpato.com/tecno/resistencias/resistencia.htm 2. Elaborar 5 ejercicios de cálculo de resistencias:

(Para esta actividad la fecha y hora de entrega estará a cargo del instructor)







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Potencia eléctrica.

Al circular la corriente, los electrones que la componen colisionan con los átomos del conductor y ceden energía, que aparece en la forma de calor. La cantidad de energía desprendida en un circuito se mide en julios. La potencia consumida se mide en vatios; 1 vatio equivale a 1 julio por segundo. La potencia "P" consumida por un circuito determinado puede calcularse a partir de la expresión:

Donde: V: diferencia de potencial o voltaje aplicado a la resistencia, Voltios I: corriente que atraviesa la resistencia, Amperios R: resistencia, Ohmios P: potencia eléctrica, Watios Para cuantificar el calor generado por una resistencia eléctrica al ser atravesada por una corriente eléctrica, se usa el siguiente factor de conversión: 1 Watt = 0,2389 calorías / segundo







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CIRCUITO SERIE

Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación. Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias .







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CIRCUITO PARALELO En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas.

CIRCUITO MIXTO







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LEYES DE KIRCHHOFF Primera Ley : la suma algebraica de las intensidades entrantes en un nodo es nula en todo instante. Esta ley puede aplicarse no solo a nodos sino también a cualquier región cerrada. Segunda ley : La suma algebraica de las tensiones a lo largo de cualquier línea cerrada en un circuito es nula en todo instante. Tabla de Unidades:

relación MÚLTIPLOS UN SUBMÚLTIPLOS

prefijo tera giga mega kilo Hecto deca un deci centi mili micro nano pico

símbolo t G M k H da

d c m µµµµ n p

proporción 1x1012 1x109 1x106 1x103 1x102 1x101 10x0 1x10-1 1x10-2 10-3 10-6 10-9 -12

Preguntas:

1. Porqué es más grande la caída de voltaje en una resistencia de mayor valor?

2. Un circuito en serie con una fuente de 10 v, tiene una resistencia de 5

ohms, que valor de corriente se tiene? Si necesitamos obtener la mitad del valor de esa corriente, que valor de resistencia se debe colocar en serie?

3. Dibújese un diagrama en el que se muestren dos resistencias, R1 y R2,

conectadas en serie a una fuente de 100V. a) si la caída de voltaje IR a través de R1 es de 60 V, ¿cual es la caída de voltaje IR a través de R2? B) Indíquese en el diagrama, la polaridad de las caídas de voltaje a través de R1 y R2. c) Si la corriente que circula a lo largo de R1 es de 1 amperio, ¿Cual es la corriente que circula por R2? D) ¿Cuál es la resistencia total a través de la fuente de voltaje, ¿Cuál es el voltaje a través de R1 y de R2?







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4. Cual es la respuesta? en dos resistencias en paralelo:

a. La corriente que circula por ambas es la misma b. El voltaje a través de cada resistencia es la misma. c. La resistencia combinada es igual a la suma de las dos resistencias. d. Cada resistencia debe tener el mismo valor.

5. Dos focos de 300W a 120V se conectan en serie a través de una línea de

alimentación de 240V. Si el filamento de uno de los focos se quema ¿El otro sigue funcionando? ¿Por qué? Con el circuito abierto, ¿cuál es el voltaje a través de la fuente? ¿Cuál es el voltaje a través de cada foco?

6. Dos resistencias, R1 y R2, de 15 y 45Ω respectivamente, se conectan en paralelo a través de una batería de 45V.

a. Dibújese un diagrama. b. ¿Cuál es el voltaje a través de R1 y R2? c. ¿Cuáles son los valores de las corrientes que circulan en R1 y R2? d. ¿Cuál es el valor de la corriente que circula por la línea principal? e. Calcule el valor de la R total.

7. Halle el valor de la resistencia equivalente que su instructor dibuje en el tablero.







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MULTIMETRO

INSTRUCCIONES DE FUNCIONAMIENTO MEDIDA DE TENSIONES

1. Conecte la punta de prueba negra a la toma COM y la punta de prueba roja a la toma V/Ω/F

2. Ajuste el botón giratorio en la posición de

escala V= o V∼ que va a utilizar y conecte las puntas de prueba en paralelo con la fuente o carga que se está midiendo.

3. Lea la pantalla LCD. Se indicará la

polaridad de la punta de prueba roja cuando se realice una medida de tensión en continua 4. Cuando en la pantalla solo se muestra la cifra “I” indica una situación sobre-escala y se ha de seleccionar una escala más baja.







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MEDIDA DE CORRIENTES 1. Conecte la punta de prueba negra a la toma COM y la punta de prueba roja a la toma mA para un máximo de 200 mA. Para un máximo de 20 A, mueva la punta de prueba roja a la toma A. 2. Ajuste el selector giratorio en la posición de escala A= ó A que vaya a utilizar AC. 3. Conecte las puntas de prueba en serie con la carga en la que se va a medir la corriente. 4. Lea la pantalla LCD. Se indicará la polaridad de la conexión de la punta de prueba roja cuando se realice una medida de corriente continua. 5. Cuando en la pantalla solo se muestra la cifra “I” indica una situación sobre- escala y se ha de seleccionar una escala más baja. MEDIDA DE FRECUENCIAS 1. Conecte la punta de prueba negra a la toma COM y la punta de prueba roja a la toma de V/ Ω /F. 2. Ajuste el selector giratorio en la posición kHz y conecte las puntas de prueba en paralelo con la fuente o carga que se está midiendo NOTA: La tensión de entrada debería estar entre los 200mV y los 10V rms AC. Si la tensión es más de 10V rms, la lectura podría ser inexacta. MEDIDA DE RESISTENCIAS 1. Conecte la punta de prueba negra a la toma COM y la punta de prueba roja a la toma V/ Ω/ HzF. (NOTA: La polaridad de la conexión de la punta de prueba roja es positiva "+"). 2. Ajuste el selector giratorio en la posición de escala Ω que se va a utilizar y conecte las puntas de prueba en paralelo con la resistencia que se está midiendo







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EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE

a) CONOCIMIENTO: Manejo de las teorías básicas de electricidad. Entrega de respuestas en informe al tutor.

b) DESEMPEÑO: Análisis de casos prácticos de montajes electrónicos y eléctricos reales.

c) PRODUCTO: Informe elaborado y experiencia práctica en cálculos y mediciones electrónicos adecuados como el multímetro.

FUENTES BIBLIOGRAFICAS Principios Básicos de electricidad. SIEMENS Circuitos Eléctricos JA EDMINISTER, Schaum, U de Akron. Circuitos Eléctricos – Julio Usaola, Prentice hall. TIEMPO ESTIMADO: 5 Horas DOCENTE: Daniel Leandro Duque Cuervo FECHA DE ELABORACION DE LA GUIA: Febrero 2010

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