Calcular Para Metros De Ctos Elctr2

CONVENIO CYGA, SENA, ECOPETROL.

TITULACIÓN CONSTRUCCIÓN Y MONTAJE DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES, COMERCIALES Y RESIDENCIALES.

NORMA DECOMPETENCIA: 280101008 Analizar Circuitos Eléctricos De Acuerdo Con El Método Requerido

CODIGO ELEMENTO: 01 Calcular Parámetros De Circuitos Eléctricos.

INSTRUCTOR: JHON RODRÍGUEZ BALANTA

SESIÓN 3 PLAN DE MEJORAMIENTO (material de consulta)

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1. Componentes de un Circuito Eléctrico, Funciones y Características. Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos unidos entre sí, a través de los cuales circula la corriente eléctrica produciendo unos efectos determinados. Los elementos de que consta un circuito eléctrico son:

Elementos de protección (5)

interruptores, conmutadores... Protegen de los efectos de la electricidad tanto a las personas como las instalaciones: interruptores automáticos, magneto-térmicos, diferenciales...

El circuito eléctrico es parecido a un circuito hidráulico ya que puede considerarse como el camino que recorre la corriente (el agua) desde un generador de tensión (también denominado como fuente) hacia un dispositivo consumidor o carga. La carga es todo aquello que consume energía para producir trabajo: la carga del circuito puede ser una lámpara, un motor, etc. (en el ejemplo de la ilustración la carga del circuito es una turbina que produce un trabajo). La corriente, al igual que el agua, circula a través de unos canales o tuberías; son los cables conductores y por ellos fluyen los electrones hacia los elementos consumidores.

Elemento (componente) Generadores (1)

Conductores (3)

Receptores (2)

Elementos de control (4)

Función Producen la diferencia de potencial o tensión que impulsa el flujo de electrones a través del circuito: pilas, baterías, fuentes de alimentación, alternadores... Se encargan de unir todos los elementos del circuito y permitir el paso de la corriente eléctrica. Suelen ser cables de cobre o de aluminio. Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía. Las lámparas, los motores y las resistencias son distintos tipos de receptores. Permiten o impiden el paso de la corriente eléctrica o regulan el modo de funcionamiento del circuito: pulsadores,

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En el circuito hidráulico, la diferencia de niveles creada por la fuente proporciona una presión (tensión en el circuito eléctrico) que provoca la circulación de un caudal de líquido (intensidad); la longitud y la sección del canal ofrecen un freno al paso del caudal (resistencia eléctrica al paso de los electrones). De modo análogo en el circuito eléctrico, la corriente que fluye por un conductor depende de la tensión aplicada a sus extremos y la resistencia que oponga el material conductor; cuanto menor sea la resistencia mejor circulará la corriente.

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2. Protecciones, Fuentes de Energía, Cargas Protecciones. La energía eléctrica tiene dos riesgos fundamentales: a) Incendio por calentamiento de conductores o receptores, debido a consumo excesivo o cortocircuito. b) Electrocución o descarga eléctrica en personas por un contacto indirecto o derivación. Para evitar estos riesgos se han dispuesto esta serie de dispositivos: Para evitar cortocircuitos se emplea: Fusibles y Magneto-térmicos (PIA). Para evitar consumos excesivos: Limitador de potencia (ICP) Para evitar las descargas eléctricas o electrocución se emplea: Diferencial y puesta a tierra. Fusible: Operador eléctrico que cuando sube en exceso la intensidad de un circuito, se calienta y se funde antes de que lo haga el circuito, cortando así el flujo de corriente que circula por él y protegiendo la instalación de un posible incendio, como ocurre en una subida de tensión en el circuito o de un cortocircuito provocado en él. Actualmente los fusibles no se utilizan en las viviendas, solamente algunos en la acometida general. En los vehículos se siguen utilizando, para proteger los circuitos de los cortos para que no se quemen. Magneto-térmicos: Interruptores Automáticos Magneto-Térmicos (PIA): (Pequeño Interruptor Automático) Externamente son interruptores con los que el usuario puede cortar el suministro de corriente a zonas por separado del edificio (cocina, salón, habitación,…), pero cuentan con la propiedad de desconectarse automáticamente si la corriente que los atraviesa es mayor al límite para el que están fabricado, no siendo necesario sustituirlos cada vez que se disparan automáticamente. Térmico: Utiliza una lámina bimetálica, que a determinada I se calientan, y se doblan abriendo el circuito, funcionando a voltaje algo alto pero de larga duración. Magnético: utiliza un electroimán detectando voltajes muy elevados o un cortocircuito. Compiló Lic. Jhon Rodríguez Balanta

Diferenciales: Interruptores Diferenciales (ID) Para evitar descargas eléctricas sobre personas. Externamente son muy parecidos a los Interruptores Automáticos, permitiendo cortar manualmente el suministro. Se distinguen por un pulsador de prueba que se utiliza para comprobar su correcto funcionamiento. Estos interruptores se desconectan automáticamente cuando detectan una salida indeseada de energía eléctrica fuera del circuito que protegen. Por ejemplo, si se produce un fallo en la funda aislante del cable, por contacto con una persona puede producirse una derivación a tierra (potencial cero). El diferencial se activa al detectar la salida indeseada de energía eléctrica, cortando inmediatamente el suministro de energía y evitando desagradables consecuencias. Las características que lo definen son: * Corriente máxima admisible: Límite de corriente que puede atravesar el Interruptor Diferencial. * Sensibilidad: Límite de la diferencia entre la corriente que entra en el circuito y la que sale. Su elección dependerá de la instalación a proteger, distinguiendo tres valores:  Alta sensibilidad: 30 mA.  Media sensibilidad: 300 mA.  Baja sensibilidad: 500 mA. Fuentes de energía. La batería. Uno de los métodos más comunes de producir electricidad es el químico: la batería de plomo es una fuente de corriente continua que se basa en este principio; está formada por varios elementos acumuladores o vasos que se conectan formando una batería. La energía eléctrica, que se encuentra almacenada en forma de energía química, puede transformarse en energía eléctrica, proceso que tiene lugar durante la descarga. Mediante el suministro a la batería de corriente eléctrica, tiene lugar en su interior el proceso inverso, con lo que es posible cargarla de energía eléctrica de nuevo. La batería está formada por el acoplamiento en serie de varias celdas o vasos. Una batería de 12 voltios posee 6 vasos. El interior de los vasos contiene las placas de

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plomo, positivas y negativas, que almacenarán los electrones. Cuando la batería se halla completamente cargada cada vaso se encuentra a una tensión de 2,2 voltios, por lo que una batería de 12 voltios de tensión nominal, su tensión real cuando está cargada alcanza los 13,2 voltios. El electrolito es una mezcla de agua destilada y ácido sulfúrico que baña a las placas en el interior de los vasos, y es la sustancia encargada de producir las reacciones químicas de carga y descarga. La densidad del electrolito varía con la carga, de modo que es posible conocer el estado de la batería midiendo la densidad del mismo. Características de la batería La capacidad de una batería, es decir la cantidad de energía (amperios/hora) que puede almacenar en su interior, depende de la superficie de las placas o de su número. La tensión nominal se establece por el número de vasos. Las características que definen a una batería de automóvil son: la tensión nominal, su capacidad y la intensidad de arranque, y generalmente estos datos vienen indicados sobre la batería de esta forma: ·Tensión nominal: de 6 o 12 voltios. Para mayores tensiones se acoplan baterías en serie (por ejemplo, dos de 12 V para obtener 24 V). · La capacidad de una batería se da en amperios hora (Ah) e indica la cantidad de amperios que puede suministrar en una hora. Por ejemplo, una batería de 40 Ah puede suministrar 40 amperios en 1 hora o 1 amperio durante 40 horas.

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·Acoplamiento en serie: el borne positivo de una con el borne negativo de la siguiente. La tensión nominal resultante es la suma de las tensiones de cada batería acoplada mientras que la capacidad es la misma que la capacidad de una de ellas. ·Acoplamiento en paralelo: se unen todos los bornes positivos y todos los bornes negativos. La tensión nominal resultante es la misma que la tensión de una de ellas, mientras que la capacidad resultante es la suma de las capacidades de todas ellas. Efectos de la corriente Eléctrica en las cargas Según el tipo de receptor que atraviese, la corriente eléctrica puede producir diferentes efectos al transformarse en otros tipos de energía, que pueden ser: ■ Térmicos. Al pasar corriente eléctrica por un conductor o por una resistencia, se produce calor (efecto Joule). Este fenómeno es aprovechado en la resistencia de estufas, planchas, tostadoras... ■ Lumínicos. Cuando la corriente pasa a través de un filamento de wolframio, este incrementa su temperatura de manera notable (2 000°C) y comienza a emitir luz (incandescencia). También se proyecta luz a través del arco eléctrico en un medio gaseoso de fácil ionización (lámparas fluorescentes, de vapor de sodio...). ■ Mecánicos. La transformación de energía eléctrica en movimiento se produce en los motores eléctricos: aspiradoras, ventiladores, batidoras...

· La intensidad de arranque se define como la corriente máxima que puede suministrar en un instante para accionar el motor de arranque sin que la tensión descienda por debajo de 10,5 voltios.

■ Magnéticos. Cuando pasa corriente eléctrica por un conductor, se crea un campo magnético a su alrededor, que se puede emplear de diversos modos: motores, electroimanes, relés...

Acoplamiento de baterías Las baterías pueden conectarse entre sí de dos modos: en serie o en paralelo, cada tipo de acoplamiento proporciona unas características eléctricas de tensión nominal y capacidad diferentes:

■ Químicos. La electrolisis consiste en la separación de los elementos de un compuesto químico debida al paso de corriente eléctrica. Los recubrimientos electrolíticos de los metales y la extracción del aluminio constituyen ejemplos de este fenómeno.

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3. Corriente Eléctrica, Corriente Directa, Corriente Alterna, Gráficos. Se denomina corriente eléctrica el desplazamiento continuo de electrones en el interior de un conductor. La circulación de electrones a través de un circuito eléctrico se produce desde un punto de menor potencial eléctrico (mayor energía) a otro de mayor potencial eléctrico (menor energía). Cabe definir dos sentidos de circulación de la corriente eléctrica: el sentido real, que es el que marca la circulación de los electrones desde el polo negativo al polo positivo, y el sentido tipo

Representación grafica y visualización en el laboratorio

convencional, que es el de circulación de los «huecos» que dejan los electrones en su recorrido, desde el polo positivo al polo negativo. Los aparatos y maquinas eléctricos que utilizamos consumen energía suministrada normalmente por pilas y baterías o por la red eléctrica. Los distintos tipos de corriente eléctrica junto con las fuentes de suministro correspondientes se resumen en la siguiente tabla:

Características más relevantes y parámetros

Fuentes de suministro

Aplicaciones

CC

El valor del voltaje es constante en el tiempo: V = cte • La corriente eléctrica siempre tiene el mismo sentido al recorrer el circuito (los terminales de la fuente de alimentación mantienen la polaridad). Parámetros: voltaje (V).

Alimentación de aparatos electrónicos. Tracción eléctrica (coches, tranvías, trenes...). Baños electrolíticos

CA

El valor del voltaje no se mantiene constante en el tiempo. El flujo de electrones se mueve por el circuito eléctrico en un sentido y en otro, pues los terminales de la fuente de alimentación cambian periódicamente de polaridad. Es más fácil de producir y de transportar que la CC. Según el tipo de señal eléctrica, hay CA sinodal (la más utilizada), cuadrada, triangular... Parámetros: frecuencia (f) periodo (T), valores instantáneos de la onda o serial de voltaje (v), valor máximo (V0), valor medio (Vm), valor eficaz (V o Vrms) El valor del voltaje varía periódicamente (toma valores distintos que se repiten a intervalos de tiempo regulares). La corriente eléctrica mantiene el mismo sentido. Hay señales cuadradas, triangulares, de diente de sierra... Parámetros: los mismos que en el caso de la corriente alterna.

Pila. Acumulador. Batería. Fuente de alimentación. Dinamo. Célula fotovoltaica. Célula de hidrógeno Generador de CA o alternador, situado en las centrales eléctricas y en grupos electrógenos. Oscilador. Inversor u ondulador electrónico. Generador electrónico de funciones.

Generador electrónico de funciones. Oscilador Astable con circuito integrado temporizador (tipo 555 o similar).

Sistemas digitales (transmisión de datos, telefonía, comunicaciones, ; control, informática...). Circuitos electrónicos de conmutación, contadores, relojes digitales...

CP

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- Es la más utilizada como fuente de alimentación de maquinas y aparatos eléctricos. Se emplea en instalaciones domesticas, industriales, transportes, alumbrado.. Sirve para alimentar cualquier aparato que consuma CC, aunque para ello es necesario rectificarla previamente.

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4. Conexión de elementos en Circuito Eléctrico, Sistemas de Conexionado. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS: (Nota= Todos los elementos receptores consumen energía debido a la resistencia que oponen al paso de la electricidad, por eso denominamos resistencia en general a cualquier dispositivo que consuma.) SERIE: (Características: V total es la suma de cada V elemento, La I igual y Rt = R1+…+Rn)

PARALELO: (Características: V igual en todas, la I se divide por ramas, y 1/RT = (1/R1) + (1/R2))

MIXTO: (Características: Son las de los circuitos serie y paralelo juntos, según el montaje.)

5. Parámetros del Circuito Eléctrico, Tensión, Intensidad, Impedancia (Resistencia) (Protección, Energía) Resistencia eléctrica: (depende de: las propiedades eléctricas del material, la longitud, y la sección) Es la dificultad que pone cualquier conductor para que pase a través de él, la corriente eléctrica. Unos cuerpos le ponen las Compiló Lic. Jhon Rodríguez Balanta

cosas muy difíciles a la corriente eléctrica y se dice que ofrecen mucha resistencia, otros se lo ponen muy fácil y se dice que ofrecen o tienen poca resistencia. Todos los conductores

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eléctricos ofrecen resistencia, unos más y otros menos: lámpara, motor, cable, etc. Los circuitos, sobre todo si son de aluminio o cobre, no conviene unir los polos de un generador directamente con un cable, sin lámparas ni motores u sin otra resistencia entre ellos, ya que como habría muy poca resistencia, aumentaría la intensidad de corriente, calentándose el circuito y provocando la fusión del fusible o, en un caso peor, el incendio del mismo. Se produciría lo que se llama un cortocircuito. R = r L/S (R = resistencia; r = resistividad característica del material; L = longitud; S = sección) Fórmula que calcula las secciones de cables. Voltaje: Fuerza electromotriz medida en voltios. Es la fuerza que hace que los generadores eléctricos puedan producir corriente eléctrica en un circuito eléctrico cerrado, y mantener una diferencia de potencial entre sus polos (positivo y negativo) cuando el circuito está abierto. Comparado con el circuito hidráulico, sería la diferencia de nivel en altura, contra más altura más fuerza tiene el agua en su caída. En un

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circuito eléctrico contra más voltaje o diferencia de potencial (atracción de las cargas) más fuerza puede desarrollarse.

Intensidad eléctrica: Es la cantidad de carga eléctrica que pasa por un punto del circuito en un segundo. (Cantidad de electricidad que circula por un circuito). Se mide en Amperios con el Amperímetro y 1 amperio corresponde al paso de unos electrones, es decir 6.250.000.000.000.000.000 electrones, por segundo por una sección determinada del circuito.

Ley de Ohm La ley de Ohm llamada así en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, que la descubrió en 1827, permite relacionar la intensidad con la fuerza electromotriz y la resistencia. Se expresa mediante la ecuación: (Despejando obtenemos: I = V / R; y también R = V / I) El Voltaje en voltios de un circuito es el resultado de multiplicar la intensidad en amperios por su resistencia en Ohmios. (Sabiendo dos magnitudes de un circuito podemos calcular otra tercera)

BIBLIOGRAFÍA. CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD, seat ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA, proyecto exedra, Oxford educación. INVESTIGUEMOS, Ricardo Ramirez S, Mauricio Villegas R, editorial voluntad 1989 Compiló Lic. Jhon Rodríguez Balanta