TECNOLÓGICO NACIONALDIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONAL

DIRECCIÓN TÉCNICA DOCENTEDEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM

MANUAL DEL PROTAGONISTAMATERIALES Y HERRAMIENTAS.

Especialidad: Electricidad Industrial.

Nível de Formación: Técnico General

Enero, 2015.

DIBUJO TÉCNICO

INGLÉS

AGROPECUARIA

ADMINISTRACIÓN

ELECTRICIDADCOMUNICACIÓN SOCIAL

INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO

Cra. Loyda Barreda RodríguezDirectora Ejecutiva

Cro. Walter SáenzSub Director Ejecutivo

Cra. Daysi Rivas MercadoDirectora General de Formación Profesional

Cro. José Virgilio Vásquez Vega.Sub-Director General de Formación Profesional

COORDINACIÓN TÉCNICA

Sra. Mirna Cuesta LoasigaResponsable Departamento de Currículum

Sra Jazmina Cuadra LopezEspecialista de Formación Profesional

PRESENTACIÓN

El Instituto Nacional Tecnológico (INATEC), como organismo rector de la Formación Profesional en Nicaragua ha establecido un conjunto de políticas y estrategias en el marco de la implementación del Plan Nacional de Desarrollo Humano, para contribuir con el desarrollo económico que nos permita avanzar en la eliminación de la pobreza en Nicaragua.

El Gobierno de Reconciliación y Unidad Nacional a través de INATEC a lo largo de 4 años ha formado y entregado miles de nuevos técnicos a la economía nacional, brindándoles mayores oportunidades de empleo y mejores condiciones de vida a las familias nicaragüenses, mediante una oferta de Formación Profesional más amplia que dignifique los oficios, formando con calidad a jóvenes, mujeres y adultos, contribuyendo así, a la generación de riqueza para el bienestar social con justicia y equidad.

Nos proponemos profundizar la ruta de restitución de derechos para continuar cambiando hacia un modelo que brinde más acceso, calidad y pertinencia al proceso de Formación Profesional de las/los nicaragüenses sustentada en valores cristianos, ideales socialistas y prácticas cada vez más solidarias.

Este esfuerzo debe convocarnos a todos, empresarios, productores del campo y la ciudad, disponiendo de recursos y energías de manera integral y solidaria, para el presente y el futuro; a trabajar en unidad para la formación de profesionales técnicos con competencias en las especialidades; agropecuaria, agroindustrial, industria y construcción, comercio-servicio y turismo e idiomas; para dotar de recursos humanos competentes a la micro, pequeña y mediana empresa y acompañar a las mujeres en iniciativas productivas en todos los campos.

La elaboración y edición de este manual “Materiales y Herramientas” ha sido posible gracias al apoyo del arduo trabajo de técnicos y especialistas, los cuales servirán de instrumento metodológico en el desarrollo de las habilidades y competencias técnicas del protagonista, con la esperanza de construir un futuro cada vez mejor.

ÍNDICE

Introducción..................................................................................................................................1Objetivo General...........................................................................................................................1Objetivos Específicos..................................................................................................................1Recomendaciones Generales.....................................................................................................2UNIDAD I: MATERIALES ELÉCTRICOS......................................................................................31 Introducción...............................................................................................................................31.2 Concepto.................................................................................................................................31.3 Propiedades de los materiales eléctricos............................................................................31.3.1 Propiedades físicas de los materiales..............................................................................31.3.2 Propiedades químicas:.......................................................................................................41.3.3 Propiedades tecnológicas..................................................................................................42 Clasificación de los materiales................................................................................................52.1 Metales....................................................................................................................................52.1.1 Materiales férreos................................................................................................................62.2 No metales..............................................................................................................................6

2.2.1 No metales.........................................................................................................................62.2.2 Materiales naturales...........................................................................................................62.2.3 Materiales artificiales........................................................................................................6

3 Materiales utilizados en electricidad.......................................................................................73.1 Materiales Conductores.........................................................................................................7

a) El cobre...................................................................................................................................7b) El latón...................................................................................................................................7c) El bronce.................................................................................................................................8d) El aluminio.............................................................................................................................8e) La plata...................................................................................................................................9f) El plomo................................................................................................................................10g) El carbón..............................................................................................................................10

3.2 Materiales Aislantes.............................................................................................................103.2.1 Características de los Aislantes.......................................................................................113.2.2 Clasificación de los Materiales Aislantes........................................................................123.2.3 Materiales aislantes inorgánicos......................................................................................12a) Aislantes cerámicos..............................................................................................................13b) La mica y el asbesto.............................................................................................................133.2.4 Materiales aislantes naturales..........................................................................................13a) El papel.................................................................................................................................13b) Los tejidos............................................................................................................................13c) La goma................................................................................................................................14d) El alquitrán...........................................................................................................................14e) Los aceites............................................................................................................................143.2.5 Materiales aislantes plásticos de celulosa........................................................................14a) El cartón prespán..................................................................................................................15b) El papel charol......................................................................................................................15c) El acetato de celulosa...........................................................................................................153.2.6 Termoplásticos................................................................................................................153.2.7 Elastómeros.....................................................................................................................163.2.8 Plásticos duros o termoestables.......................................................................................17

3.3 Materiales resistores............................................................................................................173.3.1 Materiales para caldeo.....................................................................................................183.3.2 Materiales para resistencia peliculares............................................................................183.3.3 Materiales para resistencias bobinadas............................................................................193.3.4 Materiales para resistencia especiales (semiconductores)...............................................20

3.4 Materiales de unión..............................................................................................................203.4.1 Soldadura.........................................................................................................................223.4.2 Pegamentos......................................................................................................................24

3.5 Materiales magnéticos dulces y duros..............................................................................25EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN......................................................................................27UNIDAD II. HERRAMIENTAS ELÉCTRICAS.............................................................................292.1 Herramientas propias del electricista................................................................................29

2.1.1 Herramientas de medición...............................................................................................29a) La cinta métrica....................................................................................................................30b) El pie de rey.........................................................................................................................30c) El micrómetro.......................................................................................................................312.1.2 Herramientas de corte a mano.........................................................................................35a) La sierra manual.............................................................................................................35b) Cuchillo de electricista.........................................................................................................37c) Tijera para electricista..........................................................................................................37d) Corta tubo.............................................................................................................................37e) Cortacables eléctricos...........................................................................................................382.1.3 Herramientas de perforación...........................................................................................39a) Taladrar................................................................................................................................39b) Medidas de seguridad al taladrar..........................................................................................39c) Tipos de taladros..................................................................................................................39d) Tipos de brocas....................................................................................................................41e) El Granete o centro punto.....................................................................................................432.1.4 Herramientas de sujeción................................................................................................44a) Soporte vertical y mordaza de sujeción................................................................................44b) Tornillo de banco.................................................................................................................442.1.5 Tenazas o alicates............................................................................................................45a) Alicates de puntas planas.....................................................................................................45b) Alicates de punta redonda y curva.......................................................................................45c) Alicates Universales.............................................................................................................46d) Alicates corta alambres........................................................................................................46e) Alicate Pelacables.................................................................................................................46g) Destornilladores...................................................................................................................47h) Nivel y plomo.......................................................................................................................49

2 Normas de higiene y seguridad.............................................................................................50EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN......................................................................................51GLOSARIO..................................................................................................................................52BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................53

Introducción

El manual del participante “Materiales y herramientas” pretende que los(as) participantes adquieran las destrezas y habilidades necesarias para clasificar las distintas herramientas manuales y materiales que se utilizan en electricidad.

El manual contempla dos unidades modulares, presentadas en orden lógico que significa que inicia con los elementos más sencillos hasta llegar a los más complejos.

El manual del participante está basado en sus módulos y normas técnicos respectivas y corresponde a la unidad de competencia “Electricista Residencial” de la especialidad de técnico en electricidad y se abordará en un total de 40 horas.

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluación para alcanzar el dominio de la competencia: materiales y herramientas. Para lograr los objetivos planteados, es necesario que los(as) y las participantes tengan en cuenta los tipos de instalaciones eléctricas y las diferentes operaciones de trabajo que en ellas se realizan para lograr la clasificación de materiales a utilizar y el uso correcto de las herramientas de acuerdo a las normas de seguridad establecidas.

Objetivo General

Usar correctamente materiales y herramientas empleadas en el campo de la electricidad de acuerdo a sus propiedades y aplicaciones técnicas.

Objetivos Específicos

Identificar correctamente materiales eléctricos, según características.

Clasificar correctamente materiales utilizados en electrotecnia de acuerdo a sus propiedades.

Seleccionar correctamente, herramientas propias del puesto de trabajo, según actividad técnica a realizar.

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Recomendaciones Generales

Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre tu dedicación y esfuerzo te permitirá adquirir la unidad de competencia a la cual responde el Módulo Formativo de materiales y herramientas.

Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual, debe estar claro que tu dedicación y esfuerzo te permitirá adquirir la competencia a la cual responde el módulo formativo.

Al comenzar un tema, debes leer detenidamente los objetivos y recomendaciones generales.

Trate de comprender las ideas y analícelas detenidamente, para comprender objetivamente los ejercicios de auto evaluación.

Consulte siempre al instructor, cuando necesite alguna aclaración.

Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos que estén a su alcance.

A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando sus inquietudes o dudas sobre éstos, para solicitar aclaración durante las sesiones de clase.

Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación.

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UNIDAD I: MATERIALES ELÉCTRICOSObjetivo de la unidad: Identificar correctamente materiales eléctricos, según características técnicas.

1 Introducción.

Los técnicos y los operarios en el área eléctrica, trabajan con diferentes materiales, cada material ha sido diseñado y fabricado expresamente, para ser utilizado en diversas aplicaciones de trabajo en el campo de la electricidad. Por lo que es necesario que los futuros técnicos, conozcan las exigencias y necesidades de la labor a realizar y además conocer exactamente las propiedades de los diferentes materiales eléctricos.

A partir de estos conocimientos, puede elegirse el proceso de elaboración más adecuado y las herramientas necesarias a emplear, de acuerdo al tipo de trabajo a realizar.

1.2 Concepto

Podemos definir como materiales eléctricos, a todos aquellos elementos utilizados para la elaboración, construcción de equipos, herramientas, accesorios, etc. necesarios para desarrollar todas las actividades que demanda la Electrotecnia para su desarrollo.

1.3 Propiedades de los materiales eléctricos.

Los conceptos más frecuentes empleados en las expresiones técnicas sobre elaboración de materiales, muchos de ellos son desconocidos para el electricista.

De acuerdo a sus propiedades los materiales se clasifican en tres grupos: Propiedades físicas, químicas y tecnológicas. No siempre es posible una división clara entre ellas.

1.3.1 Propiedades físicas de los materiales.

Dependen de la estructura y procesamiento del material, ellas nos describen las características tales como: color, conductividad eléctrica o térmica, magnética, elasticidad, rigidez, dureza etc. Estas propiedades pueden dividirse en: Densidad, propiedad mecánica, propiedad térmica, propiedad eléctrica, propiedad magnética y propiedad óptica.

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1.3.2 Propiedades químicas:

Son aquellas propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando reaccionan, es decir, cuando se rompen o se forman enlace químico entre los átomos, formándose con la misma materia sustancias nuevas distintas de las originales. Algunas de esas propiedades nos permiten reconocer la presencia una sustancia en una mezcla compleja y también facilitan la separación de una sustancia de otra. Por ejemplo, resistencia a la corrosión, a los ácidos.

1.3.3 Propiedades tecnológicas.

Son las que determinan la capacidad de los metales a ser conformados en piezas o partes útiles o aprovechables para su empleo. Las propiedades fundamentales que se realizan en las operaciones tecnológicas son:

Ductilidad: Es la capacidad del metal para dejarse deformar o trabajar en frío; aumenta con la tenacidad y disminuye al aumentar la dureza. Los metales más dúctiles son el oro, plata, cobre, hierro, plomo y aluminio.

Fusibilidad: Es la propiedad que permite obtener piezas fundidas o coladas.

Colabilidad: Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas completas y sin defectos. Para que un metal sea colable debe poseer gran fluidez para

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poder llenar completamente el molde. Los metales más fusibles y colables son la fundición de hierro, de bronce, de latón y de aleaciones ligeras.

Soldabilidad: Es la aptitud de un metal para soldarse con otro idéntico bajo presión ejercida sobre ambos en caliente.

Poseen esta propiedad los aceros de bajo contenido de carbono.

Endurecimiento por el temple: Es la propiedad del metal de sufrir transformaciones en su estructura cristalina como resultado del calentamiento y enfriamiento sucesivo y por ende de sus propiedades mecánicas y tecnológicas.

Facilidad de mecanizado: Es la propiedad de un metal de dejarse mecanizar con arranque de viruta, mediante una herramienta cortante apropiada.

2 Clasificación de los materiales

Los elementos, sus compuestos y aleaciones se clasifican en grupos de propiedades y aplicaciones técnicas similares. Por tanto, cuando hablemos de metales no nos referiremos exclusivamente a los elementos, sino también a sus aleaciones.

Distinguimos los materiales que se encuentran en la naturaleza de aquellos otros que han sido elaborados. Los materiales que se encuentran en la naturaleza se denominan materias primas. Ejemplo: Mineral de hierro, las materias primas que son producto de un proceso de fabricación se denominan artificiales. Ejemplo: Acero.

Cuadro Sinóptico de clasificación de los materiales.

2.1 Metales

Los metales se diferencian considerablemente de los demás materiales por su estructura y propiedades.

Una de las características de los metales es la distribución de sus átomos (núcleos atómicos) en una estructura tridimensional (Figura 1).

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Materiales

Metales

No metales

Férreos

No férreos

Naturales

Artificiales

Colados

Acero

Ligeros

Pesados

Cerámicos

Plásticos

Fig. 1. Modelo de una red cristalina Cúbica de caras centradas

La estructura cristalina de los metales es también la causa de su brillo característico. Excepto el cobre y el oro, así como sus aleaciones, todos los demás metales tienen un color gris-blanco, con un brillo azulado en algunos.

Otras propiedades características de los metales son:

Gran tenacidad y rigidez Buena aleabilidad Gran conductividad térmica y eléctrica

Se denominan metales ligeros aquellos cuya densidad es menor que 5kg/dm3.

A pesar del gran desarrollo de los plásticos los más empleados siguen siendo los materiales férreos.

2.1.1 Materiales férreos

De los materiales corrientes en la actualidad los aceros son los más empleados. Este hecho se explica principalmente por la multitud de posibles aplicaciones de los aceros, pues mediante la adición de las sustancias adecuadas pueden presentar propiedades muy diferentes.

Todos nosotros nos encontramos a diario con este material, especialmente en la vida profesional, pues la mayoría de nuestras herramientas son de acero (Figura 2).

Fig. 2. Herramientas de acero2.2 No metales

2.2.1 No metales: No forman un grupo uniforme, existe gran cantidad de Posibles grupos. Trataremos de éstos en el tema de aislantes y de materiales de unión.

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2.2.2 Materiales naturales: Son aquellos que se obtienen de la elaboración y transformación de materias primas, por ejemplo madera.

2.2.3 Materiales artificiales: Se fabrican fundamentalmente mediante procedimientos químicos. Un grupo de ellos lo constituyen los plásticos, con cuya denominación queremos obtener una delimitación clara con respecto a los demás materiales fabricados artificialmente.

La energía debe llevarse con las mínimas pérdidas posibles al “convertidor”, o sea al filamento. Para ello se precisa un buen conductor eléctrico, que será, pues, de un material conductor.

3 Materiales utilizados en electricidad

♦ Conductores ♦ Resistivos♦ Aislantes♦ Semiconductores♦ Magnéticos

Fig. 3. Circuito eléctrico simple

3.1 Materiales Conductores: son los materiales que siempre permiten el paso de la corriente eléctrica entre ellos se encuentran: el cobre, aluminio, plomo, metales nobles, mercurio, materiales de contacto.

a) El cobre

Su símbolo Cu (Latín: Cuprum), es un metal de color rojo brillante, muy resistente a la corrosión, buen conductor del calor y la electricidad, muy dúctil y maleable y, por lo tanto fácil de trabajar. Se obtiene a partir de ciertos minerales, como la cuprita, la calcopirita y la malaquita. Se emplea en la construcción, para fabricar calderas, intercambiadores de calor, alambiques, utensilios de cocina, en la ornamentación de objetos, etc. Principales aleaciones: latón y de bronce.

Aplicaciones

La combinación de todas estas propiedades hace el cobre muy versátil, aproximadamente la mitad de la producción mundial se emplea en electrotecnia con fines conductores. En este caso es de gran importancia que sea muy puro para lograr la elevada conductividad eléctrica deseada, el cobre electrolítico o afinado tiene una

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pureza de hasta el 99,98%.se encuentran Formas comerciales: Chapas, cintas, barras, tubos, perfiles.

b) El latón

El latón, es una aleaciones de cobre y cinc (Cu + Zn). Se emplean para fabricar perfiles, llaves y válvulas para gas y agua, en canalizaciones, bisagras, tornillos, etc.

El latón se emplea frecuentemente cuando otros tipos de cobre de baja aleación no reúnen las exigencias mecánicas y tecnológicas y no se puede emplear acero, bien porque el material deba ser buen conductor o porque no deba imanarse. Por ello el latón tiene una gran difusión en la electrotecnia. Se encuentran formas comerciales de chapas, cintas, tubos, barras, hilos, perfiles.

c) El bronce

El bronce, es una aleación de cobre y estaño, se emplea en la fabricación de piezas moldeadas, casquillos de bombillas, campanas, etc. En electrotecnia el bronce graficado se emplea fundamentalmente para la fabricación de cojinetes en pequeñas máquinas como los taladros, donde el grafito proporciona el lubricante necesario para el funcionamiento idóneo a bajas velocidades de deslizamiento, fuertes cargas superficiales y altas temperaturas. El bronce se utiliza para la fabricación de resortes, flejes y cintas de alimentación de corriente de los rotores, también se emplea como disipador de calor en los tubos canjeadores. Formas comerciales: Cintas, barras, tubos, cables.

d) El aluminio

Metal de color plateado claro, muy resistente a la oxidación, su símbolo es (Al). Es un metal muy ligero, buen conductor del calor y de la electricidad, muy fácil de mecanizar, se obtiene de la bauxita, que se calcina para obtener alúmina, a partir del que se extrae el aluminio mediante una electrolisis.

Sus aleaciones reciben el nombre de aleaciones ligeras, de igual resistencia que aceros pero menos pesadas, se utiliza en latas de refrescos, fuselajes de los aviones, pinturas, fármacos, etc. Se comercializa en lingotes, planchas, chapas y perfiles, la combinación de una densidad muy pequeña y sus buenas propiedades mecánicas y tecnológicas, así como su resistencia a la corrosión ha dado lugar a que el aluminio sea actualmente el metal más utilizado después del acero. En electrotecnia el aluminio se emplea fundamentalmente gracias al cociente conductividad/ peso, que es muy pequeño y por tanto favorable.

También la fabricación de cables, aumenta la difusión del aluminio, bien como revestimiento del cable, como capa de blindaje y, sobre todo, como conductor para lo que se emplean aleaciones especiales de aluminio,

En las máquinas eléctricas, son de aluminio la cubierta y también otras partes eléctricas de importancia, por ejemplo lo rotores en jaula de ardilla. En los condensadores se emplea el aluminio de muy diversas maneras, como para los recipientes y las placas,

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por ejemplo en forma de hoja y en forma de placa en los condensadores giratorios. (Fig. 4, Fig. 5 y Fig.6).

Fig.4. Cable de aluminio Fig. 5. Rotor en jaula de ardilla con alma de acero

Fig. 6. Hoja de un condensador

El aluminio presenta un calor específico casi doble que el del cobre, o sea que a la misma intensidad de corriente el conductor de aluminio se calentará la mitad que el de cobre. Por ello el aluminio resulta especialmente apropiado para las barras colectoras de corriente y las piezas de contacto. Evidentemente también es ventajosa la menor densidad del aluminio, en la construcción de antenas para radio donde se aprovecha la resistencia del aluminio a la corrosión. Las formas comerciales del aluminio es: Chapas, láminas, barras, tubos, perfiles y cables.

Algunas de las aleaciones de aluminio pueden templarse, con lo cual las deformaciones difíciles se realizan cuando el material aún es blando, y a continuación se templa el objeto ya conformado.

e) La plata

Elemento químico que forma parte de los metales nobles, es un metal escaso en la corteza terrestre, se encuentra nativo, en granos o vetas, y en algunos minerales. De color blanco, brillante, con sonoridad peculiar, muy dúctil y maleable y es muy buen conductor del calor y la electricidad.

Son químicamente es muy estables, en condiciones normales no se oxida ni forman compuestos.

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Aplicaciones: En electrotecnia el mayor campo de aplicación de los metales nobles es como materiales de contacto, para ello se aprovecha el hecho de que los metales nobles apenas se oxidan y forman resistencias de contacto muy pequeñas, también presentan puntos de fusión muy altos se reduce el peligro de quemar los contactos. Como estos materiales son muy caros, suelen sólo emplearse como revestimientos galvánicos (por ejemplo, plateado de hilos de cobre).

f) El plomo

Metal de color blanco-azulado, su símbolo es símbolo Pb (latín: plumbum), es u metal de elevada densidad, bajo punto de fusión, blando y muy fácil de trabajar, se obtiene a partir de la galena. Se usa para hacer aleaciones para soldar, para fabricar contenedores y protecciones frente a las emisiones de las sustancias radioactivas, para fabricar pesas y lastres, para la fabricación de pigmentos para pinturas, etc. Es tóxico, por lo que se ha dejado de utilizar en cañerías y se está dejando de utilizar como aditivo de las gasolinas.

Aplicaciones:En electrotecnia el plomo se emplea primordialmente como material para las placas de acumuladores (Figura 7) y para los revestimientos de cables. Por otro lado está contenido en la aleación denominada soldadura blanda.

Fig. 7. acumulador

g) El carbón

El carbón es materia sólida, ligera, negra y muy combustible, que resulta de la destilación o de la combustión incompleta de la leña o de otros cuerpos orgánicos. El carbón se emplea en la electrotecnia para la construcción de escobillas para motores eléctricos, los cuales se suelen sinterizar con otros metales a 20% a 80% para alcanzar mayores cargas permisibles de corriente.

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3.2 Materiales Aislantes

Son materiales de resistencias muy elevadas, no permiten el flujo de la corriente eléctrica, entre ellos se encuentran los aislantes inorgánicos, aislantes orgánicos, naturales, plásticos de celulosa, termoplásticos, elastómeros.

Los materiales aislantes tienen las misiones de:

Evitar el contacto de las diferentes partes conductoras entre sí (aislamiento de la Instalación).

Proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector) (Figura 8 y 9).

Casi todos los no metales son apropiados para ello, pues tienen resistividades relativamente grandes. Este hecho se debe a la ausencia de electrones libres.

Fig. 8. Aislamiento en una línea Fig. 9. Soporte aisladores para conductores de caldeo.

3.2.1 Características de los Aislantes

Los materiales aislantes deben tener una resistencia muy elevada, requisito del que pueden deducirse las demás características necesarias. Para ello se han normalizado los siguientes conceptos y se han fijado los procedimientos de medida.

♦ Resistividad de paso D en cm1: Es la resistencia que presenta un cubo de 1cm de arista como se muestra en la figura 10, que se encuentra en la página siguiente.

Ejemplos:PVC D= 1017 . Cm (= 1021 . m).Porcelana D = 1011 . Cm (= 1015 . m).

♦ Resistencia superficial y resistencia a las corrientes de fuga: A altas tensiones pueden aparecer corrientes eléctricas como consecuencia de depósitos sobre la superficie de los aislantes. Al cabo de un cierto tiempo la corriente podría atacar a

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estos materiales. Precisamente los plásticos son muy sensibles a ello, pues al ser sustancias orgánicas contienen carbono.

♦ Rigidez dieléctrica (Ed en KV/ mm): Se mide la tensión a la que se produce una descarga disruptiva entre dos electrodos. La rigidez dieléctrica no es una magnitud lineal, sino que depende de una serie de factores.

Ejemplo: PVC Ed 45 KV/ mm; porcelana: Ed 35 KV/ mm.

♦ Permitividad relativa r: Es importante que la permitividad relativa de los aislantes sea pequeña, pero por otro lado los aislantes empleados como dieléctricos en los condensadores deberán presentar una gran permitividad. Además para poder valorar las propiedades del material debe saberse en qué forma depende r de la frecuencia. (Figura 10).

Ejemplo:PVC r = 3,5...6Porcelana r = 6Dióxido de titanio r 100

Fig. 10. Resistividad de paso.

3.2.2 Clasificación de los Materiales Aislantes

MaterialesAislantes

3.2.3 Materiales aislantes inorgánicos

En los comienzos de la electrotecnia los materiales aislantes inorgánicos desempeñaron un papel importantísimo. Mientras antiguamente se utilizaron todo tipo de materiales naturales, actualmente sólo se emplean materiales sintéticos. Por ejemplo, el mármol, antaño tan utilizado. Los materiales aislantes inorgánicos mayormente utilizados se encuentran: El aire, mica, asbesto, cerámica, vidrio, plásticos, y la baquelita (Figura 11).

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Inorgánicos

Orgánicos

Naturales

ArtificialesPlásticos

Plástico celulosa

Plástico celulosaTermoplásticoPlástico duro

Fig.11. Enchufe con cubierta plástica

a) Aislantes cerámicos

Todo aquel material inorgánico y sólido que no es ni un metal ni un polímero. Son materiales muy duros, aislantes del calor y la electricidad, muy resistentes a temperaturas elevadas y a los ataques químicos y fáciles de moldear. En contrapartida, cuando les golpeas se hacen pedazos. Entre ellos el vidrio.

b) La mica y el asbesto (amianto).

La mica es un mineral que se encuentra en forma de hojas, mientras que el asbesto se presenta como material fibroso. La gran multitud de posibles materiales está normalizada según sus materias primas en distintos grupos subdivididos a su vez, todos tienen determinadas propiedades comunes, más o menos marcadas según los casos, entre las cuales se pueden nombrar: Dureza, fragilidad, resistencia a la rotura, resistencia a los ácidos, resistencia a las lejías, resistencia al mecanizado, conductividad calorífica, y capacidad giroscópica.

3.2.4 Materiales aislantes naturales

Vamos a abordar el estudio de algunos materiales que son sustancias naturales más o menos elaboradas y de origen orgánico, aunque no son materias prima, se les denomina aún materiales naturales.

a) El papel

Se fabrica a partir de madera molida mediante un “proceso de cocción”, es muy combustible e higroscópico, por lo que debe tratarse antes de emplearlo para fines de aislamiento. Este tratamiento suele ser un ser un impregnado. La permitividad relativa y la rigidez dieléctrica son elevadas. Por ello se emplea papel como dieléctrico en los condensadores. También se aplica como aislante de hilos y bobinados en líneas, cables y bobinas, aunque también en este campo se van imponiendo cada vez más las hojas de materias plásticas.

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b) Los tejidos

Empleados en electrotecnia se fabrican de diferentes materiales, como algodón, lino, cáñamo, yute y seda. Las diferentes fibras se hilan primero y a continuación se suelen tejer los hilos, como los tejidos son también higroscópicos, se les suele impregnar casi siempre de barniz dieléctrico.

Campos de aplicación: Aislamiento de líneas de alimentación en las bobinas de motores, encintado de bobinados, relleno de líneas, hilos para caracterización de líneas.

c) La gomaSe obtiene del caucho natural, en la electrotécnica la goma se emplea casi exclusivamente como aislamiento de líneas móviles sin embargo, actualmente se emplea mucho más la goma sintética (caucho buna) (Figura 12).

Fig. 12. Conductores y Línea con enchufes aislados con goma

d) El alquitrán

Es uno de los productos que se obtienen de la destilación del petróleo, aunque también se encuentra en la naturaleza impregnada en determinadas rocas llamadas bituminosa. Es un líquido viscoso a temperatura ambiente, por lo que se calienta a temperaturas entre 100 y 200°C para su tratamiento.

Campos de aplicación: Masa impregnante o pez aislante, por ejemplo, se aplica como aislante en balastro en lámparas fluorescente. También el alquitrán se sustituye cada vez más por plásticos.

e) Los aceites

Minerales a los que se les llaman así, porque se obtienen del petróleo. Los aceites empleados en electrotecnia deben estar exentos de humedad, porque ya en cantidades mínima, provocan un considerable empeoramiento de la resistividad, la permitividad relativa y la rigidez dieléctrica.

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Campos de aplicación: Aislamiento y refrigeración de transformadores, apagada de arcos voltaicos en instalaciones de conmutación, dieléctrica en condensadores.

3.2.5 Materiales aislantes plásticos de celulosa

Estos plásticos se forman a partir de la celulosa, como la celulosa se obtiene de sustancias vegetales, como la madera los consideraremos materiales naturales, que se someten a un tratamiento para dar sustancias de características plásticas. Por ello clasificaremos estos materiales entre los plásticos y los materiales naturales.

a) El cartón prespán

Se fabrica prensando varias capas de papel impregnadas en resina, con lo que aumenta su resistencia mecánica. El prespán se utiliza en los cuerpos de bobinas para aislamiento de ranuras en los estatores para motores eléctricos y en placas aislantes.

b) El papel charol

Es un papel impregnado en esmaltes sintéticos que se utiliza para el aislamiento de bobinas.

c) El acetato de celulosa

Se obtiene de la celulosa tratada con ácido acético. Su campo de aplicación es mayormente en hojas de material aislante, piezas moldeadas por inyección para botones de interruptores, etc.

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3.2.6 Termoplásticos

Los termoplásticos constituyen un subgrupo de los plásticos. Los plásticos se diferencian de todas las demás sustancias porque se componen de moléculas enormes conocidas como macromoléculas. Por ejemplo: Las macromoléculas de la resina acrílica pueden tener hasta 30 000 unidades fundamentales iguales, estas unidades fundamentales o recurrentes, también llamadas monómeros, son ya complicados compuestos del carbono con el hidrógeno y el oxígeno, pero también con silicio, nitrógeno, cloro, flúor, calcio y azufre entre otros.

Los plásticos se componen de macromoléculas, cuyas unidades recurrentes son compuestos orgánicos del carbono

Los plásticos con macromoléculas en forma de cadenas (fibras) sin enlaces entre ellas se llaman Termoplásticos.

Los termoplásticos son conformables solo en caliente. Los termoplásticos no pueden endurecerse (revenirse).

Podemos deducir, pues, que sobre todo, las propiedades mecánicas de los termoplásticos se modificarán fuertemente al calentarlos, esto significa que los termoplásticos sólo podrán aplicarse dentro de determinados márgenes de temperatura según cual sea su composición la máxima temperatura de regímenes estará entre 80 °C y 160 °C.

La gran cantidad de plásticos se clasifican por sus propiedades eléctricas, térmicas, ópticas, mecánicas y de duración para degradarse, según unos prefijos compuestos por letras, tales como ABS, CA, etc, algunos de los cuales forman parte actualmente del lenguaje corriente, por ejemplo PVC (cloruro de polivinilo).

Formas comerciales: hojas, placas, barras, hilos, tubos, perfiles, granulados, polvo, líquidos. Un ejemplo de su utilización, es en la envoltura de aislamiento de polietileno enmarañado en los cables de acometida primario para bancos de transformación con alimentación subterránea.

Los termoplásticos son, a temperatura ambiente, elásticos o blandos, aumentando su rigidez y dureza a temperatura bajas hasta llegar a ser incluso frágiles. Por ello al utilizar termoplásticos no sólo deberán tenerse en cuenta determinada temperatura máximas, sino también temperatura mínimas. La gran variedad y formas de los

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plásticos no nos permiten hacer afirmaciones generales sobre las correspondientes magnitudes.

3.2.7 Elastómeros

Los elastómeros perderán al aumentar la temperatura algo de su rigidez, pero no se volverán totalmente plásticos. Si se someten estos plásticos a una carga mecánica las moléculas se estirarán, pero no se romperán porque los «puentes» entre las diferentes cadenas lo impedirán. Aparecerán tensiones mecánicas que al desaparecer la carga harán que el material recupere su estado y forma originales Estos plásticos presentan, pues, un comportamiento similar a la goma, razón por la que reciben el nombre de elastómeros o cauchos sintéticos.

Campos de aplicación: Los mismo que la goma, o sea para aislamiento de cables y líneas, etc. Algunos nombres comerciales conocidos son: buna o caucho buna, perbunán, neopreno, vulcolán, silastic.

3.2.8 Plásticos duros o termoestables

Las macromoléculas de las cadenas de los plásticos duros, también llamados durómeros, plásticos termofijos o termoestables, forman una red de malla fina gracias a multitud de puentes entre ellos. Prácticamente toda la pieza es una sola molécula gigante lo cual impide que ocurra un desplazamiento de las moléculas unas respecto a otras, como consecuencia de esto, las diferentes cadenas de moléculas ya no podrán moverse ni a causa de un aumento de la temperatura ni de una tracción, lo que significan que los plásticos duros tendrán las siguientes propiedades:

Las variaciones de la temperatura apenas modifican la resistencia mecánica. Los plásticos duros no se vuelven ni elásticos ni líquidos. Naturalmente, a temperaturas muy elevadas quedarán también destruidas las macromoléculas, con lo que se perderán las propiedades plásticas.

Los plásticos duros no se pueden estirar, dilatar ni deformar.

3.3 Materiales resistores

Estos materiales lo constituyen los materiales para caldeo, para la construcción de resistencia de peliculares, para la construcción de resistencias bobinadas y las resistencias espaciales (semiconductores).

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3.3.1 Materiales para caldeo

Los conductores para caldeo están diseñado para transformar la energía eléctrica en calor, por lo tanto en ellos se deben alcanzar temperaturas altas con pequeñas cantidades de energía, deberán presentar pequeños calores específicos y una buena conductividad térmica.

Las principales características de los conductores para caldeo son las siguientes: Gran resistividad, pequeño calor específico, buena conductividad térmica, elevado punto de fusión, muy buena resistencia a la corrosión, buena resistencia al descascarillado en los conductores descubiertos y pequeño coeficiente de dilatación.

Estos materiales los podemos encontrar en aparatos electrodomésticos tales como: estufas eléctricas, secadores de cabello, planchas electitas, cafeteras, hornos entre otros (Ver fig. 13).

Fig. 13.

3.3.2 Materiales para resistencia pelicularesLas resistencias peliculares no están diseñadas para generar calor, como es el caso de los conductores para caldeo, sino que están diseñadas para consumir energía eléctrica. Como no es posible el consumo de energía, sino simplemente la transformación de una

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forma en otra, en estos componentes también se generará calor. Como el calor es nocivo, los materiales de las resistencias peliculares deberán poseer grandes calores específicos y mala conductividad térmica.

Fig. 14. Resistencia pelicular

Los materiales cerámicos reúnen estas propiedades, pero sus resistividades muy elevada, lo que limita su aplicación. Por ello se emplean carbón, metales y óxidos metálicos.

Las pequeñas dimensiones de estas resistencias limitan también la carga permisible, por ello se utilizan mayormente en tarjetas electrónicas y su funcionamiento es garantizado cuando dichos componentes están calculados con exactitud para poder operar.

Los componentes principales de estos materiales son carbón, cromo, níquel, tántalo, así como sus aleaciones y óxidos.

3.3.3 Materiales para resistencias bobinadas

Las resistencias bobinadas, también no estan diseñadas para convertir energía eléctrica en calor, sino que su misión es reducir la energía eléctrica. Por tanto, los

materiales empleados deberán reunir ciertos requisitos los cuales se mencionan mas adelante.

Fig. 15. Resistencias bobinadasSin embargo, en muchos casos carece de importancia la variación de la resistencia con la temperatura. Tan sólo las resistencias de medida deberán presentar coeficiente de temperatura muy pequeños, para lo cual ha dado un excelente resultado una aleación de cobre-níquel-manganeso conocida con el nombre de constantán.

A las propiedades eléctricas abajo citadas, se añaden en estos materiales algunas otras mecánicas, pues hay que devanar los hilos. Por otro lado, los materiales deben conservar su resistencia mecánica a temperaturas elevadas.

Por tanto, los materiales para resistencias bobinadas reúnen los siguientes requisitos:

Gran resistividad Gran calor específico

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Mala conductividad térmica Buena resistencia a la corrosión Buena resistencia al descascarillado Pequeños coeficientes de dilatación Pequeño coeficiente de temperatura (en las resistencias de medida) Buenas propiedades mecánicas (elasticidad, resistencia a los golpes) Buenas propiedades tecnológicas (soldabilidad, también con soldadura de aporte,

estabilidad frente al calor).

Los materiales empleados al efecto están normalizados. Algunos nombres comerciales conocidos son: Constantán, Niquelina, Manganina, Goldina, Isotán, Isa-ohm, Novoconstán, Ceranina, Isabelina.

3.3.4 Materiales para resistencia especiales (semiconductores)

Son sustancias cuyos electrones de valencia están fuertemente ligados al retículo cristalino con lo que no pueden contribuir al transporte de cargas. La conductividad de los semiconductores crece al aumentar la temperatura, esta propiedad se denomina conductividad intrínseca.

Cuando los semiconductores se «impurifican» o «contaminan» con otros elementos, estos átomos extraños perturbarán la estructura regular de la red cristalina y la conductividad aumentará.

La conductividad de los materiales semiconductores aumenta con la contaminación. Esta propiedad se denomina conductividad extrínseca

Los materiales de partida de los semiconductores son principalmente el germanio y el silicio, y las impurezas, aluminio, boro, galio o indio, así como antimonio, arsénico o fósforo. Otros materiales también empleados son: telurio, arseniuro de galio, seleniuros, sulfuros y fósforos.

3.4 Materiales de unión

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El técnico electricista en el campo laboral tiene que ocuparse sobre todo en su rutina de trabajo en la realización o revisión de uniones de piezas o entre conductores eléctricos, estas uniones se llaman también junturas o ensamblados.

Podemos distinguir los siguientes tipos de uniones:

Unión por contacto (por ejemplo en los conectores).Rellenado (por ejemplo, impregnado de un bobinado)Unión por presión (por ejemplo, atornillamiento de hilo)Conformado (por ejemplo, colado de enchufes para cables)Transformado (por ejemplo, retorcimiento de hilos)Unión por materia (por ejemplo, soldado de hilos).

Fig. 16. Enchufe con toma de tierra Fig. 17. Enchufe de polos no intercámbiales

Fig. 18. Enchufe para tensión trifásica Fig. 19. Conector utilizado en telecomunicación

Los atornillamientos pertenecen al grupo de «uniones por presión». Este tipo de uniones se llaman también «por arrastre de fuerza» porque son las fuerzas de rozamiento sobre los filetes de la rosca las que se encargan de la consistencia de la unión.

Los nombres de los tornillos vienen determinados por una serie de normas. En electrotecnia la mayoría de los tornillos son de rosca métrica, que se abrevia con la letra «M». a esta letra le sigue el diámetro nominal (diámetro exterior en los tornillos y diámetro máximo en las tuercas) en mm, por ejemplo M4.

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Además de los tornillos, son también elementos de unión las tuercas y las arandelas. Las conexiones de cables e hilos eléctricos, además de por atornillamiento, pueden ser fijaciones por presión. Cuando se conectan cordones trenzados u otros conductores de varios hilos, se recomienda realizarle un baño de estaño en la parte extrema del conductor a unir a la terminal de presión. Por ejemplo, en la conexión de un alambre multifilar en una bornera de paso. También se pueden estañar para unirlo a presión a una pieza terminal fija (Terminal tipo ojo, tenedor o de gaveta), que pueden apretarse, prensarse (extrusión) o también soldarse autógenamente.

Existen varios métodos usuales para realizar las uniones de conductores, en las figuras siguientes se muestran las más usuales:

Fig. 20. Ajuste o empalme cola de rata prensado por extrusión.Fig. 21. Conectores de resorte (Wirenuts).Fig. 22. Terminal de ojo. Fig. 23. Terminal tipo tenedor.

Fig. 20. Fig. 21. Fig. 22. Fig. 23.

Al prensar por extrusión los conductores se deforman debido a las grandes presiones, dando lugar así a buenas uniones eléctricas. Los conectores de resorte se utilizan para el empalme y aislamiento de la unión de 2 o más líneas conductoras parecido al ajuste o empalme cola de rata. También es posible realizar uniones de dos o más líneas conductoras aplicando soldadura blanda en los conductores a unir y posteriormente se aísla con cintas apropiada según el caso.

3.4.1 SoldaduraLas soldaduras blandas son aquellas que se realizan con temperatura por debajo de los 450°C. La soldadura empleada en los trabajos eléctricos, suele estar hecha con partes aproximadamente iguales de plomo y estaño. Puede comprarse en forma de barras largas, de alambre macizo, y de adelante con núcleo de resina.

La soldadura en forma de alambre se usa más comúnmente para soldar los empalmes de alambres en motores, en cables pequeños y para la fijación de dispositivos en tarjetas electrónicas. El alambre con núcleo de resina resulta muy conveniente porque ésta actúa como fundente que se aplica automáticamente a medida que se funde la soldadura.

Fundente para soldar

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Antes de aplicar la soldadura en cualquier empalme, debe ponerse siempre en flujo, o fundente, pues disuelve el óxido que hay siempre sobre el metal y hace que la soldadura corra y se una al metal mucho más fácilmente.

La resina es un fundente muy bueno y puede emplearse en forma de resina, barras o polvo y fundirse sobre el empalme caliente. Antes se usaba el ácido clorhídrico y si bien éste es un fundente muy activo y eficaz, no debe emplearse en los trabajos eléctricos porque corroe los conductores.

En los empalmes eléctricos no debe usarse ningún fundente ácido, esos fundentes deben ponerse sobre el empalme y fundirse sobre él con un soldador o cautín caliente. No debe emplearse una cantidad excesiva de fundente y no debe permitirse que quede nada de él en el empalme, ya que la resina y algunos otros fundentes actúan como aisladores, si no han fundido bien o se han expulsado de la soldadura aplicando bastante calor.

Método correcto para aplicar la soldadura a los empalmes

Una vez que se ha aplicado el fundente sobre el empalme, debe aplicársele uniformemente la soldadura y fundirla bien, de modo que corra y penetre en los intersticios que quedan entre los alambres. No debe dejarse caer una gota sobre el empalme fundiéndola sobre él, con el soldador. En su lugar, el empalme debe estar lo bastante caliente para fundir la soldadura cuando se frota ésta encima de la vuelta.

El lugar correcto para el soldador es la parte inferior del empalme, ya que el calor se transmite naturalmente hacia arriba y esto hará que el empalme se caliente mucho más rápidamente.

Muchos principios tropiezan con grandes dificultades para calentar un empalme de tamaño medio antes de que el soldador se enfríe, porque no comprenden el principio de la transmisión del calor soldador al empalme.

Procedimientos para la soldadura

Preparación según necesidad, a como esta descrito en el método:

I. Calentar la pieza desde abajo.II. Aportar soldadura de estaño con el relleno de fundente desde arriba.III. Mover el soldador hacia el extremo del hilo quitando simultáneamente el estaño

superfino. Los extremos de hilos de sección reducida se pueden estañar

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igualmente por la transmisión de la soldadura, mediante el soldador, en este caso, el fundente se debe aplicar antes en el hilo. Vea la fig. 24.

Fig. 24. Procedimiento para la soldadura blanda.

3.4.2 Pegamentos

Con seguridad todos hemos pegado ya muchos objetos de los más variados materiales, incluso en los metales los pegamentos han sustituido en algunos casos a la soldadura. Al pegar o unir piezas no se forman aleaciones, con lo que no suelen precisarse temperatura mayores que la ambiente. Las piezas pegadas quedan adheridas como consecuencia de fuerzas adhesivas de las sustancias que contiene el pegamento, por lo tanto las uniones con pegamentos son uniones por adhesión y no aleaciones.

Datos sobre su tratamiento

Es imprescindible el seguir las instrucciones del fabricante, en caso contrario podría ocurrir que los pegamentos no se endurezcan o que las piezas se suelten, esto puede pasar sobre todo con los plásticos. Antes de unir piezas utilizando pegamento, se deberá tenerse en cuenta primordialmente si el pegamento realmente es adecuado para utilizarlo sobre los materiales a unir.

Aún no ha sido completamente solucionado el problema de cómo debe ser la superficie de los materiales. Tanto con superficies lisas como rugosas se han obtenido buenos y malos resultados, lo que si es importante, es que no existan partículas sueltas, como polvo, arena o virutas sobre las superficies, también deben suprimirse la humedad y las grasas.

Los pegamentos contienen a menudo disolventes venenosos o explosivos, por eso no se deberán respirarse los vapores emitidos por los mimos. En caso de preparar cantidades grandes deberá ventilarse lo suficientemente el área de trabajo y utilizar

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mascarillas; Evidentemente tampoco se deberá fumar ni encender llamas libres durante el proceso.

Se distinguen dos tipos de pegamentos:

Pegamentos de un componente (Pej. pegamento PVC) Pegamentos de varios componentes (generalmente de dos componentes, como el

poxipol)

Los pegamentos de un solo componente se endurecen con el oxígeno del aire o mediante la humedad. Es frecuente el tener que emplearse a presión o en caliente para conseguir una buena adhesión, suele ser precisa o bien una presión grande y breve o una presión mediana pero duradera.

En los pegamentos de dos componentes, al verdadero pegamento (adhesivo) debe añadírsele un endurecedor, por lo cual se deben respetarse exactamente las proporciones indicadas para la mezcla por parte del fabricante.

Los pegamentos suelen ser plásticos del grupo de los elastómeros o de los termoestables. En electrotecnia se les emplea fundamentalmente como masilla para las abrazaderas de sujeción de líneas planas.

Los pegamentos metalizados (con una masa de relleno de hasta un 80% de metal) se utilizan también como conductores eléctricos o térmicos «pasta conductora del calor». En un sentido amplio, también, deben incluirse en el grupo de los pegamentos las resinas fundibles que son en realidad plásticos duros o termoestables.

3.5 Materiales magnéticos dulces y duros

Los materiales magnéticos se componen de materiales de partida como el hierro, cobalto y níquel, pero a veces se emplean aleaciones, como por ejemplo de cobre que contiene manganeso.

Los materiales magnéticos en la electrotecnia tienen la propiedad de adquirir una imanación reforzada bajo la influencia de un campo magnético producido por el flujo de una corriente eléctrica, bajo este principio funcionan los electroimanes.

Dentro de los materiales magnéticos existen de dos tipos: Los materiales magnéticos dulces y los materiales magnéticos duros.

Los materiales magnéticos, dulce permiten fácilmente invertir el sentido de la imanación y los materiales magnéticos duros precisan un campo intenso par invertir el sentido de la imanación.

Los materiales magnéticos dulces se emplean, cuando se debe reforzar un campo magnético que varié permanentemente. Por tanto, deberá poderse invertir la imanación

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con facilidad y en su totalidad, además, al desconectar la corriente no debe quedar campo alguno. Para lograr esto, es necesario las siguientes características:

Pequeña inducción residual Pequeño campo coercitivo Gran inducción de saturación Pequeñas pérdidas en el hierro

Los materiales magnéticos dulces y metálicos más empleados son, entre otros: Hierro no aleado con < 0,05% carbono, para relés y blindajes de no muy alta calidad. Aleaciones de hierro con silicio para contactores y relés de alta calidad, amplificadores magnéticos, transformadores de medida. Aleaciones de hierro y níquel, como las de Fe-Si, pero frecuencias mayores. Aleaciones de hierro y cobalto cuando se deseen inducciones magnéticas grandes ≈2,5 Tesla.

Sus nombres comerciales son, entre otros: chapa magnética, hyperm, traforperm, megaperm, mumetal, permenorm, permalloy, perminvar.

Los materiales magnéticos dulces a base de óxidos son ferritas constituidos por óxidos de los siguientes metales: Manganeso y zinc, manganeso y magnesio; níquel y zinc, níquel y cobalto; litio y níquel, cobre y manganeso. El metal nombrado en cada caso en primer lugar es el componente predominante.

Los componentes de materiales duros, deben poseer una inducción residual lo mayor posible, pues se emplean principalmente como imanes permanentes, por tanto, la inducción residual deberá ser sólo ligeramente inferior a la inducción de saturación.

Para que el magnetismo residual no quede suprimido por otros campos deberá ser también muy grande el campo coercitivo. Los materiales magnéticos duros se fabrican básicamente de la misma manera que los blandos.

Antes de poderlos utilizar como imanes permanentes se los deberá imanar, lo que se realiza con campos magnéticos aproximadamente cinco veces mayores que el campo coercitivo. Los imanes permanentes que se encuentran en el mercado sólo poseen una pequeña parte de material magnético duro, la parte restante, es de un material magnético blando a causa de la gran permeabilidad que estos materiales presentan.

Se emplean entre otros los siguientes materiales magnéticos metálicos duros: Aluminio-níquel-hierro, hierro-cobalto-vanadio.

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Fig. 25. Estructura frecuentes en los imanes permanentes. Fig. 26. Imanes permanentes.

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN

I. Responda cada una de las siguientes preguntas.

1. Mencione las características de los materiales conductores.

2. Mencione las características de los materiales aislantes.

3. Describa las características de los materiales semiconductores.

4. Describa la clasificación de los materiales.

5. ¿Qué es conductividad extrínseca en los semiconductores?.

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6. En que se diferencian los materiales magnéticos dulce de los duros, respecto a la emanación?.

7. Que inconveniente presenta el papel y los tejidos al utilizarlo como aislantes?.

II. Lea detenidamente cada una de las afirmaciones y responda con una V si es verdadero o una F si es falso.

a- las propiedades químicas de los materiales dependen de la estructura y procesamiento. _________

b- las propiedades tecnológicas de los materiales permiten a los materiales recibir las formas requeridas para su empleo en construcción._________

c- Los no metales no forman un grupo uniforme.__________

d- Los materiales naturales son fabricados mediante procedimientos químicos._________

e- Los materiales resistivos presentan resistencia despreciable.

f- La conductividad de los semiconductores crece al aumentar la temperatura________.

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UNIDAD II. HERRAMIENTAS ELÉCTRICAS.Objetivo de la unidad: Seleccionar correctamente herramientas propias del puesto de trabajo, según actividad técnica a realizar.

2.1 Herramientas propias del electricista

Para desempeñar un trabajo con mucho éxito es necesario tener en cuenta que se necesitan instrumentos y herramientas para facilitar la ejecución del mismo, por tanto en electricidad se usan un sinnúmero de herramientas que son fundamentales las cuales se clasifican en:

Herramientas de medición Herramientas de corte Herramientas de perforación Herramientas de sujeción

2.1.1 Herramientas de medición

Durante el proceso de cualquier obra es necesario controlar el estado de la superficie y de las dimensiones de las mismas, la manera que se emplea en el estudio de estas mediciones se llama metrología.

¿Que es medir?

Es la operación por la cual establecemos cuantas veces una magnitud es mayor o menor que otra tomada como unidad. El resultado de comparación se llama valor de medición (valor de lectura). La unidad de medición en el Sistema Internacional (SI) es el metro, que originalmente se estableció como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre. También se utilizan otras unidades, que no son del SI, pero que se utilizan para medir algunas cosas muy concretas o que suelen utilizarse en algunos países. Algunas de esas unidades son:

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Para simplificar el procedimiento de medición se emplean instrumentos de medición.

Entre estos instrumentos se encuentran elementos lineales de medición como: metro plegable, metro de acero, metro de trabajo, cintas métricas, cintas de tela conocidas como centímetro.

a) La cinta métrica

Es el instrumento de medición lineal más común, de cinta metálica, muy útil, versátil y que no ocupa espacio porque se enrolla sobre sí mismo. Es el metro por excelencia por ser la herramienta más usada entre no profesionales, tiene bastante exactitud y sirve para tomar todo tipo de medidas de pequeña longitud. Para medir longitudes algo más largas una persona sola, conviene que la cinta metálica sea más ancha que la convencional y arqueada, para mantenerla recta sin que se doble.

Fig. 27. Cinta métrica.

b) El pie de rey

También conocido como calibre, es el mejor metro para medir pequeños objetos como clavos, pernos y tornillos, así como diámetros y grosores, incluso la profundidad de los agujeros. Su mayor virtud es la precisión, ya que es capaz de medir décimas de milímetro, e incluso la media décima de milímetro.

Para medir exteriores se utilizan las dos patas largas, para medir interiores las dos patas pequeñas, y para medir profundidades un vástago que va saliendo por la parte trasera. La medida se hace cerrando la pata móvil graduada, donde está dibujada la regla auxiliar o nonio, hasta fijarla a la pieza a medir.

La primera raya (0) nos indicará los milímetros y la siguiente raya que coincida exactamente con una de las rayas de la escala graduada del pie, nos indicara las décimas de milímetro (calibre con 10 divisiones) o las medias décimas de milímetro (calibre con 20 divisiones). La regla está dividida en milímetros y en la regla corredera, una longitud de 9 mm se ha dividido en 10 partes. Las escalas suelen estar graduadas

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Unidad de medida Equivalencia aproximadaPulgada 0,02540 metros

Pies 0,30480 metrosYarda 0,91440 metros

Milla marítima 1.851,85 metros

en pulgadas, milímetros o en pulgadas y milímetros a la vez, como se indican en las siguientes figuras.

Fig. 28. Medición de interior. Fig. 29. Medición de exterior.

Fig. 30. Medición de profundidad. Fig. 31. Medición de escalón.El calibre pie de rey está por lo general fabricado en material de acero inoxidable templado y cromados en mate, el cual le da una calidad especial, también son fabricados en plástico y otros materiales pero éstos son de menor calidad y precisión. En las últimas generaciones de calibres interviene el plástico, sobre todo en los de reloj analógico y digitales.

Partes de un pie de rey

Fig. 32. Estructura de un pie de rey.

Existen diversas formas de pie de rey, según sea la utilización que se le tenga que dar, las longitudes de las patas y de la regla son especiales y de grandes longitudes, (hasta 2000 mm de regla y 200 mm de patas) en la siguiente lista están los más habituales: Con patas en escuadras hacia el interior o hacia el exterior Con la pata de la regla escalada cilíndrica Con las patas paralelas largas y estrechas Con la pata de la regla escalada desplazable Con puntas en la escuadra hacia el exterior.

c) El micrómetro

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Es un aparato de medida muy exacto y preciso utilizado sobre todo en mecánica. Su principio se basa en que una eje roscado al dar una vuelta entera, hace avanzar un tornillo, axialmente, un paso, es decir, una entrada en un tornillo. Su funcionamiento se basa en un tambor, en el que se dibuja una regla dividida en 50 partes: el tornillo tiene un paso de 0,5 mm, que girando el tambor, este avanza o retrocede. El tambor tiene dos topes: cerrado del todo, en el que el 0 del tambor ha de coincidir con el 0 de la regla, y el abierto del todo en el que la última línea de la regla tiene que coincidir con el 50. La lectura se hace de la siguiente forma:

Primero se mira los milímetros enteros de la regla del eje. Después se lee los medios milímetros, en el caso de que hubieran. Luego, se mira la línea en el tambor en la que la regla lo “corta”

perpendicularmente. Por último, se suma todo: milímetros enteros, medios milímetros y centésimas de

milímetros (regla del tambor).

Cuidados: El micrómetro debe mantenerlo siempre limpio, guardarlo en su estuche, no forzar la presión excesiva sobre una pieza, no deslizar los topes sobre las piezas. A veces, los micrómetros se pueden desajustar, pero, al ser un material tan caro, existen unas piezas llamadas bloques patrón, de medidas exactas, con lo que se pueden calibrar utilizando una llave gancho para hacer coincidir la medida de la pieza con la que marca el micrómetro.

El micrómetro está formado por el cuerpo principal, donde lleva una tuerca, en cuya parte exterior tiene una grabación longitudinal; y por un eje que atraviesa todo el micrómetro a lo largo donde se en encuentran un conjunto de piezas entre las que destacan: anillo de blocaje, caña roscada, cilindro graduado, eje roscado, tambor graduado, tuerca de ajuste, cono de arrastre, seguro contra exceso de presión, atacador y un tornillo.

La estructura de un micrómetro es el siguiente

Fig. 33. Partes del micrómetro.

Tipos de micrómetros.

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Micrómetros para exteriores: también llamada pálmer, sirve para medir el exterior de las piezas.

Fig. 34. Micrómetro para exteriores analógico Fig. 35. Micrómetro para exteriores digital.

Micrómetros para tubos: Se usa para medir espesor de paredes de tubos.

Fig. 36. Micrómetro para tubos.

Micrómetro para interiores: Sirven para medir el interior de las piezas.

Fig. 37. Micrómetro para interiores.

Micrómetros de interiores para diámetros: Se usan para medir diámetros interiores de tubos, por ejemplo.

Fig. 38. Micrómetro de interiores para diámetros.

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Lectura del micrómetro

Para el micrómetro estándar en milímetros nos referimos a la figura 2.13, para lecturas en centésimas de milímetro, primero tome la lectura del cilindro ( obsérvese que cada graduación corresponde a 0,5 mm) y luego la del tambor, sume las dos para obtener la lectura total.

Fig. 39. Lectura de un micrómetro convencional.

a. Lectura de en la escala superior del cilindro 4.00 mm.

b. Lectura en la escala inferior del cilindro 0,50 mm (entre la línea de la escala superior y la escala inferior mas cercana).

c. Línea del tambor que coincide con la línea de referencia ó línea cero del cilindro 0,49 mm (0.45+ 0.04).

Lectura total: 4.00 mm+ 0,50 mm + 0,049 = 4,99 mm.

Otras herramientas de medición que con frecuencia hace uso un electricista apartes de las antes estudiadas se encuentran las siguientes:

Fig. 40. Metro plegable. Fig. 41. Regla de acero. Fig. 42. Cinta métrica de tela.

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Fig. 43. Calibrador. Fig. 44. Galga para medir calibres de conductor eléctricos.

2.1.2 Herramientas de corte a mano

El electricista en su jornada diaria de trabajo, realiza diferentes operaciones de corte, entre las cuales podemos mencionar: Corte de láminas metálicas, corte de cables o alambres, corte de tubos, etc.

Los procedimientos empleados para cortar un material son de tres tipos

1. Corte mecánico sin desprendimiento de virutas corte con cincel, buril, cizalla etc)2. Corte mecánico con desprendimiento de virutas (Aserrados) 3. Objeto del burilado y cincelado.

El cincelado y burilado tienen por objeto, trocear o cortar en trozos, chapas o perfiles delgados sin desprendimiento de viruta. Y rebajar sobre el metal en una parte determinada por desprendimiento de virutas como se muestrea en la figura 45.

Esto se logra por medio de una herramienta provista de un filo adecuado llamado cincel o cortafrío, por la acción violenta de un martillo o maza ordinaria o de un martillo neumático.

Entre las herramientas de corte utilizado por eléctricos se encuentra el cincel o cortafrío (fig. 46) y la sierra de mano sobre la cual estudiaremos a continuación

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Fig. 46. Tipos de cinceles. Fig. 45. Corte con cincel.

a) La sierra manual

Las sierras de arco de mano se utilizan para cortar metales; en forma general constan de las siguientes partes:

Mango Porta cierra fijo al mango Marco o bastidor Guiadera o apoyo para el corte Tornillos y tuercas de ajuste o tensora Puntas receptoras de las hojas La Hoja de sierra.

Fig. 47. Partes de una sierra.

El mango, se fabrican en diferentes formas y materiales, un ejemplos se muestran en la figura 47, donde se muestra una sierra con mango de madera.

Los Marcos o Bastidores: pueden ser fijos o extensibles y su longitud puede variar para aceptar hojas de 8 a 12 pulgadas. Los marcos se fabrican en materiales sólidos, planos o tubulares.

Las puntas receptoras de las hojas pueden ser de pin o de tornillo.

Tornillo de ajuste, este solamente es un tornillo de tuerca de mariposa, la cabeza del tornillo, se ha hecho en forma plana y se le ha colocado un pin para soportar la hoja de sierra.

La hoja de sierra, sus características las estudiaremos a continuación.

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Características de las hojas de sierra manual

La mayoría de las hojas de sierra manual se fabrican de acero de alta velocidad, y con longitudes de 8, 10 y 12 pulgadas. La longitud de la hoja es la distancia entre los centros de los agujeros que lleva en sus extremos. Las hojas de sierra manual miden por lo general 0,5 pulgadas de ancho y 0,025 pulgadas de espesor. La ranura o corte producido por la sierra manual es mas ancha que el espesor de la hija, esto se debe al triscado de la hoja.

El triscado de la hoja es de dos clases. El primero es el “Triscado Alterno” y lleva un diente doblado hacia la derecha y el siguiente, doblado hacia la izquierda en toda la longitud de la hoja. La segunda clase es el Triscado Ondulado”, en el cual se dobla cierto numero de dientes gradualmente hacia la derecha y luego hacia la izquierda.

A la separación de los dientes en una hoja de sierra de mano se le llama “Paso” y se expresa en dientes por pulgada de longitud. Los pasos normales son 14, 18, 24 y 32 dientes por pulgada. La dureza y el tamaño o espesor de una pieza de trabajo determina en gran parte el paso de la hoja a usar.

Como regla debe usarse una hoja de dientes gruesos en materiales blandos, para tener suficiente espacio para las rebabas, y una hoja de dientes finos en los materiales más duros. Pero también debe, haber por lo menos tres dientes cortando en cualquier momento dado, lo cual puede requerir una hoja de dientes finos en materiales blandos de sección transversal delgada.

b) Cuchillo de electricista

Navaja o cuchilla de forma recta con filo a todo lo largo de la hoja de acero. Está provisto de un mango de madera o de material plástico que va unido a la hoja de acero por medio de remaches, se emplea para pelar cables e hilos, y también para raspar el esmalte o oxido de los conductores para poder después empalmarlos o soldarlos. Fig. 48. Cuchilla hoja desplegable.

Fig. 49. Cuchilla hoja recta. Fig. 50. Cuchilla hoja curva.

c) Tijera para electricista

Herramienta manual utilizada por los electricistas para los trabajos de cortado de cables fino y pelado de conductores. Está compuesta por dos piezas, cada una de las cuales tiene una zona cortante y otra de manipulación., estas dos piezas van unidas gracias a un tornillo o remache.

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Fig. 51. Tijera para electricista. Fig. 52. Tijera universal para electricista. Fig. 53. Tijera cortacable.

d) Corta tubo

Esta herramientas es más versátil que la sierra, para realizar corte de tubería, existen de dos tipos: la corta tubo metálico y la corta tubo plástico, el tamaño máximo de corte depende del criterio del fabricante según marca de la herramienta.

Fig. 54. Corta tubo metálico miniatura.

La corta tubo de la figura anterior, contiene una cuchilla de carga manual con muelle. Luego de ajustar el husillo de avance, la herramienta corta más velozmente ya que le aplica una fuerza de corte más uniforme ala cuchilla. El diseño ergonómico de la empuñadura y del cuerpo hace que el agarre resulte más cómodo.

En las siguientes figuras (Fig. 55. a y b), se muestran algunos tipos de cortadoras para tubos conduit plásticos PVC. Estas cortadoras tienen una cuchilla de acero inoxidable en forma de V para un corte fino y rápido, el corte lo hace cuando se presionan las agarraderas por varias veces hasta lograr el corte del tubo.

Fig. 55 a. Tijera para corte de tubos plástico. Fig. 55 b. Cortadora de tubo plástico.

e) Cortacables eléctricos

Los cortacables llevan siempre marcados los tipos de material que pueden cortar y la capacidad máxima de corte. Se sirven cuchillas de repuesto para estas herramientas, cuando son postizas y recambiables. Los cortacables no son aptos para corte de ALMELEC, estos son unos conductores de cables de aluminio que en el centro llevan uno o varios hilos de acero duro, que las cuchillas de estos cortacables no cortan sin que se produzca una fuerte mella, por lo que no se recomienda usarse estos cortacables para corte de ALMELEC.

El ALMELEC es usado en tendidos eléctricos, donde los conductores deben tener gran capacidad para paso de corriente eléctrica y además una gran resistencia a la tracción

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para evitar su rotura. Esto se consigue con los hilos de acero que van envueltos por los hilos de aluminio que componen el cable conductor.

Fig. 56. Cortacables para Corte de Cable de Cobre y Aluminio.

Fig. 57. Cortacables especial para Corte de Cable de Cobre y Aluminio Aislado de Goma o Plástico.

2.1.3 Herramientas de perforación

a) Taladrar

Taladrar significa perforar o hacer un agujero (pasante o ciego) en cualquier material. Es un trabajo muy común en cualquier tarea de bricolaje y muy sencillo si se realiza con las herramientas adecuadas. Lo principal es contar con un taladro decente y una broca apropiada al material a taladrar, en algunos casos será imprescindible la utilización de algún accesorio, como por ejemplo el soporte vertical o los topes de broca. Lo que es importantísimo son las medidas de seguridad, y por eso vamos a empezar por ahí. Después veremos los tipos de taladros, los tipos de brocas, los accesorios y por último el taladrado práctico de los distintos materiales.

b) Medidas de seguridad al taladrar

1. Protegerse la vista con gafas adecuadas. Normalmente no pasará nada, pero ante la posibilidad de que una esquirla o viruta se introduzca en un ojo, conviene no pasar por alto esta medida de protección.

2. También es muy importante utilizar la broca adecuada al material a trabajar, pues de lo contrario, aparte de que no se realizará bien el trabajo, podemos tener un accidente.

3. Nunca forzar en exceso la máquina y mantenerla siempre perfectamente sujeta durante el taladrado, si es posible mediante un soporte vertical.

4. Sujetar firmemente la pieza a trabajar, sobre todo las piezas pequeñas, láminas o chapas delgadas conviene que estén perfectamente sujetas, ya que al ser ligeras,

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se puede producir un efecto de tornillo por el cual en el momento que atravesamos la pieza, ésta sube por la broca pudiendo dañar las manos u otra parte del cuerpo.

5. Apagar la máquina (mejor desenchufarla) para un cambio de broca o limpieza de la misma.

6. Por último, no conviene olvidar las medidas de seguridad comunes a todos los aparatos eléctricos (no ponerlos cerca de fuentes de humedad o calor, no tirar del cable, etc).

c) Tipos de taladros

El taladro es la máquina que nos permitirá hacer agujeros debido al movimiento de rotación que adquiere la broca sujeta en su cabezal. Existen muchos tipos de taladros e infinidad de calidades, los principales tipos son los siguientes:

Barrena: Es la herramienta más sencilla para hacer un taladro. Básicamente es una broca con mango. Aunque es muy antigua se sigue utilizando hoy en día. Solo sirve para taladrar materiales muy blandos, principalmente maderas.

Fig. 58. Barrena.

1. Berbiquí: El berbiquí es la herramienta manual antecesora del taladro y prácticamente está en desuso salvo en algunas carpinterías antiguas. Solamente se utiliza para materiales blandos.Fig. 59. Taladro berbiquí.

2. Taladro manual: Es una evolución del berbiquí y cuenta con un engranaje que multiplica la velocidad de giro de la broca al dar vueltas a la manivela.

Fig. 60. Taladro manual.

3. Taladro manual de pecho: Es como el anterior, pero permite ejercer mucha mayor presión sobre la broca, ya que se puede aprovechar el propio peso apoyando el pecho sobre él.

Fig. 61. Taladro manual de pecho.

4. Taladro eléctrico: Es la evolución de los anteriores que surgió al acoplarle un motor eléctrico para facilitar el taladrado. Es una herramienta imprescindible para cualquier electricista, su versatilidad le permite no solo taladrar, sino otras muchas funciones (atornillar, lijar, pulir, desoxidar, limpiar, etc) acoplándole los accesorios necesarios.

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Para un mejor aprovechamiento de esta herramienta, lo aconsejable en principio es disponer un taladro eléctrico con las siguientes características:

Fig. 62. Taladro eléctrico.

Electrónico: La velocidad de giro se regula con el gatillo, siendo muy útil poder ajustarla al material que estemos taladrando y al diámetro de la broca para un rendimiento óptimo.

Reversible: Puede girar a derecha e izquierda, de este modo podemos usarlo como destornillador para apretar y aflojar.

Percusión: Además del giro, la broca tiene un movimiento de vaivén, es imprescindible para taladrar con comodidad material como, ladrillos, baldosas, etc).

Potencia media y de calidad general media alta: A partir de 500 Watts, la potencia del taladro es suficiente para cualquier uso, sin llegar a la gama profesional, es aconsejable comprar el taladro de buena calidad y sobre todo de marca conocida.

6. Taladro sin cable: Es una evolución del anterior en el que se prescinde de la toma de corriente, sustituyéndose por una batería. La principal ventaja es su autonomía, al poder usarlo donde queramos sin necesidad de que exista un enchufe. Como inconveniente, la menor potencia que ofrecen respecto a los taladros convencionales.

Fig. 63. Taladro sin cable.

Existen taladros sin cable con percusión y sin ella, siendo estos últimos usados principalmente como atornilladores. En esta función si que son insustituibles y recomendables, y la mayoría incorpora regulación del par de apriete para hacer todavía más cómodo su uso.

7. Martillo percutor: El martillo percutor es un taladro con una percusión (eléctrica, neumática o combinada) mucho más potente (utiliza más masa) y es imprescindible para perforar determinados materiales muy duros, como en paredes de concreto o planchas de concreto, etc. o espesores muy gruesos de material de obra muy compacta.

Fig. 64. Taladro martillo percutor.

8. Taladro de columna: Es un taladro estacionario con movimiento vertical y mesa para sujetar el objeto a taladrar. La principal ventaja de este taladro es la absoluta precisión del orificio y el ajuste de la profundidad. Permiten taladrar fácilmente algunos materiales frágiles como el vidrio y la porcelana, que necesitan una firme sujeción para que no rompan.

El sustituto de estos taladros (muy profesionales) para un aficionado es el uso del taladro convencional fijado en un soporte vertical, aunque últimamente se ven algunos taladros de columna muy accesibles por su bajo precio.

Fig. 65. Taladro de columna.

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9. Mini taladro: Es como un taladro en miniatura. La posibilidad de utilizarlo con una sola mano y las altas revoluciones que coge, permiten una gran variedad de trabajos aparte del taladrado. Está indicado para aplicaciones minuciosas que requieren control, precisión y ligereza. Fig. 66. Mini taladro.

10. Mini taladro sin cable: Es igual que el anterior, pero accionado a batería, con la autonomía que ello supone. Como en el caso de los taladros, su principal inconveniente es la menor potencia. Fig. 67. Mini taladro sin cable.

d) Tipos de brocas

El utilizar la broca adecuada a cada material es imprescindible no solo para que el trabajo sea más fácil y con mejor resultado, sino incluso para que pueda hacerse. Por ejemplo, con una broca de pared o de madera, jamás podremos taladrar metal, aunque sin embargo, con una de metal podremos taladrar madera pero no pared. Pero en cualquier caso, lo más conveniente es utilizar siempre la broca apropiada a cada material.

En cuanto a calidades, existen muchas calidades para un determinado tipo de broca según el método de fabricación y el material del que esté hecha. La calidad de la broca influirá en el resultado y precisión del taladro y en la duración de la misma, por tanto es aconsejable utilizar siempre brocas de calidad, sobre todo en las de mucho uso (de pared, por ejemplo) o cuando necesitemos especial precisión.

Los principales tipos de brocas son las siguientes:

Brocas para metal: Sirven para taladrar metal y algunos otros materiales como plásticos por ejemplo, e incluso madera cuando no requiramos de especial precisión. Están hechas de acero rápido, aunque la calidad varía según la aleación y según el método y calidad de fabricación

Fig. 68. Broca para metal.

Brocas estándar para paredes: Se utilizan para taladrar paredes y materiales de obra exclusivamente. No se pueden utilizar para taladrar metales ni madera, debido que tienen una plaquita en la punta de metal duro que es la que va rompiendo el material. Pueden usarse con percusión.

Fig. 69. Broca para pared.

Existe otro tipo de broca para pared, conocida con el nombre comercial, broca larga para paredes. Son igual que las anteriores, pero mucho más largas, se utilizan para

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atravesar paredes y muros con ancho mayor a los 0,15 metros, estas brocas suelen usarse con martillos percutores y por profesionales, la calidad de fabricación suele ser alta, tienen una forma que permite una mejor evacuación del material taladrado.

Fig. 70. Broca larga para pared.

Brocas multiuso o universales: Se utilizan exclusivamente sin percusión y valen para taladrar madera, metal, plásticos y materiales de obra. Si la broca es de calidad, es la mejor para taladrar cualquier material de obra, especialmente si es muy duro (piedra o gres) o frágil (azulejos, mármol). Taladran los materiales de obra cortando el material y no rompiéndolo como las brocas convencionales que utilizan percusión, por lo que se pueden utilizar sin problemas incluso con taladros sin cable aunque no sean muy potentes.

Fig. 71. Broca multiuso o universal.

Brocas para madera: Las brocas para taladrar en madera existen de diferentes tipos. Existen con diferentes filos, pero no hay grandes diferencias en cuanto a rendimiento. Un tipo de broca muy usual es la de tres puntas, se le llama así por que en la cabeza tiene tres puntas, la central, para centrar perfectamente la broca, y las de los lados que son las que van cortando el material dejando un orificio perfecto. Se utilizan para todo tipo de maderas: duras, blandas, contrachapados, aglomerados, etc.

Fig. 72. Broca de tres puntas para madera.

Otro tipo de broca para taladrar en madera es la broca plana o de pala, se utiliza cuando el diámetro del orificio que queremos realizar en la madera es grande, se recurre a las brocas planas, pues permiten poder introducirlas en el portabroca del taladro, ya que el vástago no varía de tamaño. Son un poco más difíciles de usar, pues hay que mantener firme la perpendicularidad del taladro, por lo que es muy recomendable usar un soporte vertical.

Fig. 73. Broca plana o de pala para madera.

También se fabrican brocas largas para madera, para hacer taladros muy profundos en madera se utilizan unas brocas especiales con los filos endurecidos, y con una forma que permite una perfecta evacuación de la viruta, este tipo de broca es ideal para el taladrado en postes de madera.

Fig. 74. Brocas larga para madera.

Brocas para vidrio: Son brocas compuestas de un vástago y una punta de carburo de tungsteno (widia) con forma de punta de lanza, se utilizan para taladrar

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vidrio, cerámica, azulejos, porcelana, espejos, etc. Es muy recomendable la utilización de soporte vertical o taladro de columna y la refrigeración con agua, trementina (aguarrás) o petróleo.

Fig. 75. Broca para vidrio.

e) El Granete o centro punto

El granete o centro punzón una herramienta con punta cónica, que sirve para marcar puntos de trazado a perforar (fig. 76). Gracias al granete se determinan de manera duradera las líneas de trazado o de perforación, con lo que se asegura un control eficaz del trabajo.

Fig. 76. Granete o centro punzón.

2.1.4 Herramientas de sujeción

El para realizar determinados trabajos como por ejemplo, taladrado en láminas, corte de tubos etc. Requiere utilizar algunos accesorios, principalmente el soporte vertical, las mordaza de sujeción y los topes de broca.

a) Soporte vertical y mordaza de sujeción

El soporte vertical fija el taladro verticalmente convirtiéndolo en uno de columna. Esto es muy adecuado para mejorar la precisión del taladro y para poder ajustar la profundidad cuando se trate de un orificio ciego. Además este accesorio se hace imprescindible para taladra determinados materiales frágiles o para algunos trabajos especiales. Aparate de para el taladrado, el soporte vertical puede valer para más cosas (pulido, lijado, etc) convirtiendo el taladro en fijo y teniendo por tanto libertad de movimiento con la pieza a trabajar.

Cuando queramos sujetar firmemente la pieza a taladrar se hará necesario el uso de una mordaza que lo fije a la base del soporte vertical.

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Fig. 77. Soporte vertical para taladro. Fig. 78. Mordaza de sujeción para taladro vertical.

b) Tornillo de banco

Cuando necesitemos sujetar firmemente la pieza u objeto a taladrar, cortar, doblar etc. necesitaremos la ayuda de un tornillo de banco conocido también prensa o unos sargentos o gatos. El tornillo de banco se ancla firmemente al banco de trabajo y sirve para sujetar objetos aprisionándolos entre sus dos mordazas.

Los elementos grandes (tableros, perfiles, etc.), pueden sujetarse al banco o a una mesa mediante sargentos o gatos.

Fig. 79. Tornillo de banco. Fig. 80. Sargento o gato.

2.1.5 Tenazas o alicates

Las tenazas o alicates, son las herramientas de mano mayormente utilizada por el electricista, esta formada principalmente por dos partes, una por donde se gobierna y sujeta con la mano llamada mango, y otro la útil o parte por donde se efectúan los distintos trabajos. Los alicates se emplean para retener cables y moderarlos, sostener o alcanzar tuercas o arandelas pequeñas. Existe una variedad de este tipo de herramientas entre ellas se encuentran las siguientes:

a) Alicates de puntas planas

Preferentemente empleados para el doblado de conductores rígidos. También se pueden emplear para doblar pequeños trozos de chapa. Los hay de punta corta plana, punta fina larga (picuda) y de punta gruesa. (Fig.81, a, b y c).

Fig. 81 a. Alicate boca plana. Fig. 81 b. Alicate recto punta fina. Fig. 81 c. Alicate recto punta gruesa.

b) Alicates de punta redonda y curva

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Se utilizan en casos semejantes a los anteriores, pero por su forma, el alicate punta redonda es muy útil para realizar dobleces tipo anillo en conductores sólidos los cuales se requieren conectar en terminales atornillables para mayor seguridad. El alicate punta curva es apropiada para trabajar en la colocación de piezas en sitios inaccesibles.

Fig.82. Alicate punta redonda. Fig. 83. Alicate punta curva.

c) Alicates Universales

Son alicates más robustos que los anteriores, se utilizan para múltiples usos, como para sujetar piezas a taladrar, soldar, doblar y cortar conductores finos y gruesos, realizar empalmes, etc. El alicate universal, se componen de tres partes diferenciadas, una pinza robusta para trabajar sobre conductores gruesos; unas mandíbulas estriadas y una sección cortantes. Al hacer uso de ellos para hacer conexiones en líneas energizadas, es necesario verificar que el aislamiento del mango o agarradera, no este deteriorado.

Fig. 84. Alicate universal. Fig. 85. Alicate universal plano.

d) Alicates corta alambres

Sirven para cortar alambre sólido o multifilar únicamente. Para que los alicates se conserven y cumplan su función, conviene mantenerlos engrasados y limpios, y no usarlos como martillo.

Fig. 86. Alicate de corte diagonal. Fig. 87. Alicate corta cable. Fig. 88. Alicate de corte frontal.

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Fig. 89. Alicate cortacable de carrera aislado. Fig. 90. Alicate cortacable de cobre y aluminio.

e) Alicate Pelacables

El alicate pela cable sirve para quitar el aislante en los alambres conductores con un solo forro. Su uso resulta muy indicado cuando se tiene que pelar gran cantidad de alambres. Disponen de dispositivos de regulación para ajustarlos el alicate a distintos diámetros.

Fig. 91. Alicate pela cable o desforrador.

g) Destornilladores

Son herramientas que se utiliza para apretar tornillos con ranura en se cabeza que requieren poca fuerza de apriete y que generalmente son de diámetro y longitudes pequeñas.

Un destornillador consta normalmente de 3 partes bien diferenciadas:

El mango: elemento por donde se sujeta, suele ser de un material aislante y con forma adecuada para transmitir torque además de ergonómica para facilitar su uso y aumentar la comodidad.

Vástago o caña: barra de metal que une el mango y hace parte de la cabeza. Su diámetro y longitud varía en función del tipo de destornillador.

Cabeza: parte que se introduce en el tornillo. Dependiendo del tipo de tornillo se usará un tipo diferente de cabezal.

Fig. 92. Estructura de un destornillador.

En electricidad, debido a la frecuencia con que a veces se trabaja en aparatos y gabinetes energizados o con tensión eléctrica, se han fabricados destornilladores provistos con un material aislante el cual recubre en su totalidad al vástago hasta el punto de inicio de la cabeza como se puede observar en la figuras 93 a y b.

Fig. 93 a. Destornillador punta plana o ranura con aislamiento.

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Fig. 93 b. Destornillador tipo stecker aislado (Tipo copa para puntas).

Cuando se requiere realizar un trabajo de apriete rápidos, es recomendable utilizar un destornillador para uso profesional, los cuales se sujetan a unos dispositivos eléctricos o neumáticos (taladros) que permiten un apriete rápido de los tornillos, estos dispositivos tienen cabezales o cañas intercambiables, con los que se puede apretar cualquier tipo de cabeza que se presente.

En general, donde más se aplica el uso de destornilladores es en paredes armadas y no de concreto, puede ser sobre metal, en trabajos con madera o materiales blandos, así como atornillado de chapas metálicas.

El cabezal puede ser intercambiable (usando el mismo mango para todos los cabezales) o no (en este caso se cambia de destornillador en función de la forma del tornillo).

Fig. 94. Destornillador con puntas intercambiables. Fig. 95. Tipos de ranuras para puntas.

Existen varios tipos de destornilladores, principalmente se clasifican por su tipo de cabeza. También pueden clasificarse por su función o por la actividad en que se utilizan.

En cuanto a la cabeza del destornillador los más comunes son:

1. De estrella, también llamados Phillips.2. De ranura o planos (Parker por su Inventor).3. Destornillador Pozidriv. Fig. 96. Destornillador Phillips.4. Destornillador Torx

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Fig. 97. Destornillador de ranura. Fig. 98. Destornillador Pozidriv. Fig. 99. Destornillador Torx.

Destornilladores de precisión

En cuanto a su función existen los destornilladores de precisión dinamométrica, los cuales son menores a 10 cm de largo y tienen en el extremo contrario a la cabeza un plano giratorio para de esta forma dar precisión al eje de giro de la herramienta, éstos son empleados en actividades tales como la relojería u otras que requieren trabajar con tornillos pequeños, o que requieran un par controlado. En electricidad se utilizan para realizar ajustes de alcance en algunos tipos do sensores.

Fig. 100. Juego de destornilladores de precisión.

Hay también un destornillador muy común que se llama buscapolos o probador de neón, y es muy utilizado por los electricistas para localizar la polaridad en un circuito eléctrico.

Fig. 101. Busca polo tipo destornillador.

h) Nivel y plomo

Nivel: los niveles de burbuja son aliados insustituibles, sobre todo en albañilería y carpintería, pero electricidad también se requieren de ello para alinear con exactitud la instalación de charolas y canalizaciones con tubería o ductos plásticos superficiales los cuales requieren de una muy buena estética. Con una burbuja en el centro, el nivel sirve para medir con precisión la línea vertical y la horizontal: por ejemplo para saber si un bajante está bien alineado y no tiene más inclinación hacia un punto de la pared. Hoy en día existen niveles digitales que emiten un sonido cuando hemos alcanzado la horizontalidad o verticalidad adecuada, facilitando enormemente el trabajo. En los niveles convencionales, cuanto más grande es el nivel, más preciso es, el tamaño recomendado es de unos 60 cm. de largo.

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Fig. 102. Nivel.

Plomo: El plomo o plomada, sirve para medir la verticalidad. No es más que una cuerda atada a un peso, que cuando se tensa por efecto de la gravedad, dibuja una línea vertical. Se utiliza mucho en albañilería.

Fig. 103. Plomada..

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2 Normas de higiene y seguridadEs de nuestro conocimiento que la corriente eléctrica puede tener efectos mortales para el cuerpo humano, por ello se toman determinadas medidas para que el usuario de las instalaciones o aparatos eléctricos quede protegido contra tensiones de contacto excesivas.

Estas medidas de protección deben resultar efectivas cuando falle el aislamiento o protección de la instalación, o sea, que son medidas adicionales. Pero, ¿cuánto aumenta el peligro cuando abrirnos un aparato, gabinete o instalación eléctrica y las partes del circuito portadoras de corriente quedan al descubierto?. De esta manera, el operario o el técnico se encontrarían siempre en peligro de muerte, cuando trabajase con partes sometidas a tensión.

Por ello, algunos países en sus normas de seguridad laboral está prohibido terminantemente trabajar con partes de circuitos sometidas a tensión y solo permiten realizar cualquier trabajo siguiendo una serie de requisitos y condiciones que garantizan la vida del técnico y de la instalación.

EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN

1. Explique, ¿qué es medir?.

2. Explica, ¿cuál es la importancia de una herramienta de sujeción?

3. ¿Qué diferencias existe entre un alicate universal y un alicate de punta plana?

4. Mencione, tres tipos de herramientas de perforación?

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5. Explica, ¿qué diferencia existe entre los destornilladores phillips y de ranura?.

GLOSARIO

Aleación: Producto homogéneo de propiedades metálicas, compuesto de dos o más elementos en que al menos uno de ellos es un metal.

Alúmina: Oxido de aluminio que se encuentra en loa naturaleza algunas veces puro y cristalizado.

Baquelita: Resina sintética que se obtiene calentando formaldehído y fenol en presencia de un catalizador. Tiene mucho uso en la industria, especialmente en la preparación de barnices y lacas y en la fabricación de objetos moldeados, por ejemplo, en fabricación de cepos y placas para tomacorriente.

Bauxita: Óxido hidratado de aluminio que contiene generalmente cierta cantidad de óxido de hierro y suele ser de color blanquecino, gris o rojizo.

Bituminoso, sa: Que tiene betún o semejanza con él.

Buril: Instrumento de acero que usan los grabadores.

Combustible: Que puede arder, o que arde con facilidad.

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Cizalla: Tijera utilizada para cortar metal.

Difusión: extensión, dilatación.

Galena: Mineral compuesto de azufre y plomo, de color gris y lustre intenso. Es la mejor mena del plomo.

Galga: Instrumento o herramienta de medida que sirve para comprobar la dimensión o forma de una pieza. Por ej. Para medir el calibre de un conductor de cobre.

Gres: Pasta compuesta ordinariamente de arcilla y arena cuarzosa, que sirve en alfarería para fabricar diversos objetos que, cocidos a temperaturas muy elevadas, son resistentes, impermeables y refractarios.

Higroscópico/ca: Que tiene higroscopicidad. Propiedad de algunas sustancias de absorber y exhalar la humedad según el medio en que se encuentran.

Mica: Mineral hojoso de brillo metálico.Polimerización: Reacción química en que dos o más moléculas se combinan para

formar otra en la que se repiten unidades estructurales de las primitivas y su misma composición porcentual cuando estas son iguales.

Sinterizar: Procedimiento a las se someten ciertas piezas para aumentar su resistencia y dureza, aplicándoles calor sin llegar a la temperatura de fusión, conglomerados de polvo, generalmente metálicos, a los que se ha modelado por presión.

Viruta: Laminilla de madera o metal que se saca con una herramienta.

BIBLIOGRAFÍA

Electrotecnia curso elemental libro GTZ. H.Hubscher, J. Klaue W. Pfluger, S Appelt

Fundamentos de electricidad, Mileaf Harry.

http://www.bricotodo.com

http://www.deu.es/herramientasdecorteelec.

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