conceptos básicos de electricidad

CAPITULO IConceptos Básicos de Electricidad

Introducción

• Las Instalaciones eléctricas pueden tener un distintogrado de complejidad dependiendo del lugar que ocupendentro del conjunto de instalaciones y de la función adesempeñar, es así como se pueden tener instalacionestan simples como las que se observan a diario en losdomicilios y que a simple vista se observan suscomponentes con son las salidas para lámparas, losswitchs, los contactos, etc.

• En general se puede decir que el requerimientofundamental para la utilización del la energía eléctrica, esel llamado “Circuito Eléctrico”.

Que es el circuito eléctrico?

• Un circuito eléctrico en su forma mas elemental consistede una fuente de voltaje como por ejemplo una batería,un generador o cualquier terminal entre las cualesaparezca un voltaje o diferencia de potencial, uno o masdispositivos de carga, los cuales usan la corrientesuministrada por la fuente y una trayectoria conductoraformada por conductores eléctricos.

Partes de un Circuito Eléctrico

1. Una fuente de energía eléctrica que pueda forzar el flujo de electrones.

2. Conductores que transportan el flujo de electrones a través de todo el circuito

3. La carga, que es el dispositivo(s) a los cuales se suministra la energía.

4. Un dispositivo de control que permita conectar o desconectar el circuito.

Tipos de circuitos Eléctricos

• Circuitos de alumbrado.- que obtienen el voltaje de untalero o punto de alimentación, hacia las cargas – Lacorriente que alimenta a las cargas circula cuando secierra el circuito por medio de los interruptores oapagadores de pared


• Los circuitos de fuerza o alimentación a motores.- Enestos circuitos el voltaje se obtiene de un tablero o“panel” de alimentación y se lleva por medio deconductores al alimentadores hasta el motor, querepresenta la carga.


• Los circuitos de Alimentadores.- son los que alimentan asu vez a otros circuitos llamados derivados. Ejemplos: lasinstalaciones de edificios de donde de un tablero sale adiferentes áreas.


• Dependiendo de las características de la fuente loscircuitos pueden ser de (c.c.) o (c.a.) y pueden operar endistintos rangos. Ej.: c.c. 5, 12, 24, 50, 125, 250, 500voltios y en c.a. 127v fase-neutro (1f), 220v fase-fase (2f),220, 380, 440v (3f).

• Media tensión: 1000 hasta 13800v

• Alta tensión: > 13800v

Conceptos Básicos de Circuitos Eléctricos

• Corriente.- La capacidad de flujo de electrones libres que circula através de un conductor y se designa generalmente por la letra I. Suunidad de medida es el Ampere (A).

• Voltaje.- La energía necesaria para mover electrones dentro de unconductor, se designa por la letra V o E y su unidad de medida es elvoltio (V).

• Resistencia o Carga Resistiva.- La propiedad de un elemento de oponerse al paso de la corriente. Se lo designa con la letra R y su unidad de medida es el Ohm (Ω).


• La ley de OHM


• Ejemplos:

• Sea el voltaje E=30v y la corriente I=6A, Cual es el valorde la resistencia R?

• Si la resistencia de un circuito eléctrico es R=20 ohms yel voltaje E=100 volts, calcular el valor de la corriente.

• Si el valor de la corriente en un circuito es de 5 A y laresistencia 20 Ω, cual es el valor del voltaje E.

Condiciones de operación de los circuitos

• Conexión Serie.- Cuando todos los dispositivos están conectados uno acontinuación de otro, es decir por todos circula la misma corriente.

La corriente que circula a través del circuito se la calcula como:


• Conexión Paralelo.- todos los elementos o cargas se conectan a los conductores que alimenta la fuente de voltaje.

El valor de R(eq) se calcula con la siguiente formula:


• Con el mismo voltaje, la corriente total es igual a la suma de las corrientes individuales:

I = V / R(eq)

• 1/16


• Potencia.- En los circuitos eléctricos la capacidad de realizar untrabajo se le conoce como potencia se le designa con la letra P, y suunidad de medida es el watt o kilowatt. (W)


• Ejemplos:

• Supóngase que se tiene una lámpara (foco) incandescenteconectada a 127v y toma una corriente de 0.47 A. Cual es el valor dela potencia y de la carga resistiva?.


• Cual es el valor de potencia que consume y que corriente circula por unalámpara que tiene una resistencia de 268,5 Ω y se conecta a unaalimentación de 127 v.

• En una parrilla eléctrica están ilegibles los datos de una placa y no sepuede leer la potencia, pero cuando se conecta a una alimentación de127v demanda una corriente de 11,81 A, calcular la resistencia de ypotencia de la parrilla.

Conceptos Básicos de Mediciones Eléctricas (Instrumentos de Medición)

• El Voltímetro.- Calibrado para dar directamente la lectura del valor de voltajeaplicado y se debe conectar en paralelo a la carga.


• El Amperímetro.- Diseñado para medir corriente eléctrica (Amperes), seconecta en serie con la carga.


• Wattmetro.- Instrumento de medición directa que mide la potencia, la misma que es una combinación del voltímetro y del amperímetro. (4 hilos).


• Resumen

La Energía Eléctrica $ 72

• La potencia eléctrica consumida durante un determinado periodo se conoce como la energía eléctrica y se expresa como watts-hora o kilowatts-hora.

P = E x I x t

• Siendo t el tiempo expresado en horas.

• Ej: Si se tiene una lámpara de 250 watts que trabaja durante 10 horas laenergía consumida por la lámpara es:

250 x 10 = 2500 watts-hora

• El kilowatt-hora es la base para el pago de consumo de energía eléctricasupongamos 6 lámparas cada una de 100 w que operan 8 horas durante 30días y el costo de la energía eléctrica es de $0,50. El costo para operar estaslámparas es:

La Energía Eléctrica

Concepto de Caída de Voltaje

• Cuando la corriente fluye por un conductor, parte del voltaje se“pierde” en superar la resistencia del conductor. = problemas deoperación de aparatos eléctricos.

• Para calcular la caída de voltaje se debe aplicar la ley de ohm.

• Los conductores utilizan la estandarización americana AWG(American Wire Gage) que designa a cada conductor por un númeroo calibre y esta relacionado con su diámetro.

• Cada conductor de cada calibre tiene su propia resistencia expresadaen ohm por cada metro de longitud lo que permite calcular laresistencia total del conductor.

R = r x L

r = resistencia en ohms/metro.

L = longitud total del conductor.


• Ejemplo:

• La caída de voltaje en un conductor de cobre forrado con aislamiento TW delNo 12 AWG por el que va a circular una corriente de 10 A y que tiene unalongitud total de 100m con un valor de resistencia estándar de 5,39ohms/kilómetros

•

R = r x L R = 5.39/1000 x 100

R = 0,539 ohms

Por lo que la caída de voltaje es:

E = R x I = 0.539 x 10 = 5,39 v

• Calcular la caída de voltaje en el conductor TW de No 14 AWG que alimentaa un taladro de 900 watts a 127 v, si tiene 5m de longitud y r = 0.00827ohms/metro:


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