Conceptos bsicos.

Definicin de corriente elctrica.-

Llmese as al movimiento de electrones en un circuito elctrico en el tiempo.

Corriente Alterna.-

Se denomina C.A. a la que varia peridicamente en funcin del tiempo.

Produccin bsica de la corriente alterna.-

Para producir C.A., se recurre a hacer girar un conductor alrededor de un eje, dentro del campo magntico generado por un electroimn.

Cuando el conductor se mueve dentro del campo magntico, corta lneas de fuerza, producindose una F.E.M., (Fuerza electromotriz), que da origen a la circulacin de la corriente, al cerrar el circuito. Por lo tanto se observa inmediatamente, que toma distintos valores a lo largo de un giro de 360, generndose as una sinusoide segn la figura:

Grafico de un ciclo completo de C.A. producida por un conductor al moverse dentro de un campo magntico.

Definiciones de valores.-

Valor instantneo.-

Se denomina as a los distintos valores que toma la onda sinusoidal en funcin del tiempo.

Valor eficaz.-

El valor de una C.A. se mide por un efecto trmico y se define: una C.A. de I = 1 Amp. es aquella que al circular por una determinada resistencia ohmica produce la misma cantidad de calor que si pasara una C.C. de 1 Amp..

La intensidad I es el valor de C.C. que nos producir el mismo efecto til que la C.A. de amplitud Y.

I = 0,707 Y

I= amplitud o valor mximo de la corriente.

En este curso se utiliza nicamente el valor eficaz, prescindiendo de los valores mx. y mn.. Con estos valores se taran las escalas de los instrumentos de medidas y se indican caractersticas de maquinas y artefactos elctricos, utilizados en la tcnica de diseo, hecho que no veremos en estos cursos rpidos.

Efecto Joule.-

Se cumple este, cuando un elemento resistivo al ser atravesado por una intensidad de corriente puede transformar a la misma en energa calrica tanto para C.C. como para C.A.

Valor mximo.-

Es como lo indica la expresin, el mximo valor adquirido por la onda en un instante de tiempo, se puede definir matemticamente como:

1,41 mayor que el valor eficaz Im

Im = Ief. . 1,41 de donde nos queda que --> I ef = 1,41

Unidades.-

R ( resistencia) = ohm.

C ( capacidad) = faradios

L ( inductancia) = henrios

I ( corriente) = amperios

U ( tensin) = voltios

P (potencia activa) = watt

E ( energa) = watt por hora (W.H)

1 Kw = 1000 Watt

1 Mw = 1000000 Watt.

Ley de Ohm

Es la unidad de resistencia elctrica. Un ohmio es igual a la resistencia que ofrece un conductor bajo la fuerza de un voltio, cuando pasa por el mismo una corriente de un Amper.

U

R = ------

I

VOLVER

Clculo de cargas, corriente.- En el caso que una persona instale un servicio, teniendo en cuenta que es un suministro monofsico, se obtiene mediante la siguiente ecuacin :

P = U . I . cos de donde I = ( Amperios)

U . cos

tomando U = 220 Voltios.

En el caso que el suministro sea trifsico, se obtiene mediante la siguiente ecuacin :

P = 1,73 . U . I . cos de donde I = (Amperios)

1,73 . U . cos

tomando U = 380 Voltios.

Clculo de seccin de conductores.-

Nos referiremos a circuitos resistivos.

Factores determinantes y su clculo.-

La seccin del conductor necesaria para conectar una carga elctrica con la fuente de alimentacin depende de :

1- La intensidad de corriente (amp.)

2- La cada de tensin admisible entre la fuente y la carga.

3- La longitud total del conductor.

4- La clase de conductor.

Para realizar el clculo del conductor debe recordarse:

a- Que la resistencia de un conductor vara en proporcin directa a su largo.

b- Que la resistencia vara en forma inversa a la seccin del cable.

c- Que se multiplica por una constante que depende del tipo de material del conductor.

Combinando estas consideraciones obtenemos que :

R = Resistencia

L = Largo del conductor por mts.

S = Seccin en mm cuadrados.

= Resistencia especfica del material : cobre = 1 / 58 ; aluminio = 1 / 36 .

L L

R = .---------- de donde S = ---------------

S R

Supongamos que debemos clcular un conductor de 60 mts. de largo para alimentar con tensin de 220 V, 20 lmp. de 60 w c/u, 10 lmp. de 100 w c/u y un motor de 2 Hp.

Primero hallamos la potencia total.

20 lmp. 60 w = 1200 w

10 lmp. 100 w = 1000 w

2 Hp. x 736 w = 1472 w

total 3672 w.

Para hallar la intensidad de la corriente de lnea empleamos la sig. frmula:

w 3672

I = -------- = -------------- = 16,7 amp. tomamos 17 amp.

E 220

Suponiendo que se admite una cada de tensin de 6 V , entre la fuente de energa y la carga, hallamos que la resistencia total es :

E 6

R = ------------- = -------------- = 0,35 ohm.

I 17

Puesto que conocemos L= 60 x 2 = 120 mts.( vivo + neutro), R=0,35 y puesto que el conductor es de cobre y = 1/58=0,0173, podemos utilizar la sig. frmula :

L 120

S = ------------ = 0,0173 x----------------- = 5,9 mm cuadrados.

R 0,35

Dividiendo este valor por dos, cada conductor, nos queda una seccin de aprx 2,94 mm cuadrados cada uno, fase y neutro.

Consultando las tablas vemos que un conductor de 2,5 mm cuadrados puede transportar 15 amp. , como nuestra carga I es de 17 amp. conviene adoptar la seccin comercial inmediata superior de 2,5 mm cuadrados, que puede soportar sin inconvenientes hasta 21 amp. Si bien la seccin es algo mayor estamos cubierto para cualquier aumento futuro de carga. La seccin del conductor ser de 4 mm cuadrados, pudiendo soportar hasta 20 amperios de carga mxima.

Determinacin de la cada de tensin :

Contando que es para un circuito resistivo puro.

Si queremos averiguar la cada de tensin en una instalacin ya hecha en los conductores propuestos para una instalacin, podemos hallar la resistencia de la sig. manera:

L

R = x ---------- empleando luego E = I x R

S

Supongamos por ej. que tenemos una instalacin monofsica de 220 V y 25 Amp., la longitud de linea es 40 mts. y la fuente de energa es de 220 V. Segn la tabla para 25 Amp. tenemos que emplear un conductor de 4 mm cuadrados.

Aplicando la formula tenemos que :

L 80

R = x ------------- = 0,0173 x ---------------- = 0,346 ohm

S 4

Tomamos 80 porque la lnea monofsica es de dos conductores, es decir 40+40=80 mts. de cable.

Por consiguiente hemos hallado que la resistencia total de lnea es de 0,346 ohm. y entonces la cada de tensin es :

E = I x R = 25 x 0,346 = 8,6 Volt. (tomamos 9 Volt).

La tensin aplicada a la carga de 25 amp. es de 220 V - 9 V = 211 Voltios.

Planos de electricidad .-

Para la realizacin de estos, se deben tener en cuenta las normas IRAM vigentes.

Datos a considerar es el trazo, marcacin de caos en el sistema unifilar y simbologa.

En la prctica se ampliar el material, puesto que la parte de clculos fue vista anteriormente.

VOLVER

Conceptos de Potencia y Energa

Potencia Aparente ( S ).-

Es una magnitud puramente matemtica del producto entre la corriente y la tensin eficaz. Por si sola no expresa la potencia consumida prdida.

S = U . I = ( V.A) ( kva )

Potencia Activa ( P ).-

La potencia sea elctrica mecnica, significa la rapidez con que se hace un trabajo. Siempre se realiza un trabajo cuando una fuerza provoca un movimiento.

Siempre que la tensin provoca un movimiento de electrones, se realiza un trabajo al desplazar a los mismos de un punto a otro. La rapidez con que ese trabajo se realiza se denomina POTENCIA ELECTRICA. En la prctica se habla de potencia, energa y consumo activo; ahora bien, activo/a quiere expresar el efecto (o la eficacia) de la energa elctrica en una conversin a una forma de energa distinta.

Por ejemplo: un motor elctrico transforma solamente una parte de la energa elctrica suministrada en trabajo mecnico, lo as llamado energa activa.

Solamente la componente activa realiza trabajo til. El producto de la tensin y la corriente da la potencia activa.

El factor de potencia coseno del ngulo , determina que parte de la energa recibida se transforma en trabajo til. Expresa el defasaje entre la tensin y la corriente, debindose corregir el mismo por medio de cargas inductivas reactivas, puesto que la condicin ideal, de mayor aprovechamiento de la potencia activa, radica en los sistemas resistivos, al no existir defasajes entre la tensin y la corriente.

La medicin de la energa elctrica se da por la magnitud de la carga demandada por el usuario, sea en Kw en W, siendo la carga, amperios consumidos por el usuario, es decir electrones impulsados por una tensin constante, al ser multiplicada por la fuerza de impulso (tensin) da la potencia

P = U . I . cos ( W ) ( Kw )

Potencia Reactiva ( Q ).-

Por lo general una parte de la potencia aparente se traduce en potencia til (P) y queda otra parte de potencia que no se aprovecha por el receptor y a la que se denomina potencia reactiva.

Q = U . I . sen ( Volt-Amper-Reactivo ) ( K var )

Energa electrica ( Er ).-

La potencia activa es un valor instantneo de utilizacin, la energa elctrica es la velocidad con que se consume dicha potencia, la misma es medida por los medidores de energa activa sean consumos monofsicos trifsicos.

Er = P . h = (w h) (kw h)

Compensacin del factor de potencia.-

El factor de potencia es un coeficiente que hay que tener en cuenta para el caso de proyectos de canalizacin de redes y en sistemas elctricos de industrias y edificios de propiedad horizontal. Los elementos que atentan contra un mejor aprovechamiento de la lnea son aquellos que tienen carga inductiva muy alta, considerando como bajo un cos < (menor) 0,92, que corresponde a un ngulo mayor (>) a 45.Nuestro objetivo es mantener la potencia activa y lograr que el defasaje entre U e I disminuya hasta un valor aceptable que es 0,92; fijando el objetivo tenemos que encontrar el elemento capaz de modificar el defasaje sin introducir alteraciones en la potencia activa, el elemento es el capacitor, ya que es reactivo.Dicho elemento se coloca en paralelo a la red a los efectos de no perturbar la tensin en las ramas que se abastecen de esa lnea.

Censos de Potencia .-

Para la realizacin de un censo (clculo de consumo), se deben tomar las potencias que consumen los elementos instalados por hora; luego la sumatoria de los mismos por la cantidad de Hs. que se halla en funcionamiento y los das del mes, arroja la cifra buscada de Kw a consumir en el mes o el tiempo deseado .

Supongamos que tenemos que censar una casa que posee :

Lmparas-Plancha-Heladera-T.V., primero se toman las cantidades por elementos es decir :

4 Lmparas por 60 W + 2 lmparas por 100 w + 1 plancha por 750 W + 1 heladera mediana con freezer por prox. 60 KW al mes + 1 t.V. por 54 W/ h .

Una vez detallada la cantidad de elementos se procede al clculo de W consumidos por Hs., por da, ejemplo :

4 Lmp. de 60 W/h c/u; encendiendose 4 hs. por da:

4 60 w = 240 w 4 Hs/da = 960 w/da 30 das = 28.800 w/mes 28,8 Kw/mes.

2 Lmp. de 100 W/h c/u; encendiendose 8 Hs. por da :

2 100 w = 200 w 8 Hs/da = 1600 w/da 30 das = 48.000 w/mes 48 Kw/mes

1 Plancha de 750 W/h, se usa 8 Hs. semanales a 4 semanas por mes :

750 w/hs 8 hs = 6000 W/da 4 das = 24.000 w/mes 24 Kw.

1 T.V. 54 W/Hs encendiendose 12 Hs por da :

54 w/hs 12 Hs. = 648 w/da 30 das = 19.440 W/mes 19,4 Kw/ mes.

El consumo total viene dado entonces por la suma de los consumos parciales de cada elemento.

4 Lmp. 60 W/hs consume por mes 28.800 w /mensuales 28,8 Kw mensuales

2 Lmp. 100 W/hs consume por mes 48.000 w/mensuales 48 Kw mensuales

1 Plan. 750 W/hs consume por mes 24.000 w/mensuales 24 Kw mensuales

1 T.V. 54 W/hs consume por mes 19.440 w/mensuales 19,4 Kw mensuales

1 Heladera consume por mes 65.000 w/mensuales 65 Kw mensuales

El consumo total ser entonces = 185.240 w/mensuales 185,2 Kw mensuales

En el caso de tener que censar un lugar donde hay motores, se debe ver la chapa indicadora que expresa la potencia en C.V H.P, caballos vapor (Potencia) hecto-pascales (Potencia);los cuales tienen su equivalencia al sistema de unidades adoptado en KW.

1 H.P = 0,746 Kw

1 C.V = 0,736 Kw

si un motor indicase 1/2 H.P/Hs nos queda = 1/2 736 W = 368 W/hs 0,368 Kw/Hs

En el caso de las lmparas bajo consumo, cabe aclarar que el consumo real es el que indica

la misma , por ejemplo:

Una lmpara dicroica de 12 Volt y 50 W/Hs de potencia, consume 50 W/Hs ms el consumo del transformador, la diferencia est, en la refraccin de luz poder de luminosidad.

Quiere decir esto que una lmpara como se dice bajo consumo gasta lo que indica pero ilumina como una lmpara comn de mayores w.

Por ejemplo :

1 Lmp. bajo consumo de 40 W/Hs. ilumina igual que una Lmpara comn de 75 W/Hs.,

est claro que ilumina como la mayor pero con el consumo inferior.

Equipos de aire acondicionado.-

Estos poseen especificaciones de convertibilidad de frigoclorias a vatios de refrigeracin y calefaccin, expresada en la chapa de caractersticas en la folletera de instruccin. Hoy en da se utilizan muchos equipos de frio solamente sin resistencia para el calor calefaccin.

Acontinuacin enunciamos una tabla con algunos valores:

Frigoclorias Voltios Vatios Amp.

6000 230/208 3180 14,5

7000 230/208 3500 16

4500 230/208 2550 12

3500 230/208 1365 6,4

estos valores son para equipos de frio, si poseen resistencia se le suman 3000 w, al total de la potencia.

Formulas tiles.

A.- Cargas Monofsicas

F.P. = Factor de potencia, que es lo mismo que cos

P = U . I . F.P.{ Watt } Si dividimos por mil nos da en Kw.

S = U . I { V. A .} Si dividimos por mil nos da en K.V.A.

Q = U . I . Sen. { V.A.R.} Si dividimos por mil nos da en K.V.A.R.

De la primer formula se desprende que :

P

I = ---------------- = Amperios

U . Cos

P

Cos = ------------

U . I

Potencia para una carga resistiva

R = Resistencia [ La unidad es el ohm ]

P = U . I . cos [ en estos casos el F.P. es igual a 1 ]

P = U . I [ Watt ]

sabiendo que :

U = I . R. [ Tensin = Corriente por Resistencia ]

Cargas trifsicas.

S = 1,73 . U . I { V.A.}Si dividimos por mil nos da en K.V.A.

P = 1,73 . U . I . cos { Watt}Si dividimos por mil nos da en Kw.

Q = 1,73 . U . I . sen { V.A.R} Si dividimos por mil nos da en KVAR

Recordemos que en trifsica tenemos :

U = 380 Volt.

I = Corriente por fase.

Energa .

Este es el valor que registra el medidor

E = P . Tiempo , {el tiempo siempre se expresa en horas, por esto se expresa de la siguiente manera }.

E = P . Hs. [ W. Hs.], Si dividimos por mil nos da en KWh

Siempre se clcula este valor por mes bimestre, es decir que se clcula por las Hs de funcionamiento por un da y luego por los das de funcionamiento.

Datos tiles.

1 - Si no conocemos el F.P., se estima en 0,85

2 - Si la carga es :

RESISTIVA ------------> F.P. = 1

INDUCTIVA ----------> F.P. es menor que 1 y mayor que cero.

CAPACIDAD ---------> F.P. igual al enterior.

3 - Para los clculos se estima el rendimiento de los motores en 0,85.

Consumos de electrodomsticos en kw.hs

Aparato Cons. Cte Hs . uso (Kw)

Enceradora- Lustradora 0,200

Secador de pelo 0,525

Motor mquina de coser 0,100

Aspiradora 0,200

Ventilador 0,050

Ventilador mediano 0,100

Ventilador grande 0,200

Turbocirculador 0,100

Plancha chica 0,200

Plancha mediana comn 0,500

Estufa a cuarzo 1 vela (chica) 0,500

Estufa a cuarzo 1 vela (grande) 1,000

Estufa a cuarzo 2 velas (grandes) 2,000

Lavarropa normal (agua fra) lav.-centrif. 0,400

Lavarropa automtico ( agua caliente ) 2,200

Heladera chica ( sin freezer ) 0,200

Heladera chica ( con freezer ) 0,400

Heladera mediana ( con freezer ) 0,500

Heladera grande ( con freezer ) 0,700

Cafetera elctrica 0,200

T.V. Color 0.060

Radio 0,040

Videocasetera 0,080

Centro musical completo 0,150

Termotanque elctrico ( 50 Litros ) 0,650

Termotanque elctrico ( 100 Litros ) 1,200

Equipo de aire acondicionado ( chico frio ) 1,300

Equipo de aire acondicionado ( grande frio) 2,900

Equipo aire acondicionado ( chico F/C ) 2,200

Equipo aire acondicionado ( grande F/C ) 4,700

Lmpara filamento 25 W 0,025

Lmpara filamento 40 W 0,040

Lmpara filamento 75 W 0,075

Lmpara filamento 100 W 0,100

Lmpara filamento 150 W 0,150

Tubo Fluorescente 40 W 0,050

Tubo fluorescente 105 W 0,120

Lmpara bajo consumo 13 W 0,014

Lmpara bajo consumo 18 W 0,019

Lmpara bajo consumo 23 W 0,025

Para tener como dato til, cuando se trate de lmparas gaseosas, se debe de sumar, para el clculo el 10 %, debido al consumo de la inductancia.

Electrodomsticos, consumos en amperios:

Descripcin Amperes

Acondicionador Frio/calor 9

Aspiradora grande 2

Batidora mltiple 2

Bombeador 4

Estufa chica 4

Heladera familiar 2

10 lmp. de 40 w 2

10 lmp. fluores. de 40 w 4

Lavarropas 2

Plancha comn 2

Plancha automtica 3,5

Secarropas 9

Televisor 3

Ventilador grande 1

Motor monofsico 1/6 hp 1,5

Motor monofsico 1/4 hp 2,3

Motor monofsico 1/2 hp 4,5

Motor monofsico 3/4 hp 6,8

Motor monofsico 1 hp 9

Medidas de los caos comerciales :

Dimetro de los caos 5/8 3/4 7/8 1 11/4 11/2 2

Dimetro int. en mm 12,5 15,4 18,6 21,7 28,1 34 46

Dimetro exterior de cables en mm, intensidad mxima

Sec mm 1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50

Dim ext. 2,7 3,2 3,8 4,6 5,3 6,7 8 9,8 11,3 14

Int. mx. A6 9 15 22 30 40 55 75 95 120

Capacitor a emplear para iluminacin : MF

Tubo fluorescente 15 20 40 65 105

Capac. en MF 2 2 4 6 16

Lmpara Vap. Merc. 125 250 400 700 1000

Capac. en MF 10 16 25 33 66

Sodio alta presin 250 400 1000

Capac. en MF 33 50 100

Conductores elctricos para instalaciones fijas :

Seccin Carga mxima en Amp.

1 8

1,5 11

2,5 15

4 20

6 26

10 36

16 50

25 65

35 85

50 105

70 130

Seccin Carga mxima en Amp.

95 160

120 180

150 200

185 230

240 260

300 300

400 340

500 370

Corriente aprximada de motores a plena carga

Carga y calibre de fusibles recomendados.

Motores monofsicos C.A.

HP Amper Fusible

1/4 2 5

1/2 3,75 5

3/4 5 10

1 6,1 10

1 1/2 9 15

2 12 15

3 17 25

4 22 30

5 28 40

Motores trifsicos C.A.

3 . 220 V 3 . 380 V.

H.P. Amp. Fusible Amp. Fusible

1/2 2 10 1,25 10

1 3 10 2,2 10

2 6 20 3,7 10

3 9 30 5,2 20

5 15 50 8,7 30

7 1/2 21 70 12,75 50

10 28 100 16,8 50

20 52 150 31,8 100

40 105 275 62 175

75 184 500 114 275

100 245 600 150 375

150 380 700 200 550