Ing. Ernesto Garca Moreno

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ELECTRICIDAD Y ELECTRNICA INDUSTRIAL.

UNIDAD 1. CONCEPTOS GENERALES Y MEDICIONES ELCTRICAS

1.1. LEY DE OHM, LEYES DE KIRCHHOFF.

LEY DE OHM.

La ley de ohm expresa la relacin que existe entre la diferencia de potencial que aplicamos a los extremos de un receptor y la

intensidad de corriente que circula por este.

Matemticamente se expresa: V = I.R

Donde V es la diferencia de potencial que se aplica al receptor, medida en voltios. I es la intensidad de corriente elctrica que

circula por el receptor, medida en amperios. R es la resistencia

elctrica del receptor medida en ohmios.

LAS LEYES DE KIRCHHOFF.

Son dos igualdades que se basan en la conservacin de la energa y la carga en los circuitos elctricos. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniera elctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier

punto de un circuito elctrico.

LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF.

Nos dice que: En cualquier nodo, y la suma de todos los nodos y la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De igual forma, La suma algebraica de

todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.

LEY DE TENSIONES DE KIRCHHOFF

Nos dice: En toda malla la suma de todas las cadas de tensin es igual a la tensin total suministrada. De forma equivalente, En toda

malla la suma algebraica de las diferencias de potencial elctrico es

igual a cero.

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1.2. CIRCUITOS EN SERIE, CIRCUITOS PARALELO, CIRCUITO SERIE-PARALELO.

CIRCUITO ELECTRICO:

Conjunto de componentes o receptores interconectados entre s por conductores de baja resistencia. El nombre implica que el camino de la circulacin de corriente es cerrado, es decir, sale por un borne

de la fuente de alimentacin y regresa en su totalidad (salvo prdidas accidentales) por el otro.

En otras palabras un circuito elctrico est compuesto:

Un conductor(Cable de cobre)

Un generador(pila, batera)

Un receptor(bombilla, timbre)

Otros elementos de control y potencia(interruptor)

CIRCUITO SERIE.

Un circuito en serie es una configuracin de conexin en la que

los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se

conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo

se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.

CIRCUITO PARALELO.

El circuito elctrico en paralelo es una conexin donde

los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.)

conectados coincidan entre s, lo mismo que sus terminales de salida

VOLTAJE.

En un circuito elctrico la diferencia de potencial (el voltaje o tensin) existente entre los polos del

generado o entre dos puntos cualesquiera del circuito, es la causa de que los electrones circulen por el circuito si este se encuentra cerrado.

Su unidad es el voltio (v). Se suelen emplear dos mltiplos de esta unidad que son el kilovoltio (kv) y

el megavoltio (Mv) y tambin dos submltiplos como son el milivoltio (mv) y el microvoltio (v).

1kv = 1000 v. 1Mv = 1000 000 v.

1 m v = 0.001 v 1 v = 1000 000 v.

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Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltmetro. Se conecta en paralelo al elemento cuyo voltaje queremos medir.

CORRIENTE ELCTRICA.

La intensidad de corriente elctrica se define como la cantidad de carga elctrica que circula por un circuito elctrico en la unidad de tiempo.

Se mide en amperios (A). Normalmente se emplean unos submltiplos de esta unidad que son el

miliamperio (mA) y el microamperio (A).

La intensidad de corriente es una caracterstica equivalente al caudal en un circuito hidrulico, esto es la cantidad de agua que pasa en la unidad de tiempo por un punto de tubera.

Para medir la intensidad de corriente que circula por un circuito elctrico se utilizan unos aparatos

llamados ampermetro. Se conectan en serie para efectuar la medida.

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RESISTENCIA ELCTRICA.

Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar ms o menos el paso de corriente elctrica. Las sustancias

conductoras ofrecen poca resistencia al paso de corriente,

sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de corriente elctrica.

La resistencia de un conductor depende del tipo de material

del que est compuesto, de su longitud y de su seccin. A mayor longitud mayor resistencia y, por lo contrario, a mayor

seccin del conductor menor resistencia, de la misma forma en la circula el agua con ms facilidad cuando las tuberas

tienen pocos cambios de direccin y son ms anchas.

La unidad de resistencia es el ohmio (). Normalmente se emplean mltiplos de esta cantidad como son el kiloohmio (k) y el megaohmio (M).

POTENCIA ELCTRICA.

Potencia es la velocidad a la que se consume la energa. Si la energa fuese un lquido, la potencia

sera los litros por segundo que vierte el depsito que lo contiene. La potencia se mide en joule por

segundo (J/seg) y se representa con la letra P.

Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energa elctrica.

La unidad de medida de la potencia elctrica P es el watt, y se representa con la letra W.

UNIDAD 2. GENERACIN Y DISTRIBUCIN DE CORRIENTE ELCTRICA.

GENERADORES DE ENERGA ELCTRICA.

GENERADOR DE CORRIENTE DIRECTA.

Maquina elctrica capaz de producir energa elctrica a partir de movimiento mecnico.

LEY DE FARADAY

Nos dice que cuando un conductor corta a un campo magntico fijo, o cuando un campo magntico corta a un conductor fijo, se induce un voltaje en el conductor

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FUNCIONAMIENTO.

Si hacemos girar una espira a velocidad constante dentro de un campo magntico fijo, que llamamos campo polar, por la ley de Faraday en esa espira se va a inducir un voltaje.

LAS MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA SE COMPONEN DE:

Estator: es la parte de la maquina destinada a la produccin que ha de circular por el circuito

magntico (o es la parte fija de la maquina). Rotor (inducido): Es la parte de la maquina sobre la que incide el flujo magntico creado por el

estator, induciendo un voltaje en este.

Al embobinado del rotor se le conoce como embobinado de armadura.

Llevar un conmutador o colector de delgas en las que se apoyan unas escobillas de carbn

fijas, que unen al circuito exterior con el embobinado de armadura. En la operacin como

generador el conmutador nos sirve para colectar la corriente inducida en el rotor hacia un circuito externo y adems rectificar el voltaje.

EL TRANSFORMADOR.

Maquina elctrica que nos permite elevar o reducir una tensin aplicado a dos terminales de la

maquina elctrica.

RELACIN DE TRANSFORMACIN.

Est constituido por un ncleo ferromagntico, y con dos embobinados con resistencia despreciable.

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Como sabemos la funcin principal de los transformadores es transformar voltajes, por lo tanto

tenemos dos formas de usarlos.

TIPOS Y CARACTERSTICAS DE TRANSFORMADORES.

Existen dentro de los transformadores los:

autotransformador: El autotransformador es un

dispositivo constituido por un ncleo ferromagntico y un solo embobinado de cobre, el cual sirve para

aumentar o reducir una tensin primaria de

alimentacin. transformadores: Como sabemos la funcin principal de

los transformadores es transformar voltajes. por lo tanto existe los tranformadores elevadores y reductores de voltaje.

UNIDAD 3. MOTORES Y APLICACIONES INDUSTRIALES.

MOTOR DE INDUCCIN

Los motores asncronos o de induccin son aquellos motores elctricos en los que el rotor nunca llega a girar en la misma frecuencia con la que lo hace el campo magntico del estator. Cuanto mayor es el

par motor mayor es esta diferencia de frecuencias.

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Un motor de induccin de tipo trifsico es una maquina elctrica a la que se le aplica potencia elctrica de una

red trifsica, para obtener potencia mecnica.

El motor de induccin est constituido por dos partes:

Estator o armadura: En esta parte se encuentra

devanado un embobinado trifsico en estrella, simtricamente distribuido.

Rotor: Parte giratoria del motor, que puede ser

de dos tipos: Jaula de ardilla o tipo rotor

devanado. Un ejemplo de estos motores es el de jaula de ardilla.

MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA.

Como cualquier motor electrico, un motor de corriente

directa es una mquina que transforma energa elctrica en energa mecnica. Esto se logra mediante la rotacin de un cilindro compuesto por embobinados,

sobre un campo magntico fijo.

El principio de funcionamiento de los motores elctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsin que ejercen los polos magnticos de un imn permanente cuando, de acuerdo con la Ley de

Lorentz, interactan con los polos magnticos de un electroimn. Supongamos que tenemos una espira bajo la influencia de un campo magntico B. Si por ella hacemos circular una corriente,

aparecer una fuerza F tangencial que la har girar en el sentido que indica la regla de la mano

derecha.

INSTALACIONES ELCTRICAS.

Conjunto integrado por canalizaciones, estructuras, conductores, accesorios y dispositivos que

permiten el suministro de energa elctrica desde las centrales generadoras hasta el centro de

consumo

PARTES DE UNA INSTALACIN ELCTRICA.

Red elctrica La acometida en BT

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El transformador

La acometida en MT

El medidor de energa y tablero de medicin Alimentadores elctricos

Sistema de puesta de tierra

Tablero de distribucin

Disyuntores termo magnticos y diferenciales

Circuito elctrico

Cajas para instalaciones

Caos o ductos

Canalizaciones abiertas

Tomacorrientes

Interruptores

Conductores elctricos

Cintas aislantes

Terminales para conductores

Sujetadores de cables

Luminarias

Materiales menores

RELEVADORES.

El rel o relevador es un dispositivo electromecnico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimn, se acciona un juego de uno o

varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos independientes

Existen multitud de tipos distintos de rels, dependiendo del nmero de contactos, de la intensidad admisible por los mismos, tipo de corriente de accionamiento, tiempo de activacin y desactivacin,

etc. Cuando controlan grandes potencias se les llama Contactores en lugar de rels.

Rels electromecnicos

Rel de estado slido

Rel de corriente alterna

Rel de lminas

VENTAJAS DEL USO DE RELS

La gran ventaja de los rels electromagnticos es la completa separacin elctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimn, y los circuitos controlados por los

contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeas

tensiones de control. Tambin ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeas seales de control

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UNIDAD 4. ELECTRNICA INDUSTRIAL.

ELEMENTOS ELECTRNICOS BSICOS DE CONTROL INDUSTRIAL

DIODOS P-N:

Consiste de una sola unin P-N, es dicho ser un elemento de circuito unilateral debido a que permite el

paso de corriente en una sola direccin.

TRANSISTOR.

Consta de tres regiones dopadas y dos uniones p-n, su accin bsica es el control de corriente en una

terminal por el voltaje aplicado en las otras dos terminales, que son emisor, base y colector.

LGICA DIGITAL. OPERACIONES Y COMPUERTAS BSICAS.

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CONTROLADORES LGICOS PROGRAMABLES.

Se trata de un sistema de control lgico programable capaz de realizar el procesamiento de seales

binarias basndose en un programa establecido por el usuario, y que contiene puertos de entrada,

salida y transmisin de datos con la debida interaccin para su operacin

Los PLC pueden controlar procesos de cualquier tipo, ya sean industriales o de uso no tan rudo,

dependiendo de las siguientes necesidades:

Espacio reducido.

Procesos de produccin peridicamente cambiantes.

Procesos secuenciales.

Maquinaria de procesos variables.

Verificacin de las distintas partes del proceso de forma centralizada.

VENTAJAS

Menor tiempo en la elaboracin de proyectos.

Posibilidad de aadir modificaciones sin elevar costos.

Mnimo espacio de ocupacin.

Menor costo de instalacin, operacin y mantenimiento.

Posibilidad de gobernar varios actuadores con el mismo autmata.

DESVENTAJAS

Costo elevado en procesos pequeos.

Capacitacin del personal de operacin y mantenimiento.