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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA SISTEMA INTEGRADO DE GESTIÓN

Procedimiento Ejecución de la Formación Profesional IntegralGUÍA DE APRENDIZAJE

Versión: 02

Fecha: 30/09/2013Código: F004-P006-GFPI

Programa de Formación:Electricidad Industrial

Código: 821222Versión: 1

Nombre del Proyecto:Revisión y adecuación de las instalaciones y equipos eléctricos industriales de los ambientes de electricidad del CDITI

Código: 666800

Fase del proyecto:1. Iniciación y visión

Actividad (es) del Proyecto:Identificar parámetros eléctricos

Actividad (es) de Aprendizaje:1. Relacionar los parámetros eléctricos en

sistemas polifásicos. Caracterización e identificación de las cargas eléctricas: Resistiva (R), Inductiva (L), Capacitiva (C), asociación RL, RC y RLC (Regímenes permanente).

Ambiente de formación:-Aula de socialización-Labvolt

MATERIALES DE FORMACIÓNDEVOLUTIVOVer sección 4.

CONSUMIBLE Ver sección 4.

Resultados de Aprendizaje:1. Identificar parámetros eléctricos básicos e instrumentos de medición

asociados al circuito eléctrico polifásico de acuerdo con el tipo de carga instalada.

Competencia:280101009: interpretar sistemas polifásicos de acuerdo para aplicaciones industriales

Duración de la guía: 16 horas

Como ya lo hemos visto se trabajara en el comportamiento de los circuitos eléctricos cuando son sometidos a una corriente alterna (c.a.) e identificaremos cada uno de los patrones de comportamiento en los parámetros eléctricos (tensión y corriente) cuando este tipo de corriente circula en un elemento.

En esta guía estudiaremos sobre el comportamiento de inductores y condensadores en los circuitos alimentados con c.a., definiremos el concepto de desfasaje, analizaremos fasorialmente cada uno de los tipos de cargas que podemos conectar en un circuito polifásico y representaremos gráficamente las señales eléctricas.

3.1 Actividades de Reflexión inicial.

¿Puedes identificar qué tipo de carga son los diferentes electrodomésticos que se tienen en una casa?¿Qué tipo de corriente alimenta tu casa? (c.a. o c.c.)¿A Qué frecuencia se genera la electricidad en tu país? Explica en tus propias palabras que significa esta respuesta.¿Qué elementos eléctricos reconoces? ¿Cuál de ellos has podido visualizar y conectar a una red eléctrica?¿Reconoces que es un vector y cuáles son los parámetros que lo definen?

3.2 Actividades de contextualización e identificación de conocimientos necesarios para el aprendizaje.

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GUÍA DE APRENDIZAJE Nº 280101009-02

1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE

2. INTRODUCCIÓN

3. ESTRUCTURACION DIDACTICA DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA GUÍA DE APRENDIZAJE

SISTEMA INTEGRADO DE GESTIÓNProceso Gestión de la Formación Profesional Integral

Procedimiento Ejecución de la Formación Profesional Integral

Versión: 02

Fecha: 30/09/2013

Código: F004-P006-GFPI

Es necesario que en este momento identifiques que es un diagrama fasorial y como se representa una señal sinusoidal mediante un vector. Socializa con tu instructor y construye el conocimiento necesario para que puedas trabajar con fasores sin ninguna dificultad. Remítase al documento de apoyo “Representación fasorial” en formato .pdf

3.3 Actividades de apropiación del conocimiento (Conceptualización y Teorización). 1. CARACTERIZACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS (8 horas)

Para poder entender el comportamiento de los elementos pasivos cuando son alimentados en un circuito eléctrico por una corriente alterna (c.a.) debemos comprender como son mostrados los parámetros eléctricos en un osciloscopio, por ello con la ayuda de su instructor desarrolle la ACTIVIDAD 1 del DR-280101009-02.

IMPEDANCIAEn los circuitos de corriente alterna (AC) los receptores presentan una oposición a la corriente que no depende únicamente de la resistencia óhmica del mismo, puesto que los efectos de los campos magnéticos variables (bobinas)

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Circuito eléctricoUn circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Elementos de Circuitos.Un elemento ideal de un circuito es aquel que no puede subdividirse en otros elementos. Un elemento real de un circuito puede estar compuesto de más de un elemento ideal y puede subdividirse.Elementos Activos.Los elementos activos son aquellos que generan, entregan, suministran o producen potencia indefinidamente. Dentro de estos elementos encontramos las fuentes Independientes.Elementos pasivos.Los elementos pasivos son aquellos que consume, gasta, disipa, absorbe potencia, y aquellos que almacenan energía por tiempo limitado. Dentro de este grupo encontramos las resistencias, las bobinas y los condensadores.




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tienen una influencia importante. En AC, la oposición a la corriente recibe el nombre de impedancia (Z), que obviamente se mide en Ω. La relación entre V, I, Z, se determina mediante la "Ley de Ohm generalizada".

La impedancia puede calcularse como:

Se puede demostrar que los tres componentes (R, X, Z) se relacionan mediante un triángulo rectángulo. Aplicando el Teorema de Pitágoras o relaciones trigonométricas, se pueden obtener muchas más fórmula que relacionen R, X y Z

EjemploUn motor se comporta como un receptor inductivo de R=17,3 (Ω) y X L=10 (Ω) y está conectado a una toma de 230 V/50 Hz. Determinar su intensidad. La impedancia:

La intensidad:

Impedancias en serie o en paralelo

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Las impedancias se tratan como las resistencias con la ley de Ohm. La impedancia es igual a su suma:

Serie:

La impedancia de varias impedancias conectadas en paralelo es igual al recíproco de la suma de sus recíprocos:

Paralelo:

Interpretación de los resultados

El resultado de corriente es, generalmente, un número complejo. Ese número complejo se interpreta de manera siguiente:

El modulo indica el valor de la tensión o de la corriente calculada. Si los valores utilizados para los generadores eran los valores pico, el resultado también será un valor pico. Si los valores eran valores eficaces, el resultado también será un valor eficaz.

El argumento es ese número complejo da el desfase con respecto al generador utilizado como referencia de fase. Si el argumento es positivo la tensión o la corriente calculadas estarán en avance de fase.

Impedancia en elementos básicos

La impedancia de una resistencia ideal, solo contiene una componente real:

ZR=R

En este caso, el voltaje y corriente son proporcionales y están en fase.

La impedancia en un inductancia ideal o en un condensador ideal tiene una componente puramente imaginaria:

La impedancia en un inductancia se incrementa con la frecuencia;

ZL= jωLZL= j X L

La impedancia de un condensador decrece cuando la frecuencia crece;

ZC=1jωC

ZL=− j XC

Recordar que ω es la velocidad angular y es igual a:

ω=2πf

En la siguiente tabla puede verse un resumen del valor de impedancia de cada tipo de elemento cuando es conectado a una fuente de alimentación c.a.:

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Para afianzar todos estos conocimientos realizaremos una consulta, en su cuaderno registre el resultado de la solución a las preguntas que se presentan en el DR-280101009-02 ACTIVIDAD 2.

3.4 Actividades de transferencia del conocimiento.

Con base al estudio realizado: Desarrolle un mapa conceptual en su cuaderno que le permita visualizar y entender los diferentes desfasajes que se

dan entre la corriente y la tensión según el tipo de elemento que se esté alimentando con una corriente c.a..

Identifique porque la frecuencia incide en la impedancia inductiva y la capacitiva, establezca la relación que existe entre ellos y analice cuando esta relación entre la frecuencia y la reactancia puede ser beneficiosa y cuando esta relación puede ser perjudicial.

3.5 Actividades de evaluación.

Evidencias de Aprendizaje Criterios de Evaluación Técnicas e Instrumentos de Evaluación

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Evidencias de Conocimiento :1. Relacionar los parámetros eléctricos en

sistemas polifásicos Evidencias de Desempeño:No AplicaEvidencias de Producto:No Aplica

Interpretar y calcular parámetros eléctricos en el circuito.

Documento respuesta DR1- 208101009-02

DOCUMENTO RESPUESTA 208101009-02

Nombre y Apellidos del Aprendiz: Documento de identidad:

ACTIVIDAD 1: ANALISIS FASORIALEn los siguientes ejercicios define la escala que utilizaras en los cuadros de las ordenadas para las abscisas toma un valor de 30° por cuadricula.

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1. Represente gráficamente de manera senoidal y fasorial una señal que tiene 120V RMS y un ángulo de fase de 30°.

2. Represente gráficamente de manera senoidal y fasorial una señal que tiene 120 v RMS y un ángulo de fase de 120º.

3. Represente gráficamente de manera senoidal y fasorial una señal que tiene 13200V RMS y un ángulo de fase de 180°.

4. Represente en un mismo gráfico dos señales una de corriente y una de voltaje que están desfasadas entre si (la corriente con respecto a la de voltaje):

a. 120 V 10 A 60° en adelantob. 220 V 50 A 30° en atrasoc. 380 V 75 A en fased. 120 V 50 A en contra fase

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e. 13.2 kV 18 Aπ6

rad. en atraso

f. 127 V 90 Aπ3 rad. en atraso

g. 220 V 450 A π rad. en adelanto

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ACTIVIDAD 2: CONSULTA

1. Se considera que un ciclo completo se extiende a lo largo de 360°. En un sistema de 50 Hz, ¿cuál es la duración de un ciclo completo? ¿Cuál es la duración de medio ciclo? ¿Cuánto tiempo dura un intervalo de 90°?

2. Dibujar una onda de alimentación, que medida con un multímetro da 120 V AC e indique el número exacto de ciclos que se producen durante 1/10 de segundo

3. La línea de alimentación estándar tiene un valor rms de 120 V, Calcular su valor pico.4. Una lámpara incandescente de 100 W da cierta cantidad de luz cuando se conecta a una línea de 120 V AC,

Aumentará, disminuirá, o permanecerá igual su brillantez cuando la misma lámpara se conecta a una línea de 120 V DC?

5. ¿Cuánto tiempo se necesita para que el voltaje pase de cero al máximo en una línea de energía de 60 Hz?6. En una línea de alimentación de 60 Hz, ¿cuál es la duración de la porción positiva de un ciclo completo?7. ¿Cuál es el valor efectivo de una onda sinusoidal de AC que tiene un valor máximo de 4 amperes de pico?8. Explique en sus propias palabras lo que significan los términos de corriente efectiva y voltaje efectivo9. ¿Qué otro término que tenga el mismo significado se utiliza para “voltaje efectivo” o “corriente efectiva”?10. En un circuito de AC que tiene una carga puramente resistiva:

a. Llega la corriente a su valor máximo de pico en el mismo instante que el voltaje?b. Llega la corriente a su valor mínimo en el mismo instante que el voltaje?

11. En una onda senoidal:a. Indique el ángulo o ángulos en que la amplitud aumenta a mayor velocidad?b. Indique el ángulo o ángulos en que es momentáneamente constante la amplitud?

12. Explique ¿por qué el voltímetro y el amperímetro de DC indican cero cuando se mide el voltaje y la corriente en una fuente de alimentación con un voltaje de 120 V AC?

13. Puede explicar ¿por que la mayoría de los voltímetros y amperímetros de AC están diseñados para dar lecturas de valores efectivos (rms) de voltaje o corriente?

14. ¿Un sistema de distribución de AC opera a 600 V AC, cual es su valor pico de voltaje?15. Se tiene un capacitor conectado directamente a una fuente de alimentación de 120 V AC, establecer la carga y

descarga del capacitor en grados de rotación angular.16. Un sistema de 60 Hz, incluye un capacitor con una reactancia de 100 ohmios:

a. ¿Cuál es el valor del capacitor conectado al sistema?b. ¿Cuál es su reactancia a 120 Hz y a 30 Hz?

17. ¿Qué regla expresa la relación que hay entre la reactancia capacitiva y la frecuencia?18. ¿Cuál sería el valor de la capacitancia a 60 Hz?19. ¿Qué capacitancia se deberá tener a 120Hz?20. ¿Cuál será la reactancia en el caso de DC?21. Calcule el valor de la capacitancia que tiene una reactancia de 300 ohmios a 60 Hz22. Un inductor tiene una resistencia de 1 ohmio, según lo indica el ohmímetro, puede calcular la corriente, si el

inductor se conecta a una fuente de energía de 60 Hz, 120 V? Explique ¿el por qué?23. Calcule la inductancia de una bobina que tiene una reactancia inductiva de 300 ohmios a 60 Hz24. Una bobina tiene una reactancia de 100 ohmios en un sistema de 60 Hz, calcular:

a. ¿Cuál es su reactancia a 120 Hz y a 30 Hz?b. ¿Cuál es el valor de la inductancia a 60 Hz y a 120 Hz?c. ¿Cuál será la reactancia en DC?

25. Puede considerarse que hay impedancia en un circuito de ca que solo contiene resistencia? Explicar26. Cambia el valor de la impedancia del circuito si varia la frecuencia de línea? Explicar

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ACTIVIDADES DEL PROYECTO

DURACIÓN (Horas)

Materiales de formación devolutivos: (Equipos/Herramientas)

Materiales de formación (consumibles) Talento Humano (Instructores)

AMBIENTES DE APRENDIZAJE TIPIFICADOS

Descripción Cantidad Descripción Cantidad Especialidad Cantidad

ESCENARIO (Aula, Laboratorio, taller, unidad productiva) y elementos y condiciones de seguridad

industrial, salud ocupacional y medio ambiente

Identificar parámetros eléctricos

275

Multimetro numérico TRMS 600 V CAT III

4 Marcadores borrables 6

Electricidad 1Salón de socialización, laboratorio Labvolt, ambiente de electricidad básica.

Pinza voltiamperimetrica 0-5A

4 Bombillo incandescente 72

Osciloscopio 4 Interruptor sencillo 8

Protoboard 16Cables de conexión de seguridad

160

Cautín 4 Sonda de osciloscopio 2

Computador 8

Cables rojo/negro puntas para Multimetro

4

Pinza voltiamperimetrica 0-5A

4 Bombillo incandescente 72

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4. RECURSOS PARA EL APRENDIZAJE



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Corriente eléctrica: Este el flujo de electrones en un conductor (medido en amperios).

Corriente Alterna (CA): es un tipo de corriente eléctrica, en la que la dirección del flujo de electrones va y viene a intervalos regulares o en ciclos. La corriente que fluye por las líneas eléctricas y la electricidad disponible normalmente en las casas procedente de los enchufes de la pared es corriente alterna. La corriente estándar utilizada en los EE.UU. es de 60 ciclos por segundo (es decir, una frecuencia de 60 Hz); en Europa y en la mayor parte del mundo es de 50 ciclos por segundo (es decir, una frecuencia de 50 Hz.).

Corriente Continua (CC): es la corriente eléctrica que fluye de forma constante en una dirección, como la que fluye en una linterna o en cualquier otro aparato con baterías es corriente continúa. Una de las ventajas de la corriente alterna es su relativamente económico cambio de voltaje. Además, la pérdida inevitable de energía al transportar la corriente a largas distancias es mucho menor que con la corriente continúa.

Frecuencia: Es el número de veces que se repite un ciclo en un segundo. Se mide en Hertzios [Hz]

Período o Ciclo: Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo

Valor eficaz ó RMS (Root Mean Square): Representa el valor de una corriente continua que producirá el mismo calor que la alterna al pasar por una resistencia.

Valor instantáneo: Es el que toma la señal en un momento dado.

Valor máximo o amplitud: Es el máximo valor que toma la señal en un periodo

http://es.wikipedia.org/wiki/ http://www.asifunciona.com/electrotecnia Manual del estudiante, Circuitos de potencia y transformadores. LabVolt

Elaborado por: Ing. Julián López Echeverry, instructor SENA , Dosquebradas, 13 de febrero de 2014Revisado por: Ing., instructor Sergio Andrés García Peña SENA , Dosquebradas, 14 de febrero de 2014

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7. CONTROL DEL DOCUMENTO (ELABORADA POR)

5. GLOSARIO DE TERMINOS

6. REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS

http://www.asifunciona.com/electrotecnia

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

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