01 - Introduccion a La Electric Id Ad

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Captulo 1Introduccin a la electricidad

Conceptos fundamentales

ndice1. Introduccin a la electricidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Produccin de la Energa Elctrica. Centrales elctricas . . . . . . . . . . . . . . 1 2. El tomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Cargas elctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Electrizacin del tomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3. Cuerpo conductor y aislado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Corriente elctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Smil hidrulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Instalacin elctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 6 6 7

5. Voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 El voltmetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6. Cantidad de electricidad: Culombio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Ampermetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 7. Resistencia elctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 8. Ley de Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Otras expresiones de la Ley de Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 9. Potencia y energa elctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10. Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11. Unidad elctrica de potencia: Vatio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Voltaje (en funcin de la potencia) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Intensidad de corriente (en funcin de la potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 15 15 17 18

12. Combinacin de la Ley de Ohm con la frmula de la potencia . . . . . . . . . . . . 18 13. Caballo de Vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Ejemplo de clculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 14. El Vatio hora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15. Consumo elctrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16. Resistencia de los conductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17. Resistividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18. Cada de tensin en la lnea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19. Conductancia de un conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20. Ley de Joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21. Resistencias en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22. Resistencias en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Shunt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 21 24 24 25 26 26 28 30 33

25. Montaje mixto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Ejemplo de clculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Curso Virtual: Electricidad industrial

Captulo 1Introduccin a la electricidad

Conceptos fundamentales1. INTRODUCCIN La electricidad es la forma de energa ms utilizada por el hombre. Gracias a ella, se puede hacer que funcionen las lmparas elctricas, las maquinarias, los electrodomsticos, las herramientas, los ordenadores, etc. Pero, qu es la electricidad?, cmo se produce?, cmo se transporta?, De qu manera se controla?, cmo de calcula?. A lo largo de este curso, se darn las respuestas adecuadas a estas y otras interrogantes relacionados con las aplicaciones elctricas. Produccin de la Energa Elctrica. Centrales elctricas La energa no se crea, est en la naturaleza y se puede transformar para sacar un rendimiento til. El hombre ha evolucionado en bienestar conforme encontraba utilidades a la energa; pero el gran salto se consigui al transformar las distintas clases de energas primarias en electricidad. Un ejemplo: Antes, para poder aprovechar la fuerza del agua de un ro, se utilizaba la noria y hacer que se moviera la piedra del molino. Esta noria deba de estar necesariamente en la orilla del ro. La electricidad permite cambiar la noria por un motor, y colocarlo a muchos kilmetros del ro dende se genera la fuerza necesaria para moverlo. Por tanto, el descubrimiento de poder transportar la energa a travs de unos conductores, es lo que hace que la energa elctrica sea la ms interesante de todas las formas que aparecen en la naturaleza, unido esto a la posibilidad de almacenamiento en acumuladores adecuados, la hace que, adems, sea una de las formas ms econmicas en transformala en otra clase de energa.

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Curso Virtual: Electricidad industrial Las centrales elctricas, son fbricas de produccin de Energa elctrica. Donde se transforma una Energa primaria en Energa elctrica

Segn el tipo de Energa Primaria a transformar, las Central elctrica recibe diferente denominacin:ENERGA PRIMARIA TIPO DE CENTRAL ELCTRICA

1

Salto de agua

Central hidrulica

2

Quema de Carbn, Petrleo, gas, etc.

Central trmica

3

Reaccin de fusin, Fusin de ncleo atmico

Central nuclear

4

Movimiento del mar

Central mareomotriz

5

Calor recogido de la tierra

Central geotrmica

6

Calor procedente del Sol Luz procedente del sol

Central solar

7

Central fotovoltaica

8

Producido por el viento

Central elica

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En la mayor parte de las Centrales elctricas, el movimiento se logra con agua (fra, caliente o vapor), para hacer girar las paletas de la turbina. En una Central hidrulica, las paletas de la turbina giran cuando el agua fra pasa de una altura a otra inferior. Cuando la central es trmica o nuclear las paletas son impulsadas por agua caliente o el vapor de agua.Nota: Se dice agua fra, por comparacin, aunque su temperatura sea la ambiental

En el caso de las central Fotovoltaica, se consigue la transformacin de la Luz procedente del Sol, en Energa Elctrica, mediante elementos Semiconductores especiales. Esta energa, generalmente se acumula en bateras para poder ser utilizada cuando el Sol deje de incidir sobre las placas. Los generadores elctricos son mquinas que cuando se les proporciona un movimiento, estas lo transforman en Energa Elctrica. Se basa en el Efecto Faraday que se resume as: Cuando se mueve un conductor metlico dentro de un campo magntico, sea un imn o un electroimn, se engendra en dicho conductor una corriente elctrica y al contrario, si se mueve el imn, o el electroimn, y se fija el conductor, tambin se produce en el conductor dicha corriente. Los generadores elctricos (alternadores y dnamos) producen la corriente elctrica haciendo girar las bobinas dentro de campos magnticos creados a tal efecto. Cuando lo que se mueve es un imn y lo que permanece esttico es la bobina tambin se genera corriente elctrica (magnetos de las que se usan en las motocicletas). En un principio, cuando los generadores eran de corriente continua (dnamos), exista el problema del transporte, por lo que, el generador deba de estar prximo al lugar de consumo. Con el uso de los alternadores, y los transformadores, ya no es necesaria esta proximidad al ser posible el transporte a grandes distancias, empleando la tcnica adecuada. La electricidad tiene muchsimas aplicaciones, se puede transformar cualquier clase de energa en corriente elctrica; pero, durante siglos, nadie ha sabido encontrar la respuesta a una pregunta bsica: Qu es la electricidad?. Se saba como crear corriente, como controlarla, calcular sus efectos, pero no se saba que era. La respuesta requiere explicar primero como est constituida la materia. 2. EL TOMO Al tomar un trocito de metal y dividirlo miles y miles de veces, se llega o obtener una molcula de este pedacito de metal, que sigue conservando las mismas propiedades fsicas del trocito original. Se define el tomo como la parte ms pequea de un elemento qumico que puede entrar en combinacin. El tomo es como Un sistema solar, en cuyo centro estara el Ncleo Atmico (el Sol) y orbitando a su alrededor los electrones (los planetas). El Ncleo Atmico est formado por Protones (de carga positiva) y electrones (de carga Negativa, y de masa 1.136 veces menor).

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Curso Virtual: Electricidad industrial Los Neutrones, que comparten ncleo con los Protones, poseen la misma masa que estos, pero sin carga elctrica (ver figura 4). Cuando el nmero de protones y electrones son iguales, se dice que el tomo t