TEMAtecnosahuquillo.weebly.com/uploads/2/6/3/1/26313636/a3... · 2018. 9. 10. · 5.1. Interruptores 5.2. Conmutadores 5.3. Pulsadores 6. Elementos de protección de los circuitos

Instalaciones eléctricas

IES Sivera Font-©EJSahuquillo

1

TEMA

III

La

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tric

as



2

III Identificación de los elementos de las instalaciones eléctricas

1. Circuit eléctrico

1.1. Corriente eléctrica

1.2. Componentes de un circuito eléctrico

1.3. Funcionamiento de un circuito elécrtico

2. Magnitudes eléctricas fundamentales

2.1. Tensión o voltaje

2.2. Intensidad de la corriente eléctrica

2.3. Resistencia eléctrica

2.4. Potencia eléctrica

2.5. Energía eléctrica

3. Tipos de corriente eléctrica

3.1. Corriente continua i corriente alterna

3.2. Sistemas monofásicos

3.3. Sistemas polifásicos

4. Relaciones fundamentales. Cálculo de las magnitudes fundamentales

4.1. Ley de Ohm

4.2. Cálculo de circuitos

4.3. Resistencia de un conductor

4.4. Caída de tensión

4.5. Cálculo de la sección de un conductor

5. Elementos de control y maniobra de los circuitos eléctricos

5.1. Interruptores

5.2. Conmutadores

5.3. Pulsadores

6. Elementos de protección de los circuitos eléctricos

6.1. Fusibles

6.2. Interruptores magnetotérmicos

6.3. Interruptores diferenciales

7. Normativa sobre instalaciones eléctricas (Reglamento Electrotécnico de

Baja Tensión)

8. Prevención de riesgos laborales

8.1. Riesgos eléctricos

8.2. Protección contra contactos directos

8.3. Protección contra contactos indirectos



3

Circuito eléctrico

Podríamos decir que la electricidad és la sangre que hace funcionar la mayoría de

las instalaciones industriales modernas. Para que esta energía pueda llegar a todos

los sitios donde se utiliza es necesario disponer de unos circuitos específicos por los

cuales pueda circular la electricidad. A estos circuitos los llamaremos circuitos

eléctricos.

1.1. Corriente eléctrica

La materia está

compuesta per átomos.

Así mismo los átomos

están compuestos por

otras partículas. Entre

las muchas que forman

los átomos, las que nos

interesan para explicar

los fenómenos

eléctricos son los

protones, los neutrones

y los electrones. Estas

partículas se

organizan para formar los átomos de la forma seguiente: los protones y los

neutrones están juntos y forman el núcleo y los electrones giran alrededor del

núcleo formando los orbitales.

Una característica fundamental de estas partículas es que tienen carga

eléctrica , así los protones tienen carga eléctrica positiva (+), los neutrones no

tienen carga eléctrica y los electrones tienen carga eléctrica negativa (-).

Aunque nuestro objetivo es conocer de que forma podemos utilizar la

electricidad, las máquinas que la transforman en otras formas de energía y las

máquines que la generan, si que es conveniente dar una ojeada a la teoría que

explica la existencia y la transmisión de la electricidad.

La teoría aceptada es la de los “electrones libres”, y se basa en que los

electrones de las capas más externas de los átomos son atraídos con menos fuerza

por los protones del núcleo (esta fuerza varía de forma inversamente proporcional

con el cuadrado de la distancia entre las cargas eléctricas). Si de alguna forma

podemos “arrancar” suficientes electrones de un gran número de átomos y

“conducirlos” de forma ordenada, tendremos una corriente eléctrica. Lo más

importante es el hecho que los electrones libres son portadores de una energía que

es la que transformaremos en calor, movimiento, magnetismo, etc. Pero la

pregunta es: ¿como podemos conseguir arrancarle a un átomo un electrón?.

Un electrón abandonará su átomo cuando la fuerza centrífuga, debida a la

rotación del electrón, sea superior a la fuerza de atracción electrostática entre el

protón y el electrón. Por tanto lo que tenemos que hacer es aumentar la velocidad

de rotación del electrón, y esto se puede hacer proporcionándole energía al átomo y

por tanto al electrón. Segun el procedimiento utilizado para proporcionar energía al

átomo tendremos las diferentes máquinas que producen electricidad llamadas

1

Modelo atómico

____________________

____________________

____________________



4

Circuito cerrado, la bombilla se enciende

Circuito abierto, la bombilla no se enciende

generadores.

Como ejemplo tenemos los generadores fotovoltaicos, en estos la energía de la

luz, en forma de fotones, hace aumentar la energía de los electrones del silicio

monocristalino (material utilizado para fabricar las células solares) y así generar

electrones libres para convertirlos en corriente eléctrica.

Podemos definir un circuito eléctrico como un “camino cerrado” por el cual

pueden circular los electrones. Hemos de entender “camino cerrado” aquel que

permite que los electrones “salgan” del generador y puedan “volver” al generador.

Segun esta definición, tenemos que los circuitos eléctricos pueden estar en dos

estados: circuito cerrado es el que permite a los electrones completar el circuito,

saliendo del generador y volviendo al generador. Y circuito abierto que es aquel

que en algun punto está desconectado y por tanto no permite que los electrones

completen su camino.

En el primer caso los electrones pueden recorrer todo el circuito saliendo y

volviendo al generador. En el segundo caso, dado que el circuito está “abierto” los

electrones no “salen” del generador.

1.2. Componentes de un circuito eléctrico

Para que un circuito eléctrico sea funcional necesitamos disponer de una serie

de componentes que nos permitan convertir la energía eléctrica en otras formas de

energía.

Generador. Es el dispositivo que proporciona energía al circuito en forma de

cargas eléctricas. Los generadores pueden ser:

Piles y acumuladores

Células solares

Dinamos y alternadores



5

Receptores. Son los dispositivos que transforman la energía eléctrica en otras

formas de energía, como calor, movimiento, luz etc.

Los receptores pueden servir para:

Dispositivos de regulación y control. Son los aparatos que permiten

controlar el funcionamiento de los circuitos. Pueden servir:

Cables. Establecen el “camino” para los electrones. Están fabricados con cobre

o aluminio y pueden llevar o no recubrimento aislante. Pueden ser:

Producción de calor: estufa

Producción de moviment: motores eléctricos

Producción de luz: bombillas

Para abrir y cerrar circuitos: interruptores, conmutadores y pulsadores

Para protección de circuitos y personas: interruptores magnetotérmicos

Para protección de circuitos: fusibles

Cables de alta tensión

Cables multipolares

Cables de baja tensión



6

____________________

_______________________

________________

________________

___________________

_____________________

____________________

____________________

1.3. Símbolos, circuitos y esquemas

Para entender como funcionan y poder montar los circuitos eléctricos es

imprescindible hacer una representación gráfica del mismo. Ahora bién, si cada vez

que dibujamos un circuito tenemos que hacer una representación realista de los

componentes, la tarea de dibujo sería laboriosa y tediosa. Para solucionarlo se

adoptó la representación simbólica de los circuitos, en la cual cada componente

queda identificado por un símbolo fácil de recordar y rápido de dibujar, así la

representación de circuitos, ahora llamados esquemas, es muy fácil de hacer. Hay

símbolos para todos los componentes eléctricos pero nosotros solo estudiaremos los

más utilizados.



7

1.4. Funcionamiento de un circuito eléctrico

Para que funcione un circuito eléctrico necesitamos conectar los diversos componentes para que formen un circuito cerrado. De esta forma los electrones que salen del generadors “cargados” de energía pasan por el receptor, al cual

ceden su energía, y pueden volver al generador.

Hay dos formas básicas de representar los circuitos, que son el circuito de

conexiones y el esquema.

En el circuito de conexiones se dibujan los componentes en un posición relativa

a la real y los cables se dibujan con líneas curvas que van de terminal a terminal de

los componentes.

No se pueden hacer conexiones en mitad de un cable.

En el esquema los componentes se representan mediente símbolos y los cables

son líneas rectas, bien verticales bien horizontales.

En los esquemas si que se pueden hacer conexiones en medio de un cable.

Circuito bién trazado

Esquema con un conmutador y

dos bombillas funcionando

alternativamente

Circuito con un

interruptor y dos

bombillas en paralelo



8

Magnitudes eléctricas fundamentales

En el funcionamiento de los circuitos eléctricos intervienen cuatro magnitudes

fundamentales, la tensión, la intensidad de la corriente eléctrica, la resistencia

eléctrica y la poténcia. La relació entre las tres primeras fue descubierta por George

Simon Ohm en 1821 y se conoce como ley de Ohm y se utiliza para realizar

cálculos sobre los circuitos eléctricos.

2.1. Tensión o voltaje

Esta magnitud la podríamos definir como la “fuerza” que impulsa a los

electrones a circular por un circuito eléctrico.

2

Esquema para un motor trifásico con inversión del sentido de giro



9

La tensión siempre se mide entre dos puntos del circuito e indica la diferencia de

cargas eléctricas (diferencia de potencial) entre esos dos puntos, por eso siempre

diremos “si hay” o “no hay tensión” entre dos puntos de un circuito.

MAGNITUD SÍMBOLO UNIDAD SÍMBOLO UNIDAD

El voltaje o tensión se representa por U, se mide en volt (V) y el aparato para

medirla se llama voltímetro.

El valor de la tensión de un generador indica la cantidad de carga eléctrica (de

electrones) que podrán circular por el circuito y como valores de referencia

podemos indicar:

2.2. Intensidad de la corriente eléctrica

Esta magnitud eléctrica viene definida como la carga eléctrica (cantidad de

electrones) que circula por la sección transversal de un conductor en un tiempo

determinado.

La carga eléctrica se mide en coulomb y para tener una carga de 1 coulomb (1 C)

necesitemos “juntar” 1,602·1019 electrones, si todos estos pasan por un conductor en 1

segundo tendremos una intesidad de 1 ampere (1 A).

Si acudimos a las matemátiques tenemos:

Pila de 1,5 V Pila de 4,5 V Pila de 9 V Fente de alimentación 5-12 V

Tensión doméstica 230 V Tensión industrial 400 V Transporte de energía eléctrica 20 kV a 400 kV



10

MAGNITUD SÍMBOLO UNIDAD SÍMBOL UNIDAD

La corriente que circula por un

circuito depende de forma

directamente proporcional de la

tensión a la cual está conectada, a

mayor tensión más intensidad.

También depende de les

características del receptor (de la

potencia) y también de las

características físicas del conductor, conocidas como resistencia electrica.

Algunos ejemplos de intensidades son:

2.3. Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica es la oposición que presentan los materiales al paso de

la corriente eléctrica. Esta oposición está provocada por los choques de los

electrones que forman la corriente eléctrica, tienen con los átomos que forman la

estructura de los diferentes materiales, por tanto la resisténcia eléctrica es una

propiedad intrínseca de cada material, y se llama resistividad eléctrica. En

función de esta, los materiales se pueden clasificar en:

Materiales aislantes de la corriente eléctrica: Son aquellos que no dejan

pasar la corriente eléctrica. Son aislantes todos los materiales no metálicos,

madera, vidrio, cartón, plástico, cerámicos, etc.

Bombilla incandescente 0,26 A

Ordenador 1 A Estufa 5 – 10 A

Locomotora eléctrica 250 A

Sección transversal

Conductor

Placa de cocción, hasta 30 A

Electrolísis del aluminio 10 000 A

Electrones en circulación

Sección transversal



11

Materiales conductores de la corriente

eléctrica: Son aquellos que dejan pasar la corriente

eléctrica. Son conductores todos los materiales

metálicos: oro, cobre, alumnio, plomo, latón, plata, etc.

Materiales semiconductores: Son aquellos que

en principio son aislantes pero que bajo determinadas

condiciones de luz, calor, magnetismo, etc. se vuelven

conductores. Todo el desarrollo de la electrónica

moderna como células solares, transistores, circuitos

integrados, microprocesadores, etc, ha sido posible

gracias a los materiales semiconductores. Un ejemplo

es el silicio.

Un efecto de la resistencia de un conductor cuando

circula por él una corriente eléctrica, es su

calentamiento. Por tanto es muy importante calcular la

sección de los conductores para que no se calienten en

exceso, ya que esto podría provocar averías graves.


2.4. Potencia eléctrica

La poténcia eléctrica de un receptor se define como el producto de la tensión a la

qual está conectado el receptor por la intensidad que circula por él.

si la tensión la expresamos en volt y la intensidad en ampere, la potencia estará

en watt.


Algunos valores de referencia de potencias pueden ser:

Tostadora 1 500 W

Frigorífico 250 W

Batidora 650 W

Bombilla

fluorescente 9 W



12

2.5. Energía eléctrica

Cuando un receptor desarrolla una potencia durante un tiempo decimos que ha

consumido una determinada energía eléctrica.

si la potencia la expresamos en kW y el tiempo en horas, la energía la

obtendremos en kilowatt-hora (kWh),


La energía es el concepto por el cual se paga una parte de la factura eléctrica. Por

este motivo todos los puntos de consumo eléctrico disponen de un contador de

energía eléctrica. Actualmente hay en el mercado medidores de consumo elécrico

que se pueden conectar a un enchufe y así controlar el consumo de cada aparato

eléctrico de forma individual.

Locomotora eléctrica 5 600 kW

Placa de cocción 2 a 7 kW

Lavavajillas 2 500 W

Exprimidor 30 W

Contador de energia digital (izquierda) y analógico (derecha) Contador de energia portátil



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Actividad 1:

Calcula cuanto costará el funcionamento al cabo de dos meses de un televisor que tiene una potencia de 250 W, y que funciona cinco horas al día, si el precio de la energía es de 12 c€/kWh.

Antes de comenzar a operar con los datos es necesario que todas las unidades sean coherentes.

Datos:

potencia=250 W=0,25 kW

tiempo=5 horas (dos mesos),

precio energía=12 c€=0,12 €/kWh

300 h=75 kWh

Tipos de corriente eléctrica

3.1. Corriente continua y corriente alterna

Actualmente existen dos tipos básicos de corriente eléctrica, la corriente

continua (en inglés DC) y la corriente alterna (en inglés AC). Sus aplicaciones están

perfectamente definidas pero no siempre ha sido así. Desde el primer momento que

se pudo generar electricidad de forma permanente (la pila de Volta generaba

corriente continua) comenzaron a buscarse aplicaciones y a inventar aparatos para

hacer posible su transformación en un trabajo útil. Una aplicación de las más

conocidas es la bombila de incandescencia atribuída a Edison. Esta bombilla

convertía energía eléctrica en luz y producía mucho calor, el consumo era elevado y

por tanto no podían funcionar mucho tiempo con la energía que proporcionaban las

pilas de aquellos tiempos. La primera aplicación de la bombilla de Edison fue el

alumbrado público, substituyendo a los faroles de gas o de arco eléctrico. Como

Edison utilizaba la corriente continua a baja tensión, si aumentaba la extensión de

la red del alumbrado las caídas de tensión eran tan elevadas que el sistema no

funcionaba correctamente. Por tanto Edison tenía que alimentar la red con diversas

centrales eléctricas distribuídas por toda la red.

Coetaneo de Edison fue Nicola Tesla, croata emigrado a EE UU, que apostó por

la corriente alterna como sistema más eficaz para la distribución de la energía

eléctrica. Él desarrolló el sistema de corrientes polifásicas que actualment se utilitza

de forma exclusiva en la distribución y utilización industrial de la energía eléctrica

(concretamente el sistema de corriente alterna trifásica). Tesla, con el desarrollo

del transformador hizo posible que la corriente alterna pudiera modificar sus

características de tensión y intensidad, adaptandolas a las necesidades de la

distribución o del consumo. Uno de sus primeros proyectos industriales de Tesla fue

la construcción de una central eléctrica sobre las cataratas del Niágara para

proporcionar energía eléctrica a la ciudad de Buffalo situada a unos 40 km

La polémica y la controversia entre la empresa General Electric de Edison y

3



14

Esquema del funcionamiento de una dinamo que genera

corriente continua

entre Tesla que era socio en Whestinhouse se prolongó durante mucho tiempo,

incluso en los juzgados y con descalificaciones en la prensa del momento.

Finalmente se impuso el sistema propugnado por Tesla que es el que actualmente

utilizamos.

A continuación veremos las diferencias entre la corriente continua y la corriente

alterna.

Corriente continua. a) La corriente eléctrica circula siempre en el mismo sentido

(convencionalmente del polo positivo al polo negativo de los

generadores).

b) No puede modificarse su tensión.

c) Se puede almacenar (en forma de energía química) en pilas y

acumuladores.

d) Su aplicación fundamental es para alimentar en baja tensión (entre 3

volts y 24 volts) los circuitos

electrónicos de todo tipo de

aparatos eléctricos.

e) La corriente continua puede

representarse con una gráfica

tensión-tiempo y sería una linea

recta a una altura según el valor

de la tensión.

Como dispositvos que generan corriente continua tenemos las pilas y baterías y las

dinamos.

Pilas y baterías

Corriente alterna. a) La corriente eléctrica cambia el sentido de circulación cada cierto

tiempo. Al número de veces que cambia el sentido de la corriente en un

segundo se llama frecuencia y se mide en hertz (Hz)

b) Se puede modificar el valor de su tensión con dispositivos muy simples



15

como son los transformadores.

c) No se puede almacenar ni en forma de energía eléctrica ni en forma de

energía química.

d) Se utiliza en exclusiva en la generación de energía eléctrica en las

centrales eléctricas y en la distribución de la misma.

e) Se utiliza en iluminación y para hacer funcionar motores eléctricos,

desde los utilizados en aparatos electrodomésticos hasta motores de

grandes potencias.

f) Si representamos la corriente alterna tendremos una linea curva que

indica la evolución de la

tensión, desde un valor cero

hasta un máximo positivo,

bajada a cero y llega a un

valor máximo negativo para

volver al valor cero. Esta

linea se llama ciclo y se

repite de forma continua en

el tiempo. A esta corriente se

la conoce como corriente alterna senoidal.

En la figura podemos observar el

esquema de funcionamiento de

un alternador, en este caso

monofásico. Como se observa

está constituido por una bobina

de hilo conductor que gira dentro

de un campo magnético.

Aspecto de los alternadores

trifásicos de una central eléctrica

antigua. En estos alternadores las

bobinas de hilo estan fijas y el

elemento que gira son los imanes.

Alternador: proporciona corriente alterna



16

3.2. Sistemas trifásicos

Es el sistema actualmente utilizado para la generación de electricidad en las

centrales eléctricas, en la distribución de la energía eléctrica tanto en alta como en

baja tensión y en los grandes centros de consumo.

El sistema está constituído por una

alternador trifásico (central eléctrica) que genera no una onda sinó tres desfasadas

120º. Así la distribución se realiza con lineas trifásicas compuestas por cuatro

conductores, tres fases y un neutro.

Si tenemos un

alternador trifásico en

estrella, de él salen

cuatro conductores

que son las tres fases

(llamadas R, S, T),

más un conductor

llamado neutro. En

baja tensión el

voltaje existente

entre los conductores

de cada una de las

fases (Ul) se llama

tensión de línea y

tiene un valor de 400

V.

La tensión existente entre una de las fases (R, S, T) y el conductor neutro (N) es de

230 V

La coriente trifásica se utiliza en las industrias para accionar motores de medianas

y grandes potencias.



17

Se puede determinar si un conductor es una fase

o el neutro utilizando unos instrumentos

conocidos como buscapolos, tienen forma de

destornillador y si se toca una fase se enciende

una luz de neón interior y si se toca el neutro no

se enciende.



18

3.3. Sistemas monofásicos

A partir del sistema trifásico obtenemos los sistemas monofásicos de corriente

alterna, y se llama monofásico porque consta de una fase más el neutro. En la

figura puede observarse

como a partir de la

linea de distribución

trifásica se conectan las

derivaciones a las

viviendas compuestas

por un cable que deriva

de una de las tres fases

y otro cable conectado

al neutro, así dentro de

la vivienda solo entran

dos cables, una fase o

cable activo (con

corriente) y el neutro o

cable no activo (sin corriente)

En las instalaciones industriales la acometida eléctrica se realiza con las tres fases

más el neutro, de forma que dentro del recinto los motores se alimentan con

corriente alterna trifásica a 400 V, pero el alumbrado se alimenta desde una fase y

el neutro a 230 V. Se puede observar que los diferentes grupos del alumbrado se

conectan repartidos entre las tres fases de forma que por cada una de ellas circule

la misma corriente y el sistema esté equilibrado.



19

Relaciones fundamentales. Cálculo de las magnitudes

fundamentales

4.1. Ley de Ohm

George Simon Ohm en 1821 en el transcurso de sus

trabajos sobre la electricidad encontró que entre los

valores de la tensión y la intensidad en un circuito

había una relació constante que él denominó

resistencia eléctrica. Por eso a esta relación se la

conoce como ley de Ohm.

La ley de Ohm viene representada

matemáticamente por la ecuación:

tambien se puede presentar en otras dos formas según la magnitud a calcular:

; o también:

Actividad 2:

En los circuitos siguientes, calcula la corriente que circula en cada caso.

Para resolver los problemas sobre circuitos hay que seguir un procedimiento muy concreto y definido que incluye los pasos siguientes:

1. Dibujar el esquema del circuito que describe el enunciado colocando todos los datos incluidas las intensidades.

2. Poner todos los datos, tanto los conocidos como los que hay que calcular. 3. Escribir la ecuación que vamos a utilizar y despejar la incógnita. 4. Sustituir las variables por los valores correspondientes, hay que colocar el valor y la unidad. 5. Efectuar el cálculo y dar la solución.

a)

4

Datos:

Representación gráfica de las tres

magnitudes de la Ley de Ohm



20

b)

c)

4.2. Cálculo de circuitos

Hay diversas formas de conectar los receptores eléctricos, según sea su montaje

funcionará el circuito eléctrico pués variarán las magnitudes de la tensión, la

intensidad y la potencia.

Vamos a estudiar las tres formas básicas de conexión de receptores.

4.2.1. Conexión en serie. Este circuito presenta dos características

básicas de funcionamiento:

a) La corriente solo tiene un camino para

circular, por tanto solo hay una intensidad y

es la misma para todos los receptores.

b) La tensión del generador se reparte

entre todos los receptores del circuito, esta

tensión puede ser igual para todos los receptores

o diferente para cada uno de ellos.

Datos:

Datos:



21

Si aplicamos la ley de Ohm al circuito obtenemos la ecuación de la

resistencia total que presenta en circuito:

Actividad 3: Tenemos tres resistores de 10 ohm, 20 ohm y 30 ohm que están conectados en serie a un

generador de 24 volt. Calcula:

a) La resistencia total o equivalente del circuito. b) La intensidad que recorre el circuito. c) La caída de tensión de cada resistor. d) La potencia que disipa cada resistor.

datos:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

a) RT=?

b) I=?

c) UR1=?; UR2=?; UR3=?

d) PR1=?; PR2=?; PR3=?

4.2.2. Conexión en paralelo. Este circuito presenta las

características siguientes:

a) Todos los receptores

trabajan a la misma tensión.

b) La suma de les intensidades

que circulan por cada receptor es



22

igual a la intensidad que proporciona el generador

Aplicando la ley de Ohm

obtenemos la siguiente ecuación:

Otra forma de presentarla es:

Actividad 4:

Tenemos tres resistores de 10 ohm, 20 ohm y 30 ohm que están conectados en paralelo a un generador de 24 volts. Calcula:

a) La resistencia total o equivalenet del circuito. b) La intensidad que proporciona el generador y la que recorre cada resistor. c) La potencia que disipa cada resistor.

dades:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

a) RT=?

b) I=?

+



23

c) PR1=?; PR2=?; PR3=?

4.2.3. Conexión mixta. Este circuito tiene un funcionamiento mezcla de los dos anteriores y por tanto

utilizaremos un ejemplo para estudiar

su cálculo.

Actividad 5:

Datos:

U=24 V

R1=10 W

R2=20 W

R3=30 W

El procedimiento de cálculo es muy

similar e incluye los pasos siguientes:

a)Cálculo de la resistencia equivalente. Tenemos que R2 y R3 están en paralelo entre ellos

y en serie con R1, por tanto,

b) Se calcula la intensidad total que suministra el generador,

c) Se calculan las tensiones de trabajo de cada resistor,

es muy importante determinar cuales son las tensiones parciales que hay en el circuito, así tenemos que la tensión del generador se reparte entre R1 y el conjunto de R2 y R3.

podemos comprobar que: +

d) Ahora se pueden calcular las intensidades que recorren los resistores R2 i R3,



24

Podemos comprobar que:

e) Finalmente se pueden calcular las potencias de cada resistor,

Podemos hacer una comprobación final sumando las potencies y comprobando si es igual

a la potencia total,

4.3. Resistencia de un conductor

La resistencia que presenta un conductor es un dato muy importante que hay que

conocer, una resistencia elevada en un conductor puede provocar calentamientos

excesivos del mismo conductor o provocar caídas de tensión en el mismo de forma

que los receptores a los cuales alimenta el conductor tengan un funcionamiento

deficiente.

La resistencia que presenta un conductor depende del material del cual está hecho,

de la longitud y de la sección transversal.

Así tenemos,

R: resistència en

: resistivitat en ·mm2/m

l: longitud del conductor en m

S: sección transversal del conductor en mm2

Activitat 6:

Calcula la resistencia que presenta un cable de cobre de 3 000 metros de largo, y que tiene un diámetro de 1,78 mm

Datos:

l= 3 000 m

=0,0172 mm2/m

d=1,78 mm



25

4.4. Caída de tensión

A medida que la corriente eléctrica recorre un conductor va perdiendo energía (esta

se pierde en forma de calor por el efecto Joule); esta pérdida depende de la

resistencia que presenta el conductor al paso de la corriente y del valor de la

misma corriente. Esta pérdida de energía se traduce en que la tensión disponible en

un conductor no es la misma en toda su longitud, y este fenómeno se conoce con el

término de caída de tensión.

La caída de tensión admisible depende del tipo de instalación que se trate y sus

valores vienen fijados por el Minsiterio de Ciencia y Tecnología a través del

Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT), y en concreto la instrucción ITC

Bt 19 fija los valores para instalaciones industriales interiores, así tenemos que

para el alumbrado la caída de tensión admisible es del 4,5 % y para los demás usos

del 6,5 %.

El concepto de caída de tensión sirve para calcular la diferencia de tensión entre el

principio y el final de un conductor, pero también sirve para comprobar si la sección

de un conductor es la adecuada o no.

4.5. Cálculo de la sección de un conductor

La elección de la sección de un conductor debe hacerse de acuerdo con las

características de utilización y sobre todo en base a la intensidad que ha de recorrer

el conductor.

En el cuadro adjunto se pueden ver los tipos de cables para baja tensión.

Principales tipos de conductores

Tipo Utilización

V-750

V-1000

Rígido

En interiores, en ambientes normales o húmedos, para instalación fija dentro de

tubo o con soporte.

También se admite en el exterior.

V-750F

V-1000F

Flexible

Igual al anterior.

VDV-750 En interiores, en ambientes normales o húmedos, para instalación fijada a la

pared o a estructuras metálicas.

VX-1000 Igual al anterior.

VV-750 Para la alimentación de electrodomésticos

y para aparatos móviles.



26

En la tabla adjunta se pueden ver las secciones comerciales de cables.

Los cables vienen con los

colores del aislamiento

normalizados, así en la

realización de las

instlaciones o en sus

reparaciones se ha de

respetar la utilización de

los colores, pués esto

permite identificar de

forma clara los diferentes

circuitos.

La intensidad admisible en un conductor depende del número de conductores que

ocupen el tubo de protección y del tipo de aislamiento que tenga el conductor. Así

la ITC-BT-19 del REBT fija los valores de las intensidades admisibles en

conductores. En la tabla adjunta se muestran los valores correspondientes a

conductores en tubo empotrado, al aire o bajo moldura.

Valor máximo, en milímetros, del diámetro externo de los conductores unipolares (aislamiento incluido)

Tipos Sección del cable desnudo en mm2

1,5 2,5 4 6 10 16 25 35

V-750 V-1000

V-750 F V-1000 F

3,5 4,2 5,0 3,5 3,9 4,6 5,1 7,0 8,2 10,0 11,5

3,3 4,0 4,7 4,0 4,4 5,3 6,0 8,1 9,2 11,1 13,4

Ejemplo de distribución



27

En la tabla se muestran las intensidades admisibles según el sistema de colocación

del cable, número de cables y tipos de aislamiento.

Podemos ver como se utiliza la tabla anterior mediante un ejemplo.

Activitat 7:

Tenemos una línea eléctrica monofásica a 230 V y 50 Hz que tiene que alimentar a una serie de

máquinas con una potencia global de 10 kw. Si la línea tiene una longitud de 50 m, los conductores son

de cobre, tienen aislamiento de PVC están bajo tubo en montaje superficial, determina la sección

necesaria del conductor.

Calculamos la intensidad que ha de recorrer la línia:



28

Utilizamos la tabla

anterior, paso 1

elegimos el método

B, paso 2 pasamos

al número de

conductores y su

aislamiento y paso 3

obtenemos en la

columna 5 la

intensidad máxima

admisible. Como la

intensidad que

recorre la línia són

43,47 A, hemos de

elegir la intensidad

inmediata superior

que serían 50 A.

Para esta intensidad

le corresponde una

sección de

conductor de 10

mm2 , paso 4.

A continuación se debe comprobar si la sección determinada permite su utilización

teniendo en cuenta la caída de tensión admisible en la línia.

Activitat 8:

Comprueba en la sección anterior si la caída de tensión admisible es del 5 %.

Caída de tensión máxima en la línia:

Cálculo de la sección:

Como la sección calculada (6,5 mm2) es de menor que la determinada por la tabla

(10 mm2) utilizaremos la sección de 10 mm2

1

2

3 4



29

Elementos de control y maniobra de los circuitos eléctricos

Són los dispositivos que permiten controlar el funcionamiento de los circuitos

eléctricos.

5.1. Interruptores

Sirven para conectar o desconectar un receptor. Los hay de muchos tipos y se

clasifican en función de la tensión de trabajo y de la potencia que pueden manejar.

Pueden ser unipolares o multipolares según corten un cable o más de uno.

Simbología

Interruptores para baja potencia.

Interruptores industriales.

5

Interruptor basculante para

encastrar

Interruptor para encastrar

con luz interior Interruptor de palanca Interruptor deslizante

Interruptor industrial Interruptor de llave Interruptor antiguo de cuchillas

Esquema de un circuito con dos receptores

L1 y L2 controlados por un interruptor.



30

5.2. Conmutadores

Los conmutadores sirven para proporcionar corriente a dos o más circuitos de

forma alternativa.

Simbología

Conmutadores industriales.

5.3. Pulsadores

Tanto los interruptores como los conmutadores son biestables, es decir tienen dos

posiciones estables de funcionamiento. Los pulsadores no son biestables pues solo

cierran el circuito mientras estamos ejerciendo presión sobre ellos, abriendo el

circuito en el momento que retiramos la presión sobre el pulsador.

Simbología

Esquema de un circuito con dos receptores

L1 y L2 controlados alternativamente con un

conmutador.

Conmutador de tres posiciones

Conmutador rotativo



31

Pulsadores para baja potencia.

Pulsadores industriales.

Elementos de protección de los circuitos eléctricos

Las instalaciones modernas ejecutadas según las indicaciones de la normativa

aplicable (Reglamento de Baja Tensión) están preparadas para ofrecer una

protección eficaz tanto de la propia instalación, de los equipos y de las personas

que han de interactuar con ella.

Según la protección a ofrecer tenemos que utilizar diversos dispositivos como son

los fusibles, los interruptores magnetotérmicos y los interruptores diferenciales.

6.1. Fusibles

Protegen a la instalación eléctrica de sobreintensidades debidas a cortocircuitos.

Como hemos visto anteriormente un cortocircuito significa el paso de una

intensidad muy elevada y por efecto Joule puede provocar un calentamiento muy

peligroso de los conductores susceptible de provocar incendios.

Así los fusibles disponen de un filamento que al pasar una intensidad muy elevada

se funde debido al calor generado, y de esta manera abre el circuito.

Los fusibles se clasifican en función de la tensión de trabajo y de la intensidad que

pueden soportar antes de fundirse. Según la utilización a la que vayan destinados,

de baja tensión, industriales, de media tensión, etc.

6

Pulsador micro para montaje sobre circuito

impreso Pulsadores para montaje sobre panel



32

6.2. Interruptores magnetotérmicos

Cuando utilizamos fusibles como cortacircuitos, al fundirse uno hay que substituirlo,

por eso muchas veces se utilizan otros dispositivos como protección de las

instalaciones. Estos dispositivos son los interruptores magnetotérmicos, y pueden

funcionar de dos formas diferentes. Cuando se produce un cortocircuito entra en

funcionamiento la parte magnética así al aumentar la intensidad rápidamente entra

en acción una bobina de hilo de cobre que crea un campo magnético que atrae un

contacto móbil y abre el circuito. El dispositivo también funciona cuando hay un

aumento de la intensidad debido a una sobrecarga (por ejemplo cuando se

conectan demasiados consumidores a un circuito), en este caso la intensidad pasa

por un elemento bimetálico que actua sobre el contacto móbil abriendo el circuito.

Los interruptores magnetotérmicos se classifican en función de los circuitos que

controlan (monofásicos, multipolares, trifásicos, etc) y en función de la intensidad

que pueden manejar antes de abrir el circuito.

Fusible doméstico

Fusible industrial Fusible de alta tensión

Estos dispositivos son de rearme manual, es decir cuando cortan un circuito hay

que restablecer la corriente de forma manual.



33

6.3. Interruptores diferenciales

Estos dispositivos se instalan para proteger a las personas contra contactos

indirectos. Éstos ocurren cuando una parte metálica de una máquina, por avería, se

pone bajo tensión (un cable pelado toca la parte metálica) se

produce una derivación de corriente, con lo cual la corriente que

“entra” en la instalación no es la misma que “sale”. Por decirlo de

forma sencilla el aparato “mide” la corriente que entra en la

instalación y la compara con la corriente que “sale”, si se produce

una diferencia entre ambas (siempre la corriente saliente será

menor que la entrante) superior a un determinado umbral el

dispositivo se dispara y abre el circuito. Como el diferencial se

coloca al principio de la instalación, en caso de disparo deja sin

corriente a toda la instalación. Este dispositivo dispone de un

botón de prueba (T) pulsando el cual se provoca el disparo del dispositivo, de esta

manera se comprueba que el dispositivo funciona correctamente.

El umbral de disparo se fija en 30 mA en instalaciones domésticas y en 300 mA en

instalaciones industriales.

Interruptores unipolares, bipolares, tripolares y tetrapolar (tres fases más neutro)

Las intensidades de corte son de 6 A, 10 A,

40 A y 60 A respectivamente.

En los interruptores automáticos es oportuno examinar la curva de calibrado

proporcionada por el fabricante para definir con exactitud los tiempos de

intervención de los mismos. Por ejemplo: los relés térmicos intervienen al

cabo de una hora cuando la corriente de sobrecarga está comprendida entre

1,3 y 1,4 veces la corriente nominal; aumentando la corriente de sobrecarga

disminuye el tiempo necesario para provocar el disparo del interruptor. Los

relés magnéticos (o de disparo instantáneo) intervienen cuando la corriente de

cortocircuito está comprendida entre 6 y 10 veces la corriente nominal, en un

tiempo que puede evaluarse en milisegundos. Símbolo de un interruptor

magnetotérmico

Símbolo de un interruptor diferencial

Interruptor diferencial bipolar (fase más neutro)

Interruptor diferencial trifásico



34

Cuando la corriente entrante y la corriente saliente son iguales, cada una crea un un

campo magnético sobre el toroide, el sentido del

arrollamiento de las bobinas es tal que los campos magnéticos de cada una son

iguales pero de sentido contrario, así se anulan los campos y sobre la bobina de la

corriente residual no se induce ninguna corriente y el

soleniode se mantiene en estado de reposo. Cuando

entre la corriente entrante y la saliente se produce una diferencia superior al

umbral de disparo, ocurre que los campos magnéticos generados por las respectivas bobinas no se anulan, esto provoca que sobre la bobina de la corriente

residual se induzca una corriente que aplicada a la bobina del solenoide provoca la atracción de los contactos móviles cortando la corriente del circuito.

Normativa sobre instalaciones eléctricas

Todas la cuestiones relativas al montaje, mantenimiento y reparación de las

instalaciones eléctricas están fijadas en un documento que se conoce como el

Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.

El actual reglamento está en vigor desde el año 2002 y se estructura en tres

partes:

Real decreto.

Articulado del Reglamento de Baja Tensión.

Instrucciones técnicas complentarias.

De los tres puntos anteriores las Instrucciones Técnicas son las que establecen las

condiciones y los criterios para la realización de las instalaciones.

El listado de las instrucciones técnicas es el siguiente:

01 Terminología.

02 Normas de referencia.

03 Instaladores y empresas instaladoras.

04 Documentación y puesta en servicio de las instalaciones.

05 Verificaciones e inspecciones.

06 Redes aéreas.

07 Redes subterráneas.

08 Sistemas de conexión del neutro y de las masas.

09 Instalaciones de alumbrado exterior.

10 Previsión de cargas para suministros de baja tensión.

7



35

11 Redes de distribución de energía eléctrica.

12 a 17 Instalaciones de enlace.

18 Instalaciones de puesta a tierra.

19 a 24 Instalaciones interiores o receptoras.

25 a 27 Instalaciones interiores de viviendas.

28 a 35 Instalaciones en locales especiales.

36 Instalaciones de muy baja tensión.

37 Instalaciones a tensiones especiales.

38 a 39 Instalaciones con fines especiales.

40 Instalaciones generadoras de baja tensión.

41 Instalaciones eléctricas en caravanas y parques de caravanas.

42 Instalaciones eléctricas en puertos y marinas para barcos de recreo.

43 a 48 Instalación de receptores.

49 Instalaciones eléctricas de muebles.

50 Instalaciones eléctricas en locales que contienen radiadores para saunas.

51 Instalaciones de sistemas de automatización, gestión técnica de la energía y seguridad para viviendas y edificios.

Normativa sobre prevención de riesgos laborales

Dentro de la problemática general de la seguridad en las industrias, es

posiblemente el riesgo de electrocución uno de los que más raramente dan

accidentes, pero cuando ocurren son los que dan las lesiones más graves. Estos

accidentes de origen eléctrico representan el 0,30 % del total de los accidentes de

trabajo mortales.

La regulación básica viene recogida en el Real Decreto 614/2001 de 8 de Junio

sobre disposiciones mínimas para la protección y seguridad de los trabajadores

frente al riesgo eléctrico.

Este decreto consta de las siguientes partes:

Articulado

Anexo I: Difiniciones.

Anexo II: Trabajos sin tensión.

Anexo III: Trabajos en tensión.

Anexo IV: Maniobras, mediciones, ensayos y verificaciones.

Anexo V: Trabajos de proximidad.

Anexo VI: Trabajos en emplazamientos con riesgo de incendio o explosión.

Electricidad estática.

8



36

8.1. Riesgos eléctricos

Nuestro contacto diario con apartos y instalaciones

eléctricas es continuo, y puede representar un peligro

potencial para las personas. Por eso el REBT establece

unas estrictas normas de seguridad en el montaje de

las instalaciones, pero es competencia nuestra adoptar

todas las precauciones posibles cuando manejamos

aparatos eléctricos.

Los accidentes eléctricos se pueden producir de dos

formas diferentes.

________________________________________. Se producen

por contacto directo con un conductor activo (una

fase), de forma que el circuito eléctrico se cierra a

tierra a través del cuerpo del accidentado.

Este tipo de accidente ocurre cuando el usuario, de

forma accidental o por imprudencia, hace de conductor

entre las instalaciones eléctricas habituales y tierra.

_______________________________________________________

_________________________ Se producen cuando el

usuario entra en contacto con carcasas metálicas de

aparatos o instalaciones que normalmente se

encuentran aisladas, pero que por algún defecto se

han puesto bajo tensión.

Los efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano

pueden ser muy diversos, desde unas lijeras cosquillas hasta producir la muerte.

Los parámetros que determinan la gravedad de un accidente eléctrico son los

siguientes:

La intensidad de la corriente.

La duración del contacto.

El recorrido de la corriente eléctrica por el cuerpo.

En la imagen se pueden ver los efectos de la corriente eléctrica relacionando la

intensidad de la corriente y del tiempo de exposición a la misma. Se pueden ver

tres zonas diferentes.



37

1. Zona de

seguridad. Esta zona

generalmente no

presenta ningún riesgo

fisiológico.

2. Zona de

contracción

tetánica. Si

aumentamos la

intensidad o el tiempo

de exposición se entra

en la zona de

tetanización muscular;

los músculos de

brazos y manos se

agarrotan, de forma

que el accidentado

ofrece una resisténcia

involuntaria a soltarse de los objetos eléctricos que le provocan la descarga.

3. Zona de fibrilación ventricular. En esta zona se producen alteraciones en

el ritmo cardíaco.Las fibras musculares del corazón comienzan a contraerse

sin control, así la sangre deja de circular y no llega oxígeno al cerebro. El

accidentado entra en estado de coma, que en la mayoría de los casos es

mortal.

A continuación podemos ver una tabla resumen de los efectos eléctricos.

EFECTOS FISIOLÓGICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Intensidad Efecto Causa Esquema

Con intensidades bajas no se percibe el paso de la corriente y a medida que aumenta, se producen lijeras cosquillas.

El contacto produce reacciones bruscas e involuntarias de rechazo.

El accidentado se agarra al elemento conductor y no se puede soltar.

Se produce cuando la corriente pasa por el centro nervioso que controla la respiración.



38

Cuando la corriente pasa a través del torax y los músculos sufren una contracción que impide la respiración.

Cuando la corriente atraviesa el corazón.

8.2. Protección contra contactos directos

Esta protección se consigue mediante la aplicación de alguno de los siguientes

sistemas.

8.2.1. Separación por distancia Alejando las partes activas de la instalación,

a distancia tal que no sean accesibles por

las personas que circulan o trabajan en el

local.

Se considera que cumplen esta condición,

cuando las partes activas quedan fuera de

los límites indicados en la figura.

8.2.2. Dispositivos diferenciales de alta sensibilidad Los sistemas diferenciales basan su actuación en la diferencia residual de las

corrientes que convergen en un aparato con defecto a tierra.

La suma vectorial de las corrientes que actúan sobre un consumo, es siempre cero

por desequilibrado que esté el sistema.

Si existe un fallo a tierra (a través de la persona o a través de la propia puesta a

tierra del aparato) no se cierra por el resto del circuito y crea una diferencia entre

las corrientes que llegan al consumo y las que retornan. Los sistemas diferenciales

son sensibles a esta diferencia, disparando (es decir cortando el flujo eléctrico) en

caso de derivación a tierra.

Según la sensibilidad de los diferenciales los podemos clasificar en:

Alta: 30 mA (uso doméstico o instalaciones de pequeño consumo)

Media: 300 mA, 500 mA, 650 mA

Baja: 1 A, 3 A

8.2.3. Interposición de obstáculos Colocando obstáculos que impidan el contacto

accidental de las partes activas (tabiques, rejas,

vallas, etc).

Estos obstáculos deberán estar permanentemente

fijados con suficiente seguridad y resistencia para

que soporten los esfuerzos habituales a que

puedan estar sometidos.

Barrera protectora en una sala de transformadores



39

8.2.4. Recubrimiento de las partes activas Se consigue mediante aislamientos que deberan ser de una calidad tal que

mantenga sus propiedades en el tiempo, y limite la corriente de fuga por contacto,

como máximo, a 1 mA, considerando el valor de la resistencia del cuerpo humano

de 2 500

8.3. Protección contra contactos indirectos

El REBT, en las prescripciones sobre contactos indirectos, divide las protecciones

posibles en dos clases:

Clase A: consisten en tomar las medidas necesarias destinadas a

suprimir el riesgo en sí mismo, haciendo que los posibles contactos no

sean peligrosos, o imposibilitando el contacto simultáneo entre masa y

elementos conductores.

Clase B: consisten en la puesta a tierra directa o la puesta a neutro de

las masas, asociándola a un dispostivo de corte automático que origine

la desconexión de la instalación peligrosa.

8.3.1. Separación de circuitos Este sistema consiste en la separación de los dos circuitos, el de utilización del de la

fuente de energía o alimentación, por medio de transformadores o grupos

convertidores manteniendo aislados de tierra todos los conductores del circuito de

utilización, incluso el neutro.

8.3.2. Empleo de pequeñas tensiones Consiste este sistema en la utilización de pequeñas tensiones llamadas de

seguridad.

Estas tensiones serán de 24 V, valor eficaz, para locales

o emplazamientos húmedos o mojados, y de 50 V en

locales o emplazamientos secos.

Este sistema exige que se cumplan las siguientes

condiciones:

- La tensión de seguridad se suministrará

mediante transformadores generadores o fuentes de

energía autónomas.

- El circuito de utilización no estará unido ni a

tierra ni a otro circuito de mayor tensión, ni directa ni

indirectamente.

- No podrá hacerse la transformación directa de la

alta tensión a la tensión de seguridad.



40

Es recomendable su uso en: instalaciones agrícolas (vallas eléctricas), usos

médicos, lámparas portátiles de talleres mecánicos, herramientas portátiles,

iluminación subacuática en piscinas, etc.

8.3.3. Doble aislamiento Llamado también separación entre partes activas y las masas accesibles por medio

de aislamientos de protección.

Recordemos previamente dos conceptos

que deben quedar bien claros por

definición:

- Masa: conjunto de partes

metálicas de un aparato (generalmente

en su parte exterior) que en condiciones

mormales están aisladas de las partes

activas.

- Partes activas: conductores y

piezas conductoras bajo tensión en servicio normal.

Así pues, este sistema de protección consiste en el empleo de equipos que

dispongan de aislamiento de protección entre las partes activas y sus masas

accesibles.

Los aparatos protegidos por doble aislamiento deben llevar el símbolo:

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