Instalación de dos lámparas en serie con base de enchufe · Ejercicio de aplicación La Figura 3.5 representa la instalación eléctrica de una sala de fiestas. En dicha instalación

Instalación de doslámparas en serie

con base de enchufe 03

Conocimientos previos

En las instalaciones se encuentran conectados en serie muchos elementos que cum-plen funciones distintas. Así tenemos, por ejemplo, en el caso de una vivienda: fusi-bles, contador, interruptor automático, interruptor diferencial, PIA, etc. Si en algunode ellos se interrumpe el circuito, éste queda sin corriente. El interruptor también seencuentra conectado en serie con la lámpara para así poder gobernarla. La caracte-rística común a todos estos elementos es que la corriente que los atraviesa es lamisma.

Al final de esta práctica se pretenden alcanzar los siguientes objetivos:

• Conocer el funcionamiento del circuito serie.• Realizar el montaje y comprobar su funcionamiento.• Interpretar el fenómeno observado.

El circuito eléctrico más sencillo está formado por varios elementos asociados en serie.Sería el caso, por ejempo, de una lámpara conectada en serie con el interruptor y conlos cables que la alimentan.

A Características del circuito serie

Varios receptores están conectados en serie cuando el final de uno está unido con elprincipio del siguiente, como muestra la Figura 3.1.

0337

Introducción3.1

Objetivos3.2

Conceptos básicos3.3

R1

I

N

U1

R2

U2

R3

U3

L1

Fig. 3.1. Circuito serie.

3. Instalación de dos lámparas en serie...Conocimientos previos

Todos los receptores asociados de esta forma están recorridos por la misma intensidad.En todo circuito serie se cumplen los siguientes principios:

• La resistencia total es la suma de las resistencias parciales.

Rt = R1 + R2 + R3 + ... Rn

• La tensión total es la suma de las tensiones parciales.

Ut = U1 + U2 + U3 + ... Un

• La potencia total es la suma de las potencias parciales.

Pt = P1 + P2 + P3 + ... Pn

B Bases de enchufe

Son los elementos que ponen en contacto eléctrico cualquier receptor con la tensión dered a través de una clavija conectada a dicho receptor.

Estas bases están formadas por dos o más partes conductoras sobre un soporte ais-lante. La corriente que dichas partes conductoras pueden soportar sin que se pro-duzca un calentamiento y el consiguiente deterioro depende de la superficie de con-tacto.

Los datos eléctricos que definen una base de enchufe son la intensidad y tensión nomi-nal. La intensidad viene indicada por dos valores: para continua y alterna, respectiva-mente; el tercero es el de la tensión. Ejemplo: 10-16 A 250 V.

Hay bases de enchufe de distintos tipos, dependiendo de la corriente que circule y delsistema de suministro. Las más usuales son:

a) Bipolares para 6 A, 10 A, 16 A y 25 A.b) Multipolares para 16 A, 32 A, 63 A y 125 A.

La Figura 3.2 nos presenta distintos tipos de base de enchufe.

0338


C Funcionamiento del circuito

El circuito de la Figura 3.3 nos muestra dos lámparas conectadas en serie y una base deenchufe conectada permanentemente a la red. El PIA protege tanto las lámparas comola base de enchufe, y el interruptor S gobierna el encendido o apagado de las dos lámparas.

Al cerrar el interruptor S, las lámparas son atravesadas por la corriente y lucen débil-mente, ya que la resistencia del circuito ha sido aumentada por la forma de conexión.Si desconectamos una lámpara, la otra deja de lucir, pues el circuito queda abierto.

Al conectar cualquier receptor a la base de enchufe tc, éste funcionará tanto si el inte-rruptor está abierto como si está cerrado (Fig. 3.3).

0339

a) Bipolar 10/16 A 250 V b) Bipolar con toma de tierradesplazada

c) Bipolar con toma de tierralateral schuko

Fig. 3.2. Distintos tipos de base de enchufe (Cortesía de Simón).

L1

E1

E2

tc

N

PIA

U = 230 V

S

Fig. 3.3. Instalación de un circuito serie y base de enchufe (toma de corriente).


0340

Resumen

• Varios receptores están conectados en seriecuando el final de uno está unido con elprincipio del siguiente.

• En un circuito serie, todos los receptores sonrecorridos por la misma intensidad.

• Si uno de los receptores sufre una avería, elresto deja de funcionar.

• Los receptores reciben la energía eléctricapara su funcionamiento a través de lastomas de corriente.

• Las tomas de corriente deben estar dimen-sionadas en función de las característicasdel receptor y de las condiciones ambienta-les del lugar donde vayan a ser instaladas.

• Hay tantas variedades de tomas de corrientecomo necesidades de servicio se presenten.

• A cada tensión de servicio le corresponde uncolor de toma de corriente (en las tomas decorriente industriales).

• Según estudios de la Comisión Electro-técnica Española (CEE), las tomas decorriente redondas son las de mayor utilidad,pues pueden adoptar distintas posicionespara un determinado tamaño en función dela tensión, potencia y clase de corriente.

A Objeto

Montar y analizar el funcionamiento de las lámparas en el circuito (Fig. 3.4).Conectar un receptor a la base de enchufe y verificar su funcionamiento.

B Materiales y equipo necesario

• Un PIA de 6 A.• Una lámpara de 100 W-230 V (E1).• Una lámpara de 60 W-230 V (E2).• Dos portalámparas rosca E-27.• Un interruptor (S).• Diez regletas de bornas.

C Circuito

D Cálculos previos

RL1= = = 529 Ω RL2

= = = 881,67 Ω(230 V)2

60 W

U2

P2

(230 V)2

100 W

U2

P1

0341

L1

I1

I2It

E1

E2

tc

N

PIA

U = 230 V

S

R

Fig. 3.4. Circuito serie y base de enchufe.

Realización práctica

3. Instalación de dos lámparas en serie...Realización práctica

I1 = = = 0,163 A

UL1= RL1

· I1 = 529 Ω · 0,163 A = 86,227 V

UL2= RL2

· I2 = 881,67 Ω · 0,163 A = 143,71 V

PL1= UL1

· I1 = 86,227 V · 0,163 A = 14,055 W

PL2= UL2

· I2 = 143,71 V · 0,163 A = 23,425 W

Para un receptor de 300 W conectado a la toma de corriente:

I2 = = = 1,304 A

It = I1 + I2 = 0,163 A + 1,304 A = 1,467 A

E Proceso de trabajo

a) Montar el circuito de la Figura 3.4.b) Aplicar una tensión de 230 V.c) Cerrar el PIA y luego el interruptor y

comprobar el encendido de las lámpa-ras.

d) Conectar un pequeño receptor a latoma de corriente y observar su funcio-namiento.

e) Responder a las siete primeras pregun-tas planteadas en el apartado Cuestio-nes.

300 W

230 V

PU

230 V

UtR1 + R2

0342

NotasSi las lámparas no lucen:• Comprobar la tensión de alimentación.• Comprobar conexionado y cableado

(sin tensión).• Comprobar estado de las lámparas.• Comprobar tensión en la base de

enchufe.


0343

Cuestiones

¿Por qué las lámparas no lucen con toda su intensidad? ...............................................................................................................................................................................

¿Por qué la lámpara de 100 W luce menos que la de 60 W? .............................................................................................................................................................................

¿Qué lámpara tiene mayor tensión en sus extremos? .......................................................¿Por qué?...................................................................................................................................................................................................................................................

¿Qué lámpara consume mayor potencia en el circuito? .......................................................¿Por qué?...................................................................................................................................................................................................................................................

¿Qué ocurre si desconectamos una lámpara del circuito? ............................................................................................................ ¿Por qué? ....................................................................................................................................................................................

¿Qué le ocurre a cada lámpara si hacemos un cortocircuito en el portalámparas 1?...............................................................................................................................................

¿Qué ocurre en el circuito si unimos los dos polos de la base de enchufe? .......................................................................................................................................................

Sin conectar nada a la base de enchufe, ¿habrá tensión en ella? .......................................¿Por qué? ...............................................................................................................¿Circulará corriente a través de ella? ................................................................................

¿Habrá tensión en la base de enchufe estando el interruptor abierto? ...............................¿Por qué? ...............................................................................................................

9

8

7

6

5

4

3

2

1


0344

Ejercicio de aplicación

La Figura 3.5 representa la instalación eléctrica de una sala de fiestas. En dicha instalación apare-cen dos focos que se deben apagar y encender desde un mismo punto. En la misma estancia tam-bién se instala una base con dos enchufes en un rincón.

Teniendo en cuenta estos datos, realiza los siguientes ejercicios.

Dibuja el esquema de emplazamiento de acuerdo con la Figura 3.6.

Dibuja el esquema práctico de montaje de acuerdo con la Figura 3.7.

Dibuja el esquema desarrollado de acuerdo con la Figura 3.8.

Traza las canalizaciones sobre el croquis del panel de prácticas de acuerdo con la Figura 3.9.

Realiza la lista de materiales de acuerdo con la Tabla 3.1.

Averigua la longitud de conductores para completar la lista de dimensiones de acuerdo con laTabla 3.2.

Realiza el montaje del circuito en el equipo de prácticas.

Comprueba el funcionamiento del circuito.8

7

6

5

4

3

2

1

Fig. 3.5. Sala de fiestas.


0345

Fig. 3.6. Esquema de emplazamiento.

Fig. 3.7. Esquema práctico de montaje.

Fig. 3.8. Esquema desarrollado.


0346

F1

S1

E1

X1

E2

X2

Fig. 3.9. Canalizaciones.

Pos. Cantidad Denominación Caracterizaciónsegún UNE

Tabla 3.1. Lista de materiales.

Pos. Longitud Designación abreviada Color del hilo

Tabla 3.2. Lista de dimensiones.

Actividades

0347

Actividades resueltas

Disponemos de dos resistencias conectadas en serie cuyos valores son: R1 = 40 Ω; R2 = 60 Ω.Teniendo en cuenta que por este circuito circula una corriente de 2 A, calcula:

a) La resistencia total.b) La tensión de cada resistencia.c) La tensión total.d) La potencia que consume cada resistencia.e) La potencia total.

Solución

a) Rt = R1 + R2 = 40 Ω + 60 Ω = 100 Ωb) U1 = R1 · I = 40 Ω · 2 A = 80 V

U2 = R2 · I = 60 Ω · 2 A = 120 Vc) Ut = U1 + U2 = 80 V + 120 V = 200 V

Otra forma de calcularlo sería:Ut = Rt · I = 100 Ω · 2 A = 200 V

d) P1 = U1 · I = 80 V · 2 A = 160 WP2 = U2 · I = 120 V · 2 A = 240 W

e) Pt = Ut · I = 200 V · 2 A = 400 WOtra forma de calcularlo sería:Pt = P1 + P2 = 160 W + 240 W = 400 W

Se tienen dos resistencias conectadas en serie y sabemos que la tensión de R1 es de U1 = 50 V.La potencia que consume R2 es de P2 = 600 W. Sabemos además que la Ut = 350 V, calcula:

a) La tensión de la segunda resistencia (U2).b) La intensidad de la corriente.c) El valor de la primera resistencia (R1).d) La potencia que consume la primera resistencia (P1).e) El valor de la segunda resistencia (R2).f) La potencia total (Pt).

Solución

a) U2 = Ut – U1;U2 = 350 V – 50 V = 300 V

b) I = P2/U2;I = 600 W/300 V = 2 A

c) R1 = U1/I;R1 = 50 V/2 A = 25 Ω

2

1

3. Instalación de dos lámparas en serie...Actividades

0348

d) P1 = R1 · I2;P1 = 25 Ω · (2 A)2 = 100 W

e) R2 = U2/I;R2 = 300 V/2 A = 150 Ω

f) Pt = P1 + P2;Pt = 100 W + 600 W = 700 WPt = Ut · I;Pt = 350 V · 2 A = 700 W

Se tienen dos lámparas de las siguientes características: E1 → (60 W-230 V) y E2 → (40 W-230 V). Si se conectan en serie a una tensión de 220 V, calcula:

a) La resistencia de cada lámpara.b) La resistencia total del circuito.c) La intensidad que circula por ellas.d) La tensión de cada lámpara.e) La potencia que consume cada lámpara.f) La potencia total.

Solución

a) Con las características de cada lámpara hallaremos su resistencia:

R1 = = = 881,67 Ω

R2 = = = 1 322,50 Ω

b) Rt = R1 + R2 = 881,67 Ω + 1 322,50 Ω = 2 204,17 Ω

c) I = = = 0,104 A

d) U1 = R1 · I = 881,67 Ω · 0,104 A = 91,70 VU2 = R2 · I = 1 322 Ω · 0,104 A = 137,49 V

e) P1 = U1 · I = 91,70 V · 0,104 A = 9,54 WP2 = U2 · I = 137,49 V · 0,104 A = 14,30 W

f) Pt = P1 + P2 = 9,54 W + 14,30 W = 23,84 W

230 V

UtRt

(230 V)2

40 W

U2

P2

(230 V)2

60 W

U2

P1

3

0349

Actividades propuestas

Disponemos de tres resistencias en serie, de las cuales conocemos: R1 = 20 Ω; U2 = 60 V; R3 = 60 Ω; Rt = 110 Ω. Calcula el valor de R2; I; U1; P1; P2; U3; P3; Pt.

Dos lámparas cuyas características son E1 (60 W-130 V), E2 (40 W-130 V) están conectadas enserie a una tensión de 230 V. Calcula el valor de R1; R2; Rt; I; U1; U2; P1; P2; Pt.

Dos resistencias conectadas en serie consumen 40 y 60 W, respectivamente; teniendo encuenta que la tensión total es de 100 V, calcula el valor de I; R1; R2; U1; U2.

3

2

1

Actividades complementarias

Disponemos de dos resistencias conectadas en serie; el valor de una de ellas es tres veces elde la otra. La intensidad que las recorre tiene un valor de 2 A y la tensión total es de 240 V.Calcula R1; R2; U1; U2; P1; P2; Pt.

Se tienen dos resistencias conectadas en serie. Del circuito se conocen los siguientes datos:U1 = 50 V; R2 = 40 Ω; Pt = 260 W. Calcula R1; U2; I; P1; P2.

De dos resistencias conectadas en serie se sabe que la potencia disipada en R2 es tres vecesla potencia disipada en R1. La resistencia total es de 56 Ω y la tensión en los extremos de R2es de U2 = 21 V. Calcula el valor de R1; R2; I; U1; P1; P2.

3

2

1

3. Instalación de dos lámparas en serie...Actividades

Información complementaria

Tendido de líneas

La Figura 3.10 nos muestra, en representación espacial, el tendido de las líneas de doslámparas, interruptor y toma de corriente de una habitación tipo.

La Figura 3.11 representa el conexionado en regleta de las dos cajas de conexión exis-tentes.

Toma de corriente

La toma de corriente es el elemento de la instalación cuya misión es poner en contactoeléctrico la tensión de la red con el receptor. Esto se consigue por medio de una baseen la canalización fija y una clavija móvil conectada al aparato.

La base de enchufe debe reunir una serie de características en función del receptor quevaya a ser conectado a ella y de las condiciones ambientales.

Sus contactos han de soportar la corriente que consuma el receptor sin producirse calen-tamiento alguno. Su aislamiento será el adecuado para la tensión a la que vaya a estarsometida. El material del que está hecho debe soportar, sin deterioro, las condicionesambientales del lugar donde vaya a estar instalada.

0350

1

23

4

2'

1

2

3

4

PENL1

2'

Fig. 3.10. Esquema de instalación de dos puntos de luz en serie y toma de corriente.

Fig. 3.11. Detalle de las cajas de derivación.

3. Instalación de dos lámparas en serie...Información complementaria

Así, en función de la corriente que vayan a soportar, hay tomas de corriente de 6, 16,20, 25 y hasta de más de 100 A.

Existen tomas para tensiones de servicio desde 20 V hasta 750 V. Según el lugar de ins-talación, las hay para interior, intemperie, ambiente corrosivo y atmósferas explosivas,etcétera.

Se puede decir que hay tantos tipos de tomas de corriente como variedades de serviciose presentan. Así, tenemos tomas de corriente:

• Con protección giratoria, eficaces en viviendas con niños.• De seguridad, que incorporan un transformador para la separación de circuitos y un

relé térmico de protección. La base tiene tensión únicamente cuando la clavija estáenchufada. Suelen instalarse en los cuartos de baño.

• Con interruptor diferencial enchufable. Previstos fundamentalmente para protegerun aparato o herramienta portátil.

• Programador enchufable. Permite conectar y desconectar aparatos sin estar en casa,como luces, calefacción, radio, etcétera.

• Regulador electrónico de tensión para variar la luminosidad de una lámpara. LaFigura 3.12 muestra los distintos tipos de tomas de corriente.

0351

Fig. 3.12. Distintos tipos de toma de corriente.

a) De seguridad

b) Interruptor diferencial enchufable

c) Regulador de tensión


Tomas de corriente multipolares

Como se ha dicho anteriormente, según estudios de la Comisión Electrotécnica Española(CEE), las tomas de corriente redondas son las de mayor utilidad, pues, entre otras, pue-den adoptar distintas posiciones dentro de unos determinados tamaños de carcasas yen función de las tensiones, frecuencias, clases de corriente, etcétera.

Del mismo modo también se ha adoptado un color para cada tensión de servicio: de 20a 25 V (violeta); 40 a 50 V (blanco); 110 a 130 V (amarillo); 220 a 250 V (azul); 380 a440 V (rojo); 500 a 750 V (negro); y de 60 a 500 Hz (verde), según VDE 0623 e IEC 309-1 (Fig. 3.13). Dependiendo de la tensión y frecuencia, los contactos tienen unas posi-ciones determinadas que impiden que un receptor se conecte a una toma de distintascaracterísticas; para evitar, por ejemplo, que un receptor de 230 V se conecte a una tomade 380 V.

Hay tomas de corriente que incorporan un contacto piloto utilizado como enclavamientoeléctrico por medio de un contactor (Fig. 3.14). Otras disponen de un interruptor queno se cierra hasta que la clavija está introducida, y no se puede extraer de la base si elinterruptor no está en la posición de abierto (Fig. 3.15).

0352

20a

25 V

Violeta Blanco Amarillo Azul Rojo Negro Verde

Frecuencia

40a

50 V

110a

130 V

220a

250 V

380a

440 V

500a

750 V

> 60a

500 Hz

Fig. 3.13. Tensiones de servicio. Color característico, según VDE 0623 e IEC 309-1.

Fig. 3.14. Tomas de corriente multipolares con enclavamiento eléctrico de 16 A a 32 A.


0353

Fig. 3.15. Tomas de corriente multipolares con interruptor, de 63 A a 125 A.

ErgonomíaEmpuñadura con nervios laterales paraoptimizar el agarre.

PrensaestopaDispositivo de cierre manual o conllave, que impide el desgastemecánico del cable durante el funcionamiento.

SujetacablesSujeta los conductores yfija el cable demodo eficaz.

MaterialesEl tecnopolímeroautoextinguible asegura altaresistencia térmica, mecá-nica y química. Elacabado lisoimpide que se acumule la suciedad y elpolvo.

Fácil cableadoConexionadorápido gracias alas guías quefacilitan elacceso de loscables a losbornes.

Cuerpo únicoBase y clavija monobloques,seguras y resistentes.

Aparato Potencia (W) Consumo medio (kW · h)

LavadoraLavavajillasCocina*TermoPlanchaTelevisorAspiradorBatidoraTostadorFreidoraSecador de pelo

2 000 a 3 5002 000 a 3 5002 000 a 7 000

500 a 1 000500 a 1 000100 a 400300 a 800100 a 150500 a 1 500

1 000 a 2 000200 a 750

2 a 3 (lavado)2 a 4 (lavado)

100 a 140 (por mes)3 a 5 (por día)5 a 10 (por mes)

30 a 50 (por mes)3 a 6 (por mes)

0,3 a 0,5 (por mes)1 a 3 (por mes)3 a 5 (por mes)1 a 2 (por mes)

* Para cuatro personas.

Tabla 3.3. Potencia y consumo de los principales electrodomésticos.

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