INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Autor: Ing. Carlos Cornejo

Historia

1942 DJC. un mensaje o una orden dado de por el Rey de España a Perú llegaba en 3 meses aproximadamente mediante la vía marítima es decir a Lima y de Lima a las regiones la orden llegaba en semanas o días según la distancia en que se encontraba y luego ante la invención de telégrafo las mensajes llegaban mucho más rápido, entonces hoy en día se puede decir que vivimos en un tiempo maravilloso, ya que con el uso de internet los mensajes se dan al instante, por ejemplo el atentado de las torres gemelas de estados unidos el impacto de la segunda torre se transmitió en vivo y directo en todas las señales televisivos.

Un alumno universitario en los años 1960 a 1980 formaba cola a partir de las 6:00 de la tarde del día anterior para poder ingresar a la biblioteca, hoy en día uno va a la cabina de internet y consigue todos los temas de todas las especialidades, es por eso se dice que vivimos en años maravillosos todo eso gracias a la electricidad.

La electricidad no fue inventada, fue descubierta. Tales de Melito atreves de la frotación de ámbar y franela.

Industrialización – en 1879 Tomas Alba Edison inventó el foco, según la historia Tomas Alba Edison era una persona muy inquieto, le gustaba investigar todo los artefactos de su época, es decir quería experimentar su estructura, muchas veces malograba los artefactos en su centro de trabajo y por eso le despidieron de su trabajo, decían que estaba loco, hasta que logró juntar los tres elementos básicos de electricidad (fuente, conductor y carga) logrando la iluminación (luz), y no podía como presentar al público, entonces un día su vecino la invitó a su cumpleaños y Tomas Alba aceptó y a la vez le propuso presentar su invento y así el día de la fiesta todos los invitados asistieron y Tomas a media noche presenta su último invento, lo conectó los terminales a los bornes de batería es decir cerró el circuito y encendió luz que maravilla luz a media noche como se fuera día por primera vez y que cree Ud. Que lo felicitaron ¡no! todos desaparecieron solo quedó Tomas Alba Edison y el de cumpleaños, y el de cumpleaños no pudo correr por que era su casa todos decían que mediante la brujería Edison había traído el sol a media noche.

1

FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA

MATERIA.-es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio.Por medios físicos se le puede dividir en partículas pequeña denominadas MOLECULAS, las cuales se caracterizan por mantener las propiedades de la materia original.Empleando medios químicos, la molécula se puede dividir en partículas infinitamente pequeñas denominadas ATOMOS, las que se caracterizan porque pierden las propiedades de la materia original.El Átomo así pequeñísimo ha sido estudiado, analizado llegando a la conclusión que está conformado por partículas sub atómicas denominadas protones (con carga positiva) y neutrones (eléctricamente neutra), ambas partículas constituyen NUCLEO. Girando alrededor de él, se encuentran otras partículas denominadas ELECTRONES (con carga negativa).

Electrones a mayor distancia ,menor Atracción (electrones libres).

Electrones a menor distancia mayorAtracción (electrones fijos).

Cuerpos del mismo tipo de carga Se repelan o se rechazan.

2

Cuerpos de distinta carga se atraen

F=q1 X qd2 x K

Materiales conductores.-Son aquellos materiales que tienen más electrones libres y pocos electrones fijos.

No. Propiedad Nombre Resistividad, 10-8 m

1 No metal Hidrogeno ----------2 Metal Plata 1.593 Metal Cobre 1.67304 Metal Oro 2.355 Metal Aluminio 2.65486 Metal Berilio 4.07 Metal Sodio 4.28 Metal Magnesio 4.459 Metal Rodio 4.5110 Metal Molibdeno 5.211 Metal Iridio 5.312 Metal Volframio 5.6513 Metal Lantano 5.7014 Metal Cinc 5.91615 Metal Potasio 6.1516 Metal Selenio17 Metal Manganeso18 Metal Vanadio19 Metal Arseniuro de galio20 Metal Seleniuro de cinc21 Metal Teluro de plomo22 Metal Cloro23 Metal Neón24 Metal Bronce25 Metal Hierro26 Metal Plomo27 Metal Estaño28 Metal Mercurio29 Metal Acero30 Metal Platino31 Metal Níquel32 Metal Estaño

3

Materiales aislantes.-Son aquellos materiales que tienen más electrones fijos y pocos electrones libres.

CuarzoCaolínAislantes inorgánicos naturalesEl amiantoEl mármolLa micaLa micanitaAislantes celulósicosPapelLa fibraLa maderaAislantes textilesAceites aislantesCaucho naturalCaucho sintéticoPlásticosPlásticos de celulosaPlásticos de proteínasResinas sintéticasResinas urea formaldehidoResinas vinílicas (el conocido PVC) o poli cloruro de viniloResinas acrílicasResinas de polietilenoResinas poliamidas (nylon)PolietilenoMoldeo de plásticosMadera secaCuarzoDiamanteAzufreSiliconaCuero secoCera

Magnitudes eléctricas.-

4

Corriente eléctrica o Intensidad de Corriente.-Es un desplazamiento de electrones en un conductor.

Fuerza electromotriz o Tensión.- Es la fuerza externa capaz de provocar un desplazamiento de electrones.

Resistencia eléctrica.-Es la oposición que todo conductor ofrece al desplazamiento de los electrones, oposición que nace como consecuencia de la constante atracción entre protones y electrones

Unidades de las magnitudes eléctricas.-

(I) = Intensidad de corriente. Se mide en A (amperio).(E) = fuerza electromotriz se mide en V (voltios).(R) = Resistencia se mide en Ω (ohmio).

LEY DE OHM.- Fue enunciada por don Simón Ohm, quien expreso la relación entre las magnitudes en el sentido que la Intensidad de corriente que pasa a través de un conductores directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia.

I= ER

=A=VΩ⟹ AMPERIO=VOLTIOS

OHMIOS

E=I x R

R=EI

Ejemplo.

5

I= ER⟹ 220

100=2.2 A .

Resistencia eléctrica en conductores. - Todo conductor ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Fuerza electromotriz.- Se denomina también como tensión eléctrica o diferencia de potencial, (ddp), viene a ser la causa que origina el movimiento de los electrones en todo circuito eléctrico y su unidad es el (V).

Corriente eléctrica.- Es el movimiento ordenado de electrones, la compensación de la diferencia de electrones solo se puede efectuarse cuando exista una tensión eléctrica por la relación entre tensión y corriente, es la misma que entre causa y efecto.

Intensidad de la corriente eléctrica.Es la cantidad de electrones que circula a través de la sección de un conductor y una unidad llamado tiempo.

El símbolo de la magnitud es (I) y su unidad es el amperio (A).

Resistencia eléctrica.-Es la propiedad de los materiales de presentar una determinada oposición al paso de la corriente eléctrica.

DE DONDE:R = Resistencia. ΩL = Longitud. Metros.S = Sección. mm2.ρ= (Rho). Resistencia específica Ω/metro/mm2.

6

R=LSρ

Ejercicio.1

Ejercicio 2.

7

R=LSρ

COBRE S=2mm2

L=400mts .

R=400mts .2mm2 X 0.017 Ω / mts. / mm2

R = 200 x 0.017 = 3.4 Ω //

Ejercicio 3.

Ejercicio 4. Qué tensión llegará a una determinada carga si se quiere transportar 440V a 1000mts. De distancia con un conductor de cobre de 4 mm2 de diámetro para alimentar una carga que absorbe 22A.

8

E = I x RE = 10A x 3.4Ω E = 34V //

220V – 34V = 186V //

I = 10A

R =?220 V

COBRES=8mm2

L=400mts .

E = I x RE = 10A x 0.85 Ω E = 8.5 V //

R=LSρ R=400mts . x 0.017Ω /mts /mm2

8mm2 =0.85Ω .

220V – 0.85V = 211V //

I = 22 A

= ?440 V1000mts.

COBRES=4mm2

L=1000mts .

DONDE Δ = caída de tensión.

Ejercicio 5.Se desea transportar 220V voltios de corriente eléctrica a una distancia de 400mts. Con la finalidad de alimentar una máquina que cuya intensidad es de 25A. Determine la sección del conductor a emplear si:

a) De cobre.b) De aluminio.

Considerando que ambos casos la caída de tensión (Δ¿no debe exceder de 5V.

DONDE:S = sección.a = Cobre.b = Aluminio

Entonces la sección es:

a) cobre. S=25 A x800m x0.017m /mm2

5V=68mm2

b) Aluminio. S=25 A x800m x0.028m /mm2

5V=112mm2

9

R=LSρ

R=2000mts . x 0.017Ω /mts/mm2

4mm2 =8.5Ω.

= I x E = 22A x 8.5 = 187 V.

440V – 187V = 253V //

I = 25 A

S = ?220 V 400mts.

S= I x Lx ρΔ

Ejercicio 6.Que sección de conductor se emplea para transportar 110V voltios de corriente eléctrica a una distancia de 300m. A fin de alimentar una caga de 45A si se emplea conductores de:

a) Cobre.b) Aluminio.

Considerando que la tensión (Δ¿no debe exceder de 3V.

a) S= 45 A x 600mx0.017 m/mm2

3V=153mm2

b) S= 45 A x 600mx0.028m /mm2

3V=252mm2

Ejercicio 7.Se quiere transportar 220V con alambre de cobre de 2mm2 a una distancia de 1200m. Para alimentar un artefacto cuya intensidad es de 15A.

10

I = 45 A

S = ?110 V300mts.

S= I x Lx ρΔ

I = 15 A

R = ?220 V1200mts.

R=LSρ

R=2400mts . x 0.017Ω /mts/mm2

2mm2 =20.4 Ω .

I = 15 A

E−∆ = ?220 V1200mts.

Para encontrar la sección del cable.

S=15 A x2400mx 0.028m /mm2

20.4V=90mm2

Ejercicio 8.Que tensión llegará a una determinada carga si se quiere transportar 440V a 1000m. de distancia con un conductor de cobre de 4mm2 para alimentar una carga que absorbe 22A.

R=2000mts .4 mm2 x0.017Ω=8.5Ω

S=22 A x2000mx 0.017m /mm2

8.5V=88mm2

Caída de tensión en conductores de alimentación no debe exceder el 2.5% de la tensión nominal, en nuestro medio que la tensión nominal es de 220V. la caída de tensión no excederá de 5.5 Voltios

11

E = I x RE = 15A x 20.4 Ω E = 306 V

220V – 306V = -86V

S= I x Lx ρΔ

I = 22 A

440 V1000mts.

E−∆ = ?

S= I x Lx ρΔ

R=LSρ

= I x E = 22A x 8.5 = 187 V.

440V – 187V = 253V

Según la norma el Código Nacional de electricidad en los circuitos derivados la caída de tensión no debe exceder al 2.5 % entre el tablero general y de distribució9n hasta el último de los artefactos.

También manifiesta el C.N.E. que la caída de tensión entre el medidor y el último de los artefactos no debe exceder al 4 %.

Ejercicio:

R=200mts . x 0.017Ω /mts/mm2

2mm2 =1.7 Ω

S=10 A x200mx 0.017m /mm2

2mm2 =17mm2

S=2 x10 A x100 x0.017m /mm2

2.2V=15.45mm2

12

I = 10 A

220 V100mts.

E−∆ = ?

= I x E = 10A x 1.7 = 17 V.

220V – 17V = 203V

= I x R

= I x LS x ρ

= 2x I x L x ρ .S

220V x 1% = 2.2V

R=LSρ

EJERCICIO:

Se quiere transportar 380V a una distancia de 420m de longitud con el fin de alimentar un artefacto cuya intensidad es de 22A .Calcular la sección que debe tener el conductor de cobre a emplear de tal manera que la caída de tensión no sea mayor de 1.5% de tensión nominal.

S=2 x22 A x420 x 0.017m /mm2

5.7=55.12mm2

S=2 x22 A x420 x 0.028m /mm2x100380 x 1.5

=55.12mm2

13

I = 22 A

380 V420mts.

S = ?

380 x 1.5% = 5.7

S=2 x I x Lx ρ∆

S=2 x I x Lx ρ∆

S=2 x I x Lx ρI

E x%100

S=2 x I x Lx ρ x 100E x%

S=2 x I x Lx ρ x 100E x%

EJERCICIO:

Se quiere transportar 60,000V a una distancia de 10 Km. Determine la sección de los conductores de aluminio a emplear de tal forma que la caída tensión (∆ ¿sea el 6% de la tensión nominal y la carga que alimentará será de 1200A.

S=2 x1200 A x10,000 x0.028m /mm2

600=1120mm2

S=2 x1200 x10,000 x0.028mm2 x10010,000 x600

=11.2mm2

14

I = 1200 A

60,000 V10,000mt

S = ?

S=2 x I x Lx ρ x 100E x%

S=2 x I x Lx ρ∆

10,000 x 6% = 600

CIRCUITOS ELÉCTRICOS.

Elementos fundamentales del circuito son:1. Fuente de alimentación.2. Conductores.3. Carga.

TIPOS DE CIRCUITOS.

CIRCUITO EN SERIE.

En un circuito en serie todas las resistencias están conectadas al mismo cable, si se quema una, deja de circular la corriente.

Características en un circuito en serie:

1. La intensidad es la misma en cada resistencia (ya que por todas pasa la misma corriente)

I total = I1 = I2 = I3…

15

2. El voltaje depende de cada resistencia, pero el voltaje total del circuito es la suma de todos los voltajes.

V tota l= V1 + V2 + V3…

3. La resistencia total es la suma de todas las resistencias

R total = R1 + R2 + R3…

Desarrollo de un circuito en serie.

R total = R1 + R2 + R3 + R4

R total = 2Ω + 4Ω + 6Ω + 3Ω = 15Ω

I= ER⟹ 45

15=3a.

I total = I1 = I2 = I3 = I4…

Si I = 4a ∴

I1 = 3a; I2 = 3a; I3 = 3a; I4 = 3a

16

R1 = 2Ω R2 = 4Ω

R3 = 6Ω

R4 = 3Ω

I = 3a I = 3aI = 3a

I = 3a

E = 45 V

3a

G E = 45 V Req = 15Ω

3a

G1 = I1 x R1 ⟹ 3a x 2Ω = 6V

G2 = I2 x R2 ⟹ 3a x 4Ω = 12V

G3 = I3 x R3 ⟹ 3a x 6Ω = 18V

G4 = I4 x R4 ⟹ 3a x 3Ω = 9V

E = E1 + E2 + E3 + E4

E = 6V + 12V + 18V + 9V = 45V.

R total = 100Ω + 200Ω + 300Ω + 400Ω + 500Ω = 1500Ω

I= ER⟹ 150

1500=0.1a

G1 = I1 x R1 ⟹ 0.1a x 100Ω = 10V

G2 = I2 x R2 ⟹ 0.1a x 200Ω = 20V

G3 = I3 x R3 ⟹ 0.1a x 300Ω = 30V

G4 = I4 x R4 ⟹ 0.1a x400Ω = 40V

G4 = I5 x R5 ⟹ 0.1a x 500Ω = 50V

E = 10V + 20V + 30V + 40V + 50V.= 150V.

17

G

R1 = 100Ω R2 = 200Ω R3 = 300Ω

R5 = 500Ω

R4 = 400ΩE = 150V

I = 0.1a

R1 = 4Ω R2 = 8Ω

I = 2a

R total = 4Ω + 8Ω + ?Ω + 5Ω = 20Ω

I= ER⟹ 40

20=2a

G1 = I1 x R1 ⟹ 2a x 4Ω = 8V

G2 = I2 x R2 ⟹ 2a x 8Ω = 16V

G3 = I3 x R3 ⟹ 2a x 3Ω = 6V

G4 = I4 x R4 ⟹ 2a x 5Ω = 10V

220V10 focos

=22V .

En ese ejemplo las bombillas lucen menos porque les llega menos intensidad al estar en serie, y si se funde una, no hay corriente, y el circuito falla.

220V5 focos

=44 V .

Sí se cambia con el foco de 22V al circuito de 44V, no soportaría la tensión por tanto se quemaría. Y se cambia el foco de 44V al circuito de 22V no enciende solo sirve de conductor.

Ejercicio.

18

G

R4 = 5Ω

R3 = ?ΩE = 40V

E = 8V + 16V + 6V + 10V = 40V.

A un generador llega 60,00V, y del generador sale 22,00V para alimentar a 100 postes determinar cuándo es el voltaje en cada poste.

22,000V100

=200V .

CIRCUITO PARALELO.

La inversa de la resistencia total del circuito es la suma de las inversas de las resistencias que lo componen.

Otra forma de expresar la resistencia total cuando son dos los elementos es:

La corriente total que sale del generador se reparte por todos los elementos.

La fuerza electromotriz generada por el generador llega por igual a todos los elementos.

19

G

220V

100 postes

R1

220V220V

R3 R2

22,000

G

I I 2I 1R 1 R 2

E 1 E 2

60,000

CARACTERÍSTICAS.

I = I 1 + I 2 + I 3 + I n….

E = E 1 = E 2 = E 3 = E n….

Req. = 1

1R1

+ 1R2

+ 1R3

+ 1Rn

Req. = 1

1R1

+ 1R2

+ 1R3

= 112+ 1

3+ 1

6

= 13+2+1

6

=

1166

=66=1Ω.

Req .= 11R1

+ 1R2

+ 1R3

= 117+ 1

6+ 1

10

= 130+35+21

210

=

11

86210

=21086

=2.44 Ω.

DESARROLLO 01 DE CIRCUITO PARALELO.

20

DONDE:

I = I NTENSIDAD.

E = TENSIÓN.

Req. = RESISTENCIA EQUEVALENTE

GR1 = 2Ω R2 = 3Ω R3 = 6Ω

2 3 6 21 3 3 31 1 1 2 x 3 = 6

GR1 = 7Ω R1 = 6Ω R1 = 10Ω

7 6 10 27 3 5 37 1 5 5 7 1 1 71 1 1 2 x 3 x5 x 7 = 210

G

I = 13A

E = 24 V 6Ω

4 a

24 V

3 a

8Ω

6 a

4Ω

I 1=E1

R1= 24V

6 Ω4 a.

I 2=E2

R2=24V

8 Ω3a .

I 3=E3

R3=24 V

4 Ω6a .

Req .= EI=24V

13a=1.8Ω .

DESARROLLO 02.

I 1=E1

R1= 48V

6 Ω8a .

I 2=E2

R2=48V

4 Ω12a.

I 3=E3

R3=48V

3 Ω16a .

21

24 V 24 V

SI I=I 1+ I 2+ I3

I=4a+3a+6a

I=13a

E = E1 , = E2 , = E3

SI E = 24 ∴

E1 = 24V ; E2 = 24V ; E3 = 24V

G

12 a

R2 ¿ 4Ω

48 V

8 a 12 a 16 a

R1 ¿ 6Ω R2 ¿ 4Ω R2 ¿ 3ΩE ¿48V

48 V 48 V 48 V

I = 48a

SI I=I 1+ I 2+ I3+ I 4

I=8a+12a+16a +12a

I=48a

I 4=E4

R4=48V

4 Ω12a .

Req .= EI=48V

48a=1.Ω .

Req .= 11R1

+ 1R2

= 116+ 1

3

= 11+2

6

=

1136

=63=2Ω.

Req .= 11R1

+ 1R2

=

11

R1+R2

R1 x R2

=R1 x R2

R1+R2=nΩ.

Req .=R1 x R2

R1+R2=6 x 3

6+3= 18

9=2Ω.

DESARROLLO 03.

Primer método.

Req .= 11R1

+ 1R2

+ 1R3

= 113+ 1

3+1

3

= 11+1+1

3

=

1133

=33=1Ω .

22

G 3Ω6Ω

G 3Ω3Ω 3Ω

Segundo método.

Tercer método cuando las resistencias son iguales.

Req .=R1

¿ R=3Ω

3=1Ω.

DESARROLLO 04.

Req .= 11R1

+ 1R2

+ 1R3

= 116+ 1

8+ 1

2

= 14+3+12

24

=

11

1924

=2419

=1.3Ω.

DESARROLLO 05.

23

G

3x 33+3

=96=1.5Ω .

1.5Ω 3Ω1.5x 31.5+3

=4.54.5

=1Ω .

GR = 6Ω

E= 24VR = 8Ω R = 2Ω

I = 4a I = 3a I = 12aI = 19a

E = 24VE = 24VE = 24V

6 8 2 23 4 1 23 2 1 2 2 x 2 x 2 x 3 = 24 3 1 1 31 1 1

Se tiene 2 conductores conectados en paralelo a una fuente de 220V, el conductor 1 es de cobre de 400 mts. Y 0.3mm2 de sección y el conductor 2 es de aluminio de la misma longitud del anterior y su sección es de 1.3mm2 , Determinar:

A. Intensidad que pasa por cada conductor.B. Intensidad de la fuente.C. Resistencia equivalente.

1).-Cobre: longitud = 400mts.Sección = 0.3mm2

R=LSρ⟹ R=400

0.30.017=22.6Ω

2).-Aluminio: L = 400mts.S = 1.3mm2

R=LSρ⟹ R=400

1.30.028=8.6Ω

1).-Cobre:

I=E1

R1⟹ I= 220

22.6=9.7a

2).-Aluminio:

I=E2

R2⟹ I=220

8.6=25.6 a

I total=25.6 a+9.7a=35.3a

Req .=R1 x R2

R1+R2=22.6 x 8.6

22.6+8.6= 194.36

35.3=5.5Ω .

24

E= 220VR = 22.6Ω R = 8.6Ω

I = 9.7a I = 25.6aI = 35.3a

E = 220VE = 220VGE= 220V

CIRCUITO MIXTO.

• Un circuito mixto tiene partes conformadas en serie y en paralelo

25

Combinación de serie y paralelo.

Ejemplo 1.

Ejemplo 2

EN SERIEI total = I1 = I2 = I3…V tota l= V1 + V2 + V3…R total = R1 + R2 + R3

26

R = 4Ω R = 3Ω

R = 6Ω R = 3Ω

G

R = 7Ω

R = 2Ω

G

G

1 2 V

1 2 V

1 2 V

2.68 V 2.68 V0.89 A4.02 V5.36 V

1.34 A 1.34 A

1.34 A

1.34 A9.38 V 1.34 A

1 2 V2.68 V

0.45 A

2 AR = 3Ω6 V

2 AR = 3Ω6 V

2 AR = 4Ω8 V

2 AR = 2Ω4 V

1 2 V

4 A

2 AR = 6Ω12 VG

2 AR = 6Ω12 V1 2 V

4 A

EN PARALELO

Ejemplo 3

27

G4 AR = 3Ω12 V1 2 V

4 A

G

1.5 AR = 5Ω7.5 V

1.5 AR = 1Ω1.5 V

1.5 AR = 4Ω6 V

0.5 AR = 6Ω3 V

1 5 V

3 A

1 AR = 3Ω3 V

G

1.5 AR = 5Ω7.5 V

1.5 AR = 1Ω1.5V

1.5 AR = 4Ω6 V

1.5 AR = 2Ω3 V

15 V

3 A

3 AR = 2Ω6 V

3 AR = 2Ω6 V

Ejemplo 4

28

G1.5 AR = 6Ω9 V

1.5 AR = 6Ω9 V

15 V

3 A

G

3 AR = 3Ω9 V

15 V

3 A3 AR = 5Ω15 V

3 AR = 2Ω6 V

G 15 V

3 A 3 AR = 2Ω6 V

G

4.1 AR = 4Ω16.4V

4.1 AR = 3Ω12.3 V

.68 AR = 6Ω4.1V

1.3 AR = 3Ω4.1 V

2.05 AR = 2Ω4.1 V

2.05 AR = 5Ω10.25V

1.025 AR = 6Ω6.15V

1.025 AR = 6Ω6.15 V

2.05 AR = 5Ω10.25 V

2.05 AR = 3Ω6.15 V

45 V

2.05 AR = 4Ω8.2 V

G

4.1 AR = 7Ω28.7 V

2.05 AR = 2Ω4.1 V

2.05 AR = 2Ω4.1 V

2.05 AR = 4Ω8.2 V

45V

Ejercicio 05.

29

4.1 AR = 7Ω28.7 V

2.05 AR = 8Ω16.4 V

2.05 AR = 8Ω16.4 V

G

4.1 AR = 7Ω28.7 V

4.1 AR = 4Ω16.4 VG

G

4.1 AR = 11Ω45 V

45V

45V

45V

G

2 AR = 4Ω8 V

24 V

2 AR = 1Ω2 V 1 A

R = 8Ω8 V

.25 AR = 2Ω.5 V

.25 AR = 2Ω.5 V

.5 AR = 3Ω1.5 V

.5 AR = 2Ω1 V

.5 AR = 2Ω1 V

2 AR = 3Ω6 V

1 AR = 6Ω6 V

G

2 AR = 4Ω8 V

24 V

2 AR = 4Ω8 V

1 AR = 6Ω6 V

.5 AR = 4Ω2 V

.5 AR = 3Ω1.5 V

1 AR = 8Ω8 V

.5 AR = 1Ω.5 V

Ejercicio 06

30

G

2 AR = 4Ω8 V 2 A

R = 4Ω8 V

1 AR = 6Ω6 V

.5 AR = 4Ω2 V

1 AR = 8Ω8 V

24 V.5 AR = 4Ω2 V

G

2 AR = 4Ω8 V 2 A

R = 4Ω8 V

1 AR = 6Ω6 V

1 AR = 2Ω2 V

G

2 AR = 4Ω8 V 2 A

R = 4Ω8 V

1 AR = 8Ω8 V

1 AR = 8Ω8 V

24 V 24 V

1 AR = 8Ω 8 V

G

2 AR = 4Ω8 V

2 AR = 4Ω8 V

24 V

G

4 AR = 4Ω8 V

4 AR = 6Ω16.4V

24 V

2 AR = 4Ω8 V

G24 V

4 AR = 2Ω8 V

G 72 V

12 AR = 6Ω72 V4.5 A

R = 4Ω18 V

4.5 AR = 4Ω18 V

9 AR = 4Ω36 V

9 AR = 2Ω18 V

6 AR = 9Ω54 V

3 AR = 2Ω6 V

3 AR = 4Ω12 V

3 AR = 4Ω12 V

1 AR = 6Ω6 V

2 AR = 3Ω6 V

12 AR = 6Ω72 V

G 72 V

9 AR = 4Ω36 V

9 AR = 2Ω18 V

9 AR = 2Ω18 V

6 AR = 9Ω54 V

3 AR = 2Ω6 V

6 AR = 12Ω72 V

3 AR = 4Ω12 V

3 AR = 2Ω6 V

3 AR = 4Ω12 V

9 AR = 8Ω72V

Ejercicio 07

31

G

72 V

6 AR = 12Ω72 V

9 AR = 8Ω72 V

6 AR = 9Ω54 V

3 AR = 6Ω18 V

3 AR = 6Ω18 V

G72 V

6 AR = 9Ω54 V 6 A

R = 12Ω72 V

6 AR = 3Ω18 V

G72 V

9 AR = 8Ω72V

6 AR = 12Ω72 V

6 AR = 12Ω72 V

G 72 V G 72 V9 AR = 8Ω72 V

12 AR = 6Ω72 V

21.2 AR = 3.4Ω72 V

G 120 V

3 AR = 6Ω18 V

3 AR = 2Ω6 V

12 AR = 5Ω60 V

12 AR = 2Ω24 V

6 AR = 4Ω24 V

3 AR = 4Ω12 V

3 AR = 2Ω6 V

3 AR = 2Ω6 V

3 AR = 4Ω12 V

1.5 AR = 8Ω12 V

3 AR = 4Ω12 V

1.5 AR = 8Ω12 V

3 AR = 4Ω12 V

G 120 V

3 AR = 12Ω36 V

12 AR = 7Ω84 V

3 AR = 4Ω12 V

3 AR = 4Ω12 V

3 AR = 4Ω12 V

3 AR = 4Ω12V

3 AR = 4Ω12 V

6 AR = 4Ω24 V

POTENCIA ELECTRICA

Normalmente se analiza la Ley de Ohm como una relación entre el voltaje, la corriente y el valor de un resistor

Una forma más completa de expresar la Ley de Ohm es incluyendo la fórmula de potencia eléctrica.

Si se utiliza la conocida fórmula de potencia (con unidad de watts o vatios): P = V x I, potencia = voltaje x corriente, y sus variantes:

V = P / I e I = P / V, se obtienen ecuaciones adicionales.

Las nuevas ecuaciones permiten obtener los valores de potencia, voltaje, corriente y resistencia, con sólo dos de las cuatro variables.

Despejando para P (potencia en watts o vatios) se obtiene:

P = V2 x R, P = I2 x R, P = V x I

Despejando para I (corriente en amperios) se obtiene:

32

G120 V

3 AR = 12Ω36 V

12 AR = 7Ω84V

6 AR = 2Ω12 V

3 AR = 12Ω36 V

G120 V

6 AR = 6Ω36 V

12 AR = 7Ω84 V 6 A

R = 6Ω36 V

6 AR = 4Ω24 V

G

120 V

12 AR = 3Ω36 V

12 AR = 7Ω84 V

G120 V

12 AR = 10Ω120 V

I = V / R, I = P / V, I = (P / R)1/2

Despejando para R (resistencia en ohmios) se obtiene:

R = V / I, R = V2 / P, R = P / I2

Despejando para V (Voltaje en voltios) se obtiene:

V = (P x R)1/2, V = P / I, V = I x R

En el siguiente diagrama se muestra un resumen completo de las fórmulas, arreglado de manera que sea fácil su memorización.

LEY DE WATTS

P=E∗I E=PI I= P

E

P = potencia en VATIO WATT (W)

E = tensión en VOLTIO (V)

I = corriente eléctrica (A)

Ejercicio 01:

Determine la intensidad absorbida por un artefacto cuya potencia es de 2.3 Kw y trabaja con una tensión de 110V.

I = V / R, I = P / V, I = (P / R)1/2

I= PV⟹ I=2.3∗1000

110=20.90 A

Ejercicio 02:

Determine la potencia de un artefacto por el que circula una intensidad de 10A, Sí su resistencia interna se de 80 Ω.

P = V2 x R, P = I2 x R, P = V x I

P=I 2∗R⟹102∗80=8000W⋍8 KW

33

Ejercicio 03:

Determine la intensidad absorbida por un artefacto cuya potencia es de 2300 vatios y su resistencia interna es de 52 Ω.

I = V / R, I = P / V, I = (P / R)1/2

I=(P /R)1 /2⟹ I=(2300/52)1 /2=6.65 A

Ejercicio 04

Se tiene un artefacto que trabaja con 220V y su potencia es de 1800W determine la resistencia de este artefacto.

R = V / I, R = V2 / P, R = P / I2

R=V 2

P⟹ R= 2202

1800=26.8Ω

RELACIONES ENTRE LAS LEYES DE OHM Y WATTS.

34

POTENCIA EN UNA RESISTENCIA (LA LEY DE JOULE)

Potencia en una resistencia / resistor (La ley de Joule)

Antes de conocer que es potencia, primero se debe de entender que es energía.

Energía y Potencia

Energía: Es la capacidad que se tiene para realizar algo.

Por ejemplo, si se conecta una batería o pila a un foco o bombillo incandescente se observa que esta energía se convierte en luz y también se disipa en calor.

La unidad de la energía es el julio (J) y la rapidez con que se consume esa energía (se deja el bombillo encendido gastando energía en luz y

35

G50V

3 A6Ω12 V

3 A8Ω12 V

3 A6Ω12 V

3 A3Ω12 V

3 A4Ω12 V

G 50V

5 A8Ω40 V

5 A2Ω10 V

5 A10Ω50 V

G 50V5 A10Ω50 V

5 A10Ω50 V

calor) se mide en julios/segundo. A esto se le llama: Potencia.

Entonces

Potencia: Es la velocidad con que se consume energía

La fórmula es: P = W / T (potencia = energía por unidad de tiempo)

Si se consume un Julio en un segundo se dice que se consumió un Watt (Vatio) de potencia.

Existen varias fórmulas que nos ayudan a obtener la potencia que se consume en un elemento en particular.

Una de las más conocidas es: P = V x I

Donde: V es la tensión en los terminales del elemento en cuestión y I es la corriente que circula por él.

Para el caso de las resistencias, además de fórmula anterior, se pueden utilizar las siguientes fórmulas:

P = V2 / R: Si se Conoce el valor de la resistencia y el voltaje entre sus terminales. (Aquí no se conoce la corriente)

P = I2 x R: Si se conoce el valor de la resistencia y la corriente que la atraviesa. (aquí no se conoce la tensión)

EjemploSi se conecta un bombillo o foco a la batería (12 Voltios) de un auto y por el bombillo circula una corriente de 2 amperios, entonces la potencia que se consume en ese bombillo (en calor y luz) es:

P = V x I = 12 x 2 = 24 watts (vatios)

Con los mismos datos y con la potencia ya encontrada es posible encontrar el valor en ohmios del bombillo o foco, utilizando cualquiera de las fórmulas: P = V2 / R ó P = I2 x R

Utilizando la fórmula P = V2 / R, y despejando R, se obtiene:

R = V2 / P = 122 / 24 = 6 ohmios36

OTRAS EXPRESIONES DE EFECTOS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA.

1 cal = 0.24 W/seg.

Q=I 2∗R∗T∗0.24=Cal .

Q=P∗T∗0.24=Cal .

Q=E∗I∗0.24=Cal .

Ejemplo:1 foco de 100W en 1 hora produce 86.4 Kcal.

1 hora = 60 minutos 1 minuto = 60 SegundosEntonces en una hora hay 60 m.*60 seg.=360 segundos.

Q=P∗T∗0.24=Cal .⟹Q=100∗360∗0.24=86400Cal .≈86.4 Kcal .

Ejercicio 01.

Se tiene un conductor de cobre de 6,000 metros lineales con una sección de 2.08mm2 atravesado por una intensidad de 12.5 A.

¿Qué cantidad de calor produce en 10 horas de servicio?

R=LSρ⟹ R=6,000

2.080.17=490.40

T=10∗60∗60=36,000Seg .

1Cal=0.24W / Seg .

Q=I 2∗R∗T∗0.24=Cal .

Q=12.52∗490.40∗36,000∗0.24=662040000Cal .≈662040 Kcal .

37

Ejercicio 02:Que potencia ha de tener un elemento calefactor de un hervidor de agua capaz de elevar la temperatura de 20 Litros de agua que inicialmente se encuentra en 15ºC. A 85ºC. en 40 minutos de funcionamiento.

Datos: Temperatura final 85ºCTemperatura inicial 15ºC

Temperatura=85ºC−15 ºC=70 ºC .Agua 20 Litros.Tiempo 40 minutos

P = W / T 70000/40*60*0.24=121.53 Cal. ≈0.12 Kcal .

38

39

40

Redes de distribución eléctricas

La Red de Distribución de la Energía Eléctrica o Sistema de Distribución de Energía Eléctrica es un subsistema del Sistema Eléctrico de Potencia cuya función es el suministro de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales (medidor del cliente).

Los elementos que conforman la red o sistema de distribución son los siguientes:

Subestación de Distribución de casitas: conjunto de elementos (transformadores, interruptores, seccionadores, etc.) cuya función es reducir los niveles de alta tensión de las líneas de transmisión (o su transmisión) hasta niveles de media tensión para su ramificación en múltiples salidas.

Circuito Primario: (en construcción) Circuito Secundario:

(en construcción)

La distribución de la energía eléctrica desde las subestaciones de transformación de la red de transporte se realiza en dos etapas.

41

La primera está constituida por la red de reparto, que, partiendo de las subestaciones de transformación, reparte la energía, normalmente mediante anillos que rodean los grandes centros de consumo, hasta llegar a las estaciones transformadoras de distribución. Las tensiones utilizadas están comprendidas entre 25 y 132 kV. Intercaladas en estos anillos están las estaciones transformadoras de distribución, encargadas de reducir la tensión desde el nivel de reparto al de distribución en media tensión.

La segunda etapa la constituye la red de distribución propiamente dicha, con tensiones de funcionamiento de 3 a 30 kV y con una característica muy radial. Esta red cubre la superficie de los grandes centros de consumo (población, gran industria, etc.), uniendo las estaciones transformadoras de distribución con los centros de transformación, que son la última etapa del suministro en media tensión, ya que las tensiones a la salida de estos centros es de baja tensión (125/220 ó 220/380 V1 ).

La líneas que forman la red de distribución se operan de forma radial, sin que formen mallas, al contrario que las redes de transporte y de reparto. Cuando existe una avería, un dispositivo de protección situado al principio de cada red lo detecta y abre el interruptor que alimenta esta red.

La localización de averías se hace por el método de "prueba y error", dividiendo la red que tiene la avería en dos mitades y energizando una de ellas; a medida que se acota la zona con avería, se devuelve el suministro al resto de la red. Esto ocasiona que en el transcurso de localización se pueden producir varias interrupciones a un mismo usuario de la red.

Sistema de suministro eléctrico

El sistema de suministro eléctrico siempre comprende el conjunto de medios y elementos útiles para la generación, el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Este conjunto está dotado de mecanismos de control, seguridad y protección.

Constituye un sistema integrado que además de disponer de sistemas de control distribuido, está regulado por un sistema de control centralizado que garantiza una explotación racional de los recursos de generación y una calidad de servicio acorde con la demanda de los usuarios, compensando las posibles incidencias y fallas producidas.

42

Con este objetivo, tanto la red de transporte como las subestaciones asociadas a ella pueden ser propiedad, en todo o en parte y, en todo caso, estar operadas y gestionadas por un ente independiente de las compañías propietarias de las centrales y de las distribuidoras o comercializadoras de electricidad.

Asimismo, el sistema precisa de una organización económica centralizada para planificar la producción y la remuneración a los distintos agentes del mercado si, como ocurre actualmente en muchos casos, existen múltiples empresas participando en las actividades de generación, distribución y comercialización.

En la figura siguiente, se pueden observar en un diagrama esquematizado las distintas partes componentes del sistema de suministro eléctrico:

LINEAS DE ACOMETIDAS

1.1.-Definición.

Se define a los conductores que se extienden desde las redes de las empresas de servicios hasta el medio general de desconexión de la instalación interior. El conductor de la acometida deberá tener suficiente capacidad portadora de corriente para manejar la carga y deberán ser aislados para la tensión

Parte de la conexión, comprendida por los conductores instalados desde el empalme con la red de distribución secundaria hasta los bornes de entrada del medidor de energía.

La acometida normal para una vivienda unifamiliar es monofásica, de dos hilos, uno activo (fase) y el otro neutro, a 230 voltios, dependiendo del país. En el caso de un edificio de varias viviendas la acometida normal será trifásica, de cuatro hilos, tres activos o fases y uno neutro, siendo en este caso la tensión entre las fases 400 V y de 230 V entre fase y neutro. Si la acometida es para una industria o una gran zona

43

comercial esta será normalmente en alta tensión, por ejemplo 20 kV o mayor según la zona o país.

Las acometidas eléctricas se pueden clasificar según varios criterios:

Según la Tensión:

Baja Tensión; 200 V, 550 V, ... Alta Tensión; 05 kV, 40 kV, ...

Acometida Eléctrica: Se entiende por acometida, la parte de la instalación eléctrica que se construye desde las redes públicas de distribución hasta las instalaciones del usuario, y está Conformada por los siguientes componentes:

Punto de alimentación Conductores Ductos Tablero general de acometidas Interruptor general Armario de medidores

44

2.-TIPOS DE ACOMETIDAS.

Aéreas: Desde redes aéreas de baja tensión la acometida podrá ser aérea para cargas instaladas iguales o menores a 35 kW.

Subterráneas: Desde redes subterráneas de baja tensión, la acometida siempre será subterránea. Para cargas mayores a 35 Kw. y menores a 225 Kw desde redes aéreas, la acometida siempre será subterránea.

Especiales: Se consideran especiales las acometidas a servicios temporales y

provisionales de obra. Deberá constar como mínimo de los siguientes elementos:

o Conductor de las acometidas o Caja para instalar medidores o equipo de medición. o Tubería metálica para la acometida y caja de interruptores automáticos de

protecciones. o Línea y electrodo de puesta a tierra.

2.1.- Acometida Aérea

Se componen de los conductores que van desde el último poste u otro poste aéreo, incluyendo los empalmes si los hay, hasta el punto donde estos conductores entren a la canalización de la edificación.

45

Aquella cuya derivación se efectúa desde una red de distribución secundaria aérea y que cumple con los requisitos de acometida aérea establecidos en la presente norma.

2.3

Acometida Subterránea

La componen los conductores subterráneos entre la calle o transformador y el primer punto de conexión con los conductores de entrada de acometida en una caja equipo de medida u otro gabinete dentro o fuera del inmueble

Aquella cuya derivación se efectúa desde una red de distribución secundaria subterránea y que cumple con los requisitos de acometida subterránea establecidos en la presente norma.

46

2.4 Acometida Aéreo Subterránea

Es aquella cuya derivación se efectúa desde una red de distribuciónsecundaria aérea y que mediante una protección adecuada desciende alsubsuelo para cumplir, desde este punto, los requisitos de una acometidasubterránea.

3.- MEDIOS DE DESCONEXIÓN Y PROTECCIÓN

El equipo de protección de la acometida es usualmente un interruptor automático o fusible:

Localizado en un punto accesible en el interior o exterior del inmueble

Constituye el medio de control, protección y corte del suministro de energía. Se debe colocar después del medidor de energía Su capacidad será igual a la capacidad calculada para los conductores de

entrada de la acometida. Cada conductor vivo de acometida deberá tener una protección de sobrecarga,

cuya capacidad de corriente no será superior a la de los conductores. Ningún aparato de sobrecorriente se podrá insertar en el conductor de puesta a

tierra del circuito.

47

4.- CODIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD.

El presente Código es de cumplimiento obligatorio por las Empresas de Servicio Público de Electricidad, Empresas Privadas, Proyectistas, MontadoresElectricistas, así como toda persona natural o jurídica relacionada con trabajos en instalaciones eléctricas.

Corresponde al Organismo Supervisor de la Inversión en Energía –OSINERG laFiscalización de su estricta observancia en atención a lo dispuesto por elArtículo 2º del Decreto Supremo 05-97-EM.Toda Autoridad Administrativa encargada de aprobar proyectos y recepcionar obras e instalaciones eléctricas es responsable del cumplimiento de las normas establecidas en este Código.

4.1.-DEFINICIONES GENERALES

4.1.1.- Circuito.-

Conductor o sistema de conductores a través de los cuales puede fluir una corriente eléctrica.

4.1.2-Conductor.- Alambre o conjunto de alambres, no aislados entre sí, destinados a conducir la corriente eléctrica.

4.1.3-Conductor puesta a tierra.-Conductor que es usado para conectar los equipos o el sistema de alambrado con uno o más electrodos a tierra.

4.1.4-Electrodo.-Conductor terminal de un circuito, en contacto con un medio de distintanaturaleza. Elemento conductor usado para transferir la corriente a otro medio.

4.1.5-Puesta a tierra.-Comprende a toda la ligazón metálica directa sin fusibles ni protección alguna, de sección suficiente, entre determinados elementos o partes de una instalación y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el suelo, con el objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no existan diferencias potenciales peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de falla o la de descarga de origen atmosférico.

4.1.6-Resistencia a tierra.-

48

Valor de la resistencia entre un punto cualquiera de una instalación, sea esta parte activa desenergizada, o no-activa, y la masa terrestre.

4.1.7- Tensión a tierra.-En los circuitos puestos a tierra, es la tensión eficaz entre un conductordado y el punto o el conductor que está a tierra. En los circuitos no puestos a tierra, es la mayor diferencia de tensión entre un conductor dado y cualquiera de los otros conductores del circuito.

5.- ALIMENTADORES

Son los conductores comprendidos desde los bornes de salida del equipo de medición hasta el último dispositivo de sobrecorriente del circuito derivado; es de propiedad del usuario. La operación y mantenimiento de éste es de exclusiva responsabilidad del usuario.

5.1.- Caja de Toma o Control

Caja destinada para contener los dispositivos requeridos para conectar, proteger y/o separar las instalaciones de acometida y/o subacometidas.

49

5.2.- Caja de Medición

caja destinada a contener el equipo de medición y su respectiva protección

5.3.- Caja de Derivación

Caja intercalada en cualquier punto de la canalización de la acometida, utilizada en la finalidad específica de conectar y/o derivar una o más sub acometidas.

5.4- conexión

Conjunto de Instalaciones o dispositivos requeridos para la alimentación de un suministro, comprende la acometida y la caja de medición pudiendo formar parte de éstas las sub acometidas o cajas de toma o control.

5.5.- Contrato de Suministro

Documento suscrito entre la Empresa y el Usuario en el que se fija clara y específicamente las condiciones de suministro de acuerdo con la presentenorma.

5.6.- Derecho de Demanda Máxima

Es la potencia en vatios asignada por la Resolución de Calificación Eléctrica, para cada tipo de habilitación o la carga básica inicial asignada por el proyectista y aprobada por la Dirección de Fiscalización Eléctrica.

50

Este derecho es a favor del predio y es efectivo a partir de la conexión física, debiendo para el efecto el usuario haber abonado los aportes de acuerdo a las disposiciones vigentes. Para los efectos de la presente norma, en zonas rurales podrá asumirse 800 vatios por lote o 6 vatios por metro cuadrado del área construida con un mínimo de 900 vatios por lote. Asimismo para los lotes ubicados dentro del sector inicial o en zonas ya pobladas podrá asumirse 6 vatios por metro cuadrado con un mínimo de 900 vatios por lote.

5.7.-Dispositivo de ProtecciónMecanismo electromecánico de corte de la energía constituido por un fusible o cualquier tipo de interruptor.

51

5.8.- Exceso de potencia

Es la mayor demanda de potencia de un usuario con respecto a la asignada en la calificación eléctrica de la habilitación correspondiente, o a la indicada en el contrato de suministro, celebrado entre el usuario la empresa de servicio público de electricidad.

5.9.- Suministro de Energía hasta 10kW

Disponibilidad de potencia activa de hasta 10kW de derecho de demanda máxima por suministro en los bornes de salida del medidor de energía. DGE

5.10.- Sub-acometida

Parte de la acometida comprendida por los conductores, ubicados desde los bornes de salida de la caja de toma hasta los bornes de entrada de los medidores.

5.11.- Usuario

Es el consumidor de la energía eléctrica, con quién la empresa de servicio público de electricidad suscribe un contrato de suministro. Puede ser el propietario del predio a servirse o un inquilino debidamente autorizado por el propietario.

Interruptor termo-magnético Un interruptor termo magnético, o disyuntor termo magnético, es un dispositivo

capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto

52

Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.

Partes de interruptor termo-magnético:

Interruptor diferencial

53

Un interruptor diferencial, también llamado disyuntor por corriente diferencial o residual, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos.

En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos.

El interruptor diferencial es un aparato cuya misión es desconectar una red de distribución eléctrica, cuando alguna de sus fases se pone a tierra, bien sea directamente o a través de humedades generalmente. El interruptor diferencial se activa al detectar una corriente de defecto Id, que sea superior a su umbral de sensibilidad Is.

La protección diferencial está basada en la 1ª Ley de Kirchoff, esto hace que cuando se produce la derivación a tierra de una fase, exista un desequilibrio entre la suma geométrica de las intensidades de la red; este desequilibrio, que es precisamente la corriente de defecto Id, es lo que detecta el interruptor diferencial, provocando a continuación la desconexión de la red defectuosa..

Los interruptores diferenciales mas empleados domésticamente y en instalaciones de poca potencia, que se suelen fabricar compactos y para intensidades nominales de entre 5 y 125 A, suelen tener dos tipos de sensibilidad fija que son:

Interruptores de media sensibilidad........ Is = 0,3 A = 300 mA

Interruptores de alta sensibilidad............ Is = 0,03 A = 30 mA

La sensibilidad es el valor que aparece en catálogo y que identifica al modelo, sirve para diferenciar el valor de la corriente a la que se quiere que "salte" el

54

diferencial, es decir, valor de corriente que si se alcanza en la instalación, ésta se desconectará.

El tipo de interruptor diferencial que se usa en las viviendas es de alta sensibilidad (30 mA) o de muy alta sensibilidad (10 mA), ya que son los que quedan por debajo del límite considerado peligroso para el cuerpo humano. Por regla general, en viviendas no se utilizan interruptores diferenciales de 10mA de sensibilidad, ya que se utiliza cuando los cabes de instalación son cortos, por lo que en una vivienda lo único que provocaría es que el interruptor "saltara" constantemente. La sensibilidad en un interruptor diferencial, viene marcada como 0,030A.

COMO TRABAJA UN INTERRUPTOR DIFERENCIAL

Figura 1

Si nos fijamos en la Figura 1, vemos que la intensidad (I1) que circula entre el punto a y la carga debe ser igual a la (I2) que circula entre la carga y el punto b (I1 = I2) y por tanto los campos magnéticos creados por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito.

55

Figura 2

Si ahora nos fijamos en la Figura 2, vemos que la carga presenta una derivación a tierra por la que circula una corriente de fuga (If), por lo que ahora I2 = I1 - If y por tanto menor que I1.

Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, actuando bajo la presunción de que la corriente de fuga circula a través de una persona que está conectada a tierra y que ha entrado en contacto con un componente eléctrico del circuito.

La diferencia entre las dos corrientes es la que produce un campo magnético resultante, que no es nulo y que por tanto producirá una atracción sobre el núcleo N, desplazándolo de su posición de equilibrio, provocando la apertura de los contactos C1 y C2 e interrumpiendo el paso de corriente hacia la carga, en tanto no se rearme manualmente el dispositivo una vez se haya corregido la avería o el peligro de electrocución.

Aunque existen interruptores para distintas intensidades de actuación, el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión exige que en las instalaciones domésticas se instalan normalmente interruptores diferenciales que actúen con una corriente de fuga máxima de 30 mA y un tiempo de respuesta de 50 ms, lo cual garantiza una protección adecuada para las personas y cosas.

La norma UNE 21302 dice que se considera un interruptor diferencial de alta sensibilidad cuando el valor de ésta es igual o inferior a 30 miliamperios.

56

INSTALACIONES ELECTRICAS

COMPONENTES DE UNA INSTALACION BASICA

En esta unidad didáctica estudiaremos cuáles son los diferentes componentes que se utilizan en una instalación básica de uso general o doméstico. Dichos componentes los podemos agrupar en los siguientes elementos:

*Conductores.

*Aparatos de maniobra.

*Canalizaciones.

*Tomas de corriente.

*Elementos auxiliares de conexión

CONDUCTORES ELECTRICOS

Los conductores eléctricos son los elementos que facilitan el transporte de la energía eléctrica entre el generador y los receptores.

Los materiales conductores ofrecen una baja resistencia de paso de las cargas eléctricas. Esta cualidad la presentan los metales y dentro de éstos los mejores conductores son la plata, el cobre y el aluminio.

La resistencia de un conductor depende, además del material con el que esté fabricado, de su longitud, sección y de la temperatura de trabajo, como se a expresado anteriormente.

CABLES ELECTRICOS COMPOSICION Y TIPOS

Los conductores eléctricos, llamados generalmente cables, están compuestos básicamente por el alma del conductor en sí, el aislamiento y en muchos casos cubiertas protectoras.

57

Alma del cable. Está compuesta por un solo hilo, o varios trenzados, según se trate de conductores rígidos o flexibles.

Aislamiento. Es el material encargado de impedir el contacto directo entre las personas y los conductores o entre varios conductores de un cable. Se fabrican de diferentes materiales atendiendo principalmente a la tensión y a las condiciones de trabajo.

Los componentes más utilizados en el aislamiento de conductores eléctricos de baja y alta tensión, por su buen comportamiento frente a los agentes climatológicos, a la abrasión y al fuego, son el neopreno, el etileno propileno, el butil y las siliconas.

Constitución del conductor:Hilos. Es el conductor formado por una sola alma maciza de material conductor, cobre o aluminio.

Cordones. Están formados por varios hilos conductores trenzados sin aislamiento entre ellos.

Cables. Se utiliza esta denominación cuando un conductor eléctrico está formado por varios hilos o cordones aislados entre sí. También se suele emplear el término manguera.

58

Número de conductores:Unipolar. Cuando tiene un único conductor.

Bipolar. Está formado por dos conductores.

Tripolar. Cuando lo forman tres conductores.

Tetra polar. Está formado por cuatro conductores.

Multipolar. Lo componen más de cuatro conductores.

Aislamiento:Desnudos. Se considera desnudo cuando no posee ningún recubrimiento de protección frente a contactos externos de cualquier tipo.

Aislados. Se consideran aislados cuando su alma está protegida contra contactos externos y entre ellos.

CANALIZACIONSe denomina canalización al conjunto de elementos que fijan y protegen los conductores eléctricos, desde la entrada a una edificación hasta los puntos de consumo.

Las canalizaciones utilizadas habitualmente en las instalaciones de baja tensión se agrupan en dos bloques principales los tubos protectores y las canales protectoras. También se hará mención de las bandejas metálicas.

TUBOS PROTECTORESLos tubos protectores son unos dispositivos cilíndricos que protegen y conducen el tendido de los conductores de una instalación desde su punto inicial hasta los dispositivos de consumo.

Los tubos protectores constituyen el tipo de canalización más utilizada en las instalaciones eléctricas de interior.

La superficie interior de los tubos y las uniones con otros accesorios no deben presentar en ningún punto aristas, asperezas, rugosidades, fisuras, etc. que puedan dañar el aislamiento de los conductores o causar lesiones al personal que realiza la instalación.

59

Tipos de tubosAtendiendo a las características constructivas y a los materiales empleados en su fabricación, los tubos se clasifican:

* Según los materiales de que están fabricados, se puede diferenciar entre:

Metálicos

No metálicos

Mixtos

* Por sus características, se clasifican en:

Rígidos

• Metálicos

• No metálicos

Flexibles

• Metálicos con cubierta aislante

• No metálicos o corrugados

• No metálicos reforzados

Tubos rígidos metálicos

Son aquellos que requieren técnicas y herramientas especiales para su curvado. Se construyen de acero y ale- aciones de aluminio, empleándose fundamentalmente en instalaciones de superficie donde se requiera una importante protección mecánica de los conductores.

La figura muestra un tubo rígido con algunos accesorios para facilitar la instalación, tales como curvas, manguitos de empalme y

derivaciones

60

Tubos rígidos de plástico

Se fabrican en PVC y se utilizan básicamente en instalaciones de superficie. Al igual que los tubos metálicos su curvado se realiza con técnicas y herramientas especiales.

Las características mínimas, tanto eléctricas como mecánicas, que deben cumplir los tubos rígidos se indican en la norma UNE-EN 50086-2-1.

Tubos flexibles metálicos

Se construyen con chapa metálica recubiertos con una envolvente de material plástico (PVC).

La cubierta puede ser lisa o corrugada y están diseñados para soportar sin deterioros un número elevado de flexiones. Esta cualidad los hace idóneos para instalación e de superficie móviles como por ejemplo para alimentar los cabezales de muchas máquinas herramientas.

Tubos flexibles no metálicos

Dado que son tubos flexibles su curvado se realiza perfectamente con las manos sin necesidad de ninguna herramienta. Se construyen con materiales plásticos PVC y dada su forma exterior estriada reciben el nombre de corrugados. Son muy utilizados en las canalizaciones empotradas en tabiques, paredes maestras y muros pues sus estrías facilitan una mayor fijación a la obra que los tubos lisos.

61

Tubos flexibles reforzados

Son tubos fabricados con dos capas de material aislante PVC que le proporciona una mayor resistencia a los golpes.

Como muestra la figura 2.8 su aspecto es parecido al tubo corrugado y se emplea en instalaciones enterradas.

ELEMENTOS AUXILIARES PARA EL CONECCIONADO

Llamamos elementos auxiliares para el conexionado a todos los dispositivos destinados a facilitar la unión entre los conductores y receptores.

Estos elementos están diseñados para proteger los elementos conductores de- positados en su interior y a las personas de contactos directos con las partes con tensión.

Los principales elementos auxiliares son: las cajas de conexiones, las cajas de mecanismos, de protección y las regletas de conexión.

CAJAS DE CONEXIÓN

Las cajas de conexiones se utilizan para alojar el conexionado de los conductores que forman el circuito eléctrico.

Se fabrican de varias medidas según el número de conexiones que debe acoger y pueden ser de forma redonda, cuadrada o rectangular. Todas ellas disponen de huellas en sus paredes para romper y permitir el paso de los tubos y cables en su interior.

Según el tipo de instalación las cajas se fabrican para superficie o para empotrar. Las

62

primeras son de mayor resistencia mecánica a los golpes y poseen un grado de estanqueidad superior a las segundas.

Todas las cajas disponen de su correspondiente tapa de cierre que se fijan mediante rosca, muelles, tornillos, etc. según los tipos.

PORTALAMPARAS

Un portalámparas es un dispositivo electromecánico que permite la fijación y la

conexión a la red de una lámpara. Generalmente un portalámparas está formado por:

Un casquillo metálico roscado para la sujeción de las lámparas y su conexión al neutro de la instalación.

Una base de material aislante, resistente al calor y fabricada con materiales cerámicos o similares, para la sujeción del casquillo. En el centro de esta pieza se monta un segundo borne para la conexión de la lámpara con la fase de la red.

Envolvente de protección contra contactos con las partes con tensión.

APARATOS DE MANIOBRA

Los aparatos de maniobra son todos aquellos mecanismos destinados a interrumpir o facilitar el paso de corriente entre el generador y un receptor a voluntad del usuario de una instalación.

Los dispositivos de uso corriente en las instalaciones de edificios destinados principalmente a viviendas son los interruptores, conmutadores, conmutadores de cruzamiento, pulsadores, y los interruptores automáticos de escalera.

63

INTERRUPTOR

Recibe el nombre de interruptor el dispositivo electromecánico destinado a cerrar o abrir un circuito eléctrico.

Un interruptor está formado por un contacto fijo y otro móvil, situados en el interior de una envolvente aislante y dos bornes (entrada y salida) para la cone- xión de los conductores del circuito. Un interruptor tiene dos posiciones: cerrado y abierto

Cerrado. Un interruptor está cerrado, cuando sus contactos internos están unidos permitiendo el paso de corriente por su interior sin dificultad y, en consecuencia, el receptor al que alimenta está en funcionamiento (bombilla encendida).

Abierto. En cambio está abierto cuando se separan sus contactos internos y no permite el paso de

corriente por su interior, en consecuencia el receptor al que alimenta estará parado (bombilla apagada).

Aunque actualmente el mercado nos ofrece una gran variedad de modelos, formas y colores, como muestra la, los interruptores se clasifican atendiendo a los criterios siguientes:

Según el número de polos pueden ser:

Unipolares. Si corta el paso de corriente por un conductor.

Bipolares. Si corta el paso de corriente por dos conductores.

Tripolares. Si corta el paso de corriente por tres conductores.

Según la intensidad de trabajo se pueden distinguir entre:

Interruptores de hasta 6 A.

Interruptores de hasta 10 A.

64

Interruptores de hasta 16 A.

Según la forma de montaje, encontramos:

Interruptores de superficie o panelables. Son aquellos cuya envolvente aislante está preparada para su fijación directa mediante tornillos a una superficie plana como paredes, tabiques y paneles.

Interruptores empotrables en caja. Son los que han sido diseñados para ser colocados dentro de una caja de mecanismos especial para alojar en un muro, pared maestra, tabique, etc. de una edificación.

Interruptores móviles. Son pequeños interruptores apropiados para su instalación sobre los conductores

de una instalación móvil. Como lámparas de sobremesa o algunos electrodomésticos de poca potencia.

Pulsadores.

Se conoce con el nombre de pulsador, al mecanismo eléctrico que cierra o abre un circuito eléctrico mientras se mantenga la presión manual sobre la tecla de

accionamiento, volviendo a su estado de reposo cuando se deja de ejercer dicha presión.

Al igual que los interruptores el mecanismo interno está constituido por dos contactos metálicos fijos y uno móvil que se desplaza cuando la presión externa comprime a un muelle antagonista interno. Estos mecanismos se alojan en el interior de un chasis construido en material aislante, PVC o similar, como muestra la figura.

65

Se pueden montar con los contactos abiertos o cerrados

Se montan con los contactos abiertos cuando su aplicación consiste en alimentar durante un corto espacio de tiempo a un receptor como pueden ser timbres, cerraduras de puertas, automáticos de escalera o arrancadores de máquinas.

Se montan con los contactos cerrados cuando su función es cortar la alimentación al receptor durante un corto periodo de tiempo. Su aplicación más generalizada la constituyen todos los sistemas de paro de los arrancadores de las máquinas herramientas.

Existe gran cantidad de formas y modelos de pulsa- dores en el mercado y se fabrican para su instalación empotrada, de superficie y móviles.

TOMA DE CORRIENTELas tomas de corriente, también llamadas bases de enchufe, son dispositivos que tienen como misión poner en comunicación a la red eléctrica con los receptores, mediante clavijas de conexión.

Las tomas de corriente están formadas básicamente por varias piezas metálicas para el conexionado de los conductores de la instalación, fijados a un soporte de material aislante.

El mercado ofrece multitud de modelos y formas, que podemos clasificar de diferentes maneras:

66

Atendiendo al número de fases se puede diferenciar entre: Bipolares, para instalaciones monofásicas. Multipolares, para instalaciones trifásicas con o sin neutro.

Atendiendo a su intensidad máxima, en el mercado encontramos:

Para las bipolares de 6, 10, 16 y 25 amperios.

Para las multipolares de 16, 32, 63 y 125 amperios.

Por el tipo de instalación, se fabrican para su instalación: Empotrada, sobre una caja apropiada para su protección. Superficial, para fijar mediante tornillos a una superficie.

Móvil, apropiada para conectar directamente a una manguera de cables en una instalación.

Actualmente en las instalaciones domésticas e industriales de poca potencia, donde son necesarias múltiples tomas de corriente en un espacio reducido, como por ejemplo la conexión de ordenador, impresora, monitor, escáner, etc., se utilizan las bases de enchufes múltiples como muestra la figura

Este conjunto de enchufes se conecta mediante una manguera a uno fijo de la instalación, incorporando en ocasiones un interruptor luminoso

para su control.

Las clavijas son los elementos auxiliares que permiten la conexión de un receptor móvil a una toma de corriente.

La figura muestra algunos tipos de clavija, de la gran variedad existente en el mercado. Actualmente todas las bases de enchufe y las clavijas incorporan un contacto espe- cial para conectar el conductor de toma de tierra

67

Las herramientas básicas Linterna:

Generalmente los cortes se producen con la luz encendida encontrándonos en está situación siendo de noche, en lugares oscuros y con poca luz. Elegir un lugar donde guardar la linterna; debe ser siempre el mismo y así encontrarla en el momento de necesitarla. Tiene que estar en condiciones, con las pilas en buen funcionamiento.

Cinta aislante:

La cinta aislante se utiliza para el aislamiento de dos cables cuando quedan pelados momentáneamente. Con una de 20 metros tendrá más que suficiente.

Pinzas, tenazas o alicates de terminales:

Las pinzas y tenazas deberán tener mango de plástico o de material aislante para prevenir accidentes. Cualquiera de ellas servirá para trabajar con los cables eléctricos y pueden ser una de tamaño universal y otra a elección. Los alicates de terminales multifunción se usan para cortar y pelar cables.

68

Destornilladores y busca polos:

El más importante es el plano, por supuesto con material aislante, de tamaño pequeño. También puede incorporar uno de punta estrella. Existen en el mercado los busca polos, son muy prácticos para verificar la existencia de electricidad; utilizan una lámpara de neón en el mango del destornillador que al encenderse delata la presencia de corriente.

Las normas de seguridad para manipular con electricidad

Trabajar con la corriente eléctrica puede ser peligroso si no toma ciertas precauciones. Aunque los pequeños arreglos eléctricos en el hogar no requieren grandes conocimientos, en algún momento podemos vernos superados. Si tiene dudas, es mejor llamar a un profesional. Piense que si sobrecarga la instalación puede tener consecuencias mayores, tanto económicas como personales.

Cuando decida realizar un arreglo eléctrico desconecte la corriente, si aun así no se convence, los buscapolos son los mejores aliados para sacarse todas las dudas. Esta herramienta esta diseñada para detectar tensiones. Use calzado de goma.

Instalaciones eléctricos en buen estado Para tener una instalación en buenas condiciones, hay que estar atento a posibles averías. Recuerde que si enchufa varios aparatos en un mismo enchufe, este puede recalentarse y en muchos casos arder. Mire de vez en cuando los enchufes para verificar que no

69

han cambiado de color y si percibe olor a quemado corte la corriente inmediatamente, luego proceda a desenchufar el cable del toma corriente.

Importante: Nunca realice un arreglo descalzo o con los pies o manos húmedas, el agua es el mejor conductor eléctrico que existe, puede llevarse un susto.

70

INSTRUMENTOS DE MEDICION

Voltímetro:

Aparato digital o no, con cables aislantes para medir la tensión, la corriente y la resistencia

Detector de electricidad:

Pequeño destornillador que le permite detectar la presencia de tensión (por ejemplo en un enchufe).

Alambre de acero:

Le permite pasar diferentes cables a través de un tubo.

Alicates pelacables:

Estos le permiten quitarle la capa aislante a un cable eléctrico sin dañar los hilos conductores.

71

Cortador universal:

Gracias a las hojas de usar a tirar, dispone siempre de un instrumento bien afilado.

Muela:

La máquina más rápida para hacer rendijas en una pared. Lleve ropa y gafas de protección.

Comba y cincel:

Lo necesitamos para hacer agujeros en la pared

72

ESQUEMAS DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS1.-INTERRUPTOR SIMPLE

1 a.-ESQUEMA EXPLICATIVO

L1 L2

A

73

1. b-ESQUEMA DESARROLLADO

L1 L2

A

74

1. c.-ESQUEMA UNIFILAR

A

SA

75

2.-INTERRUPTOR SIMPLE CON DOS LAMPARAS

2.a.-ESQUEMA EXPLICATIVO

L1 L2

A B

76

2-b.- ESQUEMA DESAROLLADOL1 L2

A B

77

2.c.- ESQUEMA UNIFILAR

A B

SA, B

78

3.-INTERRUPTOR SIMPLE CON 5 LAMPARAS

3.a.- ESQUEMA EXPLICATIVO

L1 L2

A B B

B B

79

3.b.- ESQUEMA DESARROLLADO

L1 L2

B BA

B B

80

3.c.- ESQUEMA UNIFILAR

A B B

SA

BB

SB

81

4.-INTERRUPTOR DOBLE

4.a.- ESQUEMA EXPLICATIVO

L1 L2

A B

82

4.b.- ESQUEMA DESARROLLADOL1 L2

A B

A

B

83

4.c.- ESQUEMA UNIFILAR

A B

2SA, B

84

5.- INTERRUPTOR SIMPLE Y DOBLE5.a.- ESQUEMA EXPLICATIVO

L1 L2

A C D E

85

5.b.- ESQUEMA DESARROLLADO

DA C

A CD

E

86

5.c..- ESQUEMA UNIFILAR

A C D

SA2SC, D

E

87

6.- INTERRUPTOR TRIPLE6.a.- ESQUEMA EXPLICATIVO

L2L1

A B C

88

6.b.- ESQUEMA DESARROLLADO

L1 L2

A B C

A

B

C

89

6.c.- ESQUEMA UNIFILAR

A B C

3SA, B, C

90

7.-INTERRUPTOR DE CONMUTACION7.a.- ESQUEMA EXPLICATIVO

L1 L2

A

A A

91

7.b.- ESQUEMA DESARROLLADO

L1 L2

A

A

A

92

7.c.- ESQUEMA UNIFILAR

S3A

A

S3A

93