Upload
juan-sango
View
41
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR VIDA NUEVA
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIORVIDA NUEVAELECTRICIDAD ISANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
1
NOCIONES BSICAS DE ELECTRICIDADSimbologa elctricaOrigen de la electricidadFormas de producir electricidadMagnitudes y unidades elctricasCorriente continua (cc)
CIRCUITOS BSICOS EN CORRIENTE CONTINALey de ohmCircuitos elctricos
RESOLUCIN DE CIRCUITOSLeyes de kirchhoffDivisores de voltaje y corrienteSANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
SIMBOLOGA ELCTRICA
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
SIMBOLOGA BSICA ELCTRICA
Smbolos de componentes pasivosSmbolos de componentes activosSmbolos de instrumentacinSmbolos bsicos de otros componentes elctricos
Smbolos elctricos bsicos. Para la consulta, el diseo y la interpretacin decomponentes, dispositivos y esquemas de circuitos elctricos.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
4
SMBOLOS ELCTRICOS DE COMPONENTES PASIVOS
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
SMBOLOS ELCTRICOS DE COMPONENTES ACTIVOS
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
SMBOLOS ELCTRICOS DE INSTRUMENTACIN
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
SMBOLOS BSICOS DE OTROS COMPONENTES ELCTRICOS
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
8
ORIGEN DE LA ELECTRICIDAD
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Qu es la electricidad?Dnde la vemos?Dnde est la electricidad?Cmo se genera?Nuestra civilizacin depende de la electricidad Algunos aparatos elctricos de la vida cotidiana...Cmo sera nuestra vida sin electricidad?
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
10
NOSOTROS UTILIZAMOS LA ELECTRICIDAD
Pero ha existido desde el origen del universo. Incluso antes de la formacin de la materia.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
11
Existen 2 tiposde cargasUn cuerpo est compuesto por muchas cargas.Existen 3 tipos de cuerpos segn su carga elctrica neta.
Positivas (+)Negativa (-)Positivas (+)Negativa (-)Neutro
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
12
+ + + + + + + + + + PositivoNegativoNeutroCargas + = 5Cargas = 2Carga total = +3Cargas + = 2Cargas = 4Carga total = -2Cargas + = 3 Cargas = 3Carga total = 0Cmo saber la carga total de un cuerpo?
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
13
Qu le ocurre a una peineta de plstico que ha sido frotada con el pelo?Si los papeles estn neutros, por qu la peineta atrae a los papeles?Qu es la electroesttica?Qu es la electrodinmica?
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
14
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
15
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
16
saltan ms electrones de uno al otroPor qu?
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
17
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
18
c) Electrizacin por induccinCuerpos neutros se inducen cargasresultado -> cargado negativamentePara qu sirve el electroscopio?
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
19
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
20
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
21
FORMAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
La energa elctrica
ESLa ms demandada del mundo industrializado.
DEPENDEMOS DE ELLA PARAEl transporte, las comunicaciones, la alimentacin, el funcionamiento de las oficinas, fbricas y establecimientos de todo tipo.
El bienestar y la calidad de vida en nuestras casas.
NO SE PUEDE ALMACENARA diferencia del carbn o del petrleo, no podemos almacenarla, lo que nos obliga a tener una extensa y compleja red que una el proceso de generacin de esta energa con su consumo, y que permita el abastecimiento de energa elctrica en situaciones de gran demanda.
SE PRODUCE A PARTIRDe las fuentes de energa renovables y no renovables, en diferentes tipos de centrales.
PRESENTA INCONVENIENTESA pesar de ser una energa limpia, su proceso de produccin tiene consecuencias negativas para el medio ambiente.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Cmo son las centrales de produccin de energa elctrica
TRMICA
NUCLEAR
HIDROELCTRICA
GEOTRMICA
SOLAR TRMICA
SOLAR FOTOVOLTAICA
ELICA
MAREMOTRIZ
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES TRMICAS utilizan de forma general combustibles fsiles, esto es, energas no renovables, como energa primaria; otro inconveniente que presentan es que emiten gases contaminantes a la atmsfera.
Esquema de funcionamiento de una central trmicaCombustible
CalderaVaporAguaGeneradorTransformadorTorre de refrigeracinLnea de transmisin
Turbinas
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES NUCLEARES funcionan de un modo similar al de una central trmica, pero aqu su combustibles es uranio, que, tras una reaccin nuclear, desprende una gran cantidad de energa. Su ventaja es que no emiten gases contaminantes y producen una energa barata; el inconveniente, la generacin de residuos nucleares letales para los seres vivos.
Esquema de funcionamiento de una central nuclearReactor
VaporBarrasde controlGenerador de vaporEdificiode contencin
AguaGeneradorTransformadorTorre de refrigeracinLnea de transmisin
Turbinas
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES HIDROELCTRICAS utilizan una energa renovable, ya que el agua almacenada en los embalses, que es la energa primaria, es repuesta por el ciclo hidrolgico natural. Junto con las centrales trmicas y las nucleares, son las ms utilizadas en la actualidad.
Esquema de funcionamiento de una central hidroelctricaCompuertaPresaEmbalseTurbinaGeneradorTransformadorLnea de transmisin
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES GEOTRMICAS se pueden aprovechar, tan solo, en zonas donde las manifestaciones geotrmicas, como giseres y volcanes, sean ms superficiales; as, su uso est muy poco extendido.
Esquema de funcionamiento de una central geotrmicaLluviaCirculacin de aguaAgua calienteBombasAgua fraBombaGeneradorCondensadorBombaTerreno impermeableTorre de refrigeracinLnea de transmisinTurbinaFuente de calorCambiador de calor
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES SOLARES TRMICAS constan de un campo de heliostatos, que es una gran superficie cubierta de espejos que concentran la radiacin captada en un receptor, generalmente una torre, en el que se encuentran la turbina y el receptor.Esquema de funcionamiento de una central solar trmica
Central solar de media temperaturaCentral solar de media temperaturaEmplean colectores que concentran la radiacin solar que reciben en un elemento receptor de superficie muy reducida en las que se alcanzan temperaturas de hasta 300 C.En ellas, la radiacin solar incide en un campo de heliostatos (grande espejos) que concentran la radiacin solar en un receptor, generalmente una torre, donde estn la turbina y el generador.ColectoresTanquesde aceiteCalderaVaporTurbinaAlternadorTransformador
ColectorTanquesde sodioCalderaVaporTurbinaAlternadorTransformadorHeliostatosAgua
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS transforman directamente la energa solar en energa elctrica, sin necesidad de que exista ningn elemento mvil, gracias a las clulas fotovoltaicas, que estn fabricadas con silicio. Se utilizan, adems, para suministrar electricidad a satlites y estaciones espaciales.Esquema de funcionamiento de una clula fotoelctrica
Dos capas de silicioContacto metlico superior (+)Contacto metlico inferior (--)Radiacin solar
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES ELICAS aprovechan la energa del viento para producir electricidad; presenta inconvenientes, como un impacto visual negativo y la interferencia con las rutas de aves migratorias; adems, se ve afectada por las condiciones meteorolgicas.Esquema de funcionamiento de un aerogenerador
Pala del rotor, generalmente construida en fibra de vidrioSoporte o torreGenerador
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CENTRALES MAREOMOTRICES aprovechan la energa de las enormes masa de agua en movimiento de los mares y ocanos. En la actualidad solo existe una, en Francia, ya que, a pesar de la ingente cantidad de energa que tiene el agua del mar, su aprovechamiento es muy complicado.Esquema de funcionamiento de una central maremotrizEn la bajamar, el agua almacenada sale hacia fuera, haciendo girar nuevamente las turbinasEn la pleamar, al agua pasa a travs del dique en direccin al ro, moviendo las turbinasEl agua se almacena en el ro, que acta como un pantanoRejilla (filtro)Turbina
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Esquema de la red de transporte de energa elctrica
Planta de generacinRed de transporte (200 kV-400 kV)Parquede generacinConsumo industrial (132 kV-12,5 kV)Consumo domstico (220 V-380 V)Subestacinde distribucinCentro de control elctrico
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
MAGNITUDES Y UNIDADES ELCTRICAS
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
DIFERENCIA DE POTENCIAL, TENSIN ELCTRICA O VOLTAJEVoltaje: diferencia de potencial (deenerga) generada por una pila ogenerador, que impulsa el movimientode los electrones en un circuito. Elvoltaje se mide en voltios (V).
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
DIFERENCIA DE POTENCIAL
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
INTENSIDAD ELCTRICAIntensidad: Nmero electrones quecirculan por unidad de tiempo:I=N/tSe mide en amperios (A), donde un amperioequivale a 6*1018 electrones/segundo.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
INTENSIDAD ELECTRICA
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
POTENCIA ELCTRICAPotencia: La potencia se define como el trabajo realizado por un circuito en la unidad de tiempo. Se mide en vatios (W). P=T/t=V*I
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
POTENCIA ELCTRICA
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Cuadro comparativo de magnitudes elctricasMAGNITUDSIMBOLOUNIDAD SIMBOLORESISTENCIAROHMIOSINTENSIDADIAMPERIOSATENSINEVOLTIOSVPOTENCIAPWATIOSW
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CORRIENTE CONTINUA (CC)
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CORRIENTE CONTINUA.Es la cantidad de carga que circula por unidad de tiempo.
qI = tSe mide en amperios (A); (1 A = 1 C/s)Se considera una magnitud fundamental, al ser fcilmente mensurable (ampermetros) que se colocan siempre en serie, con lo cual la carga pasa a ser magnitud derivada: q = I t.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Ley de Ohm.cociente entre V de dos puntos de un circuito y la intensidad de corriente que circula por ste es una magnitud constante que recibe el nombre de resistencia elctrica (R). V R = ILa resistencia se mide en ohmios (): (1 = V/A)
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Ejemplo: Calcula la resistencia de un conductor si por l circula una corriente de 3 A y entre sus extremos existe una diferencia de potencial de 12 V. VA VB 12 V R = = = 4 I 3 A
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CIRCUITOS BSICOS EN CORRIENTE CONTINA
LEY DE OHM
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Qu pasa si medimos el voltaje y la corriente que pasa por una resistencia?Georg Simon Ohm (1787-1854) Fsico alemn
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
47
Circuito en seriees una configuracin de conexin en la que los bornes o terminales de los dispositivos se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Circuito en paraleloes una conexin donde los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos conectados coincidan entre s, lo mismo que sus terminales de salida.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
50
Existe una proporcin directa entre voltaje y corriente!!Qu pasa si variamos la temperatura de la resistencia?
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
51
Cmo expresamos esta relacin matemticamente?= constante = R(ohm)
De qu depende la resistencia?
Qu es la superconductividad?
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
52
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Algunas resistividades
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Ley de Ohm (Resistencia R )
Vi(t)
Figura 32
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Ley de Ohm (Conductancia G )
iv(t)
Figura 33
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CIRCUITO ELCTRICO
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
57
Uno de los circuitos elctricos ms simples consiste en cables conductores que llevan corriente elctrica hacia una ampolleta.
A este circuito le podemos agregar un interruptor, hacindolo as un poco ms complejo.
Circuito elctrico simple
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
58
Esquema circuito elctrico simple sin interruptor
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
59
Esquema circuito elctrico simple con interruptor
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
60
Nodo y MallaNodo: Es simplemente un punto de conexin de 2 ms elementos de un circuito
Malla: Es cualquier trayectoria cerrada a travs del circuito, en la cual ningn nodo se encuentran ms de una vez
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Ejemplo
M2
M3
M4
M1Ramas:Nodos:Mallas:854
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Leyes de InterconexinLCK: Ley de Corriente de Kirchoff Sumatorias de Corriente igual a cero
LVK: Ley de Voltaje de KirchoffLa suma de cualquier cada de voltaje a travs de una trayectoria cerrada es cero
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Leyes de Interconexin LCK
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Leyes de Interconexin LVK
Figura 42
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Circuitos elctricos
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
LEY DE KIRCHHOFF
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
La energa se tieneque conservar en uncircuito cerradoCmo se escribe la conservacin para los circuitos en serie y en paralelo?Gustav Robert Kirchhoff Leyes de Kirchoff
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Leyes de Kirchoff
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Leyes de Kirchoff
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
DIVISOR DE VOLTAJE Y CORRIENTE
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Herramienta para calcular un voltaje ( cada de voltaje) en una resistencia o en un elemento pasivo en un circuito.DIVISOR DE VOLTAJE
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CASO PARTICULAR
RECORDAR: En elementos pasivos:
VI (+)Figura 47
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CASO MLTIPLES FUENTES (1)Figura 48
Las fuentes de voltaje pueden conectarse en serie sin importar la polaridad, pero estas deben ser reemplazadas por una sola fuente equivalente de la siguiente manera.
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
CASO MLTIPLES FUENTES (2)
a)b)Si V1 + V3 > V2 Vf=(V1+V3)-V2Si V1 + V3 < V2 Vf=V2-(V1+V3)Figura 48_aFigura 48_bVfVf
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
EN FORMA GENERAL
Figura 49Figura 49_a
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Circuito de un solo par de nodos.Herramienta que sirve para calcular la corriente por cualquier elemento pasivo, en un circuito de 1 solo par de nodos.DIVISOR DE CORRIENTE
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
DIVISOR DE CORRIENTE (2)Resistencias en paralelo (R1 y R2 estn en Paralelo respecto a cada fuente)
Figura 50
Vf
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
DIVISOR DE CORRIENTE (3)
En paralelo
Figura 50_a
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
DIVISOR DE CORRIENTE (4)Reemplazamos (3) en (2)
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
FUENTES EN PARALELO (1)Mltiples Fuentes en Paralelo
Figura 51Si Si
Figura 51_aFigura 51_b
If
If
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
FUENTES EN PARALELO (2)En General
Figura 52
+-V
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Ejercicio # 4:Hallar IL
Particular
General
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Encuentre V=?EJERCICIO # 5
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III
Encuentre V=?
LVK:LCK en N2
LCK en N1
SOLUCION EJERCICIO # 5
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA III