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Instituto Sagrado Corazón de Jesús Técnico Electromecánica 2015 4to Año A - Producción Materia: Instalaciones Domiciliarias Profesor: Pablo Zamorano Apuntes teóricos y guía de trabajos

Instalaciones domiciliarias

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Instituto Sagrado Corazón de Jesús

Técnico Electromecánica

2015

4to Año A - Producción

Materia: Instalaciones Domiciliarias

Profesor: Pablo Zamorano

Apuntes teóricos y guía de trabajos prácticos

Instalaciones Domiciliarias4to Año Electromecánica

Antes de comenzar con los contenidos propios de la materia debemos recordad algunos conceptos básicos sobre la energía eléctrica.

Que es la electricidad?

La electricidad es un conjunto de fenómenos producidos por el movimiento y la interacción entre cargas eléctricas positivas y negativas de los cuerpos. Es también la rama de la Física que estudia este tipo de fenómenos eléctricos. Comúnmente se habla de electricidad para referirse a la corriente eléctrica.

Electricidad estática

La electricidad estática es un fenómeno que surge en un cuerpo que posee cargas eléctricas en reposo. Normalmente los cuerpos son neutros (mismo número de cargas positivas y negativas), pero cuando se electrizan pueden adquirir una carga eléctrica positiva o negativa. Una de las formas de conseguir electricidad estática es a través del frotamiento.

El proceso por el que un cuerpo adquiere una carga se llama inducción electrostática. Los cuerpos con carga eléctrica del mismo tipo se repelen y los de distinto tipo se atraen. Algunos ejemplos de materiales con tendencia a perder electrones son el algodón, el vidrio y la lana. Algunos materiales con tendencia a captar electrones son los metales como la plata, el oro y el cobre.

Electricidad dinámica

La electricidad dinámica es la producida por una fuente permanente de electricidad que provoca la circulación permanente de electrones a través de un conductor. Estas fuentes permanentes de electricidad pueden ser químicas o electromecánicas.

Un ejemplo de electricidad dinámica es la que existe en un circuito eléctrico que utiliza como fuente de electricidad una pila, una dínamo o en nuestras casas.

Conductores y aislantes de electricidad

Los conductores de electricidad son los materiales que ofrecen poca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Son conductores los metales como el cobre, la plata, el oro y el aluminio. También son conductores algunos líquidos compuestos como los ácidos, las bases y las sales disueltas.

Los aislantes de electricidad son materiales que ofrecen mucha resistencia al paso de la corriente eléctrica. Algunos ejemplos de aislantes son el plástico, el vidrio y el agua destilada.

Ahora que hemos recordado algunos conceptos sobre la electricidad, veremos algunos postulados sobre el tema

Ley de Ohm

La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:

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Tensión "E", que su unidad de medida es volt (V). La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.

Intensidad de la corriente " I ", que su unidad de medida es amper (A). La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un conductor. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del conductor. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo). Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

Resistencia "R", que su unidad de medida es en ohm (Ω). Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor.

Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila.

Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en amper también varía de forma inversamente

proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión se mantenga constante.

Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si la tensión aumenta o disminuye, la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.

Ley de Watt

La ley de Watt dice que la potencia eléctrica es directamente proporcional la tensión de un circuito y a la intensidad que circula por él.

Ecuación de Watt:

P = V . I

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Uso del Tester o MultímetroEl tester es un instrumento de medición. Con él podrá medir tensión, corriente y resistencia entre otras.

Zonas del Tester

El tester posee una perrilla que le permite seleccionar el tipo de medición que desee realizar.

Se puede dividir a éste en cinco zonas principales:ACV: tensión alterna.DCV: tensión continua.Ω: resistencia.OFF: apagado.DCA: corriente continua. Esta zona no tiene aplicación en nuestra área.

Tipos de Medición

En cada zona del tester encontrará diferentes escalas.

Observe la zona que le permitirá medir tensión continua (DCV).En ella encontrará la siguiente escala de valores: 1000V, 200V, 20V, 2000mV y 200mV, son los máximos valores que podrá medir.Dependiendo de la tensión a medir deberá colocar la llave de selección en el valor correspondiente.Si tiene que medir una batería común de 9V, debemos elegir una escala que sea mayor y que esté lo más cercana posible a este valor, la llave selectora del tester se debe posicionar en la zona DCV en el valor 20V.

En la siguiente imagen, puede observar, que existen tres clavijas para conectar las puntas de medición:

Clavija de corriente hasta 10A: en él se conecta la punta de color rojo, sólo para medir corriente hasta 10 A. Esta clavija no la utilizará casi nunca.

Clavija de V, Ω. Aquí se conecta la punta de color rojo, cuando quiera medir tensión, resistencia o corriente.

Clavija de masa: en él, se conecta la punta de color negro.

ATENCIÓN: Si no conocemos el valor a medir, para no correr con el riesgo de quemar el tester, debemos elegir la escala máxima y realizar la medición.

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Luego, si esta escala es grande o no nos permite obtener la precisión deseada, elegiremos otra menor y así sucesivamente.

En la siguiente tabla se pueden observar los distintos valores de lectura del tester dependiendo esto de la escala que este seleccionada, para medir una tensión continua de 12.23V

Cuanto más cerca se seleccione la escala respecto del valor a medir, más precisa será la medición.

El 1 que se lee en la escala de 2000mV, indica que se fue de rango, es decir que el valor que estaría midiendo es mayor al máximo permitido en dicha escala. Deberá prestar mucha atención de no sobrepasar el valor máximo, ya que de lo contrario se corre el riesgo de arruinar el instrumento.

Medición de Tensión

Para realizar la medición deberá someter al tester a la misma tensión que quiera medir, entonces el tester debe estar en paralelo con el elemento (resistencia, pila, etc.).

Pasos para la medición:

1. Colocar las puntas: la de color negro en la clavija de masa y la de color rojo en la de tensión (V).2. Seleccionar la zona DCV (tensión continua) o ACV (tensión alterna) y la escala con la perrilla selectora.3. Conectar las puntas en paralelo con el elemento. En este punto deberá tener en cuenta si la tensión a medir es continua o alterna.

Si es continua deberá conectar la punta de color rojo en el terminal positivo y la punta de

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color negro en el negativo, de lo contrario obtendrá un valor negativo. Este valor negativo indica que los polos reales (+ y -) son opuestos a la posición de las puntas.

ATENCIÓN: Los tester analógicos, poseen una aguja para indicar la medición, si en estos tester se invirtieran las puntas, la aguja tiende a girar para el lado contrario a las agujas de un reloj, arruinando al instrumento.

En el caso de la tensión alterna, es indiferente cómo se coloquen las puntas ya que se mide su valor eficaz.

Medición de resistencia y continuidad

Para medir la resistencia (resistores) o continuidad (circuito), deberá colocar la llave selectora del tester en la posición ohms y en la escala que corresponda. Las puntas del tester se colocan en los extremos del elemento del cual se desee conocer su valor de resistencia o en el caso de continuidad, para poder determinar si la posee o no.

El grafico muestra como se hace para medir una resistencia.

Medición de Intensidad o Corriente

Para medir la intensidad o corriente que circula por un conductor se deberá colocar la llave selectora en la posición de mA o A (amper) según corresponda. Y las puntas del tester como reemplazando al conductor por donde queremos saber cuánta corriente circula

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Símbolos que se utilizan para las instalaciones domiciliarias

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Seguridad Eléctrica y Dispositivos de Protección

A continuación se detallan en forma sintética los Requisitos Esenciales de Seguridad con los que debería contar toda instalación eléctrica, sea cual fuere su antigüedad, a fin de que brinden un nivel aceptable de seguridad eléctrica.

Sistema de Puesta a Tierra (jabalina, conductor de puesta a tierra y conductor de protección).

Este sistema de protección eléctrica, en acción conjunta con el interruptor diferencial, sirve para prevenir accidentes de origen eléctrico derivados del contacto indirecto; es decir: el contacto de personas o animales con partes metálicas (masas) puestas accidentalmente bajo tensión debido a una falla de aislación de la instalación.

Para que una instalación eléctrica residencial cuente con un adecuado sistema de puesta a tierra, éste deberá estar conformado por un electrodo dispersor (jabalina), enterrado en el terreno con su correspondiente caja y tapa de inspección; con un conductor de puesta a tierra, el cual deberá vincular la toma de tierra (jabalina) con la barra principal de puesta a tierra e ingresar a la instalación, preferentemente, por el tablero principal; y el correspondiente conductor de protección (PE), el cual partirá de la barra principal de puesta a tierra y deberá recorrer absolutamente toda la instalación, debiendo ser conectado a todas las masas y a todos los módulos de tomacorrientes en su correspondiente borne. Tanto el conductor de puesta a tierra como el conductor de protección deberán ser aislados, bicolores verde-amarillo, conectados en forma eficiente y segura, y de tipo y sección adecuados. En todos los casos, el valor de resistencia de puesta a tierra deberá ser menor, o a lo sumo igual, al máximo reglamentario, el que podrá medirse mediante un telurímetro o por medio del método del voltímetro y amperímetro.

Correcto dimensionamiento de las protecciones contra sobrecargas (larga duración).

A fin de verificar la correspondencia entre la demanda calculada para nuestro proyecto, la corriente máxima admisible del conductor, afectado por los factores de reducción que correspondan (tipo de canalización, factor de agrupamiento, temperatura ambiente, etc), y el valor nominal de la protección, la Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles de la Asociación Electrotécnica Argentina, establece la siguiente condición a cumplir:

IB ? In ? IZ

IB: Corriente de proyecto de la línea a proteger In: Corriente nominal del dispositivo de protección IZ: Intensidad de corriente admisible en régimen permanente por los cables o

conductores a proteger

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Correcto dimensionamiento de las protecciones y conductores contra cortocircuitos (corta duración).

Para cumplir con este requisito, no menos importante en nuestra instalación, es necesario tener presente que el poder de corte a la tensión de servicio de los elementos de protección, deberá ser mayor que la corriente de cortocircuito máxima que pueda presentarse en el punto donde se instalen. Además debemos realizar la verificación térmica de los conductores a la corriente de corto circuito máxima y la verificación a la corriente de cortocircuito mínima que asegure la actuación instantánea de la protección.

Protección Diferencial

Este dispositivo actúa como protección al contacto indirecto en conjunto con el sistema de puesta a tierra y complementariamente al contacto directo que es aquel que puede sufrir una persona o animal al tomar contacto con partes de la instalación que en funcionamiento normal se encuentran bajo tensión.

A fin de seleccionar correctamente un interruptor diferencial por corriente diferencial de fuga (el que deberá estar presente para la protección de todo tipo de circuitos terminales) debemos tener en cuenta los siguientes parámetros:

Corriente diferencial de fuga no mayor a 30 mA Corriente nominal o de paso: es la corriente máxima que puede soportar

nominalmente el dispositivo y para la cual deberá protegerse contra sobrecargas. Corriente de cortocircuito: es el valor para el cual deberá protegerse al cortocircuito.

Correcta disposición de los aparatos de maniobra y protección

Es muy importante tener en cuenta que para el armado de todo tablero se dispongan adecuadamente los dispositivos de maniobra y protección, de manera que todo tablero deberá contar con un dispositivo de corte general, es decir que con el accionamiento de un único dispositivo de cabecera, se puedan desenergizar todos los circuitos que de él deriven. Además, todos los circuitos deberán contar con sus correspondientes protecciones.

Tomacorrientes de tres patas (según Norma IRAM 2071 para 10 A y 20 A o IEC 60309 para otros usos)

La utilización de módulos de tomacorrientes normalizados y un adecuado sistema de puesta a tierra permiten la conexión del conductor de protección de los aparatos eléctricos, de manera que cualquier falla en su aislación producirá una circulación de corriente a tierra que producirá la apertura automática de la protección diferencial, evitando que una persona o animal sufra una descarga eléctrica.

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Cumplimiento de las distancias y condiciones de seguridad en cuartos de baño, locales húmedos, mojados, instalaciones a la intemperie, locales de ambientes peligrosos, con vapores corrosivos y polvorientos.

Cuando estamos en presencia de éste tipo de ambientes especiales, es importante prestar atención a las correspondientes restricciones y características que deberán cumplir los elementos de instalación de acuerdo al tipo de ambiente.

Protección mecánica de la instalación eléctrica.

Toda la instalación eléctrica deberá contar con un adecuado sistema de canalizaciones, cajas, tableros, tapas, contratapas, etc., a fin de brindar una adecuada protección mecánica de la instalación y evitar el contacto directo.

Verificar el valor de resistencia de aislación de la instalación.

Este valor se mide con un instrumento denominado megóhmetro, y para ello se deberá desconectar la línea de alimentación, los artefactos y aparatos de consumo (incluyendo todas las cargas fijas), dejando cerrados los dispositivos de maniobra y protección. Las mediciones necesarias son:

• Entre conductores de fase• Entre conductores de fase unidos entre sí y neutro• Entre conductores de fase unidos entre sí y conductor de protección.• Entre conductor neutro y conductor de protección.

El valor mínimo de resistencia de aislación es de 1000 Ohm/volt de tensión por cada tramo de la instalación de 100 metros o fracción, y en ningún caso podrá ser menor a 500 k Ohm (kilo ohm).

Utilización de materiales de instalación eléctrica, y equipamiento para baja tensión certificados con la marca de Seguridad “S”, de acuerdo a la Res SICyM 92/98.

En el artículo tercero de la RES SICyM 92/98, se establece que los fabricantes, importadores, distribuidores, mayoristas y minoristas de los productos de baja tensión, deberán hacer certificar o exigir la certificación del cumplimiento de los Requisitos Esenciales de Seguridad mediante una certificación de seguridad de producto, otorgada por un Organismo de Certificación acreditado por el Organismo Argentino de Acreditación (O.A.A.) conforme con el Decreto Nº 1474/94.

Los productos certificados según lo establecido precedentemente ostentarán la marca de seguridad “S” acompañada de la marca del Organismo de Certificación

Interruptores Termo-magnéticos (llaves térmicas)

Los interruptores de protección termomagnéticos están equipados con mecanismos de disparo: la pieza dependiente de la temperatura del mecanismo está compuesta por un bimetal con un arrollamiento de calefacción. Corrientes que superan la corriente nominal del módulo de protección, generan calor en el alambre caliente. El bimetal se curva y reacciona sobre el mecanismo de conexión hasta que se desconecta.

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El mecanismo de disparo magnético está compuesto por una bobina magnética y armadura rebatible o sumergible. Corrientes que superan la corriente nominal del módulo de protección, generan un campo magnético en la bobina. Con la corriente se refuerza el campo magnético y atrae la armadura. Cuando se alcanza el valor límite predeterminado la armadura acciona el mecanismo de disparo y desconecta de este modo el módulo de protección. La reacción a corrientes de cortocircuito y altas corrientes de sobrecarga ocurre en un periodo entre tres a cinco milisegundos.

Interruptores Diferencial (Disyuntor)

El interruptor diferencial es un dispositivo eléctrico, generalmente instalado en el tablero general de electricidad, cuya función es desconectar la instalación eléctrica de forma rápida cuando existan fugas de corriente. Si funciona correctamente, en caso de que haya una derivación en el interior de un equipo, y como consecuencia de la misma haya una fuga de corriente, interrumpirá el suministro. Si dicha derivación no implica fuga de corriente, dicho equipo quedará con tensión, es decir, que si alguien lo toca, la corriente pasará a través de su cuerpo hacia tierra. Cuando alguien toque el equipo en cuestión, el diferencial desconectará la instalación en un tiempo lo suficientemente corto como para que el paso de corriente a través del cuerpo no suponga daños graves. Además, si el diferencial es de alta sensibilidad, igual o inferior a 30 mA, puede suponer protección adicional contra contactos eléctricos directos.

Tipos de Contactos Eléctricos

Contactos directos:

Son aquellos que se producen con las partes activas de la instalación o equipos, considerando partes activas los conductores bajo tensión en servicio normal.

Contactos indirectos:

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Son los contactos puestos accidentalmente bajo tensión. Se produce cuando un individuo entra en contacto con algún elemento que no forma parte del circuito eléctrico y que en condiciones normales no debería tener tensión, pero que la ha adquirido accidentalmente.

Conductores EléctricosEl cableado de una casa es imprescindible para conducir la electricidad a cualquier

punto que necesites. Para la correcta instalación se necesitan los cables adecuados. La longitud del cable, el diámetro o si la instalación es interior o exterior, son algunos de los aspectos que debes tener en cuenta en la elección.

Aspectos generales para los cables de la casa

El cable es un material que permite conducir la corriente eléctrica, el camino por donde circula la electricidad que alimenta a nuestros aparatos, tanto dentro como fuera de nuestra vivienda. Los componentes más utilizados son el cobre y el aluminio.

El color del aislamiento de los cables está regulado por normas y reglamentaciones de la AEA. Así siempre se diferencian del mismo modo y se pueden manipular sabiendo qué función cumple cada uno específicamente. De este modo:

El cable marrón, rojo o negro es el del cable fase que conduce la electricidad. Es uno de los cables activos.

El cable azul es el cable neutro que devuelve la electricidad. Es el otro cable activo. El cable verde y amarillo es el cable de tierra (PE), deriva la electricidad ante

cualquier posible fuga en un enchufe con toma de tierra.

Longitud y sección del cable

Lo recomendable es adquirir la longitud de cable justa y necesaria para la función que va a desempeñar. Con esto se evita que sobren metros y se deteriore la calidad de la señal, o que falten metros y queden tensos. A mayor longitud, mayor resistencia (oposición al paso de la corriente). Y viceversa, a menor longitud, menor resistencia.

La sección máxima del cable es el diámetro del cable, sin contar el aislante. La sección o el grosor del cable se miden excluyendo el aislamiento y determina la intensidad que es capaz de soportar el conductor. La sección, por tanto, está sujeta al consumo de corriente que va a circular por el cable. Esto conlleva que si la sección es inferior a la necesaria el cable se puede calentar. Por eso, siempre se deben utilizar cables de sección suficiente. A mayor sección del cable (conductor más grueso), menos resistencia al paso de la corriente.

Para calcular la sección podemos utilizar está tabla en función de la corriente o consumo eléctrico que vamos a tener:

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Líneas de Distribución del Servicio Eléctrico

Las líneas de suministro eléctrico son las que nos provee el servicio eléctrico. La tensión que nos estregan en la Argentina es de 220v de Corriente Alterna (220 VCA), es decir nuestro proveedor nos entrega el suministro eléctrico hacia nuestro domicilio, con una tensión de 220v y no de corriente.

Del lado de la calle, donde es responsable la compañía de suministro eléctrico, tenemos la bajada de los cables del poste que van directamente a la caja del medidor, dentro de la caja del medidor nos encontraremos con un interruptor térmico (en el caso de que la instalación sea relativamente nueva), y él mismo medidor.

El medidor es el encargado de medir el consumo eléctrico que tenemos en nuestro domicilio. Es consumo se mide en Kw/h (Kilo Watts / Hora). Este consumo de KW es el que nuestro proveedor de servicio tomará de referencia para realizar la facturación del servicio.

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También en la caja del medidor se debe instalar una protección a tierra con una jabalina de 1,5 metros de largo instalada con todas las consideraciones según la reglamentación vigente al momento de hacer la instalación del medidor.

A la salida de la caja del medidor del lado del propietario se debe instalar una caja con un protector termo-magnético, recordando que el valor del protector debe ser suficiente para soportar todo el consumo (Amper) que tengamos en nuestra vivienda. Desde este protector es desde donde empieza nuestra instalación. Lo primero que tenemos a la salida del tablero de protección es un cable tipo sintenax (con vaina de color violeta) que debería interconectar el tablero de protección de la entrada con el tablero principal de nuestro domicilio. En el cual debemos instalar la nuevamente una jabalina, esta vez para protección de nuestra instalación interior.

A partir de este tablero es de donde deberíamos hacer todas las conexiones hacer todos los sectores a donde nosotros queremos que llegue el la energía eléctrica.

Circuitos EléctricosAntes de empezar a realizar los circuitos eléctricos vamos a realizar un pequeño repaso

sobre los circuitos básicos que utilizamos en la electricidad, SERIE y PARALELO.

Circuito en Serie

En un circuito en serie las cargas están conectadas una detrás de la otra sobre el mismo conductor, debemos recordar que en este tipo se circuitos si algún dispositivo se desconecta el circuito se abre y deja de funcionar.

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En este tipo de circuitos la resistencia total en serie se calcula con la siguiente expresión

Requi = RTs = R1 + R2 + R3 + … + Rn

Circuitos en Paralelo

En un circuito en paralelo todas las cargas reciben una linea de alimentación independiente, en este tipo de circuito si uno de los dispositivos se desconecta todos los demas siguen funcionando.

En este tipo de circuitos la resistencia total en paralelo se calcula con la siguiente expresión

Requi = 1/RTp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn = RTp=1/(1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn)

Componentes de los circuitos eléctricosToma Corriente

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Este componente es que utilizamos para alimentar a cualquier dispositivo externo a la instalación eléctrica, consta de tres bornes, uno para conectar la fase (F), otro la el neutro(N) y uno para la tierra (PE).

Llave de un punto

Este componente es que utilizamos para encender y apagar los dispositivos, consta de dos bornes uno central por donde se interpreta que entra la fase y uno a un costado que es el que conectaremos al dispositivo. Debemos recordar que al dispositivo le deben llegar por lo menos dos cables uno de fase que el interruptor o llave lo corta y un neutro que debe venir sin interrupciones desde el tablero principal.

Llave de dos puntos

La única que diferencia de este dispositivo con la llave de un punto es que consta de tres bornes uno central (común) y uno a cada lado (NA, NC), al momento de presionar el dispositivo cambia de estado la llave

Ley de Ohm y Kirchhoff

En 1827 el físico alemán Georg Simon Ohm (1787-1854), basado en sus experimentos enunció, en un artículo titulado "El circuito galvánico investigado matemáticamente", que la tensión en los terminales de un conductor es directamente proporcional a la corriente que fluye a través del mismo; este enunciado reconocido muchos años después como la ley de Ohm, se expresa de la siguiente manera:

Donde R es la constante de proporcionalidad, denominada resistencia, cuya unidad es el ohm, representada por la letra griega omega mayúscula. De acuerdo con la ecuación v = Ri se define que:

El símbolo de la resistencia se presenta en la siguiente figura:

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Teniendo en cuenta la convención pasiva de signos la corriente entra por la terminal de mayor potencial y sale por la de menor potencial, esto indica que este elemento consume energía y la energía perdida la refleja en forma de calor; la razón de cambio de disipación de energía, representada por potencia instantánea, por deducción es:

Al ser R constante se obtiene de su gráfica una línea recta, por esto el resistor se denomina resistencia lineal, como se observa en la siguiente figura:

Basándose en el concepto de resistencia se puede definir otros dos conceptos importantes para el análisis de circuitos eléctricos.

Circuito abierto: Se define como una resistencia infinita, es una interrupción del circuito por la cual no puede ir o viajar una corriente, independientemente de la tensión que se aplique entre las terminales que lo forman. Ver figura 2.1.3.

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Corto circuito: Se define como una resistencia de cero ohms, es la conexión ideal entre dos terminales de un circuito y por mayor que sea la corriente que atraviese esta conexión, la tensión sobre sus terminales es cero. Ver figura 2.1.4.

Con la ley de Ohm se pueden encontrar los valores de tensión y corriente para un elemento de un circuito, pero en general los circuitos están conformados por varios de ellos, interconectados en una red o malla, la cual utiliza conexiones ideales, que permiten fluir la corriente de un elemento a otro, sin acumular carga ni energía, con esta apariencia la red recibe el nombre de circuito de elementos de parámetros concentrados.

Los puntos donde se unen los diferentes elementos, que conforman el circuito en general, se denominan Nodos, hay que tener cuidado, para no cometer el error, de confundir varias conexiones con varios nodos, dentro de las cuales no existan elementos del circuito, por ejemplo se ve en la figura (2.2.1a), donde se pueden marcar varios puntos de conexión, pero es un solo nodo en realidad, para identificar mejor los nodos a veces es buena idea dibujar el esquema del circuito; de tal forma que se vean solo las conexiones entre elementos, por ejemplo, el circuito de la figura anterior quedaría así (ver figura (2.2.1b)):

Después de identificar las conexiones o nodos, también se deben observar las trayectorias que se forman, por ejemplo, en los circuitos mostrados se tienen trayectorias sencillas que involucran una fuente independiente y una resistencia, esto es un camino cerrado.

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Si se sigue imaginariamente el camino que recorre la corriente, así como el agua dentro de una tubería y se regresa al punto de donde se partió, se tiene un lazo o camino cerrado, con estos conceptos se puede entrar a estudiar las técnicas básicas, para resolver circuitos que contengan varios elementos y caminos. Ver figura 2.2.2.

Para resolver circuitos que contenga más de una resistencia y una fuente de tensión o corriente, en 1847 el físico alemán Gustav Kirchhoff (1824-1887), postulo dos leyes que llevan su nombre y que se explican a continuación:

La primera ley de Kirchhoff se conoce como la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) y su enunciado es el siguiente:

"La suma algebraica de las corrientes que entran o salen de un nodo es igual a cero en todo instante".

Para entender mejor esta ley se puede asimilar un nodo como la interconexión de una red de acueducto, donde se tiene una conexión en forma de T, con tres tubos de los cuales por dos de ellos llega el agua y por el tercero sale la suma de los dos anteriores, si se lleva esto a la teoría de circuitos, la corriente viene siendo representada por el flujo de agua y los conductores por los tubos, dentro de los tubos, no se puede acumular el agua, por lo tanto toda la cantidad que entra en este sistema debe ser la misma que sale, de la misma forma se asume que en los conductores y nodos no se puede acumular carga, ni hay pérdidas de energía por calor, la corriente que entra al nodo debe ser la misma que sale. Ver figura 2.2.3.

Otra forma de expresar la ley de corrientes de Kirchhoff es la siguiente:

La segunda ley de Kirchhoff se conoce como la ley de tensión de Kirchhoff (LVK) y su

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enunciado es el siguiente:

"La suma algebraica de las tensiones alrededor de cualquier lazo (camino cerrado) en un circuito, es igual a cero en todo instante".

Para entender mejor esta ley se puede reflejar dentro de un marco físico conservativo como es el gravitacional, donde el desplazamiento de una masa, alrededor de una trayectoria cerrada provoca un trabajo resultante de cero sobre la misma. Ver figura 2.2.4. El ejemplo más sencillo es en niño lanzando un balón al aire y recibiéndolo nuevamente, el balón describe una trayectoria cerrada cuyo trabajo total es igual a cero.

Otra forma de expresar la ley de voltajes de Kirchhoff es la siguiente:

Esquema de conexión de un tubo fluorescente

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Guía de EjercitaciónSobre los ejercicios planteados, se pide realizar las mediciones, comprobaciones y

esquemas correspondientes. Anotar los resultados y datos obtenidos para realizar un posterior análisis y justificación teórica sobre los resultados.

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Ejercicio Nro 1,

a) armar un circuito con un interruptor de un punto y una lámpara.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 2,

a) armar un circuito con un interruptor de un punto, toma y una lámpara.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 3,

a) armar un circuito con dos interruptores de un punto, toma y dos lámparas.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 4,

a) armar un circuito con un interruptor de dos puntos, toma y dos lámparas. Que cuando este en un estado encienda una lámpara y cuando este en otro encienda la opuesta.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 5,

a) armar un circuito combinado tipo escalera con una lámpara y dos interruptores de dos puntos.

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Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 6,

a) armar un circuito combinado tipo escalera con una lámpara. Un interruptor de un punto con otra lámpara y un toma.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 7,

a) armar un circuito combinado tipo escalera con una lámpara. Un interruptor de un punto con otra lámpara, un toma y un timbre.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 8,

a) armar un circuito con tres interruptores de un punto, dos tomas corrientes, dos lámparas y un tubo fluorescente.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.e) Explicar el conexionado del tubo fluorescente.

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Ejercicio Nro 9,

a) armar el siguiente circuito con este esquema.

donde cada interruptor acciona una lámpara y los tomas están siempre funcionales.

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)

c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?

d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 10,

a) armar el siguiente circuito con este esquema.

donde cada interruptor acciona una lámpara, se dispone de un interruptor para el accionamiento de un tubo y los tomas están siempre funcionales.

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)

c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?

d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 11,

a) armar el siguiente circuito con este esquema.

donde cada interruptor acciona una lámpara, el tubo funciona con un circuito combinado (circuito escalera) y los tomas están siempre funcionales.

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b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

Ejercicio Nro 12,

a) armar el siguiente circuito con este esquema.

donde cada interruptor acciona una lámpara, el tubo funciona con un circuito combinado (circuito escalera), los tomas están siempre funcionales y disponemos de un pulsador para accionar un timbre.

Valor Obtenido UnidadCorrienteResistenciaTensión

b) ¿Qué dispositivos utilizaron? (lámparas, timbres, tubos, etc)c) ¿El consumo del circuito es acorde al consumo de los dispositivos? ¿Por qué?d) Graficar el circuito resultante.

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