Electricidad JONATHAN DIAZ ORTIZ E= mc2 Ec = ½ m v2 Ep =mgh

Electricidad
ENERGÍA
Es la capacidad que se tiene para realizar un
trabajo o una actividad cualquiera. Es decir
toda acción que se desarrolla implica una
transmisión o transformación de energía.
E= mc
2
Núcleo en el que se encuentran protones,
neutrones.
Nube electrónica en la que se encuentran los
electrones.
Los protones tienen cargas eléctricas
positivas
Los neutrones carecen de carga eléctrica
Los electrones
tienen cargas eléctricas
negativas.
ESTADOS
La energía se encuentra fundamentalmente en
dos estados:
CINÉTICA: Cuando está en movimiento.
Ec = ½ m v
Si a través de un medio exterior se crea el
desequilibrio
electrónico
(fricción,
temperatura, presión, movimiento (vertical,
Horizontal, circular) etc.), la materia puede
ser positiva al perder electrones o puede ser
negativa al ganar electrones.
Al ganar electrones o perder electrones, la
materia deja de llamarse átomo y se le
denomina ION, si pierde electrones ION +, si
gana electrones ION- .
Si hay un desprendimiento entre electrones,
entre átomo y átomo, y como la materia trata
de mantener el estado inicial, quien recibe un
electrón trata de entregárselo al otro
siguiente y quien entrega un electrón trata de
quitárselo al otro, presentándose un
movimiento continuo de electrones, a esto se
le denomina corriente eléctrica
2
POTENCIAL: Se encuentra en reposo.
Ep =mgh
FORMAS DE ENERGÍA
CORRIENTE ELÉCTRICA
Aunque la energía es una sola, se presenta de
varias formas, algunas de las cuales son:
Movimiento continúo de electrones en un
circuito cerrado
Lumínica
Calórica
Radiante
Sonora
Atómica
Solar
Unidad de medida el Amperio
La representamos con la letra I
Lo abreviamos con las letras Amp
Lo medimos con un Amperímetro
La conectamos en serie con el circuito
Magnética
Mecánica
Eléctrica
Nuclear
Hidráulica
Acústica
Transformación de la energía
VOLTAJE O DIFERENCIA DE POTENCIAL
Fuerza o presión ejercida para que se dé el
movimiento continúo de electrones a través
de un circuito cerrado
Unidad de medida el voltio
La representamos con las letras U, E, Fem.
Lo abreviamos con las letras V
Lo medimos con un voltímetro
La conectamos en paralelo con el circuito
La materia como tal contiene igual número
de protones, neutrones, electrones y carecen
de carga eléctrica.
La energía hidráulica se transforma en
mecánica, ésta a su vez se transforma en
eléctrica, posteriormente se puede transformar
en mecánica o lumínica y por ultimo en
calórica
MATERIA
Denominamos materia a todo aquello que
ocupa un lugar en el espacio que podemos
percibir con nuestros sentidos, es decir, todo lo
que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es
materia. Toda la materia está formada por
átomos que son la mínima parte.
Partes que conforman el átomo
RESISTENCIA
Es la oposición al flujo continuo de
electrones o circulación de la corriente en un
circuito cerrado
Unidad de medida el Ohmio
La representamos con las letras R
1
JONATHAN DIAZ ORTIZ
Electricidad
Lo abreviamos con la letra griega Ω (Omega)
Lo medimos con un óhmetro
La conectamos en paralelo con el circuito
estando desconectado
mueven en una misma dirección conforme
saltan de un átomo a átomo, se vuelven en
su conjunto, una corriente eléctrica.
Para lograr que este movimiento de
electrones se dé en un sentido o dirección,
es necesaria una fuente de energía externa.
Cuando se ubica un material eléctricamente
neutro entre dos cuerpos cargados con
diferente potencial (tienen diferente carga),
los electrones se moverán desde el cuerpo
con potencial más negativo hacia el cuerpo
con potencia más positivo
Alambres: conductores que están formados
por un hilo sólido.
Cables: conductores fabricados con varios
alambres o hilos más delgados, con la
finalidad de darle mayor flexibilidad.
Cable paralelo o dúplex: conductores
aislados individualmente y se encuentran
unidos solo por sus aislamientos, o bien se
encuentran los conductores trenzados.
Cable encauchetado: conductores de dos o
mas cables independientes y conveniente
mente aislados, vienen recubiertos a su vez,
por otro aislante común.
SEMICONDUCTOR
Un semiconductor es una sustancia que se
comporta como conductor o como aislante
dependiendo del campo eléctrico en el que
se encuentre.
AISLANTE
POTENCIA ELECTRICA
Se denomina aislante eléctrico al material:
con escasa conductividad eléctrica, utilizado
para evitar cortocircuitos. Elemento utilizado
en las redes de distribución eléctrica para
fijar los conductores a sus soportes sin que
haya contacto eléctrico. tiene una resistencia
teóricamente infinita
Es la capacidad que posee un elemento para
realizar un trabajo en vatios en un tiempo
determinado
Unidad de medida el Vatio
La representamos con las letras P
Lo abreviamos con la letra w
Lo medimos con un vatímetro
La conectamos en serie-paralelo con el circuito
CONDUCTORES
Se aplica este concepto a los cuerpos
capaces de conducir o transmitir la
electricidad
Los conductores son materiales, en forma de
hilo sólido o cable a través de los cuales se
desplaza con facilidad la corriente eléctrica
La corriente eléctrica es un flujo ordenado de
electrones que atraviesa un material. Algunos
materiales como los "conductores" tienen
electrones libres que pasan con facilidad de un
átomo a otro. Estos electrones libres, si se
Los conductores empleados normalmente
son de cobre (los hay también en aluminio).
Principales características:
Deben tener muy buena resistencia eléctrica,
Deben ser mecánicamente fuertes y flexibles,
Deben llevar un aislamiento adecuado al uso
que se les va a dar
Los más frecuentemente utilizados son los
materiales plásticos y las cerámicas.
Algunos materiales, como el aire o el agua,
son aislantes bajo ciertas condiciones pero
no para otras.
El aire, por ejemplo, aislante a temperatura
ambiente y bajo condiciones de frecuencia
de la señal y potencia relativamente bajas,
puede convertirse en conductor.
Circuito abierto: ocurre cuando en el
circuito se presenta alguna interrupción, por
ejemplo al abrir un interruptor. En un circuito
abierto hay diferencia de potencial, pero la
corriente es nula.
Circuito cerrado: Si no hay interrupción en
el circuito. La corriente depende de los
elementos. En un circuito cerrado hay
diferencia de potencial y corriente.
ELECTRICIDAD
La electricidad es un fenómeno físico
originado por cargas eléctricas estáticas o en
movimiento y por su interacción. Cuando una
carga se encuentra en reposo produce
fuerzas sobre otras situadas en su entorno.
Si la carga se desplaza produce también
fuerzas magnéticas. Hay dos tipos de cargas
eléctricas, llamadas positivas y negativas.
Las cargas de igual nombre se repelen y las
de distinto nombre se atraen
FORMAS DE ENERGÍA DE ACUERDO
CON EL COMPORTAMIENTO
CORRIENTE CONTINUA (CC),
La corriente continua no cambia su
magnitud ni su dirección con el tiempo es
por ello que no tiene frecuencia de trabajo,
arranca de un valor mínimo hasta alcanzar
su máximo y así permanece hasta que se
desconecta el circuito va del terminal
negativo al terminal positivo – a + (que es un
desprendimiento de electrones), y su
generación se logra a través de procesos
químicos
No es equivocación, la corriente sale del
terminal negativo y termina en el positivo. Lo
que sucede es, que es un flujo de electrones
que tienen carga negativa.
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Circuitos eléctricos elementales: Los
elementos mínimos que constituyen un
circuito eléctrico, son: una fuente de tensión,
conductores eléctricos, y una carga.
2
JONATHAN DIAZ ORTIZ
Electricidad
lo repite en nuestro caso 60 veces por
segundo y se le llama frecuencia,
V=IxR
I=V/R
R=V/I
Frecuencia: es repetición de una acción en
un tiempo determinado, su unidad de medida
es el Hertz o ciclos por segundo.
Para recordar las tres expresiones de la Ley
de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que
tiene mucha similitud con las fórmulas
analizadas anteriormente.
El siguiente gráfico aclara el concepto:
En este caso el gráfico muestra el voltaje
(que es también alterno) y tenemos que la
magnitud de éste varía primero hacia arriba y
luego hacia abajo (de la misma forma en que
se comporta la corriente) y nos da una forma
de onda llamada: onda senoidal.
Principio de generación de CC
Se toman dos electrodos uno cargado muy
negativamente
y
otro
cargado
muy
positivamente
Triángulo de la ley de Ohm
CORTOCIRCUITO:
fenómeno
eléctrico
ocasionado por una unión accidental o
intencional de muy baja resistencia entre dos
o más puntos de diferente potencial (voltaje)
de un mismo circuito
Se ve que la onda senoidal es periódica (se
repite
la
misma
forma
de
onda
continuamente) Si se toma un período de
ésta (un ciclo completo), se dice que tiene
una distancia angular de 360o.
Este tipo de corriente es la que nos llega a
nuestras casas y la usamos para alimentar la
TV, el equipo de sonido, la lavadora, la
refrigeradora, etc.
CORRIENTE ALTERNA
La diferencia de la corriente alterna con la
corriente continua, es que la continua circula
sólo en un sentido. La corriente alterna (como
su nombre lo indica) circula durante un tiempo
en un sentido y después en sentido opuesto,
volviéndose a repetir el mismo proceso en
forma constante.
No tiene polaridad, al positivo se le llama fase o
línea y el negativo se le denomina neutro, varia
constantemente de valor así: arranca de cero
alcanza un valor máximo positivo, regresa a
cero, alcanza su valor máximo negativo y
vuelve a cero completando así un ciclo y esto
INDUCCIÓN Fenómeno en el que un cuerpo
energizado, transmite por medio de su
campo eléctrico o magnético, energía a otro
cuerpo, a pesar de estar separados por un
dieléctrico
Principio de generación de AC
Si desplazamos un imán a lo largo de un
conductor se presenta entre las terminales
de este una diferencia de potencial, lo mismo
ocurre si dejamos quieto al imán y a quien
desplazamos es al conductor.
Para que halle generación de AC se precisa
de campo magnético, bobina o conductor,
movimiento relativo.
CORRIENTE DE CONTACTO: corriente que
circula a través del cuerpo humano, cuando
está sometido a una tensión.
LEY DE OHM
GEORG SIMON OHM (1787-1854)
Físico y matemático alemán. Descubrió una
de las leyes fundamentales de los circuitos
de corriente eléctrica, conocida como “Ley de
Ohm”.
Postulado general de la Ley de Ohm
El flujo de corriente en amper que circula
por un circuito eléctrico cerrado, es
directamente proporcional a la tensión o
voltaje
aplicado,
e
inversamente
proporcional a la resistencia en ohm de la
carga que tiene conectada.
En todo circuito eléctrico la intensidad de la
corriente es directamente proporcional al
voltaje e inversamente proporcional a la
resistencia.
LEY DE WATT
Es la relación existente entre las magnitudes:
potencia en vatios, voltaje, e intensidad de
corriente en todo circuito.
En todo circuito eléctrico la potencia es igual
al producto de la intensidad por el voltaje
P=IxV
I=P/V
V=P/I
Para recordar las tres expresiones de la Ley
de Watt se utiliza el siguiente triángulo que
tiene mucha similitud con las fórmulas
analizadas anteriormente.
Otra sería
Es la relación existente entre las magnitudes
voltaje, intensidad de corriente y resistencia
en todo circuito.
En todo circuito eléctrico el voltaje es igual al
producto de la intensidad por la resistencia
Triángulo de la ley de Watt
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JONATHAN DIAZ ORTIZ
Electricidad
Cuando a un elemento se le aplica la mitad del
voltaje para el cual fue diseñado, nos entrega el
25% de su potencia.
CIRCUITOS PARALELO
Es todo elemento que está conectado en
forma independiente, eso implica que si uno
de ellos se daña o deja de funcionar los
demás continúan trabajando
FORMULAS AUXILIARES
Es la mezcla de la ley de ohm y la ley de wat
Reemplazando V en la ley de watt
Se define un circuito paralelo como aquel
circuito en el que la corriente eléctrica se
bifurca en cada nodo. Su característica más
importante es el hecho de que el voltaje en
cada elemento del circuito es el mismo.
P= V*I DE DONDE P = (I*R) *I
P = I2*R
2
R= P/ I
2 =
I P/R
Reemplazando I en ley de watt
P= V* I DE DONDE P = V *(V/R)
2
P = V /R
2
R=V/P
2=
V P*R
CIRCUITO SERIE
Son dos o más elementos interconectados, de
tal manera que el final del primero es el
principio del segundo y así sucesivamente, esto
implica que si un elemento deja de funcionar los
demás también.
Además se define como aquel circuito en el que
la corriente eléctrica solo tiene un camino para
llegar al punto de partida, sin importar los
elementos intermedios. En el caso concreto de
solo arreglos de resistencias la corriente
eléctrica es la misma en todos los puntos del
circuito
En todo circuito serie la intensidad de la
corriente no varía es igual en cualquier parte
del circuito I0=I1=I2=In
CIRCUITO MIXTO:
Es una combinación de elementos tanto en
serie como en paralelos. Para la solución de
estos problemas se trata de resolver primero
todos los elementos que se encuentran en
más alejados de la fuente bien sea en serie y
en paralelo para finalmente reducir a la un
circuito puro,
En todo circuito serie el voltaje total es la
suma de los voltajes parciales V0=V1+V2+Vn
En todo circuito serie la resistencia total es
la suma de las resistencia parciales
R0=R1+R2+Rn
El circuito serie también se llama divisor de
voltaje
En todo circuito paralelo la intensidad de la
corriente varia en todo el circuito I0=I1+I2+In
En todo circuito paralelo el voltaje total no
varía en ninguna parte del circuito
V0=V1=V2=Vn
En todo circuito paralelo el inverso
multiplicativo de la resistencia es igual a la
suma
aritmética
de
los
inversos
multiplicativos de las resistencias parciales
1/R0=1/R1+1/R2+1/Rn
El circuito paralelo también se llama divisor
de corriente
EL MULTIMETRO
El multímetro es también conocido como
VOM (Voltios, Ohmios, Miliamperímetro),
aunque en la actualidad hay multímetros con
capacidad
de
medir
muchas
otras
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JONATHAN DIAZ ORTIZ
Electricidad
magnitudes.
(capacitancia,
frecuencia,
temperatura, etc.).
Hay dos tipos de multímetros: los analógicos y
los digitales.
Toda instalación eléctrica se le debe instalar
línea o descarga a tierra.
DESCARGA A TIERRA
Consiste en una varilla de cobre de 5/8 de
pulgada de diámetro x 1.8 m de longitud, es
su defecto se utiliza una varilla de hierro
forrada en cobre, también llamada varilla
coper-well, su función es reemplazar el
neutro en caso de que este falle.
Los multímetros analógicos son fáciles de
identificar por una aguja que al moverse sobre
una escala indica del valor de la magnitud
medida
Va conectada a través de un conductor del
mismo calibre del neutro.
Verificación de una buena descarga a tierra.
El selector de funciones sirve para escoger el
tipo de medida que se realizará. Ejemplo:
Medidas con multimetro análogo y digital
Voltaje A.C. (ACV)
corriente alterna (en voltios)
Voltaje
Voltaje DC (DCV)
Voltaje
corriente directa (en voltios)
Multímetro analógico
Los multímetros digitales se identifican
principalmente por un panel numérico para leer
los valores medidos, la ausencia de la escala
que es común en los analógicos. Lo que si
tienen es un selector de función y un
selector de escala (algunos no tienenselector
de escala pues el VOM la determina
automáticamente). Algunos tienen en un solo
selector central.
en
INSTALACIONES ELECTRICAS
en
Corriente AC (AC-mA)
(en miliamperios
Corriente
alterna
Corriente DC (DC-mA)
(en miliamperios
Corriente
directa
Resistencia (Ω)
ohmios / ohm
Resistencia
(en
ACOMETIDA
Es la parte de la instalación que va desde las
redes de distribución de la empresa, hasta el
tablero de distribución (caja de breaker), el
calibre mínimo aceptado por las empresas es
2 numero N 8 para las fases y numero N 10
para el neutro.
REQUISITOS
Si el tablero de distribución o caja de breaker
está situado a más de metro y medio del
contador se precisa instalar protección para
la acometida.
Después de clavar la varilla procedemos a
verificar su eficacia así:
Con la ayuda de un óhmetro colocamos una
de la puntas al neutro y la otra a la varilla
copperwell, si nos marca una resistencia
hasta 5 Ω o menor, la descarga esta buena.
Con la ayuda de un voltímetro, el voltaje
entre la fase y la línea a tierra, debe ser igual
que entre fase y neutro.
Con la ayuda de un bombillo bueno
conectamos la bombilla entre la varilla y una
fase y si la potencia del bombillo es buena la
descarga es correcta.
Si no tenemos una buena descarga a tierra
tenemos que adecuar el terreno así:
Todos los elementos con capacidad de
1000w en adelante se les deben instalar
protección independiente.
Se abre un hueco de la longitud de la varilla y
procedemos
Introducimos la varilla se cubre con una capa
de 30 cm. de pentonita, otra de 30 cm. de
carbón, otros 30 cm. de tierra y se repite lo
mismo hasta cubrir la varilla.
La máxima cantidad de elementos a instalar
por circuito deben ser 10 (potencia
equivalente 1000W)
Si después de hacer esto no sirve hay que
ubicar varias varillas interconectadas entre
sí.
Todos los tomas deben alambrarse en
calibre numero N 12
En toda instalación eléctrica lo primero
que se conecta es el neutro y en caso de
que se esté desconectando lo último que
se desconecta de el neutro
El calibre mínimo admitido en instalaciones
por tubería es el numero N 14
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JONATHAN DIAZ ORTIZ
Electricidad
JAMAS Y POR NINGUNA CIRCUNSTANCIA
SE DEBE DE INTERRUMPIR EL NEUTRO
LAS "5 REGLAS DE TIPO DE INSTALACIÓN
ORO" PARA
BAJA
ALTA
TRABAJAR EN
TENSIÓN
TENSIÓN
INSTALACIONES
V mayor
ELÉCTRICAS SIN V menor que
1000 o igual que 1000 V
TENSIÓN
que 1000V
1ª
Abrir todas las
fuentes de
tensión.
Obligatorio
Comprobación de
la ausencia de
tensión.
Obligatorio
Puesta a tierra y
Recomendable Obligatorio
en cortocircuito
Señalización y
5ª delimitación de la Recomendable Obligatorio
zona de trabajo.
RECOMENDACIONES
Como en toda actividad, en el trabajo
eléctrico, recalcamos que debemos de tener
precauciones y reducir los riesgos a cero "0".
Obligatorio
Enclavamiento o
Obligatorio,
bloqueo, si es
Obligatorio, si
2ª
si es
posible, de los
es posible
posible
aparatos de corte
3ª
4ª
Obligatorio
Cuando
la
electricidad
se
maneja
inteligentemente, es segura. Para que una
persona pueda considerarse un electricista
competente, debe de aplicar algunas regla:
1.- Se debe de usar ropa adecuada para este
trabajo.
2.- NO usar en el cuerpo piezas de metal,
ejemplo, cadenas, relojes, anillos, etc. ya que
podrían ocasionar un corto circuito.
3.- Cuando se trabaja cerca de partes con
corriente o maquinaria, usar ropa ajustada y
zapatos antideslizantes.
4.- De preferencia, trabajar sin energía.
5.- Al trabajar en líneas de alta tensión,
aunque se haya desconectado el circuito, se
debe de conectar (el electricista) a tierra con
un buen conductor
6.- Es conveniente trabajar con guantes
adecuados cuando se trabaja cerca de líneas
de alto voltaje y proteger los cables con un
material aislante.
7.- Si no se tiene la seguridad del voltaje, o si
esta desactivado, no correr riesgos.
8.- Deberán abrirse los interruptores
completamente, no a la mitad y no cerrarlos
hasta estar seguro de las condiciones del
circuito.
9.- Si se desconoce el circuito o si es una
conexión complicada, familiarizarse primero y
que todo este correcto. Hacer un diagrama
del circuito y estudiarlo detenidamente, si hay
otra persona, pedirle que verifique las
conexiones o bien el diagrama.
____________________________________
10.- Hacer uso de herramientas adecuadas
(barras aisladoras) para el manejo de
interruptores de alta potencia.
DE SER POSIBLE OPERAR EL CIRCUITO
CON UNA SOLA MANO.
___________________________________
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JONATHAN DIAZ ORTIZ
Electricidad
palabras, la separación de aislamiento debe de hacerse de la forma que se le saca punta a un
lápiz.
Toda vez que se ha retirado el aislamiento, se debe de limpiar el metal, con la misma navaja hasta
que quede brilloso, con esto se establece un buen contacto entre los conductores, si el alambre
fuera estañado, no es necesario rasparlo.
UNION WESTERN UNION: Se usa para unir dos conductores para formar uno de mayor longitud
(ver ilustración al inicio de la página)
UNION COLA DE RATA: Cuando los conductores no van a recibir demasiada tensión y por lo
mismo las uniones no van a resistir ninguna fuerza, por ejemplo, para unir los alambres dentro de
las cajas para tubo o conducto, es aquí donde se usa este tipo de unión, no es conveniente
cuando va a soportar peso. Cuando se hace esta unión se debe de quitar unos 8 cm. de
aislamiento y cruzarlos y luego torciéndolos como se indica en la figura abajo.
UNION DE TRES ALAMBRES: Este tipo de unión no deberá soportar tensión.
UNION PARA LAMPARA: Este tipo de unión se ilustra en la figura abajo. Esta conexión se usa en
accesorios que se instalaran permanentemente, los alambres utilizados generalmente son del No.
14 en la línea y No. 16 ó 18 en los accesorios
UNION DE TOMA: Este amarre generalmente se usa para unir un conductor a otro que lleve
corriente, también se le llama unión de derivación
UNION DE TOMA DOBLE: Este tipo de unión también la puedes ver en figura abajo.
UNION ENROLLADA: A esta unión también se le llama "unión británica", se utiliza para unir
alambres del calibre 8 o más gruesos.
AMARRES DE ENROLLADO MULTIPLE: Este se utiliza para cables.
Toda vez que se han efectuado las uniones, se procede a aislarlas con cinta adhesiva de tal forma
que no queden partes del alambre expuestas.
HERRAMIENTAS QUE SE DEBEN DE USAR:
EMPALMES
COMO SE QUITA EL AISLAMIENTO:
Una buena unión se inicia con el retiro del aislamiento de los extremos de los conductores a
unirse. Debe de hacerse de forma diagonal y no a escuadra con respecto al conductor, porque
podría hacerse incisiones en este y como resultado debilitarlo y romperse, si se hace un corte
profundo en el conductor la resistencia del mismo será más alta al paso de la corriente. En otras
.
1.- Cortador pela cable
2- Alicates de electricista
3- Cuchillo de electricista
CALIBRES DE CONDUCTORES
Todos los conductores están diseñados para
que soporten una determinada cantidad de
corriente y por lo tanto deban protegerse con
un corta circuito o breaker apropiado.
Conductor
Corriente
14
12
10
8
6
4
2
18
25
30
40
55
70
95
15
20
30
40
50-60
70-75
95-100
Breaker
7
JONATHAN DIAZ ORTIZ