53041413 taller electrico by Kranford Castillo Lázaro

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Taller Eléctrico

ÍNDICE

Unidad I: 1. 2. 3.

5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

OPERACIONES BÁSICAS Y EMPALMES EN CONDUCTORES ELÉCTRICOS (PARTE I)

Objetivos ...................................................................................................... 1 Introducción ................................................................................................. 1 Normas de precaución y seguridad en el taller ................................................. 2 3.1. Normas de precaución ........................................................................ 2 3.2. Normas de higiene .............................................................................. 3 3.3. Uso de herramientas ........................................................................... 3 3.4. Uso de escaleras ................................................................................. 4 3.5 Señalización de Seguridad ................................................................... 5 3.6 Clasificación de la señalización ............................................................. 5 3.7 Equipo de Protección Personal ............................................................. 7 3.8 Dispositivos de Protección.................................................................... 7 3.9 Permisos ............................................................................................ 8 Causas y efectos de la corriente sobre el cuerpo humano ............................... 10 4.1. Causas ............................................................................................. 10 4.2. Efectos............................................................................................. 11 4.3. Primeros auxilios ............................................................................... 12 Conductores eléctricos ................................................................................. 14 5.1. Calibre de los conductores eléctricos .................................................. 14 Alicates....................................................................................................... 17 Destornilladores .......................................................................................... 20 7.1. Cómo usar el destornillador ............................................................... 21 7.2. Precauciones de seguridad ................................................................ 21 Cuchilla de electricista .................................................................................. 22 8.1. Prevención de daños y accidentes ...................................................... 22 Sierra de mano............................................................................................ 22 Martillo ....................................................................................................... 23 Cartucheras ................................................................................................ 23 Guantes de electricista ................................................................................. 24 Cascos de protección ................................................................................... 24 Lentes de protección.................................................................................... 25 Calzado de seguridad ................................................................................... 25 Escalera ...................................................................................................... 26 Empalmes ................................................................................................... 26 17.1. Características de los empalmes ......................................................... 27 17.2. Tipos de Empalmes ........................................................................... 27

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Unidad II: 1. 2. 3.

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OPERACIONES BÁSICAS CON CONDUCTORES ELÉCTRICOS Y APLICACIÓN DE SOLDADURA (PARTE II)

Objetivos .................................................................................................... 29 Introducción ................................................................................................ 29 Definiciones ................................................................................................. 30

Unidad III: INSTALACIÓN ELÉCTRICA VISIBLE 1. 2. 3.

6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

Objetivos .................................................................................................... 41 Introducción ................................................................................................ 41 Circuito eléctrico ......................................................................................... 43 3.1. Partes del circuito eléctrico ................................................................. 43 3.1.1. Generador ........................................................................... 43 3.1.2. Cables y conectores.............................................................. 44 3.1.3. Elementos de control ............................................................ 44 3.1.4. Elementos de protección ....................................................... 44 3.1.5. Receptor ............................................................................. 44 Componentes de una instalación eléctrica ...................................................... 44 4.1. Interruptor termomagnético ............................................................... 44 4.2. Interruptor diferencial ........................................................................ 46 4.3. Lámpara incandescente ..................................................................... 48 4.4. Interruptores .................................................................................... 49 4.5. Portalámparas ................................................................................... 49 4.6. Tomacorrientes ................................................................................. 50 4.7. Canaletas ......................................................................................... 50 Esquemas y planos ...................................................................................... 51 5.1. Esquema de principio......................................................................... 52 5.2. Esquema general de conexiones ......................................................... 52 5.3. Esquema Unifilar ............................................................................... 53 Ubicación y recorrido de los componentes ..................................................... 54 Tablero de distribución ................................................................................. 55 Recorrido de la canaleta ............................................................................... 58 Uso de Instrumentos .................................................................................... 60 Seguridad.................................................................................................... 61 Funciones de Voltaje DC, Voltaje AC. ............................................................. 62 Funciones de Resistencia Ω y Continuidad ...................................................... 63 Funciones de Corriente µA, MA y A ................................................................ 64 Medidor de Aislamiento ................................................................................ 65

Unidad IV: 1. 2. 3.

INSTALACIÓN ELÉCTRICA SEMIVISIBLE CON TUBOS DE PVC

Objetivos .................................................................................................... 69 Introducción ................................................................................................ 69 Tubos de plásticos (PVC) ............................................................................. 70 3.1. Clase liviana (L) y clase pesada (P) ..................................................... 70 3.2. Usos................................................................................................. 71 3.3. Condiciones de uso y conservación ..................................................... 71 3.4. Equipos para dar forma a los tubos de PVC ......................................... 72

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4. 5. 6.

7. 8. 9.

3.5. Tipos de curvas que se realizan en los tubos de PVC ............................ 72 3.6. Empalme de tubos ............................................................................ 73 Cajas de conexión ....................................................................................... 74 Circuitos eléctricos ....................................................................................... 74 Interruptores de conmutación....................................................................... 75 6.1. Interruptor de tres vías (S3) .............................................................. 76 6.2. Interruptor de cuatro vías (S4) ........................................................... 76 6.3. Los interruptores de conmutación en los circuitos ................................ 76 Accesorios utilizados en una instalación eléctrica ........................................... 77 Cajas de conexión utilizadas en instalaciones eléctricas ................................... 79 Procedimiento ............................................................................................. 79

Unidad V: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

INSTALACIÓN ELÉCTRICA EMPOTRADA

Objetivos .................................................................................................... 81 Introducción ............................................................................................... 81 Instalaciones eléctricas empotradas .............................................................. 82 Sistema puesta a tierra ................................................................................ 83 4.1. Queda terminantemente prohibido ..................................................... 85 Lámpara fluorescente longitudinal ................................................................. 86 Arrancador .................................................................................................. 87 Reactor....................................................................................................... 88 Emisión de Luz Fluorescente......................................................................... 90 Funcionamiento de las Lámparas Fluorescentes ............................................. 92 Ventajas de las Lámparas Fluorescentes ........................................................ 94 Código de Identificación de los tubos fluorescentes de acuerdo con su diámentro ................................................................................................... 95 11.1. Lámpara Fluorescente Circular ........................................................... 96

Unidad VI: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

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INSTALACIÓN DE RELÉS EN CIRCUITOS DE COMUNICACIÓN

Objetivos .................................................................................................. 100 Sistema Intercomunicador .......................................................................... 100 Términos Básicos....................................................................................... 101 Intercomunicadores del Cableado ............................................................... 102 Intercomunicadores de dos hilos de la Difusión ............................................ 103 Intercomunicadores de Cuatro Cables de la Difusión..................................... 104 Intercomunicadores Inalámbricos ............................................................... 105 Sistema Intercomunicador para Edificio ....................................................... 106 Sistema de Intercomunicador Combinado .................................................... 106 Sistema de Intercomunicador sin frente de calle .......................................... 107 Sistema de Video Portero ........................................................................... 107 Nuevos Modelos de Intercomunicador ......................................................... 108

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Unidad VII: INSTALACIÓN DE RELÉS EN CIRCUITOS DE CONTROL 1. 2. 3.

4. 5.

Objetivos .................................................................................................. 111 Introducción .............................................................................................. 111 EL Relé ..................................................................................................... 112 3.1. Tipos de Relés ................................................................................ 112 3.2. El Relé Electromagnético .................................................................. 113 3.3. Relés de Estado Sólido ..................................................................... 113 3.4. Ventajas de los Relés ....................................................................... 114 3.5. Partes de un Relé ............................................................................ 114 Caja de Botones o Pulsadores ..................................................................... 115 Relé Temporizador ..................................................................................... 116 5.1. Relé con retardo a la conexión ......................................................... 117 5.2. Relé con retardo a la desconexión .................................................... 117

Unidad VIII: INSTALACIÓN DE UN CIRCUITO DE CONTROL CON DETECTOR FOTOELÉCTRICO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Objetivos .................................................................................................. 119 Introducción .............................................................................................. 119 Sensor Fotoeléctrico ................................................................................... 119 3.1. Característica del Sensor Fotoeléctrico............................................... 120 Resistencias .............................................................................................. 121 4.1. Resistencias Variables ...................................................................... 122 Transistores .............................................................................................. 122 Diodos ...................................................................................................... 123 Resistores LDR .......................................................................................... 123 Contactores ............................................................................................... 125 8.1. Constitución de un Contactor................................................................ 125 Relés Térmicos .......................................................................................... 127 9.1. Características..................................................................................... 128 9.2. Funcionamiento................................................................................... 128

Unidad IX: ARRANQUE DIRECTOR DE MOTOR ELÉCTRICO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Objetivos .................................................................................................. 131 Introducción .............................................................................................. 131 Arranque Directo ....................................................................................... 132 Control de Nivel ......................................................................................... 134 Motor Eléctrico .......................................................................................... 136 Conexiones de Motor.................................................................................. 137 Electrobomba ............................................................................................ 138 Procedimientos .......................................................................................... 139

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UNIDAD I

OPERACIONES BÁSICAS CON CONDUCTORES ELÉCTRICOS (PARTE I)

OBJETIVOS 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Aplicar normas de seguridad en el taller eléctrico. Explicar los efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo humano. Desarrollar habilidades en el manejo de herramientas de uso eléctrico. Desarrollar habilidades en labores básicas con conductores eléctricos. Diferenciar las técnicas de empalmes con conductores sólidos. Desarrollar habilidades para ejecutar empalmes.

INTRODUCCIÓN Bienvenido al “TALLER ELÉCTRICO”, en este curso se presentarán retos que estamos seguros que usted logrará superar, asimismo se le proveerá de conocimientos y desarrollo de sus habilidades en el trabajo eléctrico, para lo cual le servirá en el futuro como apoyo a su trabajo dentro de la industria o en la vida diaria. Es así que usted y su profesor formarán un equipo de trabajo que le permitirá poder entender y superar estos retos, confíe en su profesor, pregunte cuantas veces sea necesario, no tema, su profesor comprende que usted no tiene experiencia en este tipo de trabajo. En esta primera clase usted realizará trabajos básicos de electricidad que le ayudarán a conocer algunos tipos de conductores y el manejo de herramientas básicas para hacer ojalillos, los cuales son elementos muy necesarios en las conexiones eléctricas. Además recibirá indicaciones y consejos sobre seguridad, preste mucha atención a esto, son conocimientos que le servirán para cuidar su integridad física y preservar los equipos. Una de las actividades más comunes del profesional técnico es realizar empalmes de conductores de diversos tipos, con el fin de prolongarlos, derivar o cerrar circuitos eléctricos. La técnica para empalmar conductores se desarrolla con la práctica, de esta manera se consigue trabajos de calidad, que no solamente permitirá la continuidad del servicio eléctrico, sino que, además, reducirá los costos por mantenimiento. En este taller usted medirá, cortará y desaislará los conductores,

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aprenderá que cuidados se debe tener al realizar estas tareas y procederá ha realizar los empalmes con conductores sólidos siguiendo las indicaciones de su profesor. 3.

NORMAS DE PRECAUCIÓN Y SEGURIDAD EN EL TALLER Los accidentes de trabajo y enfermedades profesionales son factores que interfieren en el desarrollo normal de la actividad empresarial, incidiendo negativamente en su productividad y por consiguiente amenazando su solidez y permanencia en el mercado; conllevando además graves implicaciones en el ámbito laboral, familiar y social. 3.1.

NORMAS DE PRECAUCIÓN 1.

Solo ingresaran los alumnos que se encuentren correctamente vestidos, con sus calzados de seguridad. No zapatillas.

No trabaje con el cabello largo, en caso contrario recogerlo con una malla.

En el taller no se trabaja con short, ni bermudas, ni polos con manga cero.

Mantenga limpio y ordenado su puesto de trabajo

No limpie las manos, ni herramientas o piezas en las ropas de trabajo.

Mantenga el orden y la disciplina dentro y fuera del aula, evite las distracciones, silbidos o los juegos de cualquier tipo.

Use ropa especialmente diseñada para trabajos eléctricos (guantes, gafas, casco, zapatos con suela de goma, etc.).

Al finalizar el trabajo, deje todo ordenado.

El puesto de trabajo, banco, tornillo, suelo, etc., debe de conservarse limpio, lo que dice mucho en favor del alumno.

10. Toda infracción a las normas establecidas serán sancionadas, con una amonestación, si la falta es grave, se le invita a retirarse del salón y se informará a la dirección docente.

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3.2.

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NORMAS DE HIGIENE 1.

La limpieza tiene como propósito clave el de mantener todo en condición óptima, de modo que cuando alguien necesite utilizar algo lo encuentre listo para su uso.

Antes de realizar una práctica, debe lee detenidamente para adquirir una idea clara de su objetivo, fundamento y técnica. Los resultados deben ser siempre anotados cuidadosamente apenas se conozcan.

El orden y la limpieza deben presidir todas las experiencias del laboratorio. En consecuencia, al terminar cada práctica se procederá a limpiar cuidadosamente el material que se ha utilizado.

Cada grupo de prácticas se responsabilizará de su zona de trabajo y de su material.

La limpieza de las manos puede lograrse con algodones o trapos, para limpiar las piezas es preferible el uso de trapos.

Las manos deben de lavarse siempre que hay ocasión y cuando se empiece un trabajo con piezas delicadas.

Con las manos limpias se evitan las infecciones de rasguños o heridas.

Al terminar el trabajo, inmediatamente lávese las manos con el máximo esmero.

No dejes materiales alrededor de las máquinas. Colócalos en lugar seguro y donde no estorben el paso.

10. Guarda ordenadamente los materiales y herramientas. No los dejes en lugares inseguros. 11. No obstruyas los pasillos, escaleras, puertas o salidas de emergencia.

3.3.

USO DE HERRAMIENTAS 1.

Estudie las posibilidades de empleo de cada herramienta, así como el cuidado necesario. Si tiene alguna duda, consulte al profesor.

Utiliza el equipo de seguridad que la institución pone a tu disposición.

Si observas alguna deficiencia en él, haz enseguida del conocimiento de tu profesor.

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Mantén tu equipo de seguridad en perfecto estado de conservación y cuando esté deteriorado pide que sea cambiado por otro.

Lleva ajustadas las ropas de trabajo; es peligroso llevar partes desgarradas, sueltas o que cuelguen.

En trabajos con riesgos de lesiones en la cabeza, utiliza el casco.

Si ejecutas o presencias trabajos con proyecciones, salpicaduras, deslumbramientos, etc. utiliza gafas de seguridad.

Si hay riesgos de lesiones para tus pies, no dejes de usar calzado de seguridad.

Utiliza las herramientas manuales sólo para sus fines específicos. Inspecciónalas periódicamente.

10. Las herramientas defectuosas deben ser retiradas de uso. 11. No lleves herramientas en los bolsillos. Utiliza el portaherramientas. 12. Cuando no la utilices, deja las herramientas ordenadas en el cajón, de tal manera que permitan su rápida ubicación. Estas herramientas deben marcarse con números o iniciales, evitando las confusiones o pérdidas. 13. Si algo no sale bien, comunique al profesor para recibir su ayuda. No oculte los errores cometidos, al descubrirse éstos, resulta embarazoso las disculpas. 3.4.

USO DE ESCALERAS 1. Antes de utilizar una escalera comprueba que se encuentre en perfecto estado. 2. Cuando suba por una escalera use siempre las dos manos 3. No utilices nunca escaleras empalmadas una con otra, salvo que estén preparadas para ello. 4. Atención si tienes que situar una escalera en las proximidades de instalaciones con tensión. Provéelo antes y toma precauciones. 5. La escalera debe estar siempre bien asentada. Cerciórate de que no se pueda deslizar. 6. Al subir o bajar, da siempre la cara a la escalera.

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7. Nunca lleve objetos en las manos al subir escaleras. 8. Tenga cuidado con las condiciones del clima al subir escaleras pues con la lluvia éstas puede ponerse resbalosas. 3.5.

SEÑALIZACIÓN DE SEGURIDAD

Se aplica al servicio de los individuos, a su orientación en un espacio a un lugar determinado, para la mejor y la más rápida accesibilidad a los servicios requeridos y para una mayor seguridad en los desplazamientos y las acciones. Precisamente la señalización constituye una forma de guía para el individuo en un lugar determinado, que llama discretamente su atención y da la información requerida en forma “instantánea” y “universal”. 1. Todos somos conscientes de la importancia que en nuestros días ha alcanzado la señalización en la vida urbana y la circulación de todo tipo. 2. En el mundo laboral se dan situaciones de peligro en las que conviene que el trabajador reciba una determinada información relativa a la seguridad y que denominamos SEÑALIZACIÓN DE SEGURIDAD. 3. Su empleo es complementario de las medidas de seguridad adoptadas, tales como uso de resguardos o dispositivos de seguridad, protecciones personales, salidas de emergencia, etc. y su puesta en práctica es inmediata. 3.6.

CLASIFICACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN

De acuerdo con las distintas características de uso, las señales pueden tener una clasificación que se puede agrupar en los siguientes ítems: Señales informativas: son aquéllas que brindan información, ya sea puntual o general, en relación con la identificación o denominación. Señales de orientación: son aquéllas que permiten determinar orientaciones de localización, accesos, salidas de emergencia, direccionamiento, etc. Señales normativas: son aquéllas que se determinan específicamente según el sistema que las comprende, es decir, guardan relación entre el sistema particular para las que fueron generadas. Por ejemplo: en el caso de sistemas de seguridad (industrial, urbanas, hospitalarias, en administración pública, etc.) existen: señales de prohibición, señales de atención, señales de obligación, señales de prevención, señales de seguridad, señales viales

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Tabla 1. Fuente: http://www.eurosenal.com/images/cuadrocolor1.gif

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3.7.

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EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL En toda empresa existen situaciones inquebrantables de peligro, ante esta ineludible situación los empresarios, técnicos, gerentes y demás personal técnico y trabajadores, han diseñado técnicas a objeto de evitar el constante perecimientos del trabajador, sin embargo a pesar de que se recomienda buscar el epicentro del problema para atacar y solucionar el mismo de raíz, esto no siempre es posible, es por tal motivo que los equipos de protección personal (E.P.P.) juegan un rol fundamental en el higiene y seguridad del operario, ya que los mismos se encargan de evitar el contacto directo con superficies, ambiente, y cualquier otro ente que pueda afectar negativamente su existencia, aparte de crear comodidad en el sitio de trabajos. Para logra una secuencia lógica primero se definirá lo que es un equipo de protección personal (E.P.P), luego se estudiará la importancia y como persuadir al operario para que comprenda las consecuencias positivas que acarrea el uso de estos, seguidamente nos pasearemos por el cuerpo humano desde los pies hasta la cabeza para explicar detalladamente el debido uso de los E.P.P., en cada una de las partes.

3.8.

DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN La gran mayoría de daños a los pies se deben a la caída de objetos pesados. Es fácil conseguir zapatos de seguridad que protejan en contra de esa clase de riesgo. Esa clase de zapatos pueden conseguirse en tamaños, formas, y estilos, que a la vez se adaptan bien a diferentes pies, y además tienen buen aspecto. Por la aparente vulnerabilidad de los dedos, manos y brazos, con frecuencia se deben usar equipos protectores, tales equipos como el guante y de acuerdo a sus materiales y sus diversas adaptaciones hacen que tengan un amplio uso de acuerdo a las consideraciones correspondientes a su aplicación. Además del largo para proteger el antebrazo y brazo del obrero. La protección a la cabeza es una de las partes a ser mejor protegida, ya que es allí donde se encuentra nuestro centro de mando, es decir el cerebro y sus componentes. Debe suministrarse protección para la cabeza a aquellos trabajadores que están expuestos a sufrir accidentes en esta parte del cuerpo, creados particularmente por la realización de trabajos como trabajo con árboles, construcción y montaje, construcción de buques navales, en minas , trabajos con aviones, trabajos con el manejo de metales básicos de gran tamaño (aceros y aluminios), y los de las industrias químicas, además de poder usarse donde se crea que exista el riesgo de algún golpe a la cabeza.. Estos cascos se pueden dividir en cascos de ala completa, o de visera. Además estas dos clases se subdividen en: CLASE A y B: resistentes al agua y a la combustión lenta, y a labores eléctricos.

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CLASE C: resistentes al agua y a la combustión lenta. CLASE D: son resistentes al fuego, son de tipo auto extinguibles y no conductores de la electricidad. La suspensión del casco es la parte que confiere a este las propiedades de distribuir los impactos. Existen forros para los cascos que protegen al trabajador en tiempos fríos, haciéndolos mas ergonómicos y confortables. Para mantener el casco en su lugar existen los barboquejos, que le permiten al trabajador sostener el casco en su cabeza y evitar que este se le caiga. Los sonidos se escuchan en condiciones normales como una variación de diferencias de presión y llegan al oído para luego ser transmitidas por los mecanismos auditivos al cerebro, en donde se producen diferentes sensaciones, de acuerdo al tipo de ruido, los perjudiciales que excedan los niveles de exposición al ruido permitidos (85-90 dB) se deben realizar disminuciones en la fuente de emisión, pero a veces no es suficiente y se debe acudir a la protección del oído, sea en su parte interna, o directamente en los canales auditivos. El proteger los ojos y la cara de lesiones debido a entes físicos y químicos, como también de radiaciones, es vital para cualquier tipo de manejo de programas de seguridad industrial. En algunas operaciones es necesario proteger la totalidad de la cara, y en algunos casos, se requiere que esta protección sea fuerte para que los ojos queden salvaguardados del riesgo ocasionado por partículas volantes relativamente pesadas. 3.9.

PERMISOS Con el fin de evitar que usted como trabajador sufra lesiones graves y mortales, es muy importante que conozcan si en su trabajo que realizara existen los permisos para de alto riesgo que así lo requieren. Solicitar el permiso a la persona calificada para tal fin en su trabajo. Ella debe diligenciar y verificar el cumplimiento de las condiciones de seguridad. Solicitar permisos adicionales si hay que realizar otras actividades de alto riesgo. Garantizar y verificar que los encargados también diligencien el respectivo permiso. Verificar que existan y que estén en buen estado los elementos de seguridad y otros equipos necesarios para realizar el trabajo.

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Fig. 1. Permiso para realizar los trabajos Fuente: http://www.suratep.com/artículos/49/10muneco.gif

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USO DE LA ELECTRICIDAD 1. Todo circuito eléctrico, debe considerarse peligroso, si es que no se toman las precauciones necesarias de seguridad. 2. Desconecte el circuito antes de realizar cualquier reparación. 3. Aún cuando el circuito esté desconectado, verifique si hay paso de corriente eléctrica, utilizando herramientas con aislamiento. No realice reparaciones eléctricas sin tener el conocimiento técnico. 4. Evite el uso de anillos, cadenas metálicas, etc., estos pueden entrar en contacto con un punto del circuito y originar una descarga eléctrica. También se puede producir cortocircuitos que provoquen averías y quemaduras. 5. Asegurar un buen contacto entre el tomacorriente y el equipo conectado, así como el aislamiento del cable, sobre todo en el punto de empalme. 6. Instalar la toma de la puesta a tierra según indique el fabricante del equipo. 7. Colocar el interruptor principal de corriente cerca del equipo para poder cortarla en caso de necesidad.

CAUSAS Y EFECTOS DE LA CORRIENTE SOBRE EL CUERPO HUMANO 4.1.

CAUSAS El shock eléctrico se produce cuando el cuerpo humano pasa a formar parte de un circuito eléctrico. Debido a que nuestro cuerpo ofrece menor resistencia al paso de la corriente que los componentes del circuito; y puede producirse de tres maneras:

 Cuando una persona entra en contacto con dos conductores “vivos” de un circuito.  Cuando una persona se encuentra entre un conductor sin tierra y la tierra propiamente dicha.

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 Cuando una persona se encuentra entre un material conductor en contacto con un cable “vivo” y la tierra propiamente dicha. Este último caso es la causa más común de un shock eléctrico. 4.2.

EFECTOS La corriente eléctrica es muy peligrosa para los seres humanos ya que no poseemos ningún sentido para detectar la electricidad; solo podemos registrar sus consecuencias. La corriente eléctrica tiene 3 efectos principales y son los siguientes:  Efecto Químico: Nuestro cuerpo está compuesto en sus dos terceras partes por agua. Al aplicarle una tensión se produce una descomposición de los componentes básicos de nuestro organismo por lo que las células mueren.  Efecto Fisiológico: En nuestro organismo necesitamos permanentemente electricidad para que nuestros sentidos informen al cerebro y éste envíe señales de mando a los terminales nerviosos de los músculos. La tensión eléctrica de estos impulsos es de 0,001v. Si aplicamos una tensión adicional del exterior resultan perturbadas algunas funciones del organismo, los músculos no se relajan y se produce un calambre muscular. Las corrientes extrañas que circulan por el corazón serán muy peligrosas, provocando que se acelere los latidos del mismo, resultando en un fenómeno denominado FIBRILACIÓN VENTRICULAR ó CARDIACA el cual provoca un paro cardiaco.  Efecto Calorífero: El paso de la corriente eléctrica por el cuerpo humano produce quemaduras peligrosas.

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Fig. 2. Efectos de la electricidad. Fuente: http://ensanluispotosi.com/2009/justin/images/me2.jpg

4.3.

PRIMEROS AUXILIOS Una corriente de 100mA es causa de un paro cardíaco, sin embargo, el sistema respiratorio gobernado por el cerebro funciona durante un minuto después del paro cardíaco. En este corto período es posible salvar la vida del o los accidentados, manteniendo la circulación sanguínea por medio de presión en el pecho, a la vez que se suministra respiración artificial. Esta combinación comúnmente se denomina RESURRECCIÓN CARDIO-PULMONAR. En este tipo de accidentes tendremos presente que la lesión producida, generalmente es mayor de lo que se aprecia en un primer momento. Puede ir acompañada de parada cardiaca. Si una persona está encendida en llamas, no correr nunca; echarse al suelo y rodar sobre sí mismo o cubrirlo con una manta gruesa para apagar el fuego. Si el sujeto se está electrocutando, no lo tocaremos sin una protección como plásticos, manta gruesa, un cinturón, un palo... pues también nos electrocutaríamos. Si se puede, cortar la corriente y prever su caída. No tocar aparatos eléctricos estando húmedos, en la bañera o descalzos. No quitar la ropa que esté pegada a la piel.

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Enfriar la quemadura con agua corriente. Si la quemadura es extensa o se rompe la flictena, acudir al médico, por riesgo de infección. Tratamiento antitetánico. Cubrir con una sábana limpia. Traslado a un centro especializado. No colocar nunca pomadas ni tinturas que puedan impedir la correcta visualización de la quemadura. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA EN EL CUERPO HUMANO RANGO CORRIENTE (mA) 0 - 0,4 N O

M O R T A L

No se siente, no es perceptible. Se siente un shock, pero no es doloroso Se puede liberar fácilmente. No se pierde él control de las funciones musculares.

0,5 - 1,8

1,8 - 9,9

Shock doloroso. El individuo queda “pegado” al circuito. Se pierde el control muscular.

10,0 - 16

Shock doloroso. Pérdida del control muscular.

17 - 23

Posible fibrilación ventricular. Daño en el sistema nervioso.

24 - 100

Shock doloroso. Contracciones musculares severas.

M O R T A L

EFECTOS

Quemaduras serias y contracciones musculares. Los músculos del pecho presionan el corazón y lo paralizan durante todo el shock.

100 a más

Tabla 2.

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CONDUCTORES ELÉCTRICOS Él termino conductor se aplica a todo alambre, cordón y cable u otra forma de metal apropiado que se utiliza para conducir una corriente eléctrica (cobre electrolítico 99,9% de pureza. etc.). Se denomina ALAMBRE, a los conductores sólidos, con cubierta aislante o sin él. El término CABLE, se da a los conductores gruesos formados por uno ó varios alambres. Se denomina CORDÓN, a los conductores flexibles, formados por varios hilos muy delgados. Estos pueden ser simples, dobles y triples; están cubiertos por una ó dos capas de aislamiento. 5.1.

CALIBRE DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS En la tabla 3, se muestra una relación de los conductores normalizados según el sistema norteamericano A.W.G. (American Wire Gage). Los números de cada calibre, especifican la magnitud de la sección de un alambre en función a su diámetro del área de esa sección. En la mayoría de los países europeos y sudamericanos, los números de los calibres empleados, suelen indicar directamente los milímetros de diámetro y la sección en milímetros cuadrados (mm2). Los conductores de cobre comúnmente empleados para las instalaciones eléctricas domiciliarias son los TW No 14, 12, 10 AWG se emplean en la conexión de aparatos, instalaciones de alumbrado y tomacorrientes universales.

Fig. 3. Conductores eléctricos.

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Calibre Del Conductor

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Sección Transversal 2

Instalación En Tubo (A)

Instalación Al Aire Libre (A)

TEMPERTURA MAXIMA DE OPERACIÓN DEL CONDUCTOR

AWG – MCM

60ºC TW

0.324

0.517

0.821

1.310

2.080

3.310

5.260

8.370

13.300

21.150

105

120

33.630

115

140

160

42.410

110

125

165

185

1/0

53.510

125

150

195

230

2/0

67.440

145

175

225

265

3/0

85.020

165

200

260

310

4/0

107.200

195

230

300

360

250

126.700

215

255

340

400

300

152.000

240

285

375

445

350

177.400

260

310

420

505

400

202.700

280

335

455

545

500

253.400

320

380

515

615

600

304.000

355

420

575

690

750

380.000

400

490

655

780

1000

506.700

490

580

790

950

75ºC THW

60ºC TW-TWT

75ºC THW

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Instalación En Tubo (A) Sección nominal

Instalación Al Aire Libre (A)

TEMPERTURA MÁXIMA DE OPERACIÓN DEL CONDUCTOR 60ºC

60ºC

75ºC

90ºC

105ºC

THW

THW-90

THHW

0.50

---

0.75

---

1.0

---

1.5

2.5

---

105

---

120

140

---

100

120

---

150

175

---

125

145

---

185

220

---

150

180

---

230

270

---

180

215

---

275

330

---

120

210

245

---

320

380

---

150

240

285

---

375

445

---

185

275

320

---

430

515

---

240

320

375

---

500

595

---

300

355

420

---

575

690

---

400

430

790

---

695

825

---

500

490

580

---

790

950

---

mm2

TW – TWT MTW

75ºC

THW THW-90

Tabla 3. Muestra las capacidades de los conductores.

90ºC

105ºC THHW

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ALICATES Los alicates son herramientas que sirven para sujetar, torcer, y cortar conductores eléctricos. Están provistos con fundas para mangos, como ocurre con todas las herramientas utilizadas en la electricidad y la electrónica. Unas vienen con funda recubierta, los más habituales, otras con fundas de plástico reforzado y existen alicates aislados VDE, homologados para trabajar en componentes con corriente.  Alicate universal, Fig. 4, Se compone de tres partes bien diferenciadas: una pinza robusta, unas mandíbulas estriadas y, por último, una sección cortante. Sirve para todo, es la herramienta multiusos de la electricidad; enrosca y desenrosca, aprieta y afloja, corta un alambre o pela un cable.

Fig. 4. Alicate universal Fuente: http://www.knipex.es/index.php?id=1216&l=4&page=group_detail&parentID=1324 &groupID=1402

 Alicate de punta semiredonda, Fig. 5, Tanto rectos como curvos y de punta fina, sirven para manipular los componentes, o para mantenerlos inmóviles sin quemarse en soldaduras complicadas, y para alcanzar lugares de difícil acceso, para el modelado de componentes, por ejemplo, doblar unas patillas para su montaje en la placa; preparación de terminales para soldar cables; disipador de calor para la soldadura de diodos y semiconductores, también se utiliza para sujetar hilos y doblarlos en ángulo recto.

Fig. 5. Alicate de punta semiredonda Fuente: http://www.knipex.es/index.php?id=1216&l=4&page=group_detail&parentID=1324 &groupID=1554

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 Alicate de punta redonda, Fig. 6, Particularmente útil para hacer ojalillos en los extremos de los hilos de conexión a fin de ser fijados con arandelas y tornillos.

Fig. 6. Alicate de punta redonda Fuente: http://www.knipex.es/index.php?id=1216&l=4&page=group_detail&parentID=1324 &groupID=1553

 Alicate de corte diagonal, Fig. 7, Este alicate sirve para el corte enrasado del sobrante de los conductores eléctricos.

Fig. 7. Alicate de corte diagonal Fuente: http://www.knipex.es/index.php?id=1216&l=4&page=group_detail&parentID=1324 &groupID=1328

 Alicate desaislador, Fig. 8, se emplea para eliminar la protección aislante de los conductores.

Fig. 8. Alicate desaislador Fuente: http://www.knipex.es/index.php?id=1216&l=4&page=group_detail&parentID=1324 &groupID=1327

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 Alicate pico de loro, Fig. 9 se utiliza para agarrar, sujetar los conductores es articulada y graduable en varias posiciones cuando se desplaza su eje de unión por una ranura con muescas. Estos sirve para colocar las mordazas de forma paralela.

Fig. 9. Alicate pico de loro. Fuente: http://www.aconstructoras.com/images/thumbs_cache/alicatepicodeloro.jpg

Precauciones en el trabajo con alicates  Especial mención tienen los alicates que utilizan los electricistas que debe tener protegida toda su zona metálica con material aislante para evitar accidentes eléctricos.  No usarlos con las quijadas desgastadas o sueltas.  No es aconsejable utilizarlos como llaves para apretar o aflojar tuercas o tornillos, porque redondean las cabezas y no aprietan lo suficiente.  Es fundamental que ésta y todas las herramientas, sean de marcas ya conocidas, en el momento de adquirirlas.  Esto nos asegura buenos materiales, buen filo y perdurable, y fundamentalmente, muy buena aislación en sus mangos de amarre.(generalmente su uso es en la parte eléctrica).  Es fundamental mantener la herramienta limpia después de su uso, y guardarla cerrada para evitar cortes a la hora de buscar otra herramienta en la misma gaveta

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DESTORNILLADORES Un destornillador es una herramienta que se utiliza para apretar y aflojar tornillos que requieren poca fuerza de apriete y que generalmente son de diámetro pequeño. Existen varios tipos de destornilladores, principalmente se clasifican por su tipo de cabeza. También pueden clasificarse por su función o por la actividad en que se utilizan. Para gran carga de trabajo en la que se precisa atornillar o desatornillar muchos tornillos, es recomendable el empleo de un destornillador eléctrico, provisto de un motor, incorporado habitualmente en el mismo mango del destornillador, con un control de giro de apriete o aflojado. La punta del destornillador suele ser intercambiable y llevar accesorios para incorporar vasos para emplear con tuercas. En cuanto a la cabeza del destornillador los más comunes son: De estrella (también llamados Phillips). Planos o Parker por su inventor. Llaves Allen. El cabezal puede ser intercambiable (usando el mismo mango para todos los cabezales) o no (en este caso se cambia de destornillador en función de la forma del tornillo).

Fig. 10. Tipos de cabeza de los tornillos. Fuente: http://www.elchapista.com/images/herramienta_del_chapista/tipos_destornilladores.gif

Los tipos de destornilladores que se muestran en la figura son: (a) Ranurada (b)Estrella, (c)Pozidriv, (d)Torx, (e) Hexagonal, (f) Robertson, (g) Tri-Wing, (h)Torq-Set, (i) Llave. Los más utilizados son:  Destornillador de punta plana, figura 11., se utiliza en los trabajos más corrientes. La hoja o extremidad debe tener ángulos agudos y debe ajustar 20

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exactamente dentro de las ranuras de los tornillos, de otra manera la hoja puede escaparse y deteriorar la ranura.

Fig. 11. Destornillador punta plana Fuente: http://nacionalelectricaferretera.com/images/971x.jpg

 Destornillador de punta estrella, figura 1.12, Esta hecho con una hoja especial para que encaje en los tornillos de ranuras cruzadas.

Figura 12. Destornillador punta estrella Fuente: http://www.capris.er/image/cache/012701-250x250.jpg

7.1.

CÓMO USAR EL DESTORNILLADOR Es importante que cualquier destornillador sea sostenido firmemente contra el tornillo con el fin de evitar que se resbale o escape y lastime al operario o deteriore el trabajo en ejecución. Conserve la forma original de la punta del destornillador. Esta debe ser libre de grasa o aceite. Cuando se usa un destornillador, este debe de tener una punta que sea de la medida de la ranura del tornillo, de otra manera, la extremidad del destornillador puede romperse o resbalarse y malograr la ranura del tornillo o el trabajo.

7.2.

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD Es peligroso sujetar el trabajo con la mano mientras se afloja o ajusta un tornillo, si la hoja se escapa o resbala, puede producir una herida. Es recomendable por lo expuesto colocar el trabajo en un tornillo de banco sobre una superficie sólida que resista la presión y el esfuerzo del destornillador.

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La práctica aconseja que:  Un destornillador no debe de usarse como cincel.  No debe golpear el mango del destornillador.  No debe de usar el destornillador como palanca.

CUCHILLA DE ELECTRICISTA Fig. 13, La cuchilla es una herramienta que se utiliza para desaislar los conductores eléctricos, es decir para quitarles la capa de aislamiento con la finalidad de hacer empalmes, derivaciones o conexiones. Para desaislar el conductor, debe de agarrar con la mano izquierda el extremo del mismo mientras se coloca con la mano derecha la hoja de la cuchilla, casi apoyando de plano sobre el aislamiento del conductor. El desaislado debe tener la forma de un lápiz afilado.

Fig. 13. Cuchilla de electricista Fuente: http://instalacionesbaza.com/catalogo/images/cuchillo

8.1.

PREVENCIÓN DE DAÑOS Y ACCIDENTES La cuchilla debe de conducirla siempre teniéndola apartada del cuerpo en sentido lateral, con relación al mismo. La hoja de la navaja debe de cerrarse una vez terminado el trabajo. No debe llevar cuchillas en los vestidos de trabajo, sin que se dispongan estas de una protección conveniente. Una vez terminado los trabajos de montaje de las cuchillas deben de guardarse en la caja de herramientas.

SIERRA DE MANO Fig. 14, se utiliza para cortar un material, está formado por un soporte llamado arco. La hoja de sierra se coloca en el arco con las puntas de los dientes hacia la parte opuesta del mango.

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Fig. 14. Sierra de mano Fuente: http://www.ferredelucia.com/portal/popup_image

10. MARTILLO Fig. 15, se emplea para aplicar por medio de golpes, esfuerzos superiores a los que son posibles por simple presión manual. Se utiliza para introducir o para enderezar y doblar piezas, etc.

Fig. 15. Martillo Fuente: www.google.com.pe/imgres?imgurl

11. CARTUCHERAS Fig. 16, Se utilizan para guardar herramientas. Traen bolsillos, compartimentos de distintos tamaños y formas para mantener en su lugar alicates, pinzas, destornilladores, martillos, cuchillas, plegables, otras herramientas y utensilios frecuentemente utilizados en trabajos eléctricos.

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Fig. 16. Cartuchera Fuente: http://elecsumsa.com/5217_bolsa

12. GUANTES DE ELECTRICISTA Fig. 17, Provee una protección primaria para contactos con líneas energizadas. Tiene una curvatura natural para la mano y los dedos que proveen una mayor comodidad. La disponibilidad es de 1,000; 7,000 y 17,000 Voltios AC.

Figura 17. Guantes de electricista. Fuente: http://www.dyalex.com/guante

13. CASCOS DE PROTECCIÓN Fig. 18, están previstos para proteger al usuario contra la caída o proyección de objetos y de cargas suspendidas o en movimiento, así como de las posibles lesiones cerebrales y fracturas de cráneo. Los vemos en casi todas partes donde quiera que el cuerpo y particularmente la cabeza se encuentre expuesta a recibir golpes y contusiones. Estos cascos deben cumplir con una serie de normas establecidas por protocolos de seguridad internacionales, sobre todo en lo que respecta a diseño y materiales empleados.

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Fig. 18. Casco de protección Fuente: http://www.seguridadservicios.casco

14. LENTES DE PROTECCIÓN Fig. 19, sirven para ofrecerle seguridad y comodidad protegiendo a los ojos del polvo y de otras partículas como madera, plástico o metal. Sus patas flexibles y ajustables se adecuan a cualquier fisonomía. Cuenta con mica de policarbonato, cuya forma proporciona una protección frontal y lateral. Se ofrece también con protección anti-empaño en mica clara y gris.

Fig. 19. Lentes de protección Fuente: http://langosu.com/images/stories/gafas

15. CALZADO DE SEGURIDAD Fig. 20, cuando se trabaja con equipos o instalaciones eléctricas o en general, en lugares en los que existe riesgo de sufrir electrocución, el calzado de seguridad reviste especial importancia. Deberá ser aislante y totalmente exento de partículas metálicas.

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Fig. 20. Lentes de protección Fuente: http://ferreterialozano.com/grupo/images

16. ESCALERA Fig. 21 se utiliza para realizar trabajos eléctricos en sitios altos. Las escaleras están constituidas por dos largueros unidos por una serie de travesaños horizontales que sirven de peldaños. Se fabrican de madera o aluminio y sus bisagras o tensores son de hierro. Pueden ser de mano, dobles o tijera.

Fig. 21. Escalera de tijera Fuente: http://www.anunico.com.ar/fotos/escalera

17. EMPALMES El empalme es la unión entre dos conductores realizada para garantizar la continuidad del fluido eléctrico. Realizar un empalme seguro significa recurrir a dispositivos capaces de evitar recalentamientos.

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17.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS EMPALMES Los empalmes entre conductores eléctricos deben tener las siguientes características:  Baja resistencia eléctrica: Esta característica evita el calentamiento y la caída de tensión.  Alta resistencia al esfuerzo: Permite tener la seguridad que el empalme no se soltará al mínimo esfuerzo.  Tamaño reducido: Un empalme bien hecho no debe ser abultado, de esta manera permitirá acomodarlo mejor en las cajas. 17.2. TIPOS DE EMPALMES Existe una gran variedad de empalmes, cada tipo tiene una finalidad o un uso adecuado, nosotros vamos a citar los más utilizados, tanto por su facilidad en su ejecución así como por su seguridad.  Empalme entorchado y empalme universal: Estos empalmes son usados en cajas de paso, terminales o centros de luz, dado sus características de ejecución es fácil de realizar en lugares reducidos. El empalme entorchado se usará con conductores iguales y el empalme universal con conductores diferentes.

Fig. 22. Empalme entorchado de dos conductores.

Fig. 23. Empalme entorchado de tres conductores.

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 Empalme de prolongación: Son empalmes cuyas características mecánicas son muy altas, por lo tanto su uso se recomienda cuando se prevé esfuerzo mecánico y se necesita extender el conductor.

Fig. 24. Empalme de prolongación.

 Empalme en derivación y derivación con seguro: Este tipo de empalme se emplea donde sea necesario hacer una derivación o bajada de un cable principal hacia un circuito secundario, existiendo estos dos tipos, se usará a criterio donde sea necesario dar mayor seguridad a la derivación.

Fig. 25. Empalme en derivación.

Fig. 26. Empalme en derivación de tres conductores.

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UNIDAD II

OPERACIONES BÁSICAS CON CONDUCTORES ELÉCTRICOS Y APLICACIÓN DE SOLDADURA (PARTE II) 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Diferenciar las técnicas de empalmes con cables y cordones. Desarrollar habilidades para ejecutar empalmes. Trabajar con seguridad aplicando normas. Identificar y seleccionar conectores y terminales para conductores eléctricos Unir conductores y montar terminales con criterios de calidad y seguridad. Unir conductores con soldadura Aplicar técnicas para aislar empalme.

INTRODUCCIÓN Una de las actividades más comunes del profesional técnico es la de unir los conductores con empalmes, bornes, borneras y a través de soldadura. La técnica para unir estos conductores se desarrolla con la práctica, de esta manera se consigue trabajos de calidad, que no solamente permitirá la continuidad del servicio eléctrico, sino que, además, reducirá los costos por mantenimiento y, sobretodo, brindará seguridad a las personas. Otras de las actividades es la de aislar los empalmes de conductores ya realizados u otras partes descubiertas para que no ocurran cortocircuitos o para que no ocasione choque eléctrico a las personas. En esta práctica de taller realizará el aislamiento de conductores eléctricos.

Respete las indicaciones de su profesor para el desarrollo de la tarea y, sobretodo, aquellas que se relacionen con la SEGURIDAD personal.

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DEFINICIONES Para empalmar dos conductores es importante utilizar los dispositivos adecuados. Éstos son aquellos que aprietan entre sí los hilos o cables por medio de un tornillo o los que alojan en un cuerpo metálico los extremos desnudos de los conductores sujetos por atornillado o soldadura. Se denomina empalme a la unión de conductores que aseguran la continuidad eléctrica. En primer lugar, para lograr un empalme correcto es indispensable disponer de elementos como bornes, clavijas o regletas. La regleta de conexión se utiliza a menudo. Puede ser de plástico, caucho o porcelana. Se presenta como pequeños cubos con dos conductos de conexión, totalmente aislados, que permiten hacer los empalmes sin peligro de contacto entre sí. Puede utilizar un desaislador para pelar el cable y dejar los hilos a la vista. Una vez introducidos los hilos, utiliza un destornillador para aflojar los tornillos de ambos extremos de los conductores de la regleta, y vuelve a utilizarlo para apretarlos.

Fig. 1. Terminales de conexión eléctrica Fuente: http://www.promelsa.com.pe/fotos_catalogo/16706001.jpg

Los dispositivos mecánicos de unión que evitan las soldaduras se denominan Conectores, pudiendo ser de tres tipos: Conector de prolongación Para unir los conductores se realizan con conectores de plástico, sin embargo es mejor utilizar las regletas que son más seguras, ocupan menos espacio y son más fáciles de instalar los contactos y tornillos de bronce.

Fig. 2. Conectores tipo regleta ó bornera Fuente: http://imagenes.mailxmall.com/cursos/imagenes/8/1/interruptores_8018_7_9.jpg

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Conectores de derivación. Como el de la figura, son empleados en instalaciones a la vista con conectores tipos borneras.

Fig. 3. Conector de derivación Fuente: http://www.mercadolibre.com.ve/im/img

Conectores de empalme. Pueden ser de dos tipos, las tuercas ciegas, que tienen la ventaja de no requerir cintas aislantes, y los anillos de compresión, que son estructura metálicas que requieren una herramienta especial para su remachado.

Fig. 4. Conector de derivación Fuente: Curso práctico de electricidad CEKIT-1996 pág. 129

Todos los empalmes de conductores deben realizarse dentro de una caja de empalmes. Se trata de una caja de material aislante, en cuyo interior, y por medio de las reglamentarias regletas, dedales, etc., se realizan las conexiones de los conductores del circuito principal con los que servirán para instalar una derivación. A la caja de empalmes llegan los tubos por cuyo interior circulan los conductores. Suelen ser redondas, cuadradas o rectangulares, y llevan unos agujeros ciegos, que pueden abrirse a diferentes diámetros, en los que se insertan los tubos conductores.

Fig. 5. Caja de empalmes Fuente: http://www.conoscasuhardware.com/gfx/protect3.jpg

Terminales 31

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Son dispositivos que permiten la conexión de un conductor con un objeto metálico. Los terminales sin soldadura requieren una conexión limpia y ajustada. Asegúrese que el conductor y la conexión están limpias antes de ajustar los terminales. Utilice siempre las conexiones semejantes para el tamaño del conductor. No use cortadores laterales, alicates o un cuchillo para desaislar el conductor. Si utilizara estas herramientas dañara algunos de los filamentos del conductor y puede romper el conductor dentro de la aislación. Mantenga siempre los conductores juntos después de pelarlos, darle una retorcida liviana. No retorcer el conductor demasiado; caso contrario existe el riesgo de una conexión cable-a-terminal muy pobre. Usar la herramienta de rizar correcta para la conexión. Usando el tipo de herramienta incorrecta hará que la conexión tenga un contacto pobre en el conductor.

Fig. 6. Terminales tipo horquilla, conector hembra y tipo pin sin aislamiento Fuente: www.sikal.com.ar/imagenes/catalogo/lct_laton_palaM.jpg

Los terminales pueden ser soldados o no soldados. Los terminales a presión (preaislados o sin aislar) se denominan genéricamente orejas" y proporcionan un método rápido y satisfactorio para realizar uniones, en aquellos casos que no existan esfuerzos mecánicos.

Fig. 7. Terminales tipo horquilla, conector tubular, tipo ojal y tipo pin con aislamiento Fuente: http://www.electronicagonzales.com/img_constantes/productos/pichitos.jpg

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Fig. 8. Terminal tipo pin sin aislamiento y sin soldadura (izq.) Terminal tipo ojal y tipo horquilla con aislamiento y sin soldadura. Fuente: http://h6.ggpht.com/_ruoAV42yslj/sxun/JWKNZGI/AAAAAAAABPg/klx1ktDU1hc/au0 103.gif

Fig. 9. Terminal con conector y forma de amarrar los conductores con cintas de amarre.

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PROCESO DE SOLDADURA La soldadura sirve para fijar los componentes eléctricos de un modo estable, asegurando una conexión eléctrica valida con el cobre de la base, puede ser también en un circuito impreso. Existen diversos tipos de soldadores: para este uso se aconseja un modelo de 30 W (30 watios) de punta fina: potencias superiores pueden recalentar los componentes, dañándolos. La soldadura, que describiremos con detalle a continuación, se efectúa con el estaño, que no debe confundirse con el que se emplea en trabajos pesados. Se trata en realidad de una aleación de estaño y plomo (normalmente en relación 60%-40%), que contiene en su interior un "alma desoxidante" especial. El desoxidante tiene la misión de eliminar el oxido de las superficie a soldar, haciendo posible la adhesión de la aleación de estaño y plomo.

Fig. 10. Equipo para soldadura blanda Fuente: http://gruponafesa.net/images/cautin http://www.murguichips.com/images/stano

Antes de iniciar una soldadura hay que asegurase de que: La punta del soldador esté limpia. Para ello se puede usar un cepillo de alambres suaves (que suele estar incluido en el soporte) o mejor una esponja humedecida (que también suelen traer los soportes). Se frotará la punta suavemente con el cepillo o contra la esponja. En ningún caso se raspará la punta con una lima, tijeras o similar, ya que puede dañarse el recubrimiento de cromo que tiene la punta del soldador (el recubrimiento proporciona una mayor vida a la punta). Las piezas a soldar deben de estar totalmente limpias y a ser posible y estañadas. Para ello se utilizará un limpia metales, lija muy fina, una lima pequeña, dependiendo del tipo y tamaño del material que se vaya a soldar.

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Asegurarse de que las zonas a soldar están bien limpias, sin grasa ni suciedad.. Si se trata de hilos de cobre, se pueden raspar con una cuchilla para limpiar el hilo. Limpiar la punta del soldador de vez en cuando. Para ello frotaremos suavemente la punta en una esponja húmeda, como la del soporte. Alternativamente podemos raspar la punta con un cepillo de alambres suave, como los que suelen venir incluidos en el soporte. Acercar los elementos a unir hasta que se toquen.

Fig. 11. La punta del cautín debe conservarse siempre limpia. Fuente: Curso práctico de electricidad CEKIT – 1996 pág. 99

Si es necesario, utilizar unos alicates para sujetar bien las partes. Aplicar el soldador a las partes a soldar, de forma que se calienten ambas partes. Tener en cuenta que los alicates o pinzas absorben parte del calor del soldador. Las piezas empiezan a calentarse hasta que alcanzan la temperatura del soldador. Si la punta está limpia, esto suele tardar menos de 3 segundos. Este tiempo dependerá de si se usan alicates y de la masa de las piezas a calentar.

Fig. 12. Soldando terminales Fuente: http://electricidad.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso0304/cce/practicas/soldadura/soldadura2.gif

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Sin quitar el soldador, aplicar el estaño (unos pocos milímetros) a la zona de la soldadura, evitando tocar directamente la punta. Cuando la zona a soldar es grande, se puede mover el punto de aplicación del estaño por la zona para ayudar a distribuirlo. El estaño fundido, mientras sigue caliente, termina de distribuirse por las superficies. La resina del estaño, al tocar las superficies calientes, alcanza el estado semilíquido y sale de las cavidades, distribuyéndose por la superficie de la soldadura. Esto facilita que el estaño fundido cubra las zonas a soldar. Retirar el soldador, tratando de no mover las partes de la soldadura. Dejar que la soldadura se enfríe naturalmente. Esto lleva un par de segundos.

Fig. 13. Forma de estañar la punta de un cautín. Fuente: Curso práctico de electricidad CEKIT – 1996 pág. 99

Fig. 14. Soldando en forma correcta Fuente: http://www.aprendetecnologia.es/recursos/soldadura/pasos

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EMPALMES Los empalmes de cables que se realizan son los siguientes: Las unión de prolongación o Western se utilizan en todo tipo de instalaciones para prolongar líneas eléctricas. Se realizan con alambres (cables) de hasta 5,2 mm² de sección (calibre Nº 10). Este tipo de uniones entregan mucha resistencia a la tensión mecánica (estirar cables sin que se desarme o corte la unión). La unión en derivación ó en T se utiliza para empalmar o unir un cable (alambre) a otro, con el fin de hacer una derivación o tomar una alimentación eléctrica (nueva conexión) en un punto intermedio de este último. Esta forma de unión, se utiliza en todo tipo de instalaciones y se realiza con conductores (cables) de hasta 5,2 mms de diámetro o sección. Importante: Antes de comenzar, recuerda tomar todas las precauciones para evitar choques eléctricos (electrocuciones), cortando la energía eléctrica desde el medidor de luz y/o los interruptores automáticos (electromagnéticos).

EMPALME DE PROLONGACIÓN DE CABLE

Fig. 15. Empalme de prolongación de cable

EMPALME EN DERIVACIÓN DE CABLE

Fig. 16. Empalme en derivación de cable

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EMPALME DE PROLONGACIÓN DE CORDÓN MELLIZO

Fig. 17. Empalme en prolongación de cordón mellizo

EMPALME EN DERIVACIÓN DE CORDÓN MELLIZO

Fig. 18. Empalme en derivación de cordón mellizo

EMPALME DE PROLONGACIÓN ENTRE CORDÓN MELLIZO Y ALAMBRE SÓLIDO TW

Fig. 19. Empalme de prolongación entre cordón y alambre

EMPALME UNIVERSAL ENTRE CORDÓN MELLIZO Y ALAMBRE SÓLIDO TW

Fig. 20. Empalme universal entre cordón y alambre

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SOLDANDO EMPALMES Es importante estañar los alambres desnudos de cobre para garantizar un contacto perfecto, para ello, primero realizar el empalme.

Fig. 21. Empalme de prolongación preparado para soldar Fuente: Curso práctico de electricidad CEKIT – 1996 pág. 122

Luego acerque el empalme sobre el cautín que ya se encuentra caliente y agregar soldadura hasta que se derrita en forma uniforme, si fuera posible deposite un poco de grasa de soldar para limpiar la superficie del empalme.

Fig. 22. Soldando un empalme de prolongación Fuente: Curso práctico de electricidad CEKIT – 1996 pág. 125

Deje que se enfríe el empalme y luego cubra con cinta aislante, hasta su total protección.

Fig. 23. Encintando el empalme soldado Fuente: Curso práctico de electricidad CEKIT – 1996 pág. 125

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CINTA AISLANTE La cinta aislante es una cinta de plástico adhesiva en una de sus caras. Viene acondicionada en rollos y la etiqueta con especificaciones. Es flexible, impermeable, con tensión de ruptura dieléctrica por encima de 600 V, viene en varios colores, resistente a la humedad y agentes corrosivos.

Fig. 24. Cinta aislante

ENCINTADO La colocación de la cinta se hará con una solapa de la misma, de forma tal que trabe con los cables a fin de mantener una serie de idas y vueltas con la suficiente tensión como para que no quede floja, que se autosujete y que no se la estire tanto al punto de que, a posteriori, pudiese despegarse o retrotraerse. Podrá usarse el propio rollo como elemento bobinador, teniendo en cuenta de no tocar el adhesivo con las manos, o bien podrá cortarse con alicate la cantidad necesaria para el procedimiento. Deberá también tenerse en cuenta no encintar con exageración en cuanto a la cantidad del producto, con la finalidad de no engrosar en exceso la sección del aislante de los conductores

Fig. 25. Empalme encintado

Siga las indicaciones de su profesor para el manejo apropiado de la cuchilla de electricista. NUNCA DIRIJA LA CUCHILLA HACIA SU CUERPO

Para complementar el aprendizaje de la presente tarea, le recomendamos leer: “Fundamentos de Instalaciones Eléctricas” de Joseph Foley. Editorial McGraw-Hill 40

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UNIDAD III

INSTALACIÓN ELÉCTRICA VISIBLE 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3.

Ejecutar una instalación eléctrica semivisible usando canaletas. Identificar el recorrido y los componentes de una instalación eléctrica semivisible. Explicar las funciones de un tablero de distribución.

INTRODUCCIÓN En el presente trabajo se muestra la gran importancia de las instalaciones eléctricas, pues es de gran ayuda en la actualidad conocer como es que se lleva a cabo una instalación y conocer cada uno de sus elementos, como el interruptor, elemento sumamente importante el cual cierra o abre independientemente los circuitos y de igual manera el principio de funcionamiento de cada uno de los elementos que componen una instalación eléctrica, de igual forma es interesante tener muy en cuenta cuales son los tipos que existen en la actualidad de las instalaciones, así como el riesgo que tenga cada una. Las instalaciones eléctricas por muy sencillas o complejas que parezcan, es el medio mediante el cual los hogares y las industrias se abastecen de energía eléctrica para el funcionamiento de los aparatos domésticos o industriales respectivamente, que necesiten de ella. Es importante tener en cuenta los reglamentos que debemos de cumplir al pie de la letra para garantizar un buen y duradero funcionamiento, es por eso que la finalidad del trabajo es que en una circunstancia dada sepamos actuar adecuadamente y cuidar nuestra integridad física mediante el uso de protecciones. Con esta tarea usted empezará a adquirir los conocimientos necesarios que le van a permitir realizar instalaciones usando canaletas PVC, este tipo de instalaciones son muy usadas en instalaciones comerciales e industriales. Además adquirirá los conocimientos necesarios para explicar las funciones que cumple un tablero de distribución en una instalación eléctrica.

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Se le llama instalación eléctrica al conjunto de elementos que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica, desde el punto de suministro hasta los equipos que la utilicen. Entre estos elementos se incluyen: tableros, interruptores, transformadores, bancos de capacitares, dispositivos, sensores, dispositivos de control local o remoto, cables, conexiones, contactos, canalizaciones, y soportes. Las instalaciones eléctricas pueden ser visibles (los conductores se ven), semivisibles (en ductos o tubos), empotradas, (dentro de paredes, en muros, techos o pisos). Objetivos de una instalación. Una instalación eléctrica debe de distribuir la energía eléctrica a los equipos conectados de una manera segura y eficiente. Además algunas de las características que deben de poseer son: a)

Confiables, es decir que cumplan el objetivo para lo que son, en todo tiempo y en toda la extensión de la palabra. b) Eficientes, es decir, que la energía se transmita con la mayor eficiencia posible. c) Económicas, o sea que su costo final sea adecuado a las necesidades a satisfacer. d) Flexibles, que se refiere a que sea susceptible de ampliarse, disminuirse o modificarse con facilidad, y según posibles necesidades futuras. e) Simples, o sea que faciliten la operación y el mantenimiento sin tener que recurrir a métodos o personas altamente calificados. f) Agradables a la vista, pues hay que recordar que una instalación bien hecha simplemente se ve “bien”. g) Seguras, o sea que garanticen la seguridad de las personas y propiedades durante su operación común.

Respete las indicaciones de su profesor para el desarrollo de la tarea y, sobretodo, aquellas que se relacionen con la SEGURIDAD personal.

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CIRCUITO ELÉCTRICO Circuito Eléctrico es el conjunto de componentes unidos entre sí que permiten el paso de la corriente eléctrica o electricidad. Ejemplo: el circuito de alumbrado de una casa, el circuito que controla los semáforos, el circuito para controlar un motor etc. El circuito tiene diversas partes y cada una cumple una función muy importante, a continuación mostramos el circuito y sus partes. 3.1.

PARTES DEL CIRCUITO ELÉCTRICO En la Fig. 1.

Fig. 1. Circuito eléctrico.

3.1.1.

GENERADOR Es el que genera o produce la electricidad. Para nuestro uso domestico los generadores que más usamos son la línea domestica, y las pilas o baterías. Estas fuentes pueden ser de origen hidráulico, térmico, químico, solar etc. la tensión generada puede variar de acuerdo a las características de cada uno de los generadores, pero para su traslado y utilización se puede variar el valor de la tensión por medio de transformadores, la tensión de uso más común en el Perú es de 220 voltios.

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3.1.2.

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CABLES Y CONECTORES Son los materiales que permiten el paso de la electricidad. Transportan la energía eléctrica desde los centros de generación hacia los centros de consumo, también para la distribución interna, El más utilizado es el cable de cobre aunque para las transmisiones de alta tensión y larga distancia se usa cables de aluminio con alma de acero.

3.1.3.

ELEMENTOS DE CONTROL Nosotros podemos controlar el paso de la electricidad en nuestros circuitos eléctricos. El elemento de control más conocido y empleado es el interruptor que controla el paso o no de la electricidad.

3.1.4.

ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Son aquellos que protegen al circuito de sobrecargas o cortocircuitos; pero también son aquellos que sirven de protección al usuario. Por ejemplo, un fusible es un elemento de protección al circuito, mientras que el revestimiento de los cables de cobre es un elemento de protección al usuario.

3.1.5.

RECEPTOR Es el artefacto o dispositivo eléctrico que queremos hacer funcionar, en el se transforma la energía eléctrica en algún otro tipo de energía.

COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA 4.1.

INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO En la figura 2, El interruptor termomagnético es un elemento de protección que interrumpe automáticamente la corriente eléctrica en caso de sobrecarga o cortocircuito. Esta acción protege sus instalaciones y sus equipos eléctricos. El interruptor termomagnético permite abrir y cerrar un circuito en forma manual. En caso de una falla eléctrica abre el circuito automáticamente. Una vez solucionada la falla, se puede volver a accionar el interruptor sin tener que cambiar pieza alguna.

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Fig. 2. Fuente: http://www.zoloda.com.ar/images/fotos

Los interruptores termomagnéticos se “disparan” en los siguientes casos: 1. 2. 3.

Durante una sobrecarga, cuando demasiados artefactos están conectados al mismo circuito y funcionando al mismo tiempo. Cuando un conductor energizado toca un elemento a tierra u otro conductor. También energizado y se produce un corto circuito.

Los interruptores termomagnéticos tienen dos unidades de disparo independientes. Una unidad de disparo térmico que contiene un elemento bimetálico se recalienta al paso de la corriente y acciona el mecanismo en función de una curva de disparo. Esta curva está diseñada de tal forma que cuando mayor es la sobrecarga, menor es el tiempo de accionamiento. El disparo magnético se obtiene con un electroimán que interviene en forma instantánea cuando la corriente sobrepasa varias veces la corriente normal, que ocurre en el caso de un corto circuito.

Fig. 3. Interruptor termomagnético, disparo térmico y magnético. Fuente: http://www.afinidadelectrica.com.ar/artículo.php?IdArticulo=138

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Fig. 4. Interruptor termomagnético, disparo térmico y magnético Fuente: http://foro.belenisimo.net/forums/threadview.asp?tid=5735&start=26

Los interruptores bipolares y tripolares tienen un mecanismo de “disparo común” que provoca la apertura de todas las fases del circuito en caso de falla de una de ellas. Los interruptores automáticos se pueden utilizar en aplicaciones residenciales, comerciales e industriales. Están diseñados para circuitos de 120/250 voltios y se suministran en unidades de 1, 2, ó 3 polos con intensidades nominales de 10 hasta 100 amperios. 4.2.

INTERRUPTOR DIFERENCIAL En la figura 5, 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.

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Si nos fijamos en la Figura 6a, 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 por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito.

Fig. 5. Interruptor Diferencial Fuente: http://www.zolada.com.ar/images/fotos

Si ahora nos fijamos en la Fig. 6, 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.

Fig. 6. Funcionamiento a y b Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/interruptor_diferencial

Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, actuando bajo la presunción de que la corriente de fuga circula 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.

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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, en las instalaciones domésticas se instalan normalmente interruptores diferenciales que se actúan con una corriente de fuga alrededor de los 30 mA y un tiempo de respuesta de 50 ms, lo cual garantiza una protección adecuada para las personas y cosas. 4.3.

LÁMPARA INCANDESCENTE En la Fig. 7, Filamento: Es de tungsteno o wolframio, su punto de fusión es de 3400° C y es en forma de espiral.

Fig. 7. Lámpara incandescente. Fuente: http://arquitecturainteligente.files.wordpress.com

Ampolla: Es de vidrio e impide que el filamento entre en contacto con el oxígeno del aire. Contiene un gas inerte (mezcla de argón y nitrógeno) Hilos conductores: Lleva la corriente desde el casquillo al filamento. Esta hecho de hierro, níquel y cobre. Soporte de vidrio: Sirve de apoyo a los conductores y los aísla eléctricamente. Casquillo: A través de él, ingresa la corriente eléctrica. Está formado por una rosca y el contacto central. Entre ambos hay un anillo de vidrio.

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La lámpara incandescente al recibir energía eléctrica calienta el filamento, alcanzando una temperatura de 2200° C lo cual hace que se ponga incandescente (color rojo blanco) emitiendo luz. Debido a esto el filamento sufre una pérdida de metal por evaporación del mismo. Esto se evita enrollando el filamento en forma de espiral. 4.4.

INTERRUPTORES Fig. 8, Formado por dos contactos metálicos, uno fijo y el otro móvil, sobre un soporte aislante. En la posición abierta no deja pasar la corriente, se comporta como una resistencia de valor infinito. En la posición cerrada permite el paso de la corriente, se comporta como una resistencia de un valor nulo.

Fig. 8. Tipo de Interruptores: unipolar, doble y triple Fuente: http://www.bticino.com.pe/IMAGES/dominio

4.5.

PORTALÁMPARAS Fig. 9. Formado por un casquillo roscado y un segundo contacto en el centro aislado de éste, todo ello sobre un soporte aislante. Pone en contacto eléctrico la lámpara con el circuito y la alimenta.

Fig. 9. Portalámparas Fuente: http://www.electrodia.com/images/12090 http://ersonelectronica.com/images/640

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4.6.

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TOMACORRIENTES Fig. 10. Pone en contacto eléctrico la tensión de la red con el receptor por medio de una canalización fija. Sus contactos han de soportar la corriente que consuma el receptor sin producirse calentamiento alguno. Su aislamiento será el adecuado para la tensión a la que vaya a estar sometida el material debe soportar sin deterioro las condiciones ambientales.

Fig. 10. Tomacorriente doble universal, y el tipo americano Fuente: http://www.bticino.com.pe/IMAGES/dominio

4.7.

CANALETAS Concebidas para una ordenada disposición y distribución de conductores en equipos y tableros de media y baja tensión. Fabricados en PVC autoextinguible, se provee en largos estándar de 2 m. Su ventaja es que se puede realizar un cableado rápido y simple: Se depositan los conductores en la canaleta y se cierra la tapa a presión. Absoluta protección contra contactos accidentales. Perfecto aislamiento eléctrico y mecánico.

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Fig. 11. Tipos de canaletas y accesorios Fuente: http://andertorrado.wikispace.com/file/view

Fig. 12. Ubicación de canaletas y accesorios Fuente: http://www.ticino.com.ve/bticino/box_VE

ESQUEMAS Y PLANOS Todos los circuitos eléctricos, para ser leídos y comprendidos necesitan de una representación gráfica, estas representaciones se llaman esquemas o planos, dependiendo de su uso o necesidad son de diversos tipos. A continuación nombramos los más usados:

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5.1.

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ESQUEMA DE PRINCIPIO Permite describir la forma en que se relacionan entre sí los componentes eléctricos que integran el circuito, debe ser muy didáctico y claro. Los componentes eléctricos se representan entre dos conductores horizontales, que corresponden a las dos fases, ó bien una fase y un neutro. Cada componente con función de recepción de energía ocupa una columna en la representación, así por ejemplo los componentes de control, como es el caso del interruptor S, se representan sobre los componentes de consumo que gobiernan.

L2 Fig. 13. Esquema de principio

5.2.

ESQUEMA GENERAL DE CONEXIONES Aquí se representa el circuito eléctrico, cada conductor está representado por una línea y estas se cruzan entre sí, lo cual no solamente dificulta el dibujo, sino también su interpretación. En el esquema se observa una caja de derivación o empalme. Las líneas jamás se unen en una conexión y todos los conductores con trazos independientes.

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En figura 3.14, explica de manera aproximada, como realizar la instalación, dando una idea acerca de la posición física de los conductores, las canalizaciones y los artefactos que componen el circuito.

Fig. 14. Esquema general de conexiones

5.3.

ESQUEMA UNIFILAR Un esquema o diagrama unifilar es una representación gráfica de una instalación eléctrica o de parte de ella. El esquema unifilar se distingue de otros tipos de esquemas eléctricos en que el conjunto de conductores de un circuito se representa mediante una única línea, independientemente de la cantidad de dichos conductores. El número de conductores de un circuito se representa mediante unos trazos oblicuos, y paralelos entre sí, que se dibujan sobre la línea. Solamente se representan los conductores activos (no el de tierra), por lo que es habitual encontrar dos, tres o cuatro trazos, para circuitos monofásicos, trifásicos sin neutro y trifásicos con neutro, respectivamente. Junto a cada rama se indican las características del conductor, como número de conductores, sección, material, aislamiento, canalización, etc. En algunas ramas del esquema unifilar es posible encontrar aparatos de protección o de maniobra como, por ejemplo, interruptores diferenciales, magnetotérmicos o relés. Las ramas inferiores del esquema unifilar alimentan a receptores eléctricos, tales como lámparas, tomas de corriente, motores, etc.

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Cada grupo de receptores iguales en un mismo circuito se representa mediante un único símbolo. Debajo del símbolo del receptor se indican algunos datos de interés, como la designación del receptor, la cantidad, la potencia de cálculo de la línea, la longitud máxima o la caída de tensión en el punto más alejado de la línea. Puede darse el caso de que uno o varios receptores sean otro cuadro eléctrico (o subcuadro) que se alimenta del cuadro anterior (o cuadro principal)

Fig. 15. Esquema unifilar

UBICACIÓN Y RECORRIDO DE LOS COMPONENTES Para realizar una instalación eléctrica visible se debe marcar sobre las paredes, muros, techos y en los lugares donde se ubicará cada caja de salida e indicando el recorrido de las líneas. Para este trabajo se debe utilizar implementos de trazo como lápiz, tiza, yeso, etc., acompañados de instrumentos como reglas, escuadras, metros, niveles, etc. Los tomacorrientes deben ir 0,30 m arriba del nivel del piso, procurando que halla un tomacorriente cada dos metros y medio. Una excepción a esta regla son los tomacorrientes de la cocina, los cuales deben ir a 1,10 a 1,20 m arriba del nivel del piso. Los interruptores generalmente se ponen a los lados de las puertas, a 1,20 m del nivel del piso definitivo del ambiente. Esta misma altura se aplica para 54

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combinaciones de interruptores y tomacorrientes. En la figura 15 se da un ejemplo.

Fig. 16. Ejemplo de recorrido de conductores y ubicación de componentes Fuente: http://kalipedia/ingenieria/media/200708/tecnologia

Todos los circuitos se alimentan a partir de una fuente de corriente alterna monofásica de dos conductores y una adicional llamada protección a tierra. Esta tensión de 220V se obtiene de la alimentación que se tiene de un medidor de energía eléctrica y después de pasar por le medidor, los conductores del cable de entrada llegan al panel de servicio, tablero general o tablero de distribución. El tablero de distribución es el corazón y centro de control del sistema eléctrico de su vivienda, en ella siempre encontrará el mecanismo principal de desconexión, impidiendo que los daños en la instalación eléctrica de la vivienda afecten la red de distribución de la compañía eléctrica.

TABLERO DE DISTRIBUCIÓN Ver en la figura 17, el tablero de distribución es un panel que consta de varios interruptores que distribuye la energía eléctrica a diferentes circuitos.

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Consta principalmente de un interruptor general y varios interruptores alimentados de éste los cuales sirven de maniobra y protección a los diversos circuitos derivados. Estos interruptores deben ser termomagnéticos (automáticos), según sea el diseño y la potencia de la instalación eléctrica. Las principales funciones de un tablero de distribución son: 1.

Distribuir la energía eléctrica en diversos circuitos o ramales según sea las necesidades del usuario.

Proteger en forma independiente cada circuito o ramal contra cortocircuitos y/o sobrecargas.

Proveer a cada instalación eléctrica de circuitos independientes para su conexión o desconexión, sin afectar a otro circuito de la misma red o instalación.

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Figura 17. Tablero de distribución. Fuente: http://www.electricidaddelhogar.com/wpcontent/uploads/2008/11/ian012.jpg

Dentro de una casa o habitación o cualquier tipo de local, el tablero de distribución se ubica en un lugar de fácil acceso lo más cercano posible al medidor de energía (KWH). Por lo general se debe ubicar en el garaje, cocina u otro lugar accesible y bien protegido. El tablero de distribución se coloca a una altura de 1,60 m sobre el nivel del piso terminado. Al elaborar un tablero de distribución se deberá tener en cuenta lo siguiente: 1. 2. 3.

Cantidad de circuitos a controlar. El tamaño de los interruptores a usar según su capacidad. Dejar espacio para una eventual ampliación.

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Están disponibles en 3 modelos diferentes: 4. 5. 6.

Modelo de engrape, para montaje en tableros eléctricos con contactos del tipo enchufe. Modelo atornillable, para cableado de entrada y salida o para montaje en tableros eléctricos con contactos del tipo atornillable. Modelo compacto de ½” de ancho (bipolar), permite ahorrar espacio y utilizar tableros eléctricos (con contactos del tipo engrape) más pequeños o adicionar a tableros que no tengan la cantidad suficiente del espacio de reserva.

Todos los circuitos pueden realizarse con alambres aislados de calibre AWG o cable de dos o tres hilos del mismo calibre dotado con conductor de tierra. El conductor o cable de alimentación que transportan la corriente llevan las fases y el conductor de tierra. Las fases llevan la corriente demandada por los equipos conectados al sistema eléctrico de la vivienda y el conductor de tierra no conduce corriente, solo sirve de protección. De acuerdo a normas el conductor de tierra debe de preservarse a lo largo de toda la instalación y no debe interrumpirse por ningún motivo. Para las canalizaciones puede utilizarse tubo PVC de 3/4" de diámetro y longitud adecuada. Todas las cajas de conexión son metálicas y alojan un solo componente. Para tomacorrientes e interruptores son adecuadas cajas rectangulares de 4" x 2", y para portalámparas cajas octogonales de 4". La unión de alambres dentro de las cajas de conexión se realiza utilizando empalmes.

RECORRIDO DE LA CANALETA Trace con una cuerda sobre la pared el recorrido de las canaletas, preferentemente a lo largo del zócalo y marcos de puertas (figura 18). Posteriormente las canaletas se montarán siguiendo estas marcas. 58

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Fig. 18. Fuente: http://www.madridservicios.com/bricolaje/electri/imagele2/ele29.gif

Marque igualmente los emplazamientos de bases de enchufes, interruptores, etc. Para realizar los cambios de dirección existirán dos soluciones posibles:  En ángulo recto: cerrar la moldura o canaleta junto con su tapa a 45°, utilizando para ello la unión de dos piezas.  Formando curva: para ello utilizaremos curvas o codos prefabricados al efecto según el tipo de canaleta. Fije las cajas de mecanismos (bases de enchufes, interruptores) si no van sobre la propia canaleta. Fije la canaleta mediante pegamento o tornillos (cada 30 cm), siguiendo el trazado marcado con anterioridad y colocándolas justo por encima de los zócalos y al lado de los marcos de las puertas (Fig. 19). Coloque los conductores por el interior de la canaleta manteniéndolos en su lugar con un trozo de cinta adhesiva.

Fig. 19. Fuente: http://www.madridservicios.com/bricolaje/electri/imagele2/ele28.gif

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Conecte los diferentes mecanismos (bases de enchufe, interruptores, etc...) Dentro de las molduras o canaletas, realice las conexiones entre dos hilos mediante conectores o empalmes. Desconecte el termomagnético general de la vivienda. Conecte las fases L1 y L2 a una caja de derivación ya disponible en la vivienda. Con ella daremos servicio a nuestra instalación con canaleta. Una vez realizada la conexión de los dos hilos, conecte de nuevo el termomagnético general y proceda a comprobar la instalación realizada. Cierre la canaleta con sus tapas. Pinte si es el caso, pero no recubra con papel pintado, ni con otro tipo de revestimiento (Fig. 20).

Fig. 20. Fuente: http://www.madridservicios.com/bricolaje/electri/imagele2/ele27.gif

USO DE INSTRUMENTOS En las instalaciones eléctricas se requieren tomar medidas de la energía eléctrica donde se aumente o disminuya la tensión, medir la corriente que circula, la continuidad o resistencia del circuito. Para ello se utilizará un instrumento de medición como el multímetro digital.

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Fig. 21. Multímetro Digital

10. SEGURIDAD Para reducir el riesgo de incendios o choques eléctricos no debe exponer este instrumento a la lluvia o humedad. Para evitar el riesgo de choques eléctricos respete las precauciones de seguridad adecuadas cuando trabaje con voltajes superiores a 60 VDC o 30 VAC rms. Dicho niveles de voltajes representan un riesgo potencial de choque eléctrico para el usuario. No toque los extremos de la conexión de prueba ni el circuito que se esta probando mientras se le aplica energía eléctrica al circuito objeto de la medición. Durante la medición mantenga sus dedos detrás de las protecciones para dedos de las conexiones de prueba. Antes de utilizar el instrumento revise si las conexiones de prueba, los conectores y los cabezales medidores están dañados en el aislamiento o si tiene partes metálicas expuestas. Si presentan partes defectuosas deben ser reemplazados.

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11. FUNCIONES DE VOLTAJE DC, VOLTAJE AC.

Fig. 22. Medición de Tensión

1) La selección del rango AC 400.0 mV es por medio del botón de RANGO manualmente y esta especificada desde AC 10 mV (AC 40 mV para modelos de RMS (raíz cuadrada media). 2) El rango 400.0 mV esta diseñado con una impedancia de entrada eleva de 1000 MΏ Para reducir al mínimo la perdida de corriente cuando se miden señales pequeñas y puede funcionar mejor con la mayoría de los transductores/ adaptadores de salida de voltaje.

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12. FUNCIONES DE RESISTENCIA Ώ Y CONTINUIDAD

Fig. 23. Medición de resistencia y continuidad.

Valor predeterminado en Ώ. Oprima el botón SELECCIÓN por un momento para seleccionar la función de continuidad que sea conveniente para verificar las conexiones del cableado y el funcionamiento de los conmutadores. Un tono audible continuo indica que el cable esta completo. PRECAUCIÓN La utilización de las funciones de resistencia, continuidad, diodos o capacitancia en un circuito activado genera resultados incorrectos y puede dañar el instrumento. En muchos casos el componente que genera dudas debe desconectarse del circuito para obtener una lectura precisa de la medición.

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13.

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FUNCIONES DE CORRIENTE µA, MA Y A

Fig. 24. Medición de Corriente

PRECAUCIÓN Cuando se mide un sistema trifásico se debe prestar especial atención al voltaje entre fases, el cual es significativamente superior al voltaje de la fase a tierra. Para evitar superar accidentalmente el régimen de voltaje de los fusibles de protección siempre debe de considerar el voltaje entre fases como el voltaje de funcionamiento para los fusibles de protección. Desconecte las conexiones de prueba de los puntos de prueba antes de cambiar las funciones. Siempre gradué el instrumento con el rango mas elevado y redúzcalo hasta alcanzar el valor desconocido si utiliza el modo de determinación de rango manual.

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14. MEDIDOR DE AISLAMIENTO La prueba de continuidad incluye una señal acústica que suena si el circuito está completo. La señal acústica le permite realizar pruebas rápidas de continuidad sin tener que observar la pantalla. Para probar continuidad, configure el multímetro tal como se muestra en la figura 10. La señal acústica suena cuando se detecta un cortocircuito (< 25 Ω).

Fig. 25. Medición de Aislamiento

PRECAUCIÓN Para evitar la posibilidad de causar daños al multímetro o al equipo a prueba, desconecte el suministro eléctrico al circuito y descargue todos los condensadores de alta tensión antes de efectuar las pruebas de continuidad.

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Las pruebas de aislamiento sólo se deben efectuar en circuitos sin energía. Pruebe el fusible antes de efectuar pruebas. Consulte Comprobación del fusible más adelante en este manual. Para medir la resistencia del aislamiento, configure el multímetro como se indica en la figura 24 y siga los pasos a continuación: 1. Inserte sondas de prueba en los terminales de entrada p y q. 2. Gire el selector hasta la posición INSULATION. Se iniciará una comprobación de la carga de las baterías al mover el selector a esta posición. Si las baterías no pasan la prueba, aparece b y bat en la pantalla inferior. No se podrán realizar pruebas de aislamiento hasta que se cambien las baterías. 3. Presione r para seleccionar la tensión. 4. Conecte las sondas al circuito que se medirá. El multímetro detecta automáticamente si el circuito está energizado. • La pantalla primaria muestra - - - - hasta que presione t y se obtenga una lectura válida de resistencia del aislamiento. • El símbolo de alta tensión (Z) y una lectura de > 30 V en la pantalla primaria advierten si hay una tensión superior a 30 V CA o CC presente. Enese caso, la prueba se inhibe. Desconecte el multímetro y apague la energía antes de continuar. 5. Mantenga presionado t para iniciar la prueba. La pantalla secundaria muestra la tensión de prueba aplicada al circuito. Aparece el símbolo de alta tensión (Z) junto con una pantalla primaria que muestra la resistencia en MΩ o GΩ. Aparece el icono T en el sector inferior de la pantalla hasta que se libera t. Cuando la resistencia es mayor que el rango de visualización máximo, el multímetro muestra el símbolo Q y la resistencia máxima del rango. 6. Mantenga las sondas en los puntos de prueba y libere el botón t. El circuito a prueba luego se descarga a través del instrumento. La lectura de resistencia aparece en la pantalla primaria hasta que se inicie otra prueba, se seleccione una función o un rango distinto, o se detecten > 30 V.

SIGA LAS INDICACIONES DEL PROFESOR PARA EL MANEJO DEL MULTIMETRO DIGITAL.

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UNIDAD IV

INSTALACIÓN ELÉCTRICA SEMIVISIBLE CON TUBOS DE PVC 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3.

Realizar una instalación eléctrica semivisible usando tubos de PVC. Desarrollar habilidades en el doblado de tubos de PVC. Trabajar los distintos tipos de instalaciones de materiales de PVC en las cabinas.

INTRODUCCIÓN En esta tarea usted realizará trabajos que le permitirá desarrollar habilidades en el doblado de tubos de PVC, este tipo de labor es muy importante cuando se trata de realizar instalaciones eléctricas comerciales o industriales. Las instalaciones eléctricas en media y baja tensión aplicadas a una residencia, el cableado y la canalización de la energía. Aquí veremos cómo se proyecta el suministro de energía eléctrica a un domicilio de estas características. Si bien a nivel industrial se utiliza la media tensión, también veremos la aplicabilidad de la baja tensión. Este trabajo abarca: tipos de canalización en baja tensión conforme a las habitaciones de la residencia, el alumbrado y los alimentadores de tableros. La obra civil y electromecánica necesaria para una red de distribución de energía eléctrica en forma semivisible. Conceptos y desarrollo de los cálculos eléctricos para definir el conductor principal de media tensión. Asimismo, conoce las normas aplicadas a los procedimientos y cálculos que conducen a realizar trabajos con calidad y con un funcionamiento satisfactorio

Respete las indicaciones de su profesor para el desarrollo de la tarea y, sobretodo, aquellas que se relacionen con la SEGURIDAD personal.

Para complementar el aprendizaje de la presente tarea, le recomendamos leer: “Fundamentos de Instalaciones Eléctricas” de Joseph Foley. Editorial McGraw-Hill

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TUBOS DE PLÁSTICOS (PVC) Ver la Fig. 1,

Fig. 1. Tubo de PVC

Es actualmente, el más empleado para la protección mecánica de conductores. Son fabricados de policloruro de vinilo (PVC) y de costo relativamente moderado. Los tubos de plástico se designan por la clase y por su diámetro. Actualmente la clase se designa, según norma ITINTEC, con la denominación de: 3.1.

CLASE LIVIANA (L) Y CLASE PESADA (P) Anteriormente se ha empleado las denominaciones SEL (Standard Europeo Liviano) y SAP (Standard Americano Pesado) respectivamente. Generalmente uno de los extremos está ensanchado para introducir a presión otro tubo, se fabrican en unidades de 3 m. de longitud en diámetros que varían desde 3/4”,1” y 1 1/2”. Las tablas 1 y 2 muestran las medidas estándar.

TUBO CLASE LIVIANA (L) - LARGO DE TUBERÍA 3m Diámetro nominal (pulg.)

Diámetro exterior (mm.)

5/8 3/4 1 1¼ 1½ 2

15.9 19.1 25.4 31.8 38.8 50.8

Espesor (mm)

Diámetro interior (mm)

1.1 1.2 1.3 1.3 1.6 1.7

13.7 16.7 22.8 29.2 34.9 47.4

Tabla 1. Medidas de tubo liviano

Peso aprox. (Kg.)

O.220 O.290 0.43º 0.540 0.830 1.130

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TUBO CLASE PESADA (P) - LARGO DE TUBERÍA 3m Diámetro nominal según (*) ITINTEC 399.006

15 20 25 35 40 50 65 80

Diámetro nominal (PULG)

½ ¾ 1 1¼ 1½ 2 2½ 3

Diámetro exterior (mm)

Espesor (mm)

Diámetro interior (mm)

Peso aprox. (Kg.)

21.0 26.5 33.0 42.0 48.0 60.0 63.0 88.5

2.2 2.3 2.4 2.5 2.5 2.8 3.5 3.8

16.6 21.9 28.2 37.0 43.0 54.4 66.0 80.9

0.56 0.76 0.99 1.34 1.54 2.16 3.28 4.34

Tabla 2. Medidas de tubo pesado

3.2.

USOS Se emplean para instalaciones empotradas en muros, pisos, techos o expuestos en instalaciones visibles, con el fin de proteger el aislamiento de los conductores de las causas mecánicas de deterioro y evitar el riesgo de fuego.

3.3.

CONDICIONES DE USO Y CONSERVACIÓN Los tubos de plásticos no deben usarse en ambientes donde la temperatura sea superior a 50 oC. Las tuberías de pvc deberán estar secas, limpias y libres de rebabas y bordes cortantes que pudieran dañar el aislamiento de los conductores. Su diámetro mínimo interior será de 13 mm. Las tuberías conduit de las instalaciones visibles, deberán estar soportadas por abrazaderas colocadas a una separación no mayor de 3 m, en forma paralela a nivel y a plomo llevará un soporte a no mas de 90 cm de cada caja de salida, de empalme, de conexión, gabinete o accesorio. Las abrazaderas se sujetarán al muro, losa o elemento estructural, con tarugos de expansión y tornillo.

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El diámetro de la tubería que soportará a los conductores dependerá del calibre y del número de conductores, así como del tipo de aislante; El diámetro de la tubería debe ser el adecuado para que al colocar los conductores dentro, deberá quedar un espacio libre de por lo menos el 60% del área total de la tubería, esto con el fin de disipar el calor que se produce en los conductores con el paso de la corriente eléctrica; el tipo de aislante dependerá de las condiciones ambientales y del tipo de uso que se le vaya a dar, del voltaje entre conductores y de la temperatura de operación.

3.4.

EQUIPOS PARA DAR FORMA A LOS TUBOS DE PVC Resortera: Fig. 2 Es una herramienta de acero en forma de espiral muy flexible. Tipos Existen resorteras para doblar tubos de diversos diámetros, los hay de 1/2”, 5/8”, 3/4”, con una longitud aproximada de 25 a 30 centímetros de acuerdo al diámetro. Usos La resortera se emplea para doblar tubos de PVC que se utiliza en las instalaciones eléctricas.

Fig. 2. Resortera

3.5.

TIPOS DE CURVAS QUE SE REALIZAN EN LOS TUBOS DE PVC En las instalaciones eléctricas los tipos de curvas más conocidas son: 1. 2. 3. 4.

En forma de onda. Fig. 3 A noventa grados. Fig. 4 Curva y contra curva. Fig. 5 Cuello de cisne. Fig. 6 72

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3.6.

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Fig. 3. Forma de onda

Fig. 4. A noventa grados

Fig. 5. Curva y contra curva

Fig. 6. Cuello de cisne.

EMPALME DE TUBOS Para realizar esta operación, se calienta ligeramente el tubo, luego se introduce a presión dentro de la campana de otro tubo, dándole giro hasta que penetre tal como se observa en la siguiente Fig. 7.

3/4 a 1"

Fig. 7. Empalme de tubos

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CAJAS DE CONEXIÓN Para unir tuberías de PVC con las cajas de conexiones se utilizará el acoplamiento (Fig. 8) como se indica a continuación: 1.

Un conector de PVC que irá desde el interior hacia el exterior de la caja a través de los agujeros fabricados especialmente para ello. Fig. 9

Fig. 8 Acoplamiento.

Fig. 9 Caja y conector.

Fig. 10. Montaje al aire de tubos protectores. Fuente: http://www.electricasos.com/wpcontent/uploads/2008/11/insteletr7.jpg

CIRCUITOS ELÉCTRICOS Toma este nombre el conjunto de elementos que se encargan de trasladar la energía eléctrica desde los centros de generación a los de consumo, a nivel de instalaciones interiores, toma este nombre aquel conjunto de accesorios eléctricos que se encargan de trasladar y distribuir esta energía desde el tablero

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general (llegada de la energía) a los distintos puntos de uso (lámparas incandescentes, fluorescentes, cocinas, calentadores etc.). Para su mejor comprensión dividiremos los circuitos de acuerdo al trabajo que están destinados:     

Circuito Circuito Circuito Circuito Circuito

de de de de de

alumbrado. tomacorrientes. cocina eléctrica. therma. computadoras, etc.

Cada circuito de los nombrados y algunos otros que por necesidad se instalen, sirven para separar ese circuito al que están destinados del resto de la instalación eléctrica, de tal manera que si se produce algún corto circuito o sobrecargas los demás circuitos no se verían afectados y podrían seguir trabajando sin complicaciones. Cada uno de los circuitos comprende desde el tablero de distribución, donde tiene su llave o interruptor independiente con su respectivo protector térmico, conductores, interruptores y cargas. Es necesario recalcar que los cálculos para determinar la capacidad de los componentes se dan en forma independiente para después sacar un consolidado general. Es conveniente recalcar que lo mínimo indispensable en los circuitos eléctricos de una casa son dos circuitos, los cuales son:  Circuito de alumbrado.  Circuito de tomacorrientes.

INTERRUPTORES DE CONMUTACIÓN El control de uno o varios puntos de alumbrado desde diferentes lugares es algo muy frecuente en las instalaciones eléctricas domiciliarias, como ejemplo se puede tener un pasillo, donde se precisa apagar o encender de los ambos extremos. En el dormitorio donde sea necesario hacerlo desde la puerta y a un lado de la cama. En una escalera para controlar el encendido o apagado desde la parte inferior y superior. En estas y otras instalaciones se requieren interruptores de conmutación de 3 y 4 vías.

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6.1.

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INTERRUPTOR DE TRES VÍAS (S3) Ver Fig. 11, consta de un borne de entrada, llamado borne común o puente (0) y dos bornes de salida (1 y 2)

Fig. 11. Interruptor de 3 vías.

6.2.

INTERRUPTOR DE CUATRO VÍAS (S4) Ver Fig. 12, este interruptor tiene cuatro bornes, 2 de entradas (1 y 2) y 2 de salida (1’ y 2’). Tiene dos posiciones de funcionamiento. Se utiliza en instalaciones gobernadas desde más de dos puntos.

Fig. 12. Interruptor de 4 vías.

6.3.

LOS INTERRUPTORES DE CONMUTACIÓN EN LOS CIRCUITOS Ver Fig. 13, usando un esquema de principio se muestra como se instala un circuito de conmutación de dos puntos.

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Fig. 13. Instalación eléctrica de un circuito de conmutación de tres vías

ACCESORIOS UTILIZADOS EN UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Fig. 14. Interruptor de tres vías

Fig. 15. Interruptor doble de tres vias

Fig. 16. Interruptor + tomacorriente americano

Fig. 17. Interruptor + tomacorriente universal

Fuente: http://www.bticino.com.pe/0/productos.htm

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Fig. 18. Tomacorriente universal

Fig. 19. Tapa ciega

Fuente: http://www.bticino.com.pe/0/productos.htm

Fig. 20. Abrazadera y forma de asegurar un tubo de PVC.

Fig. 21. Aplicación de instalación semivisible Fuente: http://www.micerveza.es/pagina%20maquetas/diorama%203plus.jpg 78

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CAJAS DE CONEXIÓN UTILIZADAS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS Son elementos fabricados de fierro galvanizado o de PVC, tienen en sus lados y en el fondo perforaciones cuyas tapas se sacan fácilmente ejerciendo presión sobre ellos. Formas: Fig. 22 Rectangular, Cuadradas, Octogonales.

Fig. 22. Caja cuadrada, rectangular y octogonal Fuente: Curso práctico de Electricidad CEKIT – 1996 pág. 53

Usos: Se emplean en las instalaciones eléctricas semivisibles y empotradas en los siguientes casos: Como cajas de paso: facilitan el paso de conductores de un circuito a otro. Cajas de derivación y empalmes. Cajas de salida donde se toma o controla la energía, tales como: tomacorrientes salidas para alumbrado en el techo o pared, interruptores, timbres, intercomunicadores, antena de TV, teléfono, etc. 9.

PROCEDIMIENTO El proceso de una instalación eléctrica en una obra de edificación se lleva a cabo en diversas etapas, como son las siguientes: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Interpretación del plano de la instalación. Trazado del recorrido que tendrá la instalación de la tubería. Habilitado de la tubería a instalar. Tendido de la tubería habilitada. Cableado de conductores dentro de la tubería instalada. Unión de conductores Conexión de dispositivos eléctricos.

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En la interpretación de un plano eléctrico, se debe visualizar la cantidad, capacidad y tipo de los dispositivos eléctricos, así como su ubicación, considerando las distancias de separación y la altura con respecto al piso terminado. En la etapa del trazado se hacen las marcas y líneas sobre los pisos y paredes en los que se colocará la tubería, para ello es necesario hacer ciertas mediciones. En esta etapa se hacen necesarios los siguientes materiales: cinta métrica, un lápiz o bicolor de punta gruesa, plomada, cordón o hilo de cáñamo. En el habilitado de tubería se prepara la tubería de tal manera que ésta quede lista con las medidas y formas de acuerdo al plano eléctrico, para su colocación adecuada sobre la superficie en la que se instalará. Para efectuar esta etapa, es necesario disponer de una cinta métrica y de un arco de sierra para cortar la tubería. El tendido de la tubería consiste en colocar la tubería habilitada, sujetándola correctamente de acuerdo al tipo de instalación. En las instalaciones empotradas se deberá hacer las ranuras y los huecos en las paredes o pisos, de acuerdo a lo establecido en el plano. La ranura deberá tener un centímetro más que la medida de la tubería, tanto en lo ancho que en lo profundo. En esta etapa se hacen necesario los siguientes materiales: cincel, martillo, clavos, alambre recocido y cemento para fijar las cajas en la pared. Cableado de conductores. Una vez colocada la tubería, se procede a colocar los conductores dentro de la tubería. Los conductores deberán tener el calibre y el color del aislante adecuado. Deberá dejarse un sobrante de 20 cm. de conductor en la salida de cada caja de conexiones. Para efectuar el cableado se hace necesario el uso de una guía acerada para introducir los conductores en la tubería, de una caja de conexión a otra. Unión de conductores. Después de efectuado el cableado, se descubren las puntas de los conductores para efectuar las uniones correspondientes en las cajas de conexiones colocadas sobre el techo. Toda unión de conductores deberá aislarse correctamente utilizando para ello cinta aislante negra o de color. Conexión de dispositivos eléctricos. Consiste en conectar los dispositivos eléctricos a las salidas de cada una de las cajas de conexiones. 80

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UNIDAD V

INSTALACIÓN ELÉCTRICA EMPOTRADA 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3. 4. 5.

Aplicar procedimientos técnicos en la ejecución de una instalación eléctrica comercial. Identificar los equipos de iluminación y control. Realizar la instalación de un circuito de fuerza. Realizar la instalación de un circuito de iluminación y tomacorrientes.

INTRODUCCIÓN Cualquier proyecto de diseño debe partir de la base de una cuidadosa planeación. Este principalmente debe de:  Asegurar la conformidad de la instalación con los códigos, normas, y estándares aplicables.  Estudiar y establecer las necesidades eléctricas de la edificación.  Determinar las características del suministro de energía para el sistema completo.  Tomar medidas de todos los detalles de la instalación para cumplir las limitaciones del presupuesto destinado para la misma. El diseño propiamente dicho de una instalación eléctrica busca determinar la disposición de conductores y equipos que transfieren la energía eléctrica desde la fuente de potencia hasta las cargas de la manera más segura y eficiente posible. Además de una adecuada planeación, el éxito del diseño de una instalación eléctrica depende ante todo del enfoque correcto. Una instalación eléctrica debe proporcionar luz y potencia sin riesgo para la vida y la propiedad de las personas, tener suficiente capacidad extra para acomodar crecimientos previsibles de la carga y ser lo suficientemente flexible para adaptarse a modificaciones y revisiones futuras.

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Teniendo en cuenta estos factores y la relación que los mismos guardan con los aspectos puramente técnicos del diseño del sistema se garantiza que el enfoque sea el correcto. 3.

INSTALACIONES ELÉCTRICAS EMPOTRADAS Las instalaciones eléctricas empotradas son un tipo de instalación, que se distingue porque los conductores no son visibles debido a que corren dentro de las tuberías, estas tuberías se encuentran empotradas dentro de las paredes, muros, tabiques, techos o pisos. Entre las ventajas que ofrecen las instalaciones empotradas, podemos mencionar las siguientes:  Tiene mayor duración, ya que no está expuesta a la intemperie.  Tiene mayor seguridad eléctrica, debido a que las posibilidades de daños por acción exterior son muy remotas.  Tiene mejor presentación, ya que solo se puede observar los interruptores y tomacorrientes, mas no el entubado.  Ofrece mayor seguridad a la persona que hace uso de estas instalaciones.  Ofrecen mejores ventajas económicas debido a su mayor duración y rendimiento.

Tubería a empotrada en techo o pared.

Tubería empotrada en piso. ●S ● S3 ● S4 S j, k S a, b, c

Interruptor simple, símbolo para planos de interiores. Interruptor de conmutación de tres vías, símbolo para planos interiores. Interruptor de conmutación de cuatro vías, símbolo para planos de interiores. Interruptor de dos golpes Interruptor de tres golpes Fig. 1. Símbolos de instalaciones eléctricas

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Respete las indicaciones de su profesor para el desarrollo de la tarea y, sobretodo, aquellas que se relacionen con la SEGURIDAD personal.

SISTEMA PUESTA A TIERRA En toda instalación eléctrica es necesario garantizar la seguridad de las personas que harán uso de ella. Para tal efecto es necesario dotarla de los mecanismos de protección que corresponda. Cuando se trate de instalaciones eléctricas para alimentar muchos aparatos eléctricos, fijos y móviles, con estructuras susceptibles de deterioro desde el punto de vista eléctrico es fundamental la protección contra las fallas de aislamiento que originan la aparición de tensiones por contactos indirectos. Estas tensiones se originan en las estructuras metálicas de los equipos eléctricos cuando un conductor o terminal energizado pierde su aislamiento y establece contacto con la estructura metálica energizando a esta. Para minimizar los efectos de dichos contactos indirectos, toda instalación eléctrica debe contar con un sistema de protección más efectivo y el que presenta la mayor seguridad para las personas es el sistema de puesta a tierra de protección. Los objetivos de instalar la puesta a tierra en conductores eléctricos, materiales y partes de equipo que no deben transportar corrientes eléctricas indeseables en forma permanente son: Conducir a tierra todas las corrientes de fuga, producidas por una falla de aislamiento que haya energizado las carcazas de los equipos eléctricos. Evitar que en las carcazas metálicas de los equipos eléctricos aparezcan tensiones que resulten peligrosas para la vida humana. Permitir que la protección del circuito eléctrico (termomagnético) despeje la falla en un tiempo no superior a 5 segundos. Limitar sobre tensiones debidas a descargas atmosféricas y fenómenos transitorios. Limitar la diferencia de potencial a tierra en un circuito, durante su operación normal. 83

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Para lograr que una puesta a tierra de protección cumpla con los objetivos previstos es necesario establecer un medio a través del cual sea posible entrar en contacto con el terreno. De acuerdo con las dimensiones del terreno disponible para la puesta a tierra se usan los siguientes tipos de elementos para su construcción: Electrodos verticales (barras) Electrodos horizontales Malla o reticulado. Para lograr valores óptimos de resistencia a tierra se debe de considerar los siguientes factores: Es necesario conocer que tan buen conductor de la electricidad es el suelo y para esto es necesario saber su resistencia eléctrica, la cual esta determinada por el tipo de suelo, el contenido de humedad del suelo y su composición química. Alternativas para la disposición de un sistema de puesta a tierra. No todos los terrenos resultan ser buenos conductores de la electricidad, por ejemplo la tierra orgánica húmeda es 10 veces mejor conductora de la electricidad que la tierra húmeda y 100 veces mejor conductora de la electricidad en comparación con la tierra seca.

Fig. 2. Sin conexión a tierra Fuente: Sistemas de conexión a tierra – PROCOBRE – 2000 – pág. 8

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4.1.

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QUEDA TERMINANTEMENTE PROHIBIDO Utilizar como toma de tierra tuberías metálicas destinadas al paso de agua, gas y similares. Se conectan a tierra los siguientes elementos:    

Contadores, Instalación de pararrayos Antenas de TV y FM Instalación de fontanería, gas y calefacción Estructuras metálicas y armaduras de muros y soportes de hormigón, y elementos metálicos significativos.

Fig. 3. A. Pozo a tierra vertical y horizontal Fuente: http://www.abelardomautino.com/pozodetierra.jpg

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Fig. 3. B. Pozo a tierra vertical y horizontal Fuente: http://www.abelardomautino.com/pozodetierra.jpg

LÁMPARA FLUORESCENTE LONGITUDINAL En la actualidad las lámparas fluorescentes se han convertido en el medio de iluminación de uso más generalizado en comercios, oficinas, sitios públicos, viviendas, etc. Sin embargo, no todas las personas conocen cómo funcionan, cómo emiten luz sin generar apenas calor, ni cómo pueden desarrollar más lúmenes por watt (lm/W) con menor consumo de energía eléctrica, comparadas con las lámparas incandescentes en igualdad de condiciones de iluminación. Tubo de descarga. El cuerpo o tubo de descarga de las lámparas fluorescentes se fabrica de vidrio, con diferentes longitudes y diámetros. La longitud depende, fundamentalmente, de la potencia en watt (W) que desarrolle la lámpara. El diámetro, por su parte, se ha estandarizado a 25,4 mm (equivalente a una pulgada) en la mayoría de los tubos. Los más comunes y de uso más generalizado tienen forma recta, aunque también se pueden encontrar con forma circular. La pared interior del tubo se encuentra recubierta con una capa de sustancia fosforescente o fluorescente, cuya misión es convertir los rayos de luz ultravioleta (que se generan dentro y que no son visibles para el ojo humano), en radiaciones de luz visible. Para que eso ocurra, su interior se encuentra relleno con un gas inerte, generalmente argón (Ar) y una pequeña cantidad de mercurio (Hg) líquido. El gas argón se encarga de facilitar el surgimiento del arco eléctrico que posibilita el encendido de la lámpara, así como de controlar también la intensidad del flujo de electrones que atraviesa el tubo. Casquillos. La mayoría de los tubos fluorescentes rectos poseen en cada uno de sus extremos un casquillo con dos patillas o pines de contactos eléctricos externos, conectadas interiormente con los filamentos de caldeo o de precalentamiento. Estos filamentos están fabricados con metal de tungsteno, conocido también por el nombre químico de wolframio (W), recubiertos de calcio (Ca) y magnesio (Mg) y su función principal en los tubos de las lámparas

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fluorescente es calentar previamente el gas argón que contienen en su interior para que se puedan encender.

Fig. 4. Partes de la lámpara fluorescente: Pin de contacto (A), Electrodos (B), Filamento de tungsteno (C), Mercurio líquido (D), Átomos de gas argón (E), Recubrimiento fluorescente de fósforo (F), Tubo de descarga de cristal (G) Fuente: http://www.asifunciona.com/electrotecnia/af_fluorescentes_1.htm

El recubrimiento de calcio y magnesio que poseen los filamentos facilita la aparición del flujo de electrones necesario para que se efectúe el encendido de la lámpara. En medio de ese proceso los filamentos se apagan y se convierten en dos electrodos, a través de los cuales se establece ese flujo de corriente o de electrones. 6.

ARRANCADOR Las lámparas fluorescentes por precalentamiento utilizan un pequeño dispositivo durante el proceso inicial de encendido llamado cebador o encendedor térmico (starter). Este dispositivo se compone de una lámina bimetálica encerrada en una cápsula de cristal rellena de gas neón (Ne). Esta lámina tiene la propiedad de curvarse al recibir el calor del gas neón cuando se encuentra encendido con el objetivo de cerrar un contacto que permite el paso de la corriente eléctrica a través del circuito en derivación donde se encuentra conectado el cebador. Conectado en paralelo con la lámina bimetálica, se encuentra un capacitor antiparasitario, encargado de evitar que durante el proceso de encendido se produzcan interferencias audibles a través del altavoz de un receptor de radio o ruidos visibles en la pantalla de algún televisor que se encuentre funcionando próximo a la lámpara.

Fig. 5. Disposición de los elementos internos de un arrancador. Fuente: http://www.asifunciona.com/electrotecnia/af_fluorescentes_2.htm

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Otra variante de lámpara fluorescente es la de encendido rápido, que no requiere cebador, pues los electrodos situados en los extremos del tubo se mantienen siempre calientes. Otras lámparas poseen encendido instantáneo y tampoco utilizan cebador. Este tipo de lámpara carece de filamentos y se enciende cuando se le aplica directamente a los electrodos una tensión o voltaje mucho más elevado que el empleado para el resto de las lámparas fluorescentes. Por otra parte, en la actualidad la mayoría de las lámparas fluorescentes de tecnología más moderna sustituyen el antiguo cebador por un dispositivo de encendido rápido, mucho más eficiente que todos los demás sistemas desarrollados anteriormente, conocido como balasto electrónico. 7.

REACTOR El reactor ó balasto electromagnético fue el primer tipo de inductancia que se utilizó en las lámparas fluorescentes. Consta de una bobina de corriente o reactancia inductiva, compuesto por un enrollado único de alambre de cobre. Los reactores de este tipo constan de las siguientes partes: Núcleo. Lo compone un conjunto de chapas metálicas que forman el cuerpo o parte principal de la bobina, donde va colocado el enrollado de alambre de cobre. Carcasa. Envoltura metálica protectora del reactor. Del enrollado de los reactores magnéticos comunes salen dos o tres cables (en dependencia de la potencia de la lámpara), que se conectan al circuito externo, mientras que de los reactores electrónicos salen cuatro. Sellador. Es un compuesto de poliéster que se deposita entre la carcasa y el núcleo del reactor. Su función es actuar como aislante entre el enrollado, las chapas metálicas del núcleo y la carcasa. Capacitor o filtro. Se utiliza para mejorar el factor de potencia de la lámpara, facilitando que pueda funcionar más eficientemente.

Fig. 6. Reactor o balasto Fuente: http://www.promelsa.com.pe/fotos/fotos_catalogo/08406007.jpg

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Desde el punto de vista de la operación de la lámpara fluorescente, la función del reactor es generar el arco eléctrico que requiere el tubo durante el proceso de encendido y mantenerlo posteriormente, limitando también la intensidad de corriente que fluye por el circuito del tubo. Los reactores magnéticos de uso más extendidos se fabrican para que puedan trabajar conectados a una línea de suministro eléctrico de 110 ó a una de 220 volt de tensión de corriente alterna y 50 ó 60 hertz (Hz) de frecuencia. El empleo de uno u otro tipo depende de las características específicas del suministro eléctrico de cada país. De acuerdo con la forma de encendido de cada lámpara, así será el tipo de balasto que utilice. Las formas de encendido más generalizadas en los tubos de lámparas fluorescentes más comunes son los siguientes: Por precalentamiento (El sistema más antiguo) Rápido Instantáneo Electrónico (El sistema más moderno)

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EMISIÓN DE LUZ FLUORESCENTE

Fig. 7. Disposición de los elementos internos de un arrancador. Representación esquemática de la forma en que el átomo de mercurio (Hg) emite fotones de luz. ultravioleta, invisibles para el ojo humano y como el átomo de fósforo (P) los convierte en fotones de. luz blanca visible, tal como ocurre en el interior del tubo de una lámpara fluorescente. Fuente: http://www.afinidadelectrica.com.ar/htm/image/articulo%20022%20%20tubos%20fluorescentes/articulo%20022%tubos%20fluorescentes%20-%fig%204.jpg

La luz en sí misma constituye una forma de energía que puede liberar como fotón el átomo de un determinado elemento químico. El fotón se caracteriza por ser una pequeñísima partícula poseedora de energía, pero carente de masa, a diferencia de los elementos químicos o de cualquier tipo de materia. Para que un átomo libere fotones de luz es necesario excitar alguno de sus electrones, empleando medios físicos o químicos. Dada la fuerte atracción que ejerce el núcleo de un átomo sobre los electrones que giran a su alrededor en sus correspondientes órbitas, no es normal que estos 90

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la abandonen por sí mismos si no son excitados por un agente externo. Sin embargo, cuando eso ocurre el electrón salta a otra órbita superior dentro del mismo átomo, que al encontrarse más alejada del núcleo posee mayor nivel de energía. Debido a la atracción que continúa ejerciendo siempre el núcleo del átomo sobre sus electrones, aquel que abandona su órbita es obligado a que, en fracciones de segundo, se reincorpore a la suya propia. En ese momento la energía extra que adquirió el electrón en la otra órbita la libera en forma de fotón de luz. El hecho de que un fotón de luz sea visible o no para el ojo humano depende, fundamentalmente, del tipo de átomo excitado, y de la longitud de onda y frecuencia que posea dicho fotón dentro del espectro electromagnético. En el tubo de descarga de una lámpara de luz fluorescente, los electrones libres y los iones de un gas inerte contenido en su interior, como el gas argón (Ar) en este caso, crean las condiciones necesarias para la creación de un puente de plasma a través del cual puede fluir la corriente eléctrica. Cuando los electrones libres se mueven a través del puente de plasma, colisionan con los electrones de los átomos de gas mercurio (Hg) contenidos también dentro del tubo y los saca de sus órbitas. De inmediato el núcleo de los átomos de mercurio obliga a que los electrones despedidos se reintegren de nuevo a sus correspondientes órbitas, a la vez que liberan fotones de luz ultravioleta, invisible para el ojo humano. Al mismo tiempo, para que se pueda obtener luz visible, los fotones de luz ultravioleta liberados impactan sobre la capa fosforescente que recubre la pared interior del tubo de cristal de la lámpara, excitando los electrones de los átomos de fósforo (P) contenidos en éste. El impacto saca de sus órbitas a los electrones del los átomos de fósforos, lo que son atraídos y obligados a reincorporarse de nuevo a sus correspondientes órbitas. En ese instante liberan fotones de luz blanca fluorescente visibles para el ojo humano. Ese proceso provoca que el tubo de descarga de la lámpara fluorescente se ilumine, proporcionando luz. El color de la luz que emiten los tubos de las lámparas fluorescentes depende de la composición química de la capa de fósforo que recubre su interior. Es por eso que dentro de la gama de luz blanca que emiten estos tubos podemos encontrar 91

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variantes de blancos más cálidos o más fríos. Incluso se fabrican también tubos fluorescentes que emiten luz verde, amarilla, azul, violeta o roja. Como en el proceso de encendido las lámparas fluorescentes utilizan sólo por breves instantes los filamentos de tungsteno, no da tiempo a que se calienten tanto como ocurre con las lámparas incandescentes. Así, al ser mucho menor la pérdida de energía por disipación de calor al medio ambiente, el consumo eléctrico se reduce en un alto por ciento. Esto las convierte en una fuente emisora de luz más económica, eficiente y duradera si las comparamos con las lámparas incandescentes. 9.

FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES Las lámparas fluorescentes funcionan de la siguiente forma:

Fig. 8. Equipo fluorescente longitudinal Fuente: http://2.bp.blogspot.com/_mcjbutk6t54/rf80qmeqf41/AAAAAAAAADE_fr_fjkr1n0/s40 0/af_000009_5%5B1%5D.jpg

Cuando activamos el interruptor de una lámpara de luz fluorescente que se encuentra conectada a la red doméstica de corriente alterna, los electrones comienzan a fluir por todo el circuito eléctrico, incluyendo el circuito en derivación donde se encuentra conectado el arrancador (estárter). El flujo de electrones de la corriente eléctrica al llegar al arrancador produce un arco o chispa entre los dos electrodos situados en su interior, lo que provoca que el gas neón (Ne) contenido también dentro de la cápsula de cristal se encienda. El calor que produce el gas neón encendido hace que la plaquita bimetálica que 92

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forma parte de uno de los dos electrodos del arrancador se curve y cierre un contacto eléctrico dispuesto entre ambos electrodos. Cuando el contacto del arrancador está cerrado se establece el flujo de corriente eléctrico necesario para que los filamentos se enciendan, a la vez que se apaga el gas neón. Los filamentos de tungsteno encendidos provocan la emisión de electrones por caldeo o calentamiento y la ionización del gas argón (Ar) contenido dentro del tubo. Esto crea las condiciones previas para que, posteriormente, se establezca un puente de plasma conductor de la corriente eléctrica por el interior del tubo, entre un filamento y otro. La plaquita bimetálica del arrancador, al dejar de recibir el calor que le proporcionaba el gas neón encendido, se enfría y abre el contacto dispuesto entre los dos electrodos. De esa forma el flujo de corriente a través del circuito en derivación se interrumpe, provocando dos acciones simultáneas: a. Los filamentos de la lámpara se apagan cuando deja de pasar la corriente eléctrica por el circuito en derivación. b. El campo electromagnético que crea en el enrollado del reactor la corriente eléctrica que también fluye por el circuito donde éste se encuentra conectado, se interrumpe bruscamente. Esto provoca que en el propio enrollado se genere una fuerza contraelectromotriz, cuya energía se descarga dentro del tubo de la lámpara, en forma de arco eléctrico. Este arco salta desde un extremo a otro del tubo valiéndose de los filamentos, que una vez apagados se convierten en electrodos de la lámpara. Bajo estas nuevas condiciones, la corriente de electrones, que en un inicio fluía a través del circuito en derivación de la lámpara donde se encuentra conectado el arrancador, comienza hacerlo ahora atravesando interiormente el tubo de un extremo a otro, valiéndose de los dos electrodos. La fuerte corriente que fluye por dentro del tubo provoca que los electrones comiencen a chocar con los átomos del gas argón, aumentando la cantidad de iones y de electrones libres. Como resultado se crea un puente de plasma, es decir, un gas compuesto por una gran cantidad de iones y de electrones libres, que permite que estos se muevan de un extremo a otro del tubo. Esos electrones libres comienzan a chocar con una parte de los átomos de mercurio (Hg) contenidos también dentro del tubo, que han pasado del estado líquido al gaseoso debido a la energía que liberan dichos electrones dentro del tubo. Los choques de los electrones libres contra los átomos de mercurio excitan a sus electrones haciendo que liberen fotones de luz ultravioleta.

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Los fotones de luz ultravioleta invisibles para el ojo humano, impactan a continuación contra la capa de fósforo (P) que recubre la pared interior del tubo fluorescente. El impacto excita los electrones de los átomos fósforo (P), los que emiten, a su vez, fotones de luz visible, que hacen que el tubo se ilumine con una luz fluorescente blanca. El impacto de los electrones que se mueven por el puente de plasma contra los dos electrodos situados dentro del tubo, hace que estos se mantengan calientes (a pesar de que los filamentos se encuentran ya apagados). Mantener caliente esos dos electrodos se hace necesario para que la emisión de electrones continúe y el puente de plasma no se extinga. De esa forma, tanto el ciclo de excitación de los átomos de vapor de mercurio como el de los átomos de fósforo dentro del tubo continúa, hasta tanto activemos de nuevo el interruptor que apaga la lámpara y deje de circular la corriente eléctrica por el circuito.

Fig. 9. Partes de un equipo fluorescente Fuente: http://www.urbipedia.org/images/7/7c/fluorescente.png

10. VENTAJAS DE LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES Entre las ventajas de las lámparas fluorescentes se encuentran las siguientes: Aportan más luminosidad con menos watt de consumo. Tienen bajo consumo de corriente eléctrica. Poseen una vida útil prolongada (entre 5 mil y 7 mil horas). Tienen poca pérdida de energía en forma de calor.

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La vida útil de una lámpara fluorescente se reduce o termina por los siguientes motivos: Desgaste de la sustancia emisora que recubre el filamento de tungsteno compuesta de calcio (Ca) y magnesio (Mg). Pérdida de la eficacia de los polvos fluorescentes que recubren el interior del tubo. Ennegrecimiento del tubo en sus extremos. Excesivo número de veces que se enciende y apaga de forma habitual la lámpara en períodos cortos de tiempo. 11. CÓDIGO DE IDENTIFICACIÓN DE DE ACUERDO CON SU DIÁMETRO.

LOS

TUBOS

FLUORESCENTES

Tabla 1. La cifra a continuación de la letra “T” representa el diámetro del tubo expresado en octavos de pulgada)

En la actualidad la mayoría de los tubos de lámparas fluorescentes que se fabrican corresponden al tipo T-8, de 1 pulgada de diámetro (25,4 mm). A continuación se muestra una tabla donde aparecen reflejados los diferentes tipos de lámparas fluorescentes, de acuerdo con las tonalidades de luz blanca que emiten y su correspondiente temperatura de color en grados Kelvin (ºK).

Tabla 2. Tonalidades del color de las lámparas fluorescentes

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11.1. LÁMPARA FLUORESCENTE CIRCULAR En una lámpara fluorescente circular que comprende: un tubo de vidrio que está flexionado en forma de anillo con ambos extremos que empalman uno sobre otro, tiene polvo de fósforo recubierto sobre una pared interna del mismo, tiene electrodos provistos en extremos respectivos en un espacio interno del bulbo del mismo y tiene mercurio y el gas inerte sellados dentro del mismo; y una tapa que tiene pasadores de conexión utilizados para conectar eléctricamente dichos electrodos en el bulbo de vidrio con el exterior y que está unida para cortar a través de dichos extremos del bulbo de vidrio, un diámetro externo de tubo del bulbo de vidrio 1 es de 13 mm hasta 20 mm, un diámetro externo de anillo es de 145 mm hasta 170 mm, la potencia de la lámpara es de 22 y 32 W, y la iluminación se desarrolla con una alta frecuencia que no es menor de 10 kHz.

Fig. 10. Lámpara fluorescente circular Fuente: http://www.minielectricsrl.com.ar/images/philips_tubo_circular.jpg

El circuito eléctrico y el funcionamiento de este tipo de equipos son semejantes a los equipos fluorescentes longitudinales, difiere únicamente en la forma de algunos de sus componentes, el tubo tiene la forma de una circunferencia y en la unión hay un casquillo con cuatro clavijas para la conexión al enchufe del portalámparas. Las lámparas fluorescentes presentan cierta complejidad en su conexión debido a que no pueden conectarse directamente a la fuente primaria de suministro de energía. Para trabajar adecuadamente necesitan de un equipo auxiliar constituido por dos elementos: una bobina llamada reactor o balastro y un interruptor automático llamado arrancador, cebador o starter.

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DIFERENTES ESQUEMAS DE INSTALACIÓN

Fig. 16. Esquema arquitectónico

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SERVIVIOS HIGIENICOS

S3h

DORMITORIO

S3a

S4h

DORMITORIO

COCINA

2Sj,k

S3a

Se,f

COMEDOR

S3h

S4h

SALA

Tablero de distribución

2Sj,k

Salida para alumbrado empotrado en el techo

S3c

Salida para alumbrado empotrado en pared

S4c

Tubería empotrada en pared o techo

Tubería empotrada en piso

Fig. 17. Esquema de instalación

Interruptor unipolar doble comanda a las lámparas "j,k" Interruptor de tres vías (conmutación) comanda a las lámparas"h" Interruptor de cuatro vías(conmutación) comanda a las lámparas "h"

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CIRCUITO DE ALUMBRADO

Fig. 18. Esquema de alumbrado

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CIRCUITO DE TOMACORRIENTES

Fig. 19. Esquema de tomacorrientes

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UNIDAD VI

INSTALACIÓN DE UN CIRCUITO DE COMUNICACIÓN 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3. 4.

Identificar los componentes e interpretar esquemas de sistemas intercomunicadores y sistemas de video porteros. Gestionar los recursos materiales para realizar la instalación de sistemas de intercomunicación. Realizar el cableado de un sistema intercomunicador combinado y un sistema video portero con criterio de seguridad y calidad. Trabajar eficazmente en equipo.

SISTEMA INTERCOMUNICADOR. El intercomunicador es un sistema de comunicación electrónica previsto para el diálogo, la dirección, la colaboración, los avisos limitados o privados. Permiten identificar visitantes al mismo tiempo en que se habla con ellos tal y como se hace mediante un teléfono normal. Permiten identificar visitantes en la puerta presionado el botón de llamada, evitando así el riesgo de abrirles la puerta a personas extrañas. Los intercomunicadores pueden ser portables o montados permanentemente en edificios y vehículos. Los intercomunicadores pueden incorporar conexiones a radios, teléfonos, teléfonos de la célula y a otros sistemas de intercomunicación con líneas excesivas del teléfono o de datos y a un sistema electrónico o electromecánico con dispositivos tales como luces de la señal y cierres de la puerta. Los intercomunicadores permanentes instalados en edificios se componen generalmente de las unidades fijas del micrófono/del altavoz conectados con un panel de control central por los conductores. Un intercomunicador para un hogar se puede conectar en algunas habitaciones en una casa. Un sistema más grande se puede conectar a todos los salones de una escuela o las habitaciones de un hospital. Los intercomunicadores en los edificios se conectan a una dirección pública con sistemas, capaces de avisos de difusión. En muchas escuelas, los tonos que señalan el cambio de clases se hacen sobre el intercomunicador, tomando el lugar del electromecánico de campanas.

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Muchas escuelas ahora utilizan además los intercomunicadores de audio y video que permiten identificar a visitantes que intentan acceder a un edificio de una escuela.

Fig. 1. Sistema intercomunicador sencillo Fuente: http://www.pablin.com.ar/electron/circuito/telefon/intercom/esquema1.gif

Los sistemas de intercomunicación tradicionales se componen enteramente de electrónica análoga, pero muchas nuevas características y opciones de interconexión se pueden lograr con los nuevos sistemas de intercomunicación basados en conexiones digitales. Las señales video se pueden entrelazar con las de audio y las señales más familiares. Las estaciones del intercomunicador digital puede conectarse utilizando redes de computadoras existentes en el medio. 3.

TÉRMINOS BÁSICOS Estación principal o Estación baja - Éstas son las unidades que pueden controlar el sistema, es decir, para iniciar una llamada con las estaciones y para hacer avisos sobre el sistema. Subestación - Las unidades que son capaces solamente de iniciar una llamada con una estación principal pero no capaz de iniciar llamadas con cualquier otra estación (unidades auxiliares). Estación de la puerta - Como subestaciones, estas unidades son solamente capaces de iniciar una llamada a una estación principal. Son típicamente a prueba de mal tiempo. Estación del intercomunicador - Unidad alejada, completamente equipada que es capaz de iniciar y recepcionar una conversación. Puede ser montado en un rack ó en la pared. Estación del montaje de la pared - estación de posición fija del intercomunicador con el altavoz incorporado. Ö también se puede usar en forma manual el micrófono. Paquete de la correa - estación portable del intercomunicador usada en la correa. Requiere un receptor de cabeza o un micro teléfono.

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Microteléfono - conexión permanente o portable del teléfono a una estación del intercomunicador. Sostiene un auricular y un micrófono. Receptor de cabeza - conexión portable del intercomunicador de un paquete de la correa a un o ambos oídos vía auriculares con el micrófono integrado en un brazo del cúspide. Conecta con un paquete de la correa. Fuente de alimentación - Alimenta con energía a todas las unidades. Incorporado a menudo en el diseño de la estación baja. 4.

INTERCOMUNICADORES DEL CABLEADO Mientras que cada línea de productos del intercomunicador es diferente, la mayoría de los sistemas de intercomunicación análogos tienen mucho en común. Sus señales de llamada y de voz trabajan alrededor de uno ó dos voltios y éstos pueden llegar hasta los 12, 30 o 48 voltios. Las comunicaciones de la señal entre las estaciones se pueden lograr con el uso de conductores adicionales o pueden continuar hacia el par principal de la voz vía las frecuencias del tono enviadas sobre o debajo de la gama de frecuencia. Los canales múltiples de conversaciones simultáneas pueden ser conductores adicionales transportados dentro de un cable o cerca de la frecuencia o multiplexación de división de tiempo en dominio análogo. Los canales múltiples se pueden llevar fácilmente cerca del paquete de interruptores con señales digitales del intercomunicador. Los intercomunicadores portátiles están conectados sobre todo usando un par blindado trenzado. Los intercomunicadores de un edificio ó de un vehículo están conectados de una manera similar con un cable blindado.

Fig. 2. Sistema de intercomunicador múltiple Fuente: http://www.pablin.com.ar/electron/circuito/telefon/intercom/esquema1.gif

INTERCOMUNICADORES DE DOS HILOS DE LA DIFUSIÓN Los sistemas de intercomunicación son ampliamente utilizados en estaciones de TV y vehículos de difusión externo para los acontecimientos de diversión. Hay esencialmente dos tipos de intercomunicadores usados en el mundo de la televisión: de dos hilos o de cuatro cables sistemas de la matriz. 103

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En el principio, las estaciones de la TV construirían simplemente sus propios sistemas de comunicación usando el viejo equipo del teléfono. Sin embargo, hay varios fabricantes que ofrecen otros sistemas disponibles. A partir de los años 70 hasta mediados de los años 90 la línea de dos hilos era la más popular, sobre todo debido a la tecnología que estaba disponible en ese entonces.

Fig. 3. Intercomunicador de dos hilos Fuente: http://www.electricasas.com/wp-content/uploads/2008/12/port60.jpg

La variedad de dos vías utilizó una impedancia de 32 voltios que generaba la fuente de alimentación central para conducir estaciones o paquetes externos de la correa. Este tipo de formato permitió que los dos canales funcionaran en el cable estándar del micrófono, una característica deseada altamente por los locutores. Estos sistemas eran muy robustos, simples de diseñar, mantener y funcionar pero tenían una capacidad limitada y flexibilidad pues eran generalmente cableados. No podría elegir un usuario típico en el sistema con quién para hablar. Él se comunicaría con la misma persona o grupo de gente hasta que el sistema fue configurado de nuevo manualmente para permitir la comunicación con un diverso grupo de gente. 6.

INTERCOMUNICADORES DE CUATRO CABLES DE LA DIFUSIÓN El intercomunicador de cuatro cables comenzó a ganar más usuarios debido a su tecnología. Pero era muy costosa ponerla en ejecución. Demandaba una fuerte inversión para un estudio de televisión amplio, así se fue utilizando solamente en las estaciones muy grandes o las redes de la TV. También, el tamaño grande hizo virtualmente imposible utilizar en una plataforma móvil un vehículo de difusión externa. El término de cuatro cables viene del hecho de que el sistema utiliza un par de cables de transmisión y un

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par para la recepción para el audio y desde el intercomunicador, es decir cuatro alambres.

Fig. 4. Intercomunicador de cuatro hilos

En el sistema de cuatro cables moderno hay realmente seis a ocho alambres: dos (o cuatro) para los datos y los cuatro restantes para el audio. Hay también algunos fabricantes que utilizan técnicas audio digitales bajo la forma de cable de la fibra o del coaxial. Sin embargo, se ha quedado con la frase de cuatro cables y es el término aceptado para esta clase de sistemas de hoy. Una ventaja importante del intercomunicador de cuatro cables contra los sistemas de dos hilos, son la capacidad de realizar una comunicación que permite que un usuario hable directamente a otro usuario, muy similar a cómo alguien llamaría a otra persona que usa directamente un teléfono. Esta capacidad es extremadamente útil en ambientes de producción. La diferencia entre un sistema de teléfono y un intercomunicador de cuatro cables es la capacidad no sólo de realizar el punto de llamada, sino también para señalar a múltiples puntos de comunicación. 7.

INTERCOMUNICADORES INALÁMBRICOS En las instalaciones donde no es posible utilizar los intercomunicadores con alambres, también existen los intercomunicadores inalámbricos. Hay dos ventajas importantes de un sistema de intercomunicación sin hilos sobre el intercomunicador atado con alambre tradicional. El primero es que la instalación es mucho más fácil puesto que ningunos alambres tienen que ser funcionados entre las unidades del intercomunicador. El segundo, es que se pueden mover fácilmente las unidades en cualquier momento. Con esa conveniencia y facilidad de la instalación viene un riesgo de interferencia de otros dispositivos sin hilos y eléctricos.

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Los dispositivos sin hilos próximos tales como teléfonos inalámbricos, redes de datos sin hilos, y altavoces de audio alejados pueden interferir. Los dispositivos eléctricos tales como motores, encendiendo los accesorios y los transformadores pueden causar ruido.

Fig. 5. Intercomunicador inalámbrico

Puede existir poca privacidad, por el aislamiento de las conversaciones, ya que estas se pueden escuchar en un explorador, en un monitor de bebé, en un teléfono inalámbrico o un dispositivo similar en la misma frecuencia. Los intercomunicadores inalámbricos pueden reducir o eliminar los riesgos de privacidad, poniendo a tierra y blindando los equipos, impidiendo así los efectos perjudiciales de interferencia externa.

SISTEMA INTERCOMUNICADOR PARA EDIFICIO: La operación se inicia cuando el visitante oprime el botón de llamada del frente de calle, generándose la llamada de zumbador o electrónica en el teléfono. Para contestar bastará con descolgar el auricular y entablar la conversación. Una vez identificado el visitante, si existe chapa eléctrica, se oprime el botón que se encuentra a la derecha del auricular para activarla.

Fig. 6. Sistema intercomunicador para edificios

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SISTEMA DE INTERCOMUNICADOR COMBINADO La operación se inicia de la misma forma que en los sistemas anteriores, de tal forma que al escuchar el zumbador de llamada de la calle, basta con levantar el auricular desde cualquier teléfono y contestar.

Fig. 7. Sistema intercomunicador combinado

Si se desea utilizar el sistema como red de intercomunicación interna, al descolgar el auricular y oprimir el botón correspondiente al teléfono que desea llamar se escuchará la llamada en el teléfono llamado y la fuente bloqueará la comunicación con el frente de calle, para contestar el teléfono que se seleccionó, se descuelga el auricular y se inicia la conversación. Una vez terminada ésta, se cuelga ambos teléfonos para reestablecer la comunicación a la calle. 10. SISTEMA DE INTERCOMUNICADOR SIN FRENTE DE CALLE Este sistema sólo permite la comunicación interna. Para iniciar la llamada, se descuelga el auricular del teléfono y se oprime el botón de la estación a la que se desea enlazar. Al descolgar la estación llamada, se establecerá la conversación. Este sistema de intercomunicación no se tiene privacía, es decir, si alguien descuelga un tercer teléfono en el momento que hay una conversación, esta persona lo podrá escuchar. 11. SISTEMA VIDEO PORTERO Este sistema permite identificar a los visitantes visualmente al mismo tiempo en que habla con ellos. También se puede identificar visitantes en la puerta sin que ellos se den cuenta de que están siendo vistos o sirve también para monitorear el área alrededor de la puerta así no se haya presionado el botón de llamada, evitando así el riesgo de abrirle la puerta a personas extrañas.

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Fig. 8. Sistema video portero Fuente: http://tulior.com/jorge/cinsac/imagenes/stories/fruit/videoportero.gif

La visualización se realiza a través de un monitor instalado en el interior de la vivienda y de una mini cámara alojada en el frente de calle. Se realiza una llamada desde el frente de calle a una vivienda, de este modo se produce un tono de llamada en la vivienda cuya confirmación es percibida desde el anexo, automáticamente el monitor de la vivienda se encenderá. Al descolgar se efectúa una comunicación de voz e imagen y permite la apertura de la puerta mediante un pulsador. La imagen permanecerá en la pantalla del monitor durante unos segundos. Este sistema incorpora una función de autoencendido, en cualquier momento el usuario podrá encender la tele cámara de la placa de la calle y observar desde su monitor la escena aunque no le hayan llamado, Para ello sólo se tendrá que pulsar el botón que está debajo de la pantalla y podrá incluso hablar con la persona que este delante de la placa de la calle. 12. NUEVOS MODELOS DE INTERCOMUNICADOR Funciona a través de la corriente eléctrica. Sólo se enchufa uno en un ambiente y el otro se enchufa en otro ambiente, pudiendo ser en otro piso, se prende, y listo. Se puede enchufar en cualquier lado y cambiar de tomacorriente en cualquier momento, haciéndose fácilmente transportables. Uno viene con una salida a audífono para mayor privacidad al escuchar. Son perfectos para casas, oficinas y negocios. Gran alcance.

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Fig. 9. Intercomunicador inalámbrico.

Contestador digital (12 minutos de grabación) Caller ID (Números y Nombres), tiene teclado luminoso Manos libres, 2 handy - Expandible a 4, Transferencia de llamadas Directorio telefónico de 50 números compartido Intercomunicador entre Handy, Conferencia 4 vias Tecnología 5.8 Ghz Digital de súper alcance Pantalla luminosa de LCD con reloj Tecnología de mejoramiento de voz para comunicaciones más nítidas 4 Baterías AA de Ni-MH (Incluidas), 220 Volts, Manual en castellano

Fig. 10. Intercomunicador inalámbrico.

Sin cables, modelo Wi - 3sn, funciona con 220v CA, a una frecuencia de 60 Hz es de 5W, su frecuencia es de: 230 khz, 260 khz, 290 Khz, y funciona en tres canales: A, B, C. No necesita de cableado alguno, solo lo enchufas, y listo, con sonido muy nítido y alto volumen estarás siempre comunicado no importa la distancia de oficina a oficina, cuarto, edificio, etc inalámbricamente.

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Fig. 11. Intercomunicador inalámbrico.

Fig. 12. Intercomunicador inalámbrico.

kit de intercomunicadores: 01 portero de una botonera (bakelita) 02 teléfono intercom de 6 botones color blanco 01 fuente de alimentación rf-1a

Características: timbrado externo din dong timbrado interno electrónico comunicación entre el portero (exterior) y los anexos (interior). comunicación interna entre los anexos con privacidad a la calle. apertura de chapa eléctrica (adicional) el equipo es ampliable a mas anexos como máximo 6 puntos.

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UNIDAD VII

INSTALACIÓN DE RELÉS EN CIRCUITOS DE CONTROL 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Describir el funcionamiento del relé. Describir el circuito de control utilizando relés. Realizar la instalación eléctrica de un circuito con relé. Identificar equipos de control temporizado. Aplicaciones en las instalaciones eléctricas Ejecutar la instalación de temporizadores en circuitos de control

INTRODUCCIÓN La historia de los circuitos de control industrial está caracterizada por períodos de constantes innovaciones tecnológicas. Esto se debe a que las técnicas de automatización están muy ligadas a los sucesos económicos mundiales. Todo esto habla de una libre competencia y surge la necesidad de adecuar nuestras industrias a fin de que puedan satisfacer el reto de los próximos años. Una opción o alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo el elemento de la automatización. Y esto debe de hacerse de la forma más adecuada de modo que se pueda absorber gradualmente la nueva tecnología en un tiempo determinado; todo esto sin olvidar los factores de rendimiento de la inversión y capacidad de producción. En la actualidad, las plantas productivas están sometidas a la presión de ser cada vez más eficientes. Por un lado, está la presión natural de la competencia, que pone límites a los precios de venta de los productos, y por tanto pone la presión sobre el costo como única alternativa de mejorar la rentabilidad del negocio. Una de las actividades más comunes en las empresas es la de controlar sus equipos que integran sus sistemas con los estándares de diversos procesos industriales o comerciales. Muchas veces se necesita controlar el tiempo de funcionamiento de un proceso en el cual se determinan los arranques, paradas de motores, cambios de

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velocidad, cambios de giro, cambios de temperaturas, funcionamiento de otros equipos, etc. El relé temporizador, es un equipo necesario, para controlar un determinado trabajo y constituye una herramienta eficaz para el ahorro de energía. Hoy para automatizar una empresa donde existen muchas máquinas se necesitan equipos que permitan mejorar la operación de los procesos industriales. Y esto se logra a través de circuitos semiautomáticos y automáticos.

Respete las indicaciones de su profesor para el desarrollo de la tarea y, sobretodo, aquellas que se relacionen con la SEGURIDAD personal.

EL RELÉ Es un componente de conmutación que permite el control de la salida en función de la señal que se aplique en su entrada. 3.1.

TIPOS DE RELÉS  Relés electromecánicos:  Relés de estado sólido.

3.2.

EL RELÉ ELECTROMAGNÉTICO Es un dispositivo electromagnético, que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Los contactos de un relé pueden ser Normalmente Abiertos (NO), Normalmente Cerrados (NC) o de conmutación. Los contactos Normalmente Abiertos conectan el circuito cuando el relé es activado; el circuito se desconecta cuando el relé está inactivo. Este tipo de contactos son ideales para aplicaciones en las que se requiere conmutar fuentes de poder de alta intensidad para dispositivos remotos. Los contactos Normalmente Cerrados desconectan el circuito cuando el relé es activado; el circuito se conecta cuando el relé está inactivo. Estos

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contactos se utilizan para aplicaciones en las que se requiere que el circuito permanezca cerrado hasta que el relé sea activado. Los contactos de conmutación controlan dos circuitos: un contacto Normalmente Abierto y uno Normalmente Cerrado con una terminal común. Se denominan contactos de trabajo aquellos que se cierran cuando la bobina del relé es alimentada y contactos de reposo a lo cerrados en ausencia de alimentación de la misma.

Fig. 1. Relé electromagnético Fuente: http://www.ralux.com/images/NPS.jpg

3.3.

RELÉS DE ESTADO SÓLIDO Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un optoacoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico. Un relé de estado sólido SSR (Solid State Relay), es un circuito electrónico que contiene en su interior un circuito disparado por nivel, acoplado a un interruptor semiconductor, un transistor o un tiristor. Por SSR se entenderá un producto construido y comprobado en una fábrica, no un dispositivo formado por componentes independientes que se han montado sobre una placa de circuito impreso.

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Fig. 2. Relé de estado sólido Fuente: http://img-europe.electrocomponents.com/catimages/R29123514.jpg

3.4.

VENTAJAS DE LOS RELÉS  La gran ventaja de los relés es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento (la que circula por la bobina del electroimán) y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control.  Posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de pequeñas señales de control.  Con una sola señal de control, se pueden controlar varios relés a la vez y por tanto distintos elementos.

3.5.

PARTES DE UN RELÉ 3.5.1.

LA BOBINA Es de material de cobre y está envuelta en un núcleo de hierro. Su resistencia tiene un alto valor óhmico y un bajo consumo de corriente, en el orden de los miliamperios. Cuando se le aplica un voltaje, se crea un campo magnético necesario para atraer a los contactos móviles. Trabajan con corriente continua y corriente alterna.

3.5.2.

LOS CONTACTOS Se tienen contactos fijos y móviles, también llamados interruptores.

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De acuerdo a la configuración pueden tener uno o múltiples contactos. Los contactos se fabrican de acuerdo a la potencia (corriente en orden de los amperios) Los materiales con que se fabrican los contactos son: Plata y óxido de cadmio; Oro y plata; Cadmio y níquel; mercurio, etc.

CAJA DE BOTONES O PULSADORES Son contactos que al ser presionados por un botón permiten abrir o cerrar un circuito. Los contactos son usualmente para doble interrupción, accionados por botones de plástico. Normalmente se proporcionan dos juegos de contactos, de manera que, cuando se oprime el botón, se abre un juego y se cierra el otro. Así conectando el juego de contactos se obtiene un sistema normalmente abierto (N.A.) y normalmente cerrado (N.C.). Cámara de contactos

Botón pulsador

Contacto de apertura

Contacto de cierre

Fig. 3. Partes de un pulsador

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Fig. 4. Forma física de un pulsador Fuente: http://img_europe.electrocomponents.com/images/RF330850_95.jpg

RELÉ TEMPORIZADOR El relé es un interruptor automático, que se acciona por medio de una corriente alterna. Definimos la temporización como el retardo calculado de una acción, ésta se puede dar en la apertura o cierre de uno o más contactos. En diversos procesos industriales o comerciales se utiliza el temporizador, ya que es necesario, enviar una señal para que realice una acción dentro de un parámetro de tiempo prefijado, este tipo de control llamado “control de tiempo”, se realiza con los relés temporizados. Los relés temporizadores pueden ser:  Temporizador con mecanismo de relojería: Aparato en el cual el control de tiempo se consigue con un sistema comparable a los relojes mecánicos.  Temporizador neumático: En este caso el control de tiempo se realiza regulando la entrada de aire a un fuelle. El tiempo que necesita el fuelle para llenarse nos da el tiempo de temporización.  Temporizador electrónico: El control de tiempo se realiza por medio de circuitos electrónicos. Estos son los tipos de uso más común pues existen otros tipos de accionamiento.

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La acción de temporización tiene dos formas de respuesta:

Fig. 5. Temporizador Fuente: http://riocontrol.com.br/httpdocs/ae.jpg

5.1.

RELÉ CON RETARDO A LA CONEXIÓN También llamado ON DELAY. Los contactos pasan de la posición de reposo a la de trabajo con un retardo de tiempo con relación al ingreso de señal a la bobina de mando.

Fig. 6. Relé con retardo a la conexión

5.2.

RELÉ CON RETARDO A LA DESCONEXIÓN También llamado OFF DELAY. Los contactos pasan de la posición de reposo a la de trabajo en forma instantánea, pero cuando al temporizador se le quita la señal, dichos contactos mantienen su posición de trabajo durante un tiempo adicional previamente fijado. 117

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Fig. 7. Relé con retardo a la desconexión

SIMBOLOGÍA

Fig. 8. Simbología del relé

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UNIDAD VIII

INSTALACIÓN DE UN CIRCUITO DE CONTROL CON DETECTOR FOTOELÉCTRICO 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3. 4. 5.

Reconocer los principales elementos electrónicos de un fotoeléctrico. Reconocer las partes de un contactor trifásico. Reconocer las partes de un relé térmico. Reconocer los partes de un interruptor termo magnético trifásico Realizar un circuito eléctrico con sensor fotoeléctrico.

detector

INTRODUCCIÓN En muchos procesos industriales se requieren sensores de control para aplicarlos en el funcionamiento de máquinas eléctricas o diseño de equipos. El sensor es un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que sea capaz de cuantificar y manipular. Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc. todos aquellos componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de componentes activos. Estos equipos trabajan con otros dispositivos que realizan la labor de abrir o cerrar interruptores para energizar circuitos eléctricos.

SIGA LAS INDICACIONES DEL PROFESOR PARA EL MANEJO DE LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS

SENSOR FOTOELÉCTRICO El sistema de control eléctrico de la luz esta constituido esencialmente por un dispositivo emisor de luz, y un dispositivo receptor de luz, denominado 119

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generalmente célula fotoeléctrica y que transforma la energía luminosa recibida en energía eléctrica. 1

Fig. 1. Esquema de un dispositivo de control de luz

Como se aprecia en la figura el equipo queda completado con un dispositivo amplificador y un dispositivo de mando que puede ser un relé, la bobina de un contactor, un potenciómetro, etc. El sensor fotoeléctrico permite el encendido automático de un artefacto luminoso al atardecer y su apagado al amanecer. Apropiado para ser utilizado en el exterior de la vivienda, carteles, letreros, vía pública, parques, fábricas, etc. Su operación es totalmente automática. Instalar en las proximidades del artefacto a controlar, pero evitando que su luz incida sobre el fotocontrol. Puede ser instalado a la intemperie, pero en posición vertical (si no está a la intemperie, su posición puede ser cualquiera).

Fig. 2. Zócalo de fotocontrol Fuente: http://interelec.com.ar/images/300498.jpg

3.1.

CARACTERÍSTICA DEL SENSOR FOTOELÉCTRICO  Tensión de alimentación: 220 V ~ - 60 Hz.

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     4.

Potencia máxima 600 W (carga resistiva) Potencia mínima 25 W Salida a lámpara, bobina, transistor ó triac Uso exterior Peso: 30 gramos

RESISTENCIAS Son materiales que ofrecen una oposición al paso de la corriente eléctrica. Estos componentes tienen como unidad el ohmio, representándose con la letra griega omega (). Se les identifica simplemente por un número, que indica el valor, seguido de su símbolo (  ). Cuando se trata de miles de ohmios, se indica primero el número, luego la letra K y a continuación el símbolo. Ejem.: 3000 ohmios se indica 3K. El modo de indicar el valor de una resistencia es mediante franjas de distintos colores impresas en la misma resistencia, correspondiendo cada una a un valor.

Fig. 3. Tipo de resistencias fijas Fuente: http://www.monografias.com/trabajos38/electronica_basica/image9993.jpg

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4.1.

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RESISTENCIAS VARIABLES Son resistencias que varían su valor ohmico de acuerdo a las necesidades de uso mediante un eje o cursor manipulable, sus apariencias físicas se muestran en la figura.

Fig. 4. Tipo de resistencias variables Fuente: http://proyectoen.blogspot.es/img/4.1.jpg

TRANSISTORES Son elementos semiconductores capaces de amplificar, generar o detectar señales eléctricas de diferente tipo. Existen dos tipos de transistores que hacen circular la corriente de modo diferente. Los transistores comunes tienen tres terminales o patillas denominados emisor (E), base (B), colector (C). Existen dos tipos de transistores que hacen circular la corriente de modo diferente. Su denominación es NPN (la flecha del emisor indica hacia afuera) y PNP (la flecha del emisor indica hacia adentro. El aspecto físico y la representación se indican en la figura.

Fig. 5. Tipo de transistores Fuente: http://julianjimenez.files.wordpress.com/2008/08/transitores.gif

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DIODOS Son dispositivos semiconductores formados por pequeños cristales de silicio o germanio, técnicamente se les designa con letras y números, ejemplo OA85, 1N914 etc. conforme a la función que realizan. Los diodos conducen la corriente en un solo sentido el mismo que viene indicado en el mismo elemento. Se les utiliza prácticamente el todos los equipos eléctricos y electrónicos y su función es la de convertir la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), se le representa por el símbolo que se muestra a continuación, a la vez debemos tener presente que su aspecto físico puede variar de acuerdo a marca y trabajo a realizar.

Fig. 6. Tipo de diodos semiconductores Fuente: http://wwwblu1ma.ar/grupooeste/semiconductores_archivos/puenter.jpg

RESISTORES LDR Son resistencias semiconductores que varían su valor de acuerdo con las radiaciones luminosas que incidan sobre su superficie. A medida que la intensidad luminosa aumenta la resistencia eléctrica del LDR disminuye. En su fabricación se utilizan materiales fotosensibles como el sulfuro de plomo, sulfuro de cadmio, sulfuro de talio, seleniuro de plomo o de cadmio y antimoniuro de cadmio.

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Las células fotoconductoras detectan y miden las radiaciones visibles y las radiaciones infrarrojas. Para su construcción se parte de una película de semiconductor, de conductividad variable con la iluminación; el aumento de conductancia es casi proporcional al flujo luminoso recibido. Mediante la adicción de impurezas (activadores) se puede modificar la característica espectral de estas células, particularmente para llevarlas a longitudes de onda que correspondan a la sensibilidad del ojo humano. Todo el conjunto se encierra herméticamente en una ampolla de vidrio para protegerla de la humedad, polvo, etc., en la siguiente figura se muestra su aspecto físico y su símbolo.

Fig. 7. LDR, forma física y su símbolo Fuente: http://imagenes.unicrom.com/ldr.gif

TENGA MUCHO CUIDADO AL EFECTUAR LAS CONEXIONES DEL SENSOR FOTOELÉCTRICO

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CONTACTORES Los contactores son dispositivos electromecánicos de maniobra, que tienen una sola posición de reposo y una sola posición de activado, se les puede definir también como “un interruptor accionado o gobernado por medio de un electroimán”. Los contactores son fáciles de hacer funcionar, solo hay que enviarles una señal eléctrica a su bobina y ésta responderá moviendo su puente portacontactos, lo cual provocará un cambio de posición de los contactos.

8.1.

CONSTITUCIÓN DE UN CONTACTOR 8.1.1.

ELECTROIMÁN El electroimán es el elemento del contactor que se encarga de recibir la señal de mando y transformarlo en movimiento de los contactos, su constitución básica son: circuito magnético, bobina, portacontactos.

8.1.2.

BOBINA Es un arrollamiento de alambre, con un gran número de espiras que al aplicarle tensión, crea un campo magnético, está construido generalmente de un alambre de cobre muy delgado.

8.1.3.

PORTACONTACTOS Es parte del contactor que se encarga de sostener y mover los contactos móviles, cambiándolos de posición cada vez que es atraído por el magnetismo creado en la bobina.

8.1.4.

CONTACTOS Son aquellos elementos que se encargan de cerrar o abrir un circuito al cambiar de posición. Pueden ser contactos móviles o fijos. Estos contactos en su conjunto pueden ser cerrados o abiertos, tomando este nombre de acuerdo a la posición en la que se encuentran antes de que la bobina reciba tensión.

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Además debemos considerar que el contactor tiene dos tipos de contactos que toman el nombre de contactos de fuerza o contactos auxiliares, esta denominación dependerá del tipo de trabajo que realizan.

Fig. 8. Vista de corte de un contactor Fuente: http://www_app.etsit.upm.es/departamentos/teat/asignaturas/la b_ingel/fotos/foto_contactor.jpg

Fig. 9. Simbología eléctrica del contactor y forma física Fuente: http://img-europe.electrocomponents.com/largeimages/R243745-01.jpg

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RELÉS TÉRMICOS Los relés térmicos protegen a los motores contra toda clase de averías que provoquen un incremento en el consumo de corriente de dicho motor. Ejemplo. 1. 2. 3. 4.

Sobrecarga sostenida debido a alguna anormalidad mecánica en la carga. Sobrecarga debido a una baja de tensión en la red. Ciclos de trabajo demasiado frecuentes, lo cual ocasiona que el bimetálico acumule temperatura debido a los picos de corriente. Trabajo en dos fases sobrecarga de origen mecánico, fallas en la alimentación, baja de tensión, falta de una línea de alimentación, etc. por lo tanto podemos resumir que los relés térmicos proporcionan una protección térmica contra sobrecargas pequeñas pero prolongadas.

Fig. 10. Relé Térmico Fuente: http://www.yoreparo.com/foros/files/fotocatalogo.jpg

Estos relés están bien definidos y tienen tres circuitos internos definidos: Relé tripolares: son usados en cualquier tipo de fase monofásico, bifásico y trifásico. Su componente principal, es un conjunto de tres bimetales, que se dispara cuando el coeficiente de dilatación se sobrepasa.

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Relé compensado: Son los que no se ven afectados por la temperatura ambiente. Relé diferencial: Son los que detectan un corte en alguna fase o un desequilibrio entre fases. 9.1.

CARACTERÍSTICAS 1.

2. 3.

Permite el arranque del motor en condiciones normales de operación, por lo tanto, el relé no debe desconectar el circuito durante el pico de arranque de los motores. Permitirá el paso de la corriente nominal indefinidamente. Debe disparar, ante cualquier sobrecarga duradera antes del tiempo que afecte al motor, normalmente el disparo del relé se realiza en un tiempo tres a cinco veces inferior al tiempo que necesita el motor para quemarse.

Fig. 11. Símbolo del relé Térmico

9.2.

FUNCIONAMIENTO Cada relé está compuesto de tres bimetales (constituidos cada uno por asociación de dos metales diferentes cuyos coeficientes de dilatación son muy diferentes, es muy común el uso de hierro y níquel). Si durante el funcionamiento ocurriera algún percance que provoque una subida prolongada de la corriente, los bimetales se deforman, haciendo cambiar de posición sus contactos auxiliares, es necesario comprender que mientras no se desconecte el circuito de fuerza, seguirá pasando corriente a través de los bimetálicos. Para activar nuevamente el circuito hay que esperar, a que los bimetales, se hallan enfriado lo suficiente para permitir el retorno a su posición inicial de trabajo, el activado puede ser manual o automático según se escoja la opción que traen estos aparatos. 128

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Cuando se deforman los bimetales en el circuito principal del relé debido a una sobrecarga trifásica del motor, actúan los tres sobre un puente de disparo diferencial. Una palanca de disparo conjunta conmuta, al alcanzar el valor límite, el contacto auxiliar. En el caso de un falla de fase, cuando uno de los bimetales no se deforman igual que los restantes o bien retorna a su posición de frío, diferente de los otros dos, entonces el puente de disparo diferencial recorrerá tramos diferentes (ver figura 8.11). Este recorrido diferencial se transforma por medio de una transmisión en un recorrido adicional de disparo y éste se efectúa de forma más rápida.

Fig. 12. Funcionamiento del Relé Térmico Fuente: http://www.sapiens.itgo.com/documents/images/protecciones2.jpg

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ANOTACIONES:

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UNIDAD IX

ARRANQUE DIRECTO DE MOTOR ELÉCTRICO 1.

OBJETIVOS 1. 2. 3. 4.

Identificar los componentes del arranque de un motor eléctrico trifásico. Ejecutar la instalación eléctrica para arrancar un motor eléctrico trifásico. Conocer el funcionamiento del interruptor de nivel. Realizar la instalación del control de electro bombas.

INTRODUCCIÓN El gran desarrollo de la industria fue creando nuevas necesidades en las instalaciones eléctricas. Para abrir o cerrar un circuito se puede realizar mediante un interruptor manual, un contactor también puede realizar eso, pero a frecuencias de trabajo que pueden llegar a 5000 conexiones por hora, para un interruptor manual le sería imposible de realizar dicha acción. Los contactores pueden cortar intensidades de corriente del orden de 10 a 15 veces la intensidad nominal del aparato. Ante la necesidad de poner en marcha un motor eléctrico es posible mandarlo desde el propio lugar de emplazamiento o bien a distancia. En el primer caso es probable el ahorro de conductor si el motor es de elevada potencia, ya que la distancia entre él y el dispositivo de arranque es pequeña. Este sistema puede resultar peligroso para los operarios, dificultad para el accionamiento, escasa visibilidad, etc. En el caso de mando a distancia, el elemento de mando puede situarse en el lugar más conveniente y utiliza conductores de muy baja sección y en el que se disponga buena visibilidad, dominio de la instalación y máxima seguridad. El contactor se instalara en el punto de trabajo, con lo que se tendrá mínima longitud del conductor de potencia.

Respete las indicaciones de su profesor para el desarrollo de la tarea y, sobretodo, aquellas que se relacionen con la SEGURIDAD personal.

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ARRANQUE DIRECTO Una de las formas más sencillas de arrancar un motor, a través de un contactor, es el llamado arranque directo, el cual consiste en proporcionar al motor la tensión de placa, llamada tensión nominal, en forma directa. Dicho de otra manera, el contactor al cerrar sus contactos de fuerza conecta la tensión de línea al motor haciendo que este empiece a girar. En la figura siguiente, se muestra un esquema de fuerza típico, en el cual podemos observar los elementos constituyentes mínimos de todo circuito de arranque directo, además debe observar que en este caso Ud. empieza a trabajar con un sistema de alimentación trifásico.

L1 L2 L3

INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO

5 CONTACTOR TRIFÁSICO

K1 2

5 RELÉ TÉRMICO

F2 2

V W

MOTOR TRIFÁSICO

Fig. 1. Esquema de fuerza del arranque directo de un motor

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L1 95

F2 96 1

S0 2 3

K1 4

K1 A2

L2 Fig. 2. Esquema de control del arranque directo de un motor

Se denomina arranque de un motor al régimen transitorio en el que se eleva la velocidad del mismo desde el estado de motor detenido hasta el de motor girando a la velocidad de régimen permanente. El conjunto que se pone en marcha es inercial y disipativo, incluyendo en este último concepto a las cargas útiles, pues consumen energía. El estudio del arranque de los motores tiene una gran importancia práctica, ya que la elección correcta de las características de los motores eléctricos y arrancadores a instalar están basados en el conocimiento de las particularidades de éste régimen transitorio.

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CONTROL DE NIVEL Para controlar eléctricamente el nivel de líquidos, el procedimiento más empleado es el control por flotador, el cual puede mover a un interruptor común. Estos controles se emplean en los grupos motor-bomba para mantener automáticamente el nivel del agua ó de otro líquido entre los límites deseados. En este sistema el flotador cuya posición indica el nivel del líquido, acciona un interruptor piloto que está accionado por una palanca. Los contactos del interruptor se cierran para poner en marcha el motor de la bomba cuando el nivel del líquido baja hasta un punto de ajuste inferior y se abren para detener al motor, cuando el nivel del líquido ha subido hasta un límite superior, previamente ajustado.

Fig. 3. Interruptor y control de nivel Fuente: http://www.bomohsa.net/productos/109.jpg

Cuando se quiere accionar motores de pequeña potencia, el dispositivo puede actuar directamente sobre el circuito de potencia del motor. Pero en motores de mediana y gran potencia se necesita de un arrancador automático independiente para controlar la marcha del motor y entonces el interruptor del control de nivel actúa como dispositivo piloto en el circuito de mando. Los contactos del interruptor del control de nivel pueden ajustarse para abrir y cerrar entre límites amplios o estrechos del nivel del líquido, así tendrá suficiente amplitud de movimiento para poder accionar el interruptor piloto.

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Fig. 4. Interruptor y control de nivel, sus partes

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MOTOR ELÉCTRICO Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica.

Fig. 5. Motor eléctrico trifásico Fuente: http://www.tureras.com/maquinariaasincrona/partes.jpg

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CONEXIONES DEL MOTOR

Los motores trifásicos absorben en el momento de arranque más intensidad de la nominal. Este aumento de intensidad en el arranque provoca una sobrecarga en la línea que a su vez origina una caída de tensión pudiendo ser perjudicial para otros receptores. En los motores de jaula de ardilla, la intensidad de arranque supera de 3 a 7 veces la nominal. La mayoría de los motores trifásicos tienen una carga equilibrada, es decir, consumen lo mismo en las tres fases, ya estén conectados en estrella o en triángulo. Las tensiones en cada fase en este caso son iguales al resultado de dividir la tensión de línea por raíz de tres. Por ejemplo, si la tensión de línea es 380 V, entonces la tensión de cada fase es 220 V.

Fig. 6. Conexiones del motor en estrella y triángulo Fuente: http://www.cifp_mantenimiento.esle_learning/contenidos/2/caja%20bornes%20mo tor.gif

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ELECTROBOMBA Es una máquina eléctrica rotativa de mayor aplicación practica, transforma la energía eléctrica (que reciben de la red a la que se conectan) en energía mecánica, mediante un giro de su parte móvil, capaz de desarrollar un trabajo. Este motor esta constituido por un cuerpo de aspiración, un cuerpo de impulsión, un cierre mecánico, un paquete de chapas magnéticas ranuradas y en sus ranuras se alojan los devanados o bobinas. Cuando se conectan sus terminales a la corriente eléctrica, sus devanados crean un campo magnético que hacen girar al rotor. Los terminales de estas bobinas se llevan a los bornes de la caja de bornes en donde se conectan a la red. Estos motores tienen que ser de suficiente potencia que permitan extraer y bombear agua hacia un determinado lugar, puede trabajar en forma continua o de manera permanente durante algunas horas de trabajo. Estos motores deben de estar bien dimensionados para que cumplan su objetivo. Existen electrobombas monofásicas y trifásicas y están disponibles en una amplia gama de modelos, solucionan cualquier necesidad.

Fig. 7. Electro bomba Fuente: http://www.toolobombas.com.pe/webfiles/fotos/electrobomba_cp_220.jpg

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PROCEDIMIENTO Este trabajo lo realizará en equipo. Ahora procederás a realizar la práctica de un circuito de control de electro bombas después de haber aprendido sobre el principio de funcionamiento del sensor del control de nivel y del motor eléctrico. Los pasos a realizar son los siguientes: 1.

Distribuye los equipos a instalar, distribución de componentes.

en el tablero según el esquema de

Realiza el cableado del circuito de fuerza, desde el interruptor termo magnético hacia la entrada del contactor (1-3-5). Recuerde que sí es un motor trifásico, éste tiene tres líneas de alimentación.

Cablea desde la salida del contactor (2-4-6) hacia la bornera.

Realiza el cableado del control de nivel 1 hacia el contactor.

Realiza el cableado del control de nivel 2 hacia el contactor.

Conecta el motor trifásico (terminales U1-V1-W1) en la bornera.

Puentea los terminales del motor U2-V2-W2.

Revisa toda la instalación eléctrica.

Realiza la prueba de funcionamiento.

10. Desmonta el circuito. 11. Ordena todos los conductores. 12. Devuelve los equipos y materiales en forma ordenada.

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TANQUE F2

FLOTADOR CONTROL DE NIVEL

M 3~

CISTERNA

Fig. 8. Aplicación de un control de nivel y una electro bomba

En un edificio ó planta industrial se tiene un tanque elevado y una cisterna, de la cual hay que llenar un determinado líquido el tanque elevado, esto se realizará através de una electro bomba. El motor succionará el líquido desde la cisterna hasta subirla al tanque elevado. En cada recipiente se encuentran sensores de control del nivel para que la electro bomba se energice ó se apague dependiendo del nivel de líquido de cada tanque.

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Fig. 9. Esquema de funcionamiento

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ANOTACIONES:

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