eyae by Marcombo

marcombo

FORMACIÓN

Electricidad y automatismos eléctricos

La publicación se ha dividido en seis unidades que van siguiendo un hilo conductor. Las dos primeras parten de la generación de la electricidad. Estas analizan y detallan los distintos elementos eléctricos característicos de cada tipo de corriente, los posibles circuitos, sus conexiones y los elementos de medida más usuales. La tercera unidad continúa con los circuitos de corriente eléctrica alterna (en su conexión trifásica), analiza los circuitos, sus conexiones, las unidades y los motores. En la siguiente unidad se identifican los elementos de protección de todos los circuitos eléctricos y también se identifican los riesgos y las protecciones que se deben utilizar en todos estos circuitos. En las siguientes unidades se identifican todas las operaciones que se efectúan en el mecanizado de los cuadros eléctricos para instalar en ellos los distintos elementos que componen los diferentes circuitos, la interpretación de esquemas, y la distribución y fijación de estos. Asimismo, se dedica parte de la última unidad a los automatismos eléctricos: qué son, para qué sirven, cómo se ubican, etc. El libro aporta una actualización de algunos conceptos y una visión más práctica, ya que se ha escrito pensando en ella. La teoría, muy importante, va unida con la práctica mediante imágenes reales, realizadas en instalaciones, y con dibujos y esquemas de estas mismas instalaciones. También aporta referencias a normativas actuales, se habla de su procedencia y de su aplicación, así como de su interpretación.

FORMACIÓN

marcombo

Miquel Escobar Torrelles (maestro en Electrónica Industrial y Técnico de Grado Superior), con una gran trayectoria técnica, ha ejercido las funciones de Director de Mantenimiento en laboratorios farmacéuticos y también en cadenas de centros deportivos. Actualmente, compatibiliza la formación en centros de enseñanza con la colaboración técnica en unos laboratorios de dermocosmética.

Electricidad y automatismos eléctricos

Este libro va dirigido a estudiantes del Ciclo Formativo de Mantenimiento Electromecánico de Grado Medio que cursen el módulo de Electricidad y automatismos eléctricos. También puede ser de interés para los técnicos interesados en profundizar en los sistemas eléctricos, ya sean en corriente eléctrica, como en corriente continua, en el mecanizado de cuadros eléctricos, en la documentación, así como en la automatización convencional.

Síguenos en:

www.marcombo.com

Miquel Escobar

marcombo FORMACIÓN

Si le interesa ver el libro completo, regístrese con el siguiente código en www.marcombo.info

AUTOMATISMOS

En pocas horas recibirá un enlace con el libro completo

Índice general

Unidad 1

Unidad 3

Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua �� 7

Realización de medidas en circuitos eléctricos trifásicos �� 87 3.1 Generación de una corriente alterna trifásica �� 88

1.1 Generación, transporte, transformación y consumo de la electricidad �� 8

3.2 Circuito eléctrico trifásico �� 94

1.2 Aislantes, conductores y semiconductores �� 11

3.3 Conexión de generadores y de receptores trifásicos �� 100

1.3 Circuito eléctrico �� 14

3.4 Potencia en sistemas trifásicos �� 109

1.4 Resistencia eléctrica, características, identificación �� 18

3.5 Análisis básico de circuitos eléctricos trifásicos �� 112

1.5 Ley de Ohm en corriente continua �� 23

3.6 Medida de tensiones, intensidades, potencias y energías en sistemas trifásicos �� 114

1.6 Potencia y energía eléctricas �� 24 1.7 Asociación de resistencias �� 26

3.7 Constitución, características básicas y principio de funcionamiento de las máquinas eléctricas estáticas y rotativas �� 118

1.8 Circuitos con varias mallas. Leyes de Kirchhoff �� 30 1.9 Medidas de tensión, intensidad, resistencia y potencia en corriente continua �� 33

Unidad 4

1.10 Acumulación de energía �� 42

Identificación de elementos de protección �� 127

Unidad 2 Realización de medidas en circuitos de corriente alterna monofásica �� 53

4.1 Seguridad en instalaciones electrotécnicas �� 128

2.1 Generación de una corriente alterna monofásica �� 54

4.3 Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión �� 133

2.2 Valores característicos de la corriente alterna �� 58

4.4 Cálculo de la sección de los conductores de una instalación eléctrica teniendo en cuenta el calentamiento �� 137

4.2 Normativa sobre seguridad �� 130

2.3 Comportamiento de los receptores elementales (resistencias, bobina pura y condensador) en corriente alterna monofásica �� 61

4.5 Caída de tensión en líneas eléctricas �� 142 4.6 Cálculo de la sección de los conductores de una instalación eléctrica teniendo en cuenta la caída de tensión �� 142

2.4 Ley de Ohm en corriente alterna �� 66 2.5 Análisis de circuitos en corriente alterna �� 69

4.7 Determinación de la sección real de un circuito �� 145

2.6 Circuitos R-L-C serie en corriente alterna monofásica �� 72

4.8 Riesgo eléctrico �� 148 4.9 Protecciones en instalaciones electrotécnicas y máquinas �� 160

2.8 Medidas de tensión, intensidad, potencia y energía en circuitos de corriente alterna monofásicos �� 80

2.7 Potencias y factor de potencia en corriente alterna monofásica �� 75

Unidad 5

Unidad 6

Operaciones de mecanizado en cuadros eléctricos �� 175

Operaciones de montaje de cuadros eléctricos y sistemas asociados �� 207

5.1 Organización del proceso de mecanización de cuadros eléctricos �� 176

6.1 Interpretación de la documentación técnica �� 208

5.2 Mecanización de cuadros e instalaciones �� 179

6.2 Instalaciones de automatismos �� 214

5.3 Simbología normalizada de representación de piezas aplicada a la mecanización de cuadros y canalizaciones �� 182

6.4 Tipos de mantenimiento de las instalaciones �� 233

5.4 Materiales característicos para mecanización de cuadros y canalizaciones �� 184

6.3 Montaje de las instalaciones �� 226

6.5 Caracterización de los elementos de los automatismos eléctricos �� 242 6.6 Diagnóstico, localización y reparación de averías �� 244

5.5 Operaciones de mecanización de cuadros eléctricos: herramientas y técnicas de utilización �� 186 5.6 Montaje de armarios, cuadros eléctricos y canalizaciones �� 191 5.7 Normativa y reglamentación �� 200

Unidad 1 Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

En esta unidad veremos: 1.1 Generación, transporte, transformación y consumo de la electricidad

1.9 Medidas de tensión, intensidad, resistencia y potencia en corriente continua

1.4 Resistencia eléctrica, características, identificación 1.5 Ley de Ohm en corriente continua

1.8 Circuitos con varias mallas. Leyes de Kirchhoff

1.3 Circuito eléctrico

1.7 Asociación de resistencias

1.2 Aislantes, conductores y semiconductores

1.6 Potencia y energía eléctricas

1.10 Acumulación de energía

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

1.1 Generación, transporte,

transformación y consumo de la electricidad

Al conectar manualmente un interruptor vemos que se pone en funcionamiento un motor o que se ilumina una bombilla. Para muchas personas este efecto se produce gracias a la electricidad y poco más. Pero, ¿qué es la electricidad y cómo se define? La definición más simple es la que dice que «la electricidad es movimiento de electrones». La electricidad es una forma de energía que puede producir efectos luminosos, caloríficos o de movimiento, entre otros. Esta forma de energía se debe al movimiento de los electrones que giran alrededor de los átomos.

Figura 1.1 Electrones girando alrededor del núcleo.

Recuerda • • • La electricidad se define como un movimiento de electrones.

Los átomos son quizás la parte más pequeña de la materia, como puede ser cualquier conductor eléctrico. Estos están formados por un núcleo y en su interior se encuentran unos corpúsculos llamados protones (con carga positiva), otros llamados neutrones (sin carga) y, girando alrededor de este núcleo, unas cargas negativas denominadas electrones.

Zona cortical

Núcleo

Átomo de Litio

Figura 1.2 Composición de un átomo de litio.

Protón Electrón Neutrón

Cuando estos electrones que giran alrededor de cada átomo son activados externamente gracias a una diferencia de potencial (ddp), se desplazan de un átomo a otro generando una corriente eléctrica.

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

A a)

B sentido real –

b) A

sentido convencional +

Figura 1.3 Orientación de los electrones.

–

Este desplazamiento de electrones se consigue a través de un medio mecánico como un cable u otro conductor, pero también se puede conseguir a través del aire, del vacío o de un medio líquido. Si entre extremos de un cable eléctrico intercalamos una fuente de alimentación (pila o batería) y una bombilla, veremos que esta luce. Si retiramos cualquiera de estos tres elementos (el cable, la fuente de alimentación o la propia bombilla), esta no lucirá.

No luce hilo de seda + Figura 1.4 Circuito no conectado y circuito conectado.

–

Luce I

hilo de cobre +

–

Generación. La electricidad no se genera con una pila, sino en instalaciones adecuadas y en ocasiones muy alejadas. Se genera, por ejemplo, en grandes centrales eléctricas aprovechando el movimiento circular que producen unas turbinas a las que se les inyecta vapor a gran presión, mediante caídas de agua, o a través de la fuerza generada por el aire. Estas turbinas que giran circularmente están unidas a unas espiras que igualmente giran dentro del campo magnético generado por imanes. Generalmente se transforma energía química, térmica, eólica nuclear u otras en energía eléctrica. Y, a excepción de la energía solar en los captadores, todas las demás se producen por el movimiento giratorio de las bobinas dentro de los imanes. Transporte. La electricidad que las centrales generan debe transportarse al lugar de consumo, tanto sea este doméstico como industrial. La electricidad no se puede almacenar como tal y, en consecuencia, es necesaria siempre esta conexión o transmisión.

Este traslado o transmisión se realiza por medio de cables conductores sostenidos por enormes torres de sujeción, las llamadas líneas y torres.

Figura 1.5 Líneas de alta tensión.

Transformación. Para poder transportar esta energía y alimentar ciudades o grandes consumidores de electricidad se requiere transformar los niveles de energía elevando la tensión eléctrica. Para ello, esta tensión se ubica en algunas ocasiones hasta niveles entre los 400 KV y 500 KV.

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua Red de transporte

110-380 kV

110-380 kV Red de reparto

3-36 kV

25-132 kV

Central generadora

Estación Subestación de elevadora transformación Red de distribución en media tensión 3-30 kV

125-220 V

Figura 1.6 Transporte energía eléctrica.

Cliente residencial

Centro de transformación

Cliente industrial

Estación transformadora de distribución

Estos cables que cuelgan de las torres son de gran diámetro, no llevan ningún aislante de protección, ya que a la altura a la que normalmente se colocan no hay ningún tipo de riesgo. Estos cables o conductores eléctricos están constituidos de cobre, de aluminio o de acero. El conductor más comúnmente utilizado es el aluminio o aleaciones con aluminio (como el Almelec) debido a su capacidad de transporte y bajo peso (a menor peso las torres que los soportan los aguantarán mejor). Los cables de distribución no solo deben estar calculados para transportar energía eléctrica, sino que deben resistir la temperatura que se genera en el interior de ellos por el transporte de esta energía y también las inclemencias meteorológicas citadas a continuación: • El calor ambiental. • El peso de la nieve que se puede acumular en ellos. • La fuerza del viento. • El efecto de la corrosión.

Consumo de la electricidad. La generación y el transporte de la electricidad están estrechamente ligados con el consumo de esta. Actualmente también es relevante hablar de la incorporación de energías renovables a partir del sol o del aire. En horas con radiación solar se puede generar una gran energía en forma de electricidad, pero en horario nocturno no cabe la posibilidad de generarla. Por ello, en esos momentos se requiere utilizar energías generadas en otras ubicaciones y se deben utilizar las líneas de transmisión. Existen los molinos eólicos generadores de electricidad, pero ocurre lo mismo que con la radiación solar: si no hay viento o este corre a una velocidad muy baja, se requiere energía procedente de otra ubicación o fuente. Las diversas compañías eléctricas que se dedican a la generación o al transporte de energía eléctrica tienen en cuenta en especial el consumo por zonas, días e incluso horas.

En los últimos años se han desbordado las previsiones de consumo durante los meses de julio y agosto a causa de la gran utilización de aparatos productores de frío o de climatización. Anteriormente, el gran consumo se producía en invierno con las calefacciones.

Figura 1.7 Molinos eólicos.

Las compañías suministradoras de electricidad facturan la energía eléctrica de acuerdo con los horarios, debido a que el cargo varía según la franja horaria del día. En general, los periodos de mayor consumo son los de mayor importe y los de menor consumo, como los fines de semana y las noches, son de menor precio.

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

1.1.1 Conceptos generales de electromagnetismo

Electromagnetismo es la relación entre la electricidad y el magnetismo, la relación entre el campo magnético creado por la corriente eléctrica y el efecto del campo magnético sobre una corriente eléctrica. El campo magnético creado por una corriente eléctrica es similar al creado por un imán y lo utilizamos igualmente para atraer partículas de hierro. Este campo magnético es fácil de ver si colocamos debajo de un papel un imán y, encima de este, espolvoreamos pequeñas virutas de hierro, al momento podemos ver que estas virutas se alinean rápidamente en distintas líneas curvas formando un dibujo similar a unos lazos. Figura 1.8 Objetos de hierro atraídos a un imán.

También hemos visto en ocasiones que si depositamos pequeñas virutas de hierro encima de un papel y debajo de este colocamos un imán, estas virutas se alinean rápidamente en distintas líneas curvas formando un dibujo similar a unos lazos.

Ejemplos Con la ayuda de internet, enumera y describe cuántos pasos sigue la electricidad desde la central eléctrica que la genera hasta que llega a nuestros hogares. Los transformadores utilizados por las distintas compañías eléctricas para la generación y transporte de electricidad, ¿qué límites de tensión pueden alcanzar?

Recuerda • • • Solo existen imanes para hierro, no existen para otros metales. Este magnetismo o electromagnetismo que produce la corriente eléctrica es la base para el funcionamiento de cualquier motor eléctrico, de cualquier transformador y al mismo tiempo es el que origina en cabecera la electricidad.

y semiconductores

La energía eléctrica se puede transportar por medios sólidos, líquidos o gaseosos. El medio más normal de traslación de esta energía es a través de los sólidos y, dentro de estos, los metales. Esta conducción se debe a que las bandas de valencia y conducción se superponen formando una nube de electrones libres gracias a la acción de un campo eléctrico.

1.2.1 Aislantes

Cuando en algunos materiales no se forman estas nubes de electrones y, en consecuencia, no hay circulación de corriente reciben el nombre de aislantes. Este nombre no se debe relacionar de ninguna de las maneras con un mal conductor, ya que estos sí pueden transportar algo de corriente eléctrica.

Figura 1.9 Aislantes de cristal y materiales cerámicos.

1.2 Aislantes, conductores

Estos materiales aislantes se utilizan para cubrir los conductores de electricidad o partes de ellos, y por su origen puede ser: 11

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

Recuerda • • • Electromagnetismo es la relación entre el campo magnético creado por la corriente eléctrica y el efecto del campo magnético sobre una corriente eléctrica.

• Sólidos.

Entre ellos los más usuales son: ──Cristal. ──Loza. ──Plásticos. ──Corcho. ──Madera y sus derivados. ──Caucho y gomas.

Hay que tener en cuenta que algunos de ellos, como la madera y sus derivados (papel), se pueden convertir en conductores gracias a la humedad o a la presencia de agua. En electricidad se utilizan los materiales plásticos, sean rígidos o dúctiles, como la popular cinta aislante. También se utilizan en instalaciones de alta tensión exclusivamente materiales como el cristal o la loza, pero no a nivel doméstico.

Figura 1.10 Aisladores de cristal en líneas de distribución de alta tensión.

Antiguamente se utilizaba un material denominado baquelita, que se trata de una sustancia plástica totalmente sintética. Con el tiempo se agrietaba, perdía propiedades aislantes y la acumulación de polvo y de humedad llegaba a convertirla en conductora.

Figura 1.11 Caja de contactos de baquelita.

• Líquidos.

El uso de cables eléctricos con aislante en cualquier instalación eléctrica está regulado por el actual Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT RD 842/2002). Dependiendo de la instalación, se exige que el aislante de estos cables no sea propagador de incendio, sea libre de halógenos y con una emisión de humos y de opacidad reducida o incluso que sean cables resistentes al fuego y sigan funcionando durante un periodo de tiempo suficiente para cubrir las necesidades de los equipos de emergencias.

Los aislantes líquidos más usuales son:

──Algunas pinturas.

──Algunos aceites.

──Agua pura o agua destilada.

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua ──Algunos hidrocarburos. ──Silicona.

El agua destilada —contenida por ejemplo en las baterías de los automóviles— no es conductora de la electricidad, pero mezclada con un poco de ácido sulfúrico se consigue la conducción. Los aceites presentan una doble función: la de aislante y también la de conseguir disipar el calor del interior de algunos elementos eléctricos como los transformadores.

Figura 1.12 Proceso destilación del agua.

Los hilos rígidos que se utilizan en las bobinas de los motores o transformadores, entre otros, llevan como aislante eléctrico una laca o pintura para que, de esta manera, ocupen menos volumen. Si el aislante fuera de plástico, posiblemente se dañaría con el calor. En transformadores y en condensadores eléctricos se utilizan láminas de papel impregnadas con aceite. Esta combinación sirve para rellenar espacios, para disipar mejor el calor interior y para apagar arcos. El aceite mineral es el más empleado, aunque tiene el inconveniente de su alta inflamabilidad. De los hidrocarburos (petróleo) se obtienen líquidos sintéticos como las siliconas o los poly-alfa-olefines, líquidos que se utilizan como aislantes pero cuyo alto coste los desaconseja. • Gaseosos.

Los más usuales son: ──Aire. ──Gas SF6.

El mejor aislante gaseoso es el aire, y también el más económico, pero presenta el inconveniente de que se puede convertir en conductor a altas temperaturas (2.0000). También puede haber problemas de conductividad en días de mucha humedad o de lluvia, como en el caso de la maquinaria de obras públicas con sus brazos telescópicos. Por normativa, los brazos de esta maquinaria deben reducir la altura de en días de lluvia o con mucha humedad ambiental si trabajan cerca o debajo de líneas eléctricas de alta tensión.

En las líneas de alta tensión y las torres de sustentación de estas se instalan los cables a unas distancias calculadas para evitar que pueda saltar el arco eléctrico entre ellas. En el REBT se regulan también las distancias de protección en el interior de los transformadores eléctricos, para evitar que se puedan tocar por accidente las partes con tensión. En el caso de las líneas aéreas o de los transformadores, el aislante es el aire. 13

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

Figura 1.13 Ubicación del SF6 (color amarillo).

Recuerda • • • El hexafluoruro de azufre (SF6) es un gas de efecto invernadero y su utilización está regulada por el Protocolo de Kioto desde el año 1997.

Recuerda • • • El conductor metálico más utilizado es el cobre (Cu).

El gas SF6 es ampliamente utilizado como medio de extinción de arco eléctrico en equipos de alta tensión. Estos equipos se encapsulan, se les produce el vacío y a continuación se introduce este gas. Con esta operación se intenta evitar en la medida de lo posible que, al conectar o desconectar estos interruptores o estos contactos, se produzca un arco eléctrico que en ocasiones puede alcanzar altas temperaturas y perjudicar los contactos.

1.2.2 Conductores

Son materiales que dejan pasar la corriente eléctrica, ya que su resistencia interna es muy baja. Los mejores conductores de la corriente eléctrica son los metales y, entre ellos y por orden de conductividad, se encuentran: la plata, el cobre y el aluminio. Aunque también puede circular la corriente eléctrica por algunos líquidos como el agua, con la ayuda de algún ácido. La plata se utiliza muy poco por su elevado importe, aunque sí se utiliza en contactos de precisión de algunos componentes electrónicos. Si algunos gases están ionizados, son conductores de la electricidad. Cabe recordar los fluorescentes y las bombillas de bajo consumo.

1.2.3 Semiconductores

Son elementos químicos y compuestos, como el selenio o el silicio entre otros, que dejan conducir la electricidad en un sentido y en el otro no. Los semiconductores no son aislantes, ya que pueden poseer una resistencia eléctrica baja. Los semiconductores son muy utilizados en electrónica. Conectados en corriente continua también se emplean como convertidores de corriente alterna en continua.

Ejercicios ¿Por cuántos medios se puede transportar la energía eléctrica? ¿Aislante eléctrico y mal conductor son lo mismo? ¿Por qué las baterías de los automóviles incorporan agua destilada si no es conductora de la electricidad? ¿El aire es un buen aislante eléctrico?

1.3 Circuito eléctrico

Un circuito eléctrico es un conjunto de dos o más elementos eléctricos, conectados entre sí, que permiten que se genere, transporte y se utilice energía eléctrica (electricidad).

Este circuito puede tener todos los componentes en línea, en paralelo o mixto. Las necesidades de cada uno de ellos determinan la composición y distribución de los distintos elementos. Todos los componentes de un circuito eléctrico, a excepción de la fuente de alimentación, pueden ser del mismo tipo, por ejemplo resistores. 14

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua Pero pueden ser todos distintos y se pueden mezclar resistores, bobinas, condensadores u otros. El circuito eléctrico más básico está compuesto por una fuente de alimentación que puede ser una simple pila, unida a una bombilla o una resistencia como en la figura 1.14.

R +

–

Figura 1.14 Circuito básico (ddp y carga).

Recuerda • • • Dinamos: generadores de corriente continua. Alternadores: generadores de corriente alterna.

Este circuito es el que simboliza cualquier explicación sobre electricidad. La resistencia puede ser un motor o puede ser cualquier electrodoméstico o elemento que genera un consumo. La pila también escenifica cualquier fuente de alimentación: puede ser también un enchufe donde conectamos cualquier electrodoméstico o una batería. Los distintos elementos que componen un circuito eléctrico son los siguientes: • Elementos generadores. Son los que producen y generan la corriente eléctrica.

Hay dos tipos de corriente eléctrica: la corriente continua y la corriente alterna.

Las dinamos son generadoras de corriente continua, aunque las pilas, las baterías y los acumuladores proporcionan corriente eléctrica que previamente ha sido introducida en forma de energía. Por otro lado, los alternadores son los productores de corriente alterna. • Conductores. Son el medio por el que se mueve la corriente eléctrica dentro del

circuito, de un elemento a otro.

Los conductores son de cobre o de aluminio que son metales buenos conductores de la electricidad.

Figura 1.15 Conductores eléctricos aéreos.

• Receptores. Son los elementos finales de cualquier circuito, los elementos pre-

parados para recibir la energía eléctrica y convertirla en luz en las bombillas, en movimiento y potencia en los motores o en calor en los radiadores.

• Reguladores. Elementos intermedios que pueden regular, modificar levemente

o variar la energía eléctrica que circula por el circuito. Los resistores pueden reducir parte de esta tensión, mientras que los condensadores al descargarse 15

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua pueden mantener de forma lineal la energía eléctrica. Las bobinas producen magnetismo que puede abrir o cerrar el paso en algún lugar del circuito. • Mando o control. Permiten cortar, conectar o dirigir a voluntad el paso de la

corriente eléctrica, entre estos tenemos los interruptores, pulsadores o conmutadores.

• Protección. Son los encargados de proteger los distintos componentes de los

circuitos, y también a las personas, de cualquier avería que los pueda poner en peligro.

1.3.1 Magnitudes que intervienen en un circuito eléctrico Intervienen básicamente tres magnitudes: • Tensión o la diferencia de potencial entre los polos de un generador o entre dos puntos de un circuito eléctrico. Son los causantes de que los electrones circulen por el interior del circuito cuando este se encuentre cerrado.

La unidad es el voltio (V), aunque también se pueden emplear múltiplos y submúltiplos de esta unidad. Los más usuales son el Kilovoltio (KV), que corresponde a mil voltios, y en submúltiplos el milivoltio (mV), que corresponde a la milésima parte del V. 1000V = 1 KV

1V = 0,001 KV

1V = 1000 mV

1 mV = 0,001 V

Para conocer la tensión en un circuito eléctrico se utiliza un aparato denominado voltímetro, y se conecta en paralelo en el circuito a medir.

Figura 1.16 Multímetro o polímetro digital con las funciones de voltímetro y amperímetro.

• Intensidad de corriente se define como la cantidad de cargas eléctricas que re-

corren el circuito eléctrico en la unidad de tiempo. La unidad es el amperio (A) y se utilizan también los submúltiplos. El más usual es el miliamperio (mA), que corresponde a la milésima parte del A. 1 A = 1000 mA

M Figura 1.17 Medición en paralelo de la tensión.

1 mA = 0,001 A

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

Recuerda • • • Voltímetro se conecta en paralelo. Amperímetro se conecta en serie.

Para medir la intensidad se utiliza un aparato denominado amperímetro, y se conecta en serie en el circuito que se quiere medir. Dado que hay un cierto peligro en la medición de la intensidad, también se utilizan unos medidores llamados pinza amperimétrica.

Figura 1.18 Pinza amperimétrica.

Recuerda • • • La medición con la pinza amperimétrica se realiza a un solo cable conductor.

Con esta pinza no hace falta abrir el circuito eléctrico y conectar el amperímetro, ya que consta de un sensor en forma de pinza cerrada. Esta pinza contiene un gatillo que podemos apretar a voluntad y se puede abrir para ubicar en su interior el conductor cuya corriente queremos medir. La pinza amperimétrica mide indirectamente la corriente eléctrica a partir del campo magnético que genera dicha corriente. • La resistencia eléctrica es la mayor o menor dificultad que ofrece cualquier con-

ductor eléctrico al paso de la corriente eléctrica por su interior.

La unidad es el ohmio (Ω) y normalmente se utilizan múltiplos. Los más usuales son el kiloohmio (KΩ) 1000 Ω o el megohmio (MΩ) 1.000.000 Ω. Para medir una resistencia eléctrica se utiliza un óhmetro. 1 Ω = 0,001 KΩ

1 KΩ = 1.000 Ω

1 Ω = 0,000001 MΩ

1 MΩ = 1.000.000 Ω

M Figura 1.19 Resistencias eléctricas.

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

Ejercicios Si asociamos en paralelo estos mismos acumuladores de 5 V y de 0,85 Ω de resistencia interna cada uno, ¿cuál será la tensión y resistencia interna resultante? Con los resultados de la tensión y de la resistencia interna resultante de los dos ejercicios anteriores, y aplicando la Ley de Ohm, calcula la intensidad que circulará en cada circuito eléctrico. Si a un condensador con una capacidad de 0,10 f (faradios) le aplicamos una d.d.p. de 40 V, ¿cuál será la carga acumulada en su interior? Si asociamos en paralelo los siguientes condensadores eléctricos: C1= 15 µF, C2 = 18 µF y C3 =22 µF, ¿cuál será la capacidad total resultante (CT)?

Resumen • La electricidad es el movimiento de electrones y es una forma de energía. • Esta energía se genera en las grandes centrales gracias al campo magnético de los imanes y al giro en

su interior de grandes espiras.

• El medio físico más normal para transportar la energía eléctrica es mediante cables eléctricos. • Un circuito eléctrico es la suma de todos los componentes de este, que son los que permiten la gene-

ración, transporte y consumo de la electricidad.

• En cualquier circuito eléctrico hay que tener en cuenta que todos los componentes oponen una cierta

resistencia al paso de la corriente eléctrica.

• También hay que tener en cuenta en los circuitos el efecto Joule, el efecto térmico de la electricidad. • La ley de Ohm y su aplicación nos permite relacionar las principales magnitudes eléctricas (tensión,

resistencia e intensidad).

• Las diversas resistencias de un circuito eléctrico se pueden agrupar en una sola, las vamos agrupando

en serie o en paralelo y aplicamos las correspondientes fórmulas.

• En los puntos de conexión de distintos elementos hay que considerar siempre que la suma de las co-

rrientes que llegan tiene que ser iguales a la suma de las corrientes que salen de este.

• El sentido de la corriente eléctrica siempre es del polo negativo al positivo, aunque algunos autores

sostienen que es al contrario.

• En las mediciones eléctricas en corriente continua no se tiene en cuenta el cos. Ρ, se aplica el valor 1

si en algún cálculo se nos pide.

• El tester o multímetro es el instrumento medidor de magnitudes eléctricas por excelencia. Con uno

solo cubrimos las diversas magnitudes.

cenable.

• Conviene recordar que la electricidad no se puede almacenar. Pero la energía, en cambio, sí es alma-

• Las pilas generan electricidad gracias a una reacción química, pero estas se agotan. En los acumulado-

res almacenamos energía eléctrica si estos están conectados a una diferencia de potencial.

• Los condensadores almacenan cargas eléctricas, pero no electricidad.

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

Test de evaluación 1. ¿Cómo podemos definir la electricidad? a) Como átomos en movimiento. b) Protones que giran orientados. c) Movimiento de electrones. d) Átomos alineados. 2. ¿Todos los aislantes eléctricos son sólidos? a) No, pueden ser también líquidos y gaseosos. b) Sí, solo son sólidos. c) Se pueden combinar con algún líquido. d) No, los mejores son los gaseosos. 3. ¿Cuál es la unidad básica en la tensión eléctrica? a) La intensidad. b) El amperio hora. c) El mV. d) El voltio (V). 4. Para calcular la sección de un cable conductor, aparte de la intensidad (A), hay que tener en cuenta también... a) Solo la resistividad del material. b) La temperatura ambiente y la longitud. c) La resistividad, la longitud y la caída de tensión. d) El material a utilizar. 5. Si conectamos diversas resistencias en serie en un circuito, ¿cuál es la fórmula de la resistencia equivalente? a) La suma de todas las resistencias parciales. b) La suma dividida por la cantidad de resistencias. c) La inversa de la suma de resistencias. d) No es posible encontrar una equivalente. 6. ¿En la segunda Ley de Kirchhoff, la suma de intensidades que llegan a un nodo es igual a la suma de las intensidades que salen de él? a) Sí. b) Solo en ocasiones. c) Solo en corriente alterna. d) No, esta definición corresponde a la primera Ley de Kirchhoff.

d) Depende de la tensión.

c) Indistintamente.

b) Paralelo.

a) Serie.

7. Si utilizamos un voltímetro en corriente continua para medir la tensión, debemos conectarlo siempre en...

Unidad 1 · Realización de medidas básicas en circuitos eléctricos de corriente continua

8. ¿Una pila eléctrica es un acumulador? a) Sí. b) Es un elemento eléctrico pasivo. c) Es un generador de tensión. d) Solo las de 9 V. 9. ¿Podemos conectar en paralelo diversas pilas? a) Solo en serie. b) Sí, y de distinta tensión. c) No. d) Sí, pero de la misma tensión. 2. ¿Un condensador es un acumulador de electricidad? a) Sí. b) Es un elemento activo. c) No, solo almacena cargas eléctricas. d) Es un generador de electricidad.

Actividades 1. ¿Sabes de dónde procede la energía eléctrica que consumes en tu domicilio? Busca información al respecto e indica todas las fases que atraviesa desde su generación hasta ser consumida. 2. Investiga qué tipo de energía utilizan las centrales productoras de electricidad que hay cerca de tu domicilio. 3. Busca qué energías alternativas se generan cerca de tu domicilio. Señala que limitaciones tienen para producir energía a gran escala. 4. Busca información para conocer las propuestas de generar energías alternativas en tu comunidad autónoma. 5. Busca y anota qué elementos aislantes tienen los distintos componentes eléctricos que tienes en tu domicilio. 6. Si dispones de un tester o de un voltímetro, comprueba en distintos enchufes de tu domicilio qué tensión hay en todos ellos. 7. Comprueba si todos los enchufes eléctricos de tu domicilio tienen el contacto de tierra. 8. Con la ayuda de la fórmula de la potencia eléctrica (W = V · l) y los datos que constan en cualquier factura de la luz de tu domicilio, respecto a la potencia contratada (por ejemplo 4.400 W) y a la tensión de suministro (230 V), comprueba si la magneto térmica de protección correspondiente está bien calculada.

9. ¿Sabes qué tipo de tensión eléctrica se suministra a cualquier país de la Unión Europea? Busca información al respecto e indica qué diferencia existe con la tensión suministrada en Estados Unidos.

10. Busca las características de las pilas que utilizas en el mando a distancia de cualquier elemento que tengas en tu domicilio. Con ellas, busca si puede haber alguna alternativa más ecológica (si no lo es) tipo baterías recargables o acumuladores.

marcombo

FORMACIÓN

Electricidad y automatismos eléctricos

FORMACIÓN

marcombo

Electricidad y automatismos eléctricos

Síguenos en:

www.marcombo.com

Miquel Escobar

marcombo FORMACIÓN