1 Principios básicos de eléctricidad ajustado

MÓDULO DE APRENDIZAJE

CICLO DE FORMACIÓN: BÁSICO COMPONENTE: TÉCNICO PRODUCTIVO MAB-TP-1

Cuaderno de Estudio

VENEZUELA, 2008

SALIDA OCUPACIONAL: ELECTRICISTA DE LA CONSTRUCCIÓN

|

Instituto Nacional de Capacitación y Educación Socialista Gerencia General de Formación Profesional

Caracas, abril 2008

Conocedores(as): Ing. José Gregorio Vitoria

Gerencia Regional INCES Aragua

Elaboración y Diagramación: Sixto Manuel Ruiz Ramos Edinson Daniel Figueroa

Analista productor de Medios Gerencia Regional INCES Lara Gerencia Regional INCES Yaracuy

Actualización: Gerencia Regional INCES Táchira Gerencia Regional INCES Miranda Gerencia Regional INCES Miranda Gerencia Regional INCES Distrito Capital

Roger marichales José Ortega Betty Quevedo Laura Díaz Supervisión y Revisión: Alcira Sira A.

División de Recursos para el Aprendizaje

Coordinación Técnica Estructural División de Recursos para el Aprendizaje Coordinación General Gerencia General de Formación Profesional Gerencia de Tecnología Educativa

1era Edición 2005 2da Edición 2008 Copyright INCES

Queda totalmente prohibida la reproducción parcial o total de este material sin la debida autorización de la Institución

ÍNDICE INTRODUCCIÓN ELÉCTROTECNIA ............................................................................................ 3 Origen ......................................................................................................... 3 Energía........................................................................................................ 3 Tipos.......................................................................................................... 3 Magnetismo ................................................................................................ 4 Tipos.......................................................................................................... 4 Electromagnetismo .................................................................................... 4 Código eléctrico nacional ........................................................................... 5 Corriente eléctrica ...................................................................................... 6 Tipos.......................................................................................................... 7 Intensidad de la corriente.......................................................................... 8 Importancia................................................................................................ 8 Resistencia eléctrica .................................................................................. 8 Ecuación .................................................................................................... 8 La ley de Ohm ............................................................................................. 9 Ecuaciones ................................................................................................. 9 Ecuaciones ................................................................................................10 Potencia eléctrica ..................................................................................... 10 Cálculo de demanda ...................................................................................11 MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS PARA LA INSTALACIÓN DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS ............................................................................. 13 Materiales para instalación eléctrica ....................................................... 13 Materiales..................................................................................................13 Características ...........................................................................................13 Importancia...............................................................................................13 Uso manejo ...............................................................................................14 Herramientas para instalación eléctrica.................................................. 18

Características........................................................................................... 18 Importancia .............................................................................................. 19 Uso manejo y conservación ........................................................................ 19 Prevención de riesgos en el uso de herramientas.......................................... 20 Equipos para instalación eléctrica............................................................20 Características........................................................................................... 20 Importancia .............................................................................................. 21 CIRCUITO ELÉCTRICO..................................................................................23 Tipos ..........................................................................................................23 Características........................................................................................... 26 Importancia .............................................................................................. 26 Componentes ............................................................................................27 Factores de un circuito eléctrico.................................................................. 27 Conductor eléctrico.................................................................................... 28 Elementos de mando ................................................................................. 28 Receptor eléctrico...................................................................................... 28 Herramientas instrumentos y materiales ................................................28 Equipo de protección personal .................................................................29 Normas de seguridad e higiene................................................................30 Técnica de trabajo ....................................................................................30 INSTRU ........................................................¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS ................31 Tipos ..........................................................................................................31 Características ..........................................................................................33 Importancia y utilidad ..............................................................................33 Normas de seguridad e higiene................................................................33 Técnica de trabajo ....................................................................................34 VOLTAJE ELÉCTRICO ....................................................................................35

Tipos ......................................................................................................... 35 Voltaje alterno ...........................................................................................35 Voltaje directo o continuo ...........................................................................36 Voltaje monofásico alterno..........................................................................36 Voltaje bifásico alterno ..............................................................................37 Voltaje trifásico alterno ...............................................................................37 Características.......................................................................................... 38 Voltaje alterno ...........................................................................................38 Voltaje continúo.........................................................................................39 Importancia .............................................................................................. 39 Medición de voltaje eléctrico ................................................................... 39 Herramientas, instrumentos y materiales............................................... 39 Equipo de protección personal................................................................. 40 Normas de seguridad e higiene ............................................................... 40 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 41

INTRODUCCIÓN El cuaderno de estudio corresponde a la salida ocupacional Electricista de La Construcción, específicamente al módulo de aprendizaje denominado:” Principios Básicos de Electricidad”. La información desarrollada en este material, proporcionará al sujeto (a) de aprendizaje las herramientas requeridas para construir circuitos eléctricos, superficiales, empotrados y especiales, aplicando principios básicos de electricidad y cumpliendo las normas de seguridad e higiene. Los puntos que se van a estudiar se mencionan a continuación: Conceptos Generales de Electrotecnia, Magnetismo, Electromagnetismo, Intensidad de la conriente, La Ley de Ohm, Resistencia eléctrica, Potencia eléctrica, Código eléctrico nacional, Materiales para la instalación eléctrica, Circuito eléctrico, Voltaje eléctrico. Es importante resaltar que los ejes temáticos presentados, corresponden a un programa de formación diseñado según los requerimientos de la salida ocupacional. Se recomienda que comparta experiencias con sus compañeros (as) e investigue en otras fuentes de estudio, a fin de consolidar y enriquecer los conocimientos adquiridos.

ELECTROTÉCNIA Origen La Electrotecnia es la disciplina tecnológica que estudia las aplicaciones de la electricidad y abarca el estudio de los fenómenos eléctricos y electromagnéticos desde el punto de vista de la utilidad práctica de la electricidad incluidos en tres grandes campos de conocimiento y experiencia: los conceptos y leyes científicas que explican el funcionamiento y comportamiento de los distintos aparatos, las leyes, teoremas, principios y técnicas de análisis, cálculo y predicción del comportamiento de los circuitos eléctricos y electrónicos y los elementos con los que se montan y construyen circuitos, aparatos y máquinas eléctricas.

Energía Es la capacidad de un cuerpo o un sistema para realizar un trabajo. En un ejemplo, se podría dejar fluir agua a través de un tubo hasta un segundo piso, en donde se podría accionar una turbina pequeña. De este modo se podría recuperar. De acuerdo con lo anterior, se deduce que la energía de un cuerpo puede encontrarse en dos estados: actual y potencial.

Tipos Energía actual: se dice que la energía es actual cuando se está manifestando, por ejemplo: es la desarrollada por un cuerpo cualquiera al caer desde una altura por efectos de gravedad. Energía potencial: se dice que energía potencial es la que se encuentra en los cuerpos en estado latente, por ejemplo: tenemos una batería con el circuito exterior abierto, la energía del acumulador está almacenada en forma potencial. La energía puede manifestarse en las siguientes formas: mecánica, calorífica, química, eléctrica y atómica. Estas formas de energía están relacionadas entre sí, por ejemplo: un trozo de carbón que posee cierta energía química en su constitución molecular, cuando dicho Principios Básicos de Electricidad

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trozo de carbón se quema, se obtiene de este cierta cantidad de energía calorífica, esta energía puede aprovecharse para calentar agua de una caldera y vaporizarla, la energía del vapor así producida se convierte en energía mecánica y mediante una turbina la cual al acoplarse a un generador, se convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

Magnetismo Todo cuerpo capaz de atraer materiales ferrosos se llama imán. Los imanes se clasifican en Imanes naturales e imanes artificiales.

Tipos Imanes naturales: son los que poseen propiedades magnéticas por naturaleza. A este grupo pertenece la magnetita o piedra magnética.

Imanes artificiales:: son barras de hierro o acero que han adquirido propiedades magnéticas bien sea por frotamiento con otro imán, por simple influencia o por medio de la corriente eléctrica. Estos imanes se clasifican en temporales o permanentes.

Imanes temporales: son aquellos en los cuales la propiedad magnética solo existe mientras actúa la causa de imantación. A este grupo pertenecen los imanes construidos de hierro dulce.

Imanes permanentes: son aquellos en los cuales aun después de cesar la causa imantadora mantienen las propiedades magnéticas. A este grupo pertenecen los imanes construidos de acero. Estos imanes se fabrican de diversas formas, una de las usadas es la forma de herradura, ya que permiten concentrar las líneas de fuerza del campo entre dos polos muy próximos; se emplean mucho en voltímetros y amperímetros.

Electromagnetismo Hasta el año 1820 no se descubrió la relación que existe entre electricidad y magnetismo. Antes de aquel año, se creía que el magnetismo era una propiedad de 4

Principios Básicos de Electricidad

la calamita o del mineral de hierro, sin que hubiese relación alguna entre la electricidad y el magnetismo. Con una brújula y un hilo atravesado por una corriente eléctrica se demuestra la relación que existe entre la electricidad y el magnetismo. Aproximando la aguja al hilo, aquella se orienta en sentido perpendicular a esta. Como quiera que la única fuerza capaz de mover la aguja de la brújula, es la fuerza magnética, se deduce lógicamente que: “La corriente que atraviesa el hilo engendra un campo magnético a su alrededor”. La forma del campo magnético engendrado por la corriente se puede hacer visible disponiendo un hilo atravesado por la corriente y espolvoreando limaduras de hierro en un rectángulo de cartón. Las limaduras de hierro se disponen, en círculos concéntricos al hilo. Estos círculos están más concentrados cerca del hilo que hacia la periferia. Si bien de esta forma se representa el campo magnético en un plano, debe recordarse que las líneas de fuerza del mismo envuelven concéntricamente al hilo que conduce la corriente, en toda su longitud. Cuando vemos que la corriente circula por el hilo en la dirección indicada por la cruz, el polo N de la aguja de la brújula apunta en una dirección; en cambio, cuando l circula en el sentido opuesto, indicado por el círculo rojo, la aguja de la brújula gira y apunta en la dirección opuesta también. Como quiera que la aguja imantada se orienta siempre de acuerdo con las líneas de fuerza del campo magnético o líneas de flujo, de forma que entre por su polo S y salgan por su polo N, se puede sacar la siguiente conclusión: “Las líneas de fuerza del campo magnético creado por una corriente eléctrica, cambian de sentido al invertirse el sentido en que circula la corriente eléctrica”.

Código eléctrico nacional Consulte la tabla de referencia del código eléctrico nacional y verifique, las normas para realizar instalaciones electrotecnia.

Principios Básicos de Electricidad

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Corriente eléctrica Una fuente de tensión separa cargas, obteniendo de este modo una tensión. Esta intenta volver a unir las cargas, pero las fuerzas de separación de cargas impiden que esto ocurra en el interior de la fuente de tensión. Sin embargo, si se conecta una bombilla a la fuente a través de unos conductores, pueden volver a unirse las cargas, con lo que tenemos un circuito eléctrico. En este caso disminuye la diferencia de cargas y también la tensión, con lo que en la fuente de tensión vuelven a preponderar las fuerzas separadoras, es decir separan nuevas cargas. Rápidamente se recupera el estado original. Por los conductores y por la bombilla circulan cargas (electrones). Como en la fuente se produce simultáneamente una separación de cargas, los electrones también circulan por el interior de la fuente; por lo tanto, existe un flujo cerrado de cargas. El movimiento de las cargas es la corriente eléctrica. La corriente eléctrica se debe no sólo al movimiento de cargas negativas, sino también al de cargas positivas (por ejemplo, en líquidos). Lo único importante es que las cargas se mueven en determinado sentido. La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de cargas.

TENSIÓN (Causa)

PRODUCE

CORRIENTE (Efecto)

La compensación de la diferencia de cargas sólo puede efectuarse cuando existe una tensión; por tanto la relación entre tensión y corriente es la misma que entre causa y efecto. La tensión es la causa de la corriente. Los electrones se mueven en los conductores con una velocidad muy pequeña, que sólo vale unos pocos milímetros por minutos. La causa de ello son los núcleos atómicos inmóviles, que son obstáculos para los electrones, por lo que los electrones deben moverse efectuando una especie de zig – zag para rodearlos. Sin embargo, después de conectar, por ejemplo, una bombilla, ésta se enciende inmediatamente, por tanto, el efecto de la corriente también se presenta de

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Principios Básicos de Electricidad

inmediato. La fuente de tensión provoca en polo negativo una repulsión sobre los electrones libres y en polo positivo una atracción que se propagan inmediatamente por todo el circuito eléctrico. Cuando los electrones se mueven en el exterior de la fuente de tensión de P (+) y en el interior, de P a N. Este es el sentido de la corriente de electrones.

Tipos Corriente continua Es la corriente eléctrica que tiene siempre el mismo sentido puesto que la corriente eléctrica siempre sale de la terminal negativa de la fuente de energía, el flujo de corriente en un circuito siempre tendrá la misma dirección si la polaridad de la tensión de la fuente permanece siempre invariable. Este tipo de flujo de corriente recibe el nombre de corriente directa o continua y la fuente se llama fuente de corriente directa. Los tres tipos de fuentes que se usan con más frecuencia en corrientes continuas son: la batería, el generador y las fuentes de electrones.

Corriente alterna Es la corriente que circula alternativamente en uno y otro sentido. Es el flujo de corriente que cambia constantemente de amplitud y que invierte su sentido a intervalos regulares. Actualmente toda la energía que se consume en el mundo, cerca del 90% es de corriente alterna, esto se debe a dos razones: v Es más barato para las compañías productoras de energía eléctrica producir y distribuir corriente alterna a sus clientes. v La corriente alterna es más versátil que la corriente continua.

Principios Básicos de Electricidad

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Intensidad de la corriente La intensidad de corriente eléctrica es la cantidad de carga que circula por segundo a través del conductor. La unidad de intensidad de corriente es el Ampere, y fue descubierto por el físico francés André-Marie Ampére (1775 – 1836). No sólo es importante saber si circula corriente y en que sentido lo hace, sino también cuán intenso es el movimiento de las cargas.

Importancia La corriente eléctrica es un movimiento ordenado de cargas, por ejemplo, en un conductor. Para poder medir este movimiento de carga deben interrumpirse los conductores del circuito e intercalar el aparato de medida; la totalidad de la corriente debe circular por el aparato de medida. Los instrumentos para medir la corriente eléctrica se llaman amperímetros; los hay de diversos tipos, debiendo tenerse en cuenta sus diferentes propiedades. En algunos amperímetros la corriente sólo puede circular en un sentido (de + a -).

Resistencia eléctrica Es una medida de la capacidad que tiene un material de oponerse al flujo de corriente eléctrica. La resistencia eléctrica puede ser más o menos elevada en cada caso concreto. Para conocer el valor de dicha resistencia se usa la unidad de medida llamada ohmio, que se denota por la letra griega omega (W). La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen todos los receptores.

Ecuación

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Principios Básicos de Electricidad

De donde: R = Resistencia del material en ohm (W ). = Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material en , a una temperatura dada. l = Longitud del material en metros s = Superficie o área transversal del material en mm2.

La ley de Ohm Establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

Ecuaciones

I = Intensidad en amperios V = Diferencia de potencial en voltios R = Resistencia en ohmios

Principios Básicos de Electricidad

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Ecuaciones La Ley de Ohm en término matemáticos puede expresarse desde tres puntos de vistas diferentes: Desde el punto de vista de... Corriente ( A ) Tensión aplicada ( V ) Resistencia a la corriente ( Ω ) Potencia ( W )

La Ley de Ohm se expresa... I= V R V=IxR R= V I P=VxI

Siendo I la intensidad de corriente en amperios ( A ) que circula por un conductor eléctrico durante la unidad de tiempo, V la fuerza electromotriz en voltios ( V ), R la resistencia en ohmios ( Ω ) que se opone al paso de la corriente eléctrica y P la potencia eléctrica en vatios ( W ) es el trabajo realizado durante un segundo, por una diferencia de potencial de un voltio, al mover una carga de un coulomb. La Ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias. Potencia eléctrica Es la conversión de energía eléctrica en otra forma, como energía mecánica, calor o luz. La potencia eléctrica es igual al producto de la corriente por el voltaje.

P = V. I

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Principios Básicos de Electricidad

Cálculo de demanda Para calcular la demanda de potencia que consume una carga activa o resistiva conectada a un circuito eléctrico se realiza multiplicando el valor de la tensión en volt (V) aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo recorre, expresada en ampere. Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la fórmula : (P = V. I)

Principios Básicos de Electricidad

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MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS PARA LA INSTALACIÓN DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Materiales para instalación eléctrica Se refiere a los elementos que se emplean en la instalación de redes eléctricas ya sea en residencias y comercios; estos elementos están normados con respecto al tipo de instalación y leyes del Código Eléctrico Nacional.

Materiales Dentro de los materiales tenemos: Tuberias,conductores,cemento,arena,aislantes,cajetines,anillos,lamparas,bombillos,t omacorriente,abrazaderas,conectores,canaletas,timbres,relé de tiempo, luces de emergencia, dimmer, tableros, pulsadores.

Características Según el tipo de material Metales: alta resistencia, tanto para choques eléctricos como mecánicos, rígidos, particularmente útiles para empotramiento. Polímero: tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas, útiles para sitios húmedos e instalaciones superficiales. Cerámicos: son muy buenos aislantes eléctricos y térmicos, fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos, mayormente usados como elementos decorativos.

Importancia Son importantes por que con ellos podemos operas y moldeas los circuitos, los que nos va a permitir un mejo acabado de las instalaciones. Estos

ayuda en el

incremento de la productividad de una empresa pública o privada, hogar, actividad

Principios Básicos de Electricidad

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deportiva entre otros, ya que nos distribuye la energía eléctrica, dando una multiplicidad de uso.

Uso manejo Los materiales son usados para instalaciones eléctricas empotradas y superficiales, acabados y son los encargados de la transmitir la energía de un punto a otro dentro de un espacio específico. (Ejemplo casas, oficina, industria, galpones, talleres, canchas deportivas entre otros.). El manejo dependerá de las características del material y de las especificaciones técnicas de estos, y de las dadas por el código eléctrico nacional.

Tipos

Conductores eléctricos Son cuerpos capaces de transmitir o conducir la electricidad ofreciendo la menor oposición al paso de la corriente eléctrica. Se dice que los conductores están desnudos cuando no llevan ningún recubrimiento aislante; y asilados, cuando llevan dicho recubrimiento. Tipo Desnudo Aislado barniz TW TF TPNM TSEC

Designación Alambres y cables desnudos Aislamiento con barniz Alambres y cables para edificaciones Alambres y cables para utensilios Cables con cubierta no metálica Cable concéntrico para acometidas

TA

Alambre y cable de línea

ST

Cordón de

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Temp.max.

Uso

de operac.

Conductor de cobre para líneas eléctricas aéreas sistema tierra 60 ºC

Bobinas

60 ºC

Aplicación general. Sistemas de alumbrado eléctrico en edificaciones conexiones de pizarras, controles entre otros.

60 ºC

Uso general, bajante a plafones, lámparas o luminarias

60 ºC

Líneas auxiliares, circuitos derivados, alumbrados rurales, edificaciones, tiendas y talleres

60 ºC

Cable de entrada y bajante hasta los equipos de acometida Líneas aéreas para la transmisión de energía eléctrica, circuito de comunicaciones y señales de ferrocarriles.

60 ºC

Extensiones flexibles para equipos y herramientas fijas o

Principios Básicos de Electricidad

servicio pesado

SPT

Cordón paralelo

60 ºC

TLC TV Antena de Radio

Cordón torcido Cinta TV

60 ºC 60º C

Para transmisión de recepción de señales de radio.

Cable de control

60º C

TU

60º C

TTU

60º C

TTUA

60º C

Cable interior con cubierta Cable de batería ATT

portátiles. Admiten maltrato y pueden emplearse en ambientes duros (con roedores, polvos, corrosivos entre otros). Extensiones a lámparas, radios, ventiladores, y equipos eléctricos de poco consumo. Los mismos usos que el STP, pero admite menos maltrato. Bajante de antena de televisión.

60º C 105º C Alambre torcido sólido

Bajante telefónico

Para sistemas de control remoto a motores iluminanción, sistema de señales semáforos e interconexiones de equipos a pizarras. Líneas aéreas, soterrales a través de conductos o por tuberías eléctricas, sistema de distribución e iluminación. Los mismos que el TU, pero soporta mayor maltrato. Soterrado directo, a través de conductos o por tuberías para sistemas de distribución e iluminación. Pares telefónicos para uso interior, conexiones a teléfonos e intercomunicadores Para sistemas de encendido de motores de combustión interna (automóviles, tractores, camiones, entre otros) Alambres para empalmes telefónicos para uso interior, interconexiones en pizarras y sistemas de comunicaciones Para extensión de circuitos telefónicos desde las cajas terminales a las residencias.

Tubería eléctrica: E.M.T.: son tubos metálicos delgados que se usan en instalaciones eléctricas empotradas y superficiales, los cuales poseen accesorios especiales por ejemplo: conectores y anillos, por lo tanto no rosca para su unión, su presentación es de 3 m. de longitud, son fáciles de aserrar, doblar y transportar ya que soy livianos. El tubo E.M.T. se preseta en los siguientes diámetros: ½”, ¾”, 1”, 1 ½”, 1 ¾” y 2”. Tubo EMT COVENIN 11-80 (material: acero laminado en caliente ASTM A-569, Longitud Nominal: 3 Metros +- 5cm)

DIAMETRO NOMINAL

Pulg.

DIAMETRO EXTERIOR

MÁXIMO

MÍNIMO

mm

mm

ESPESOR DE PARED

TUBO 3m GALV.

mm

Kg

Principios Básicos de Electricidad

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DIAMETRO NOMINAL

DIAMETRO EXTERIOR

ESPESOR DE PARED

TUBO 3m GALV.

1/2

18,03

17,80

0,90

1,26

3/4

23,53

23,29

1,20

2,00

1

29,63

29,41

1,40

2,91

11/2

44,33

44,07

1,50

4,75

2

55,93

55,67

1,50

6,01

3

89,28

88,52

1,70

11,57

4

114,21

113,79

1,90

16,56

11/4

21/2

6

Conduit rígido: son tubos metálicos gruesos a los cuales se le puede hacer rosca, sus accesorios son de rosca continua muy similar a los del tubo HG, se doblan con dobla tubos especiales para ellos, se cortan con segueta, su presentación es en unidades de 3 m. de longitud y son utilizados en istalaciones superficiales que estarán sometidas a posibles impactos y al efectos de los elementos atmosféricos directamente. Se presentan en los siguientes diámetros: ½”, ¾”, 1”, 1 ½”, 1 ¾” hasta 6”.

DIAMETRO EXTERIOR

16

ESPESOR DE PARED

TUBO 3m GALV. R/A

MAXIMO

MINIMO

mm

mm

mm

Kg

21,70

20,96

2,64

3,72

27,10

26,29

2,72

4,83

33,80

33,02

3,20

7,10

42,54

41,78

3,38

9,68

48,64

47,88

3,51

11,73

Principios Básicos de Electricidad

DIAMETRO EXTERIOR

ESPESOR DE PARED

TUBO 3m GALV. R/A

MAXIMO

MINIMO

60,71

59,95

3,71

15,37

73,67

72,39

4,90

24,78

89,54

88,26

5,21

32,46

114,94

113,66

5,72

46,18

169,96

166,62

6,76

81,58

Tubos P.V.C.: fabricados con resina plástica, por lo tanto poseen aislamiento eléctrico, se utiliza en instalaciones superficiales y empotradas, para su conexión se emplean accesorios plásticos

tales como: conectores, uniones, curvas,

cajetines, manguitos y puentes. También pueden ser utilizadas en instalaciones húmedas bajo tierra, como por ejemplo las instalaciones eléctricas de un parque público o plazas. Se presentan en los siguientes diámetros: ½”, ¾”, 1”, 1 ½”, 1 ¾” hasta 4” NUMERO MÁXIMO DE CONDUCTORES THW EN TUBOS PVC O CONDUIT DIAMETRO TUBO CALIBRE AWG 14 12 10 8 6 4 2 1/0 2/0 3/0

1/2

3/4

1

1 1/4

1 1/2

2

2 1/2

4 3 1 1 1 1

6 5 4 3 1 1 1

10 8 7 4 3 1 1 1 1 1

18 15 13 7 4 3 3 1 1 1

25 21 17 10 6 5 3 2 1 1

41 34 29 17 10 8 6 4 3 3

58 50 41 25 15 12 9 6 5 4

Principios Básicos de Electricidad

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Abrazadera metálica para tubos

Grapas plásticas

Abrazadera plástica para conductores

Herramientas para instalación eléctrica Son aquellos elementos necesarios para realizar instalaciones eléctricas, estos son expuestos a proceso y se convierten en productos terminados con la adición de mano de obra.

Características Según el material: v Los Metales. Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, rigidez, ductilidad. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga. v Cerámicos. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos. v Polímeros. Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida

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Principios Básicos de Electricidad

resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas.

Importancia Son importantes por que con ellas podemos manipular y moldear los materiales, los que nos va a permitir un mejo acabado, de las instalaciones y circuitos eléctricos. Nos ayudan en el incremento de la productividad de una empresa pública o privada, hogar, actividad deportiva entre otros, ya que nos asiste al realizar una mejor distribución de la energía eléctrica, dando multiplicidad de uso.

Uso manejo y conservación v Las herramientas punzantes y cortantes deben guardarse con la punta de filos protegidos. v Si se trabaja en altura se debe llevar siempre las herramientas guardadas en cinturones especiales. v Las herramientas cuando no se usan deben estar guardadas y ordenadas adecuadamente en cajas o armarios especiales para la custodia de las herramientas. v Deben ser limpiadas y engrasadas con frecuencia para evitar su oxido y darle mas durabilidad a las herramienta. El uso de las herramientas va a depender, según su tipo:

Herramientas de corte: sirven para trabajar los materiales que no sean más duros que un acero normal sin templar. Los materiales endurecidos no se pueden trabajar con las herramientas manuales de corte. Como herramientas manuales de corte podemos citar las siguientes. Arco de segueta, lima (herramienta), broca, macho de roscar, terraja de roscar, tijeras, cincel, tenaza, piqueta, navaja.

Principios Básicos de Electricidad

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Herramientas de sujección: se utilizan para sujetar piezas o inmovilizar piezas. En este grupo se pueden considerar las siguientes: alicate, prensa de banco, sargento Herramientas para la fijación: se utilizan para el ensamblaje de unas piezas con otras: Pertenecen a este grupo, los diferentes tipos de llaves que existen: llave Allen, boca, destornillador de estriado, pala y copa remachadora. Herramientas auxiliares: martillo, extractor mecánico, números y letras para grabar, punzón cilíndrico, punta de trazar, compás,.guaya eléctrica, vernier.

Prevención de riesgos en el uso de herramientas Es necesario conocer los riesgos de sufrir un accidente como consecuencia de un uso inadecuado que se haga de las herramientas, entre los que se pueden destacar los siguientes. v Dolencias debido a sobreesfuerzos, tales como desgarros, lumbalgias o fracturas. v Cortes o pinchazos sufridos durante la manipulación y trabajo con las herramientas de corte. v Golpes diversos.

Equipos para instalación eléctrica Son

aquellas

maquinarias

que

requieren

de

energía

eléctrica

para

su

funcionamiento. Entre ellas tenemos: el taladro, esmeril, cautín eléctrico, entre otros.

Características v Tienen consumo de energía eléctrica. v Están protegidos contra el polvo y golpes leves, pero no contra la humedad.

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Principios Básicos de Electricidad

v Poseen carcasa con aislante eléctrico y térmico. v Algunos poseen velocidad regulable.

Importancia Al igual que las herramientas nos permiten manipular y moldear los materiales, los que nos va a ayudar a un mejor acabado, de las instalaciones y circuitos eléctricos. Y al incremento de la productividad de una empresa pública o privada, hogar, actividad deportiva entre otros, ya que nos asiste al realizar una mejor distribución de la energía eléctrica, dando multiplicidad de uso. Uso manejo y conservación v Si se trabaja en altura se debe llevar siempre los equipos guardadas en cinturones especiales. v Los equipos cuando no se usan deben estar guardadas y ordenadas adecuadamente en cajas o armarios especiales para la custodia de las herramientas. v Debe realizarse mantenimiento frecuente para evitar su oxido y deterioro dando mayor durabilidad al equipo. v Al manipular los equipos se deben usar los implementos de seguridad personal. Son usados para abrir agujeros, fijar, lijar, pulir, unir y soldar materiales duros y moldeables. Deben emplearse y manipularse según las especificaciones técnicas descritas en el manual de uso, mantenimiento y recomendaciones de los equipos.

Principios Básicos de Electricidad

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CIRCUITO ELÉCTRICO Es el trayecto o ruta a través del cual se desplazan los electrones. Es una trayectoria eléctrica completa que no solo consiste en el conductor por la cual la corriente fluye desde la carga negativa hasta positiva, sino también una trayectoria o camino por dentro de la fuente de tensión o voltaje, desde la carga positiva de nuevo a la carga negativa. En la fuente de tensión se transforma energía en energía eléctrica, obteniéndose una tensión eléctrica. En el receptor se transforma la energía eléctrica en la forma de energía deseada. Para ello se “recibe” energía eléctrica y se “produce” otra forma de energía; por lo tanto el receptor es un convertidor de energía. Esta conversión se realiza en el receptor mediante la oposición al movimiento de los electrones que en el caso más sencillo puede determinarse mediante una magnitud eléctrica denominada Resistencia Eléctrica. La resistencia eléctrica es la oposición que ejerce un material al paso de los electrones. La unidad de resistencia eléctrica es el Ohm.

Tipos Existen muchas formas de clasificar los circuitos y esto depende del punto de vista que necesita tratar, pero la más estudiada, por ser la más importante para el electricista, es la conexión de sus receptores:

Circuito eléctrico en serie: Cuando se conectan las resistencias extremo con extremo, se dice que están conectadas en serie. Si todas las existencias de un circuito están conectado extremo con extremo de manera que solo exista un camino único para el flujo de corriente, estas resistencias forman un circuito en serie. En un circuito en serie se tiene la misma corriente en todas sus partes, no importa cuantas partes o aparatos haya. En tanto pase corriente idéntica a través de un circuito en serie. Principios Bàsicos de Electricidad

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La manera más simple de conectar componentes eléctricos es disponerlos de forma lineal, uno detrás del otro. Este tipo de circuito se denomina “circuito en serie”. Si una de las bombillas del circuito deja de funcionar, la otra también lo hará debido a que se interrumpe el paso de corriente por el circuito

Circuito eléctrico en paralelo: Es aquel en el que existen uno o más puntos donde la corriente se divide y sigue trayectorias diferentes en un circuito en paralelo, la corriente se divide en algún punto y sigue más de una trayectoria. Estas diferentes trayectorias con frecuencia se llaman derivaciones.

Otra manera de conectarlo sería que cada bombilla tuviera su propio suministro eléctrico, de forma totalmente independiente, y así, si una de ellas se funde, la otra puede continuar funcionando. Este circuito se denomina “circuito en paralelo.

Circuito eléctrico mixto: Este tipo de circuito esta formado de tal manera que sus receptores están conectados en forma combinada una en series y otros en paralelo, por lo que este tipo de circuito cuenta con todas las características tanto del circuito serie como las del paralelo; de allí que es necesario prestar mucha atención en la

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aplicación de cada característica ya que en un receptor, dependiendo de su colocación en el circuito podrá obedecer a las características de serie o bien a las del paralelo. Este tipo de circuito puede hallarse conectado en varias formas de combinación, que son: 1) Series en paralelo: este tipo de circuito esta formado por varios grupos de receptores conectados en serie, y dichos grupos se ha conectado en paralelo. Ejemplo. Cuando se colocan varias instalaciones a un árbol navideño.

2) Paralelos en serie: este tipo de circuito es muy difícil de localizar ya que por ser el menos funcional de los tres, es muy escaso y solo se encuentran en circuitos especiales.

3) Serie – paralelo: este tipo de circuito es el propiamente llamado mixto o combinado ya que sus receptores no tienen una conexión ordenada como los otros dos, ya que presenta ambas conexiones combinadas entre si y es un tipo de circuito muy común en electrónica.

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Características Compuesto por conductores de diferentes tipos. Es un sistema cerrado, lo cual permite el flujo de corriente. Otras características van a depender del tipo de conexión del circuito. Circuitos serie: en todos los elementos o resistencias de este circula la misma intensidad de corriente. Existen diferentes caídas de potencia en cada una de las resistencias y la suma de todas estas es igual a la diferencia de potencia de la fuente. La resistencia equivalente del circuito es igual a la suma algebraica de todas las resistencias. Es decir:

E = V R1 + V R 2 + V R 3

RT = R1 + R2 + R3

I T = I R1 = I R 2 = I R 3 Circuito paralelo: El voltaje de la fuente es el mismo en cada elemento. La Intensidad de Corriente en cada elemento es diferente. La resistencia equivalente del circuito es el inverso de la suma de los inversos de todas las resistencias.

1 1 1 1 = + + RT R1 R2 R3

E = V R1 = V R 2 = V R 3 I T = I R1 + I R 2 + I R 3 Importancia

Son la base fundamental de las instalaciones eléctricas, ya que nos permiten realizar las diversas conexiones en función de la necesidad adquirida. Sin ellos no se puede elaborar ninguna instalación eléctrica porque incluso nos ayudan en la lectura e interpretación de los planos, funcionamiento de equipos o dispositivos eléctricos y ubicación de fallas.

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Componentes Los dos componentes más comunes en un circuito eléctrico son: 1.- Fuente de voltaje: Es un dispositivo que es capaz de convertir energía no eléctrica en eléctrica. 2.- Resistencia

Factores de un circuito eléctrico En todo circuito eléctrico intervienen tres factores básicos e indispensables para su existencia que son: v Voltaje: es la diferencia de potencial existente entre dos cargas. v Resistencia: a la oposición u obstáculo que ofrece un material al desplazamiento de los electrones. v Intensidad: es una consecuencia de la acción de los otros dos factores, es decir, que para variar o modificar la intensidad de un circuito tenemos que hacerlo en forma indirecta, alterando ambos o unos de los otros factores, que son el voltaje y la resistencia, los cuales si pueden ser alterados o variados individualmente ya que ellos si pueden existir solos, como existen los voltajes en una pila, batería, etc. y como existe la resistencia en un resistor, bombilla, plancha, etc. pero no existe un elemento que contenga intensidad de corriente aislada de los otros dos factores, ya que como dijimos esta es una consecuencia

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de la acción del voltaje y la resistencia.

Conductor eléctrico Son aquellos materiales capaces de transmitir la energía eléctrica de un punto a otro. Es decir, que no presentan oposición al flujo de electrones. Los conductores eléctricos están formados básicamente por dos elementos: un conductor propiamente dicho, usualmente de cobre o aluminio, y un polímero aislante que permite el manejo de este dentro de tuberías y canaletas. Aunque para altas tensiones el polímetro es eliminado y el conductor usado es llamado conductor desnudo.

Elementos de mando Son todos aquellos que permiten el manejo de uno o varios elementos de carga (lamparas), dentro de una instalación eléctrica. Como por ejemplo: interruptor unipolar, bipolar, pulsadores.

Receptor eléctrico Son los dispositivos que se encargan de recibir en un momento dado la energía eléctrica para transfórmala en luz, movimiento o sonido.

Herramientas instrumentos y materiales Herramientas v Cinta métrica v Taladro de mano v Destornillador v Mecha de pared v Martillo v Segueta v Alicate v Pinza e corte

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v Escalera v Guayas para introducir cables por tuberías v Nivel v lápiz Instrumentos v Cautín eléctrico. v Pinza voltiamperimétrica v Multímetro digital y analógico v Probador de neón tipo destornillador v Voltímetro v Voltiamperímetro v Megámetro Materiales v Tubo conduit v Cajetines rectangular y hexagonal v Terminales para tubos v Grapas v Paquetes de rampluses v Tornillos v Tomacorriente v Interruptor v Portalámpara v Bombillo v Rollo de tape

Equipo de protección personal v Cascos v Tapa boca v Guantes v Lentes v Botas de seguridad

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Normas de seguridad e higiene v Instale los cajetines en sitio adecuado v Corte con exactitud los tubos a utilizar v En el montaje de los tubos conduit se debe cuidar la estética general. Utiliza el nivel si fuera preciso. v Evite pelar los cables al rozar con los cajetines y tubos en el momento de introducirlos. v Asegure fuertemente la tubería con las grapas, donde sea necesario para que no se mueva. v Conectar los cables, así como la protección a chasis, sin estar conectada la línea. v Revisa el circuito. v Conecta el circuito montado a la línea y proteja la conexión con tape. v Energiza y pueba el circuito.

Técnica de trabajo v Selecciona el equipo. v Dibuja el diagrama eléctrico. v Monta el circuito eléctrico según sea el tipo (serie, paralelo o mixto). v Conecta en la fuente de alimentación directa los amperímetros y voltímetros necesarios. Nota: recuerde que se debe colocar la fuente de alimentación en apagado y los instrumentos deben de estar conectados según las especificaciones del fabricante, en el momento de la instalación.

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INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS Es todo aparato en el cual se puede observar o detectar valores reales de una o más variables. Existe una gran variedad en lo que respecta a construcción y tipos de instrumentos de medición por lo que pueden conseguir: v Simples: son aquellos instrumentos que solo pueden arrojar valores de una variable, como por ejemplo, los voltímetros, amperímetros y los instrumentos de tablero, en los cuales se utiliza, otro diferente para medir cada variable. Estos instrumentos, tienen cada uno su forma específica de ser conectado y una equivocación en la conexión ocasionaría el deterioro o destrucción del aparato, por lo tanto es indispensable conocer la correcta manera de conectar cada uno.

Tipos a. El voltímetro: al igual que todos los instrumentos él también tiene su forma específica de ser conectado. b. El Amperímetro: debe ser conectado en serie en el circuito ya que si lo conecta en paralelo, produce un corto circuito, por estar formado por una bobina de alambre relativamente grueso, lo que hace que su resistencia sea sumamente baja, para no alterar la resistencia total del circuito, cuando se conecte en serie como es la forma correcta. Norma de seguridad: para medir voltaje, tensión, diferencia de potencial, caída de tensión o F.E.M., el instrumento debe ser conectado en paralelo ya que si lo conecta en serie, la intensidad relativamente grande del circuito pasaría a través de él y lo destruiría, porque él está formado por un circuito de alta resistencia y su bobina esta formada con el alambre relativamente fino. c. Amperímetros de mesa, tipo enseñanza, de escalas intercambiables, precisión 1,5. d. Amperímetro y voltímetro para tablero, tipo industrial, precisión: 1.5 el tornillo debajo de la aguja, regula esta en la posición cero

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v Compuestos: son aquellos instrumentos con los cuales se obtienen valores de dos o más variables, llamados también multiprobadores. Estos están formados por la combinación de los diferentes aparatos simples.

a. Voltiamperímetro de gancho, portátil; el botón central invierte el amperímetro

para voltímetro.

b. Multiprobador portátil (indica variaciones de tensión CC y CA., intensidad, resistencia)

El botón central acopla el “Shunt y cambia las escalas del amperímetro a voltímetro también para ohmiómetro c. Ohmiómetro : es un instrumento de medición eléctrica que, generalmente, utiliza el sistema de bobina móvil e imán permanente, y una batería, con el fin de proporcionar la corriente necesaria para su funcionamiento.

Otro aparato de medida es el Megger, que se

usa para medir

resistencias de aislamiento de equipos e instalaciones d. .Pinza Voltiamperimetrica: es el instrumento ideal usado por los electricistas ya que permite medir valores de corriente alterna sin necesidad de abrir el circuito, con solo colocar el conductor dentro

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de la pinza, este mediante el flujo del campo magnético nos dará el valor del mismo. Con este instrumento también podemos medir voltaje y resistencia.

Características v Son instrumentos de medición usados por el electricista. v Miden las magnitudes que componen un circuito eléctrico. v Se usan según las características dadas por el fabricante. v Son protegidos externamente con materiales aislantes, para evitar riesgo eléctrico durante su uso. v Poseen puntas o terminales que facilitan la medición. v Tienen una pantalla electrónica o analógica que nos permite la lectura de los valores medidos.

Importancia y utilidad Permiten la medición de los parámetros eléctricos como voltaje, corriente, resistencia, potencia, entre otros, los cuales en un momento dado nos ayudan en la instalación y corrección de fallas dentro de un circuito eléctrico.

Normas de seguridad e higiene ü El circuito debe estar energizado ü No pueden haber desplazamientos bruscos. ü No se pueden golpear. ü Se deben utilizar los manuales del fabricante para verificar las especificaciones de los rangos adecuados. ü No utilizarlos con las manos mojadas. ü No sobrepasar los limites de la capacidad del instrumento ü Verificar la posición de los instrumentos. Principios Bàsicos de Electricidad

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Técnica de trabajo Uso del voltiamperímetro 1. Tener el circuito eléctrico instalado 2. Elegir la escala y el tipo de corriente adecuada en el voltímetro de acuerdo a la información de la fuente de tensión. 3. Energizar el circuito eléctrico 4. Conectar el voltímetro para medir tensión. 5. Anotar la lectura que indica la escala del voltímetro Ohmiómetro 1. Tener el circuito eléctrico instalado 2. Desconectar el conductor del resto del circuito 3. Conectar el ohmiómetro para medir el nivel de resistencia del conductor. 4. Anotar la lectura que indica la escala del ohmiómetro

Megger 1. Tener el circuito eléctrico instalado 2. Desenergizar el circuito 3. Desconectar el conductor del resto del circuito 4. Conectar las puntillas de prueba, cada una en su polaridad correcta (el negativo-tierra, positivo-fase). 5. Accionar el Megger 6. Anotar la lectura que indica la escala del megger

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VOLTAJE ELÉCTRICO Es la presión o fuerza necesaria para que circule la corriente por los conductores, se genera entre dos (2) puntos que poseen diferentes cantidad de carga(diferencia de potencial). Su unidad es el voltio (V). La tensión en las instalaciones eléctricas de viviendas es de 120 ó 240 V; y en las industrias los niveles pueden variar desde 480 V a 13.800 V. También llamado tensión eléctrica.

Tipos Voltaje alterno Las tensiones alternas se obtienen por inducción en los generadores. Para ello o bien se mueven los bobinados en un campo magnético, o se mantienen aquellos fijos y es el campo magnético el que se mueve. La tensión se obtiene por inducción. La tensión alterna es variante en el tiempo, y forma una onda sinusoidal, la cual, le da la característica de poseer picos positivos y negativos, frecuencia y periodo. El cambio de estado es un proceso repetitivo. Este tipo de tensión es la usada en los hogares: lavadoras, secadoras, neveras, televisores, equipos de sonido, entre otros. El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la fórmula; V = Vp x Seno (Θ) donde Vp = V pico (ver gráfico) es el valor máximo que obtiene la onda y Θ es una distancia angular y se mide en grados. Un ciclo es el período después del cual la señal (de corriente o tensión, por ejemplo) vuelve a tener el mismo valor y sentido. La frecuencia se mide en Herz (Hz) y es la cantidad de ciclos por segundo de una onda sinusoidal.

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Representación Grafica del Voltaje Alterno

Voltaje directo o continuo Es el voltaje producto de la corriente directa, es contante en el tiempo y no posee frecuencia, periodo ni ciclos. Este tipo de tensión la encontramos en baterías, pilas; usada por algunos motores para procesos industriales y equipos electrónicos.

Voltaje monofásico alterno Es el producido a partir de una fuente de energía trifásica donde solo se toma uno 36

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de los conductores vivos y el otro terminal se lleva a un punto neutro para cerrar el circuito. Es el mas usado en Venezuela dependiendo de su fuente de alimentación nos puede dar 120 o 277 V. Es representado por solo una onda sinusoidal.

Voltaje bifásico alterno Es el producido a partir de una fuente de energía trifásica donde se toman dos de los conductores vivos. No es necesario colocar un conductor al punto neutro para cerrar el circuito. Es usado en equipos grandes como aire acondicionado, secadoras, y en la industria para motores de mediana potencia. Dependiendo de su fuente de alimentación nos puede dar 208 o 480 V. Es representado por solo una onda sinusoidal. Es representado por dos ondas sinusoidales desfasadas 120º.

Voltaje trifásico alterno Es el producido por un generador trifásico que consta de tres bobinas espaciadas 120° alrededor del estator, lo que produce tres voltajes con una diferencia de fase de 120°.

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Las tres fases de un generador se representan algunas veces como se muestra en la figura. Las flechas dobles muestran el espaciamiento de 120° entre las tres fases.

Para medir este voltaje se debe de tomar dos de los tres terminales y luego hacer las tres posibles combinaciones: fases 01 y 02, fases 2 y 03, fases 03 y 01.

Características Las características del voltaje van a depender de si es alterno o continuo.

Voltaje alterno v Es variante en el tiempo.

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v Posee frecuencia, periodo y picos positivo y negativo. v Se representa como una onda sinusoidal. v Su unidad es el voltio y comúnmente se representa con la letra E.

Voltaje continuo v Es constante en el tiempo. v No posee frecuencia, ni periodo. v Se representa como una línea recta. v Su unidad es el voltio y comúnmente se representa con la letra V.

Importancia El voltaje es el encargado de mover las cargas eléctricas de un punto a otro, sin esta fuerza no se trasladarían los electrones de un extremo del conductor a otro. Por consiguiente es uno de los elementos indispensables de los circuitos eléctricos.

Medición de voltaje eléctrico Se mide con el instrumento llamado voltímetro, colocando los terminales de este en paralelo a la carga a medir.

Herramientas, instrumentos y materiales Instrumentos v Cautín eléctrico. v Pinza voltiamperimétrica v Multímetro digital y analógico v Probador de neón tipo destornillador v Voltímetro v Voltiamperímetro

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v Megámetro Materiales v Pizarra acrílica v Mesas de trabajo v Escritorio para instructor v Barrador para pizarra acrílica v Lapiz

Equipo de protección personal v Cascos v Tapa boca v Guantes v Lentes v Botas de seguridad

Normas de seguridad e higiene Al realizara mediciones de voltaje se deben seguir las normas para la medición con instrumentos: ü El circuito debe estar energizado ü No pueden haber desplazamientos bruscos. ü No se pueden golpear. ü Se deben utilizar los manuales del fabricante para verificar las especificaciones de los rangos adecuados. ü No utilizarlos con las manos mojadas. ü No sobrepasar los limites de la capacidad del instrumento ü Verificar la posición de los instrumentos.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Edminister, Joseph. (1995). Electromagnetismo. Editorial McGraw-Hill. México. Instituto Nacional de Cooperación Educativa. (2003). Manual Electricidad General, Construcción. Caracas-Venezuela. (Pág. 11-14) Nilsson, James. (1995) Circuitos eléctricos. 4ta Edición. Addison-Wesley Iberoamericana. EE.UU. Ortiz, T., Alonso, S., Mata, E., (1974). Electricidad Práctica Aplicada. (2da. Ed. Tomo 1). México. (Pág. 532) Penissi, Oswaldo (1998). Canalizaciones eléctricas residenciales. 6ta Edición. Caracas Venezuela. Van Valkenburgh, Nooger. Neville, Inc. (1973) Electricidad básica. Volumen 1. 11va Edición. Argentina. Venezuela. (1999). Código eléctrico nacional. Venezuela. (2000). Normas COVENIN Universidad Nacional del Nordeste. (2005). Metrología. Argentina. Extraído el: 15 abril 2005 de: http://fai.unne.edu.ar/contenido/1METROLOGIA.ht

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