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C.E.A. WEENHAYEK (Electrónica)2012

“Curso de Introducción básica a las Instalaciones Eléctricas Domiciliarias”

Introducción: curso de instalaciones domesticas, En el presente mini me propuse darles una pequeña mano para poder ayudarlos a resolver varias de sus dudas que por lo general las acercan a los distintos foros. En varias ocasiones, note que hay consultas repetidas y o que refieren al mismo tema…. Me pregunte por que podría pasar esto, y solo me surgieron dos respuestas: 1_ El consultante no se tomo el trabajo de buscar información 2_EL consultante tomo los datos vertidos que encontró en algún lugar, y no funciono lo que recomendaban. Si bien la 1era opción se da en un 60% de los casos, tenemos un segundo caso que abarca un 40%; y este 40%, es un índice muy elevado el cual, pretendo tratar de corregir para ayudarlos a no exponer sus instalaciones a comentarios absurdos, sin fundamentos técnicos que lo único que logran, es poner en peligro nuestras edificaciones y en algunos casos, exponen a nuestras vidas a riesgos mucho mas nocivos que un simple corto circuito… Partiendo de la base que siempre es mejor delegar el trabajo a personas que estudiaron sobre el tema y por lo general tiene los permisos y matriculas vigentes de instaladores, hay que tener en cuenta, que nunca esta demás entender sobre el tema. Asi que, en el siguiente mini curso, solo pretenderé hacerles llegar las nociones mas básicas de electricidad, para que ustedes puedan comprender como funcionan las protecciones, como se seleccionan los conductores, cuales son los circuitos básicos que podremos encontrar en nuestras instalaciones, y como postre, veremos un poco como funcionan las puestas a tierras.

1_Principios de la Electricidad ¿Que es la Electricidad? La corriente eléctrica es un flujo ordenado de electrones que atraviesa un material. Llamamos flujo, al movimiento de un lado a otro, osea, al sentido de circulación de un objeto. Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro. Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltando de un átomo a otro átomo, esta acción repetitiva se vuelve en su conjunto, una corriente eléctrica. Pero a que llamamos “electrones libres”? Bien,

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hagamos tan solo unos pasos para atrás, y veamos con mas detalles el tema... estudiemos la estructura de la materia.... La estructura de la materia: La materia se divide en moléculas, las cuales a su vez se dividen en átomos. Estos átomos se componen de dos partes: el núcleo y la periferia. En el núcleo del átomo se encuentran: - Los protones con carga eléctrica positiva - Los neutrones que como su nombre insinúa, no tienen carga eléctrica osea, son neutros. En la periferia se encuentran: - Los electrones con carga eléctrica negativa. Esta imagen les muestra como seria la estructura del átomo:

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En el átomo el número de electrones es igual al número de protones, por lo que se dice que el átomo es eléctricamente neutro. # de protones = # de electrones Hay algunos electrones que se encuentran en las órbitas más alejadas del núcleo, por lo que podrían liberarse fácilmente. Estos electrones son los llamados electrones de valencia y como mencionamos al principio del tema, estos son los famosos escurridizos que suelen saltar de átomo en átomo cambiando su carga. Si un material tiene muchos electrones libres en su estructura se le llama conductor y si

Autor: Ing. Martin A. Torres

tiene pocos electrones libres se le llama aisladores o aislantes Algunos ejemplos: Conductores: Oro, plata, aluminio, cobre, etc. Aisladores o aislantes: cerámica, vidrio, madera, papel, etc.

Se preguntaran, que es lo que motiva el salto de los electrones libre... ¿Verdad? Cuando se coloca un material eléctricamente neutro entre dos cuerpos cargados con diferente potencial, los electrones se moverán desde el cuerpo con potencial más negativo hacia el cuerpo con potencial más positivo. Ahora el tema es saber como comienza el circo con su función si tenemos todos los átomos iguales... Pues bien para lograr que este movimiento de electrones se de en un sentido o dirección, es necesario una fuente de energía externa que motive el flujo. Esta fuente de energía externa, será un átomo que esté situado en cercanías de la orbita de un electrón valenciano de otro átomo. Como mencionamos anteriormente, las cargas negativas, son atraídas por las cargas positivas. El núcleo, al tener una carga positiva, atrae a su orbita todos aquellos electrones valencianos de otros átomos que estén cerca de este...osea, en ves de mantener la orbita con el núcleo original, se ven atraídos por otro núcleo que se encuentra mas cercano y saltan anexándose en la orbita de un nuevo núcleo. Este salto, esta adición de un electrón a la orbita del átomo, cambia repentinamente el estado de carga convirtiéndose en:

A modo de síntesis, podemos decir que la electricidad es la acumulación o movimientos de electrones que han sido sacados de sus orbitas originales, para sumarse a la orbita de otro átomo nuevo. Estos electrones libres, al ser sacados de sus orbitas, se mueven con facilidad por la materia, a lo cual, esta acción se la denomina “Corriente Eléctrica”.

Tipos de Corriente eléctrica. Dijimos anteriormente, que se llama corriente eléctrica, al paso ordenado de electrones a través de un conductor. Pero se puede hacer que estos electrones pasen siempre en la misma dirección (corriente continua) o que cambien el sentido de paso e incluso que varíe la cantidad de electrones que pasan cada vez (corriente alterna).

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Corriente continua (c.c.)

Cuando a un átomo de cualquier materia le falta un electrón o más se le llama: Ión positivo Cuando a un átomo de cualquier materia le sobra un electrón o más se le llama: Ión negativo

Corriente alterna (c.a.)

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2_La Tensión Electrica La tensión eléctrica es la diferencia de potencial eléctrico provocado por la acumulación de cargas en un punto o en un material. Si un material se le quitan electrones, su carga eléctrica total será positiva (recordar que se le está quitando a un átomo neutro (no tiene carga) electrones de carga negativa. Esto causa que el ámo ya no sea neutro sino que tenga carga positiva). Ver que en este caso hay un el átomo que supuestamente en su núcleo tiene 6 protones (carga positiva) y 8 electrones (carga negativa) en su estado originario. Como se aprecia en la imagen, al perder dos electrones, este átomo quedaría en conclusión con una carga total que es positiva

hay una diferencia de potencia entre ellos. Para poder lograr cargar de alguna manera los materiales, es necesario aplicar energía al átomo. Hay varios métodos para lograrlo: - por frotamiento - por presión - por calor - por magnetismo - por una acción química “La unidad en que se mide la diferencia de potencial son los voltios (V)“ Ahora bien; Me resulta un poco difícil quizá tratar de explicarles y mostrarles lo anteriormente visto, sin un laboratorio e instrumentos adecuados, así que por el momento, deberemos tratar de confiar en mi palabra, y tomar mi explicación como un supuesto casi perfecto. 4

Ahora, tratemos de verlo de otra manera, que quizá les sea mas practico entenderlo…

Al material se le quitan electrones y su carga total será positiva

Si ahora al material se aumentan electrones (tiene ahora mas de los que tiene cuando el átomo es neutro), su carga total será negativa… Ver que en este caso hay en el átomo 6 protones (carga positiva) y 8 electrones (carga negativa). En conclusión la carga total es negativa

Al material se le agregan electrones y su carga total será negativa

Si se tienen dos materiales con diferentes niveles o tipos de carga, se dice entonces que

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Pues bien, algunos tipos de materiales están compuestos por átomos que pierden fácilmente sus electrones, y éstos pueden pasar de un átomo a otro. Cuando estos electrones se mueven entre los átomos de la materia, se crea una corriente de electricidad. Es lo que sucede en los cables que llevan la electricidad a su hogar: a través de ellos van pasando los electrones, y lo hacen casi a la velocidad de la luz. Sin embargo, es conveniente saber que la electricidad fluye mejor en algunos materiales que en otros, pues hay buenos o malos conductores de la energía. Por ejemplo, la resistencia que un cable ofrece al paso de la corriente eléctrica depende y se mide por su grosor, longitud y el metal de que está hecho. A menor resistencia del cable, mejor será la conducción de la electricidad en el mismo. El oro, la plata, el cobre y el aluminio son excelentes conductores de electricidad. Los dos primeros resultarían demasiado caros para ser utilizados en los millones de kilómetros de líneas eléctricas que existen en el planeta; de ahí que el cobre sea utilizado más que cualquier otro metal en las instalaciones eléctricas. La fuerza eléctrica que “empuja” los electrones es medida en Voltios. Así como se miden y se pesan las cosas que usamos o consumimos normalmente, también la energía eléctrica se mide en Watts-hora. El Watt es una unidad de potencia y equivale a un Joule por segundo. Para efectos prácticos, en nuestra factura de consumo de energía eléctrica se nos cobra por la cantidad de kiloWatts-hora (kWh) que hayamos consumido durante un periodo determinado (generalmente, dos meses). Un kiloWatts-hora equivale a la energía que consumen:

Autor: Ing. Martin A. Torres

Un foco de 100 watts encendido durante diez horas 10 focos de 100 watts encendidos durante una hora Una plancha utilizada durante una hora Un televisor encendido durante veinte horas Un refrigerador pequeño en un día Una computadora utilizada un poco más de 6 horas y media

En este caso el gráfico muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal. El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la fórmula; V = Vp x Seno (Θ)

Recuerde que “kilo” significa mil, por lo que un “kiloWatt”-hora equivale a mil Wattshora. En los campos de la generación y consumo de electricidad, se utilizan los megaWatts (MW), equivalentes a millones de Watts; los gigaWatts (GW), miles de millones; y los teraWatts (TW), billones de Watts.

3_La “Corriente Alterna” La corriente alterna se puede obtener por métodos mecánicos como lo hace un alternador, o por conversión de la corriente continua en alterna, el aparato que hace esto se llama inversor. En si, la corriente alterna se trata de un valor de tensión que varia constantemente en el tiempo, tomando valores positivos, cero y negativos, y así sucesivamente volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. El siguiente gráfico aclara el concepto:

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. Aclarando un poco esta última parte y analizando el gráfico anterior, se ve que la onda senoidal es periódica (se repite la misma forma de onda continuamente). Si se toma un período de ésta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360o. ;Y 5 con ayuda de la fórmula que ya dimos, e incluyendo Θ (distancia angular para la cual queremos saber el voltaje) obtenemos el voltaje instantáneo de nuestro interés. Para cada distancia angular diferente el valor del voltaje es diferente, siendo en algunos casos positivos y en otros negativos (cuando se invierte su polaridad.) FRECUENCIA (f): Si se pudiera contar cuantos ciclos de esta señal de voltaje suceden en un segundo tendríamos: la frecuencia de esta señal, con unidad de ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios. PERIODO(T): El tiempo necesario para que un ciclo de la señal anterior se produzca, se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1 / f, o sea el período (T) es el inverso de la frecuencia. (f) VOLTAJE PICO-PICO(Vpp): Analizando el gráfico se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp) (ver gráfico) VOLTAJE RMS.(Vrms): Se puede obtener el voltaje equivalente en corriente continua (Vrms) de este voltaje alterno con ayuda de la fórmula Vrms = 0.707 x Vp. Ver más Este valor de voltaje es el que obtenemos cuando utilizamos un voltímetro.

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3.- Crean dos polos opuestos en sus extremos, y de ellos salen líneas de fuerza que van de uno al otro

4_Magnetismo Se entiende por magnetismo la propiedad que poseen determinados materiales de atraer a otros materiales, tales como el hierro, el níquel y el cobalto, aunque este último la tiene en menor proporción; En la siguiente sección de nuestro curso, veremos un breve paso por los fundamentos del magnetismo, para luego poder comprender con mayor precisión, temas tales como los inductores y el trabajo y empleo que les damos a estas propiedades de algunos elementos.

Introduccion al Electromagnetismo El ser humano hace mucho tiempo se dio cuenta de que en la naturaleza existen materiales que eran capaces de atraer al hierro, como la magnetita. Algunas de las propiedades que tiene son: 1.- Atraen al hierro, y otros metales como cobalto, níquel y sus aleaciones.

Polos y líneas de fuerza de un imán

4.- Cuando enfrentamos dos 6 polos de distinto tipo se atraen. 5.- Cuando enfrentamos dos polos del mismo tipo se repelen. 6.- Los polos norte y sur no se pueden separar. Si se parte un trozo del material, cada trozo vuelve a ser un imán con polo norte y sur.

Atracción y repulsión de imanes Imanes unidos a un hierro

2.- Orientan sus moléculas en la misma dirección

No existe un solo polo Moléculas orientadas

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7.- Sus propiedades atraviesan objetos como papel, madera, plásticos, etc.

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8.- Si frotamos un objeto de acero con un imán, el objeto adquiere las propiedades magnéticas del imán y se comporta como tal. De manera que es muy fácil transmitir el magnetismo a un destornillador, una aguja de coser y otros objetos. Los imanes tienen un campo magnético que los rodea, es muy fácil observarlo si dejamos limaduras de hierro cerca del imán que se sitúan sobre las líneas de fuerza del mismo.

Campo magnético generado por el paso de corriente

Si este conductor lo cerramos formando espiras, los campos magnéticos de todas las espiras se suman en el interior de la bobina, produciendo un campo magnético mayor.

7 Líneas de fuerza de un imán con limaduras de hierro

Hace más de dos mil quinientos años, los chinos ya conocían estas propiedades y crearon la primera brújula al concebir la tierra como un enorme imán. Con ella podían conocer la orientación del norte y del sur en cualquier lugar. El polo norte magnético corresponde con el sur geográfico, y el polo sur magnético corresponde con el polo norte geográfico. Campo magnético generado en una bobina

Este proceso es reversible, es decir, si en el interior de una bobina hacemos que varíe un campo magnético, conseguiremos que circule corriente por la bobina. El comportamiento de la bobina es como el de un imán eléctrico.

Norte magnético y sur terrestre

También se observó que el paso de la corriente eléctrica por un conductor creaba un campo magnético alrededor del conductor siguiendo la regla de la mano derecha. A este campo magnético generado eléctricamente se le llama electromagnetismo. El campo magnético genera corriente alterna

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Sinteticemos y veámoslo de otra manera mas clara… Campo Eléctrico – Campo Magnético Si tenemos una carga eléctrica, alrededor de esta carga existe un campo eléctrico cuyas líneas de fuerza se orientan como se muestra en la siguiente figura.

El campo eléctrico puede actuar sobre cualquier tipo de objeto, provocará atracción o repulsión según su naturaleza. El campo magnético sólo actúa atrayendo o repeliendo, sobre materiales de determinada naturaleza de forma más eminente.

8 Campo magnético alrededor de un conductor

Una carga eléctrica en reposo (detenida) posee sólo campo eléctrico. Sin embargo, si se pone en movimiento una carga eléctrica, lo que tendremos será una manifestación de fuerzas de naturaleza diferente: tendremos la aparición de un campo magnético. Este campo tendrá líneas de fuerza que envuelven la trayectoria de la carga, como se las puede notar en las siguientes figuras.

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Teniendo en cuenta el origen del campo magnético podemos explicar y o comprender fácilmente por qué ciertos cuerpos son imanes y por qué una corriente puede actuar sobre una aguja magnetizada. En un cuerpo común los electrones que se mueven alrededor de los átomos lo hacen de manera desordenada, de modo que el campo producido no aparece. Sin embargo, podemos orientar estos movimientos de modo de concentrar el efecto de una manera determinada; Obteniendo así, "imanes elementales", cuyos efectos sumados dotan al material de propiedades magnéticas. Tenemos así, cuerpos denominados imanes permanentes. Un imán permanente tiene dos polos, denominados NORTE (N) y SUR (S), cuyas propiedades son semejantes a las de las cargas eléctricas. Podemos decir que polos de nombres diferentes se atraen (Norte atrae a Sur y viceversa). Polos del mismo nombre se repelen (Norte repele a Norte y Sur repele a Sur). Los imanes permanentes pueden ser naturales o artificiales.

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5_¿Como se genera la Electricidad? Hasta aquí hemos visto que la electricidad fluye a través de los conductores, generalmente de cobre, hasta llegar a nuestras lámparas, televisores, radios y cualquier otro aparato que tengamos en casa. Pero ¿cómo se produce la electricidad y de dónde nos llega? Veamos, pues, cómo se genera la electricidad que consumimos en el hogar, pero antes es conveniente señalar que hay varias fuentes que se utilizan para generar electricidad: el movimiento del agua que corre o cae, el calor para producir vapor y mover turbinas, la geotermia (el calor interior de la Tierra), la energía nuclear (del átomo) y las energías renovables: solar, eólica (de los vientos) y de la biomasa (leña, carbón, basura y rastrojos del campo). La mayoría de las plantas generadoras de electricidad queman algún combustible para producir calor y vapor de agua en una caldera. El vapor es elevado a una gran presión y llevado a una turbina, la cual está conectada a un generador y cuando éste gira, convierte ese movimiento giratorio en electricidad. Después de que el vapor pasa a través de la turbina, es llevado a una torre de enfriamiento, donde se condensa y se convierte nuevamente en agua líquida para ser utilizada otra vez en la caldera y repetir el proceso indefinidamente. Existen termoeléctricas llamadas de “ciclo combinado”; en ellas, los gases calientes de la combustión del gas natural que pasaron por la turbina pueden volverse a aprovechar, introduciéndolos a calderas que generan vapor para mover otra turbina y un segundo generador.

En todos los casos, la turbina está unida por su eje al generador, el cual contiene un rotor bobinado que gira dentro de un campo magnético estacionario con espiras (embobinado) de un largo y grueso cable. Cuando giran el eje de la turbina y el magneto que está dentro del generador, se produce una corriente de electricidad en el cable.

¿Por qué? Esto se explica por el llamado electromagnetismo, que descrito en términos sencillos consiste en lo siguiente: cuando un conductor o cualquier material conductor de electricidad se mueve a través de un campo magnético -cortando líneas de fuerza magnéticas-, se produce una corriente eléctrica en el cable. Para una mejor comprensión, se puede decir que un generador es como un motor eléctrico, pero al revés: en vez de usar energía eléctrica para hacer girar el motor, el eje de la turbina hace girar el motor para producir electricidad. La electricidad producida 9 en el generador alcanza unos 25 mil voltios. En la planta ese voltaje es elevado a 500 mil voltios para que la electricidad pueda viajar a largas distancias a través de cables de alta tensión y, después, mediante transformadores que reducen el voltaje, llega a nuestros hogares, escuelas, industrias, comercios, oficinas, etc. Las plantas nucleares utilizan la energía nuclear -del átomo- para producir calor que convierte el agua en el vapor necesario para mover las turbinas y los generadores. Otras plantas aprovechan el agua caliente o el vapor proveniente del interior de la Tierra (geotermia), sin necesidad de emplear combustible fósil o nuclear (uranio).

¿Qué son los sistemas de transmisión eléctrica? Uno de los grandes problemas de la electricidad es que no puede almacenarse, sino que debe ser transmitida y utilizada en el momento mismo que se genera. Este problema no queda resuelto con el uso de acumuladores o baterías, como las que utilizan los coches y los sistemas fotovoltaicos, pues sólo son capaces de conservar cantidades pequeñas de energía y por muy poco tiempo. Conservar la electricidad que producen las grandes plantas hidroeléctricas y termoeléctricas es un reto para la ciencia y la tecnología. En algunos lugares, se aprovechan los excedentes de energía eléctrica o la energía solar para bombear agua a depósitos o presas situados a cierta altura; el agua después se utiliza para mover turbinas y generadores, como se hace en las plantas hidroeléctricas. En cuanto se produce la electricidad en las plantas, una enorme red de cables tendidos e interconectados a lo largo y ancho del país, se encargan de hacerla llegar, casi instantáneamente, a todos los lugares de consumo: hogares, fábricas, talleres, comercios, oficinas, etc. Miles de trabajadores vigilan día y noche que no se produzcan

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fallas en el servicio; cuando éstas ocurren, acuden, a la brevedad posible, a reparar las líneas para restablecer la energía. A tal efecto, hay centros de monitoreo, estratégicamente situados, para mantener una vigilancia permanente en toda la red. A veces, los vientos, las lluvias y los rayos, entre otras causas, afectan las líneas de transmisión, las cuales deben ser revisadas y reparadas por los técnicos, ya sea en las ciudades o en el campo. Ya vimos que cada uno de los generadores de las plantas hidroeléctricas y termoeléctricas producen electricidad de unos 25 mil voltios. (Recuerde que el Voltio es la medida de la fuerza con que fluye la electricidad y debe su nombre a Alejandro Volta, un científico italiano que inventó la primera pila eléctrica). Ese voltaje inicial es elevado, en las propias instalaciones de la planta, hasta unos 400 mil voltios, pues la energía eléctrica puede ser transmitida con una mayor eficiencia a altos voltajes. Es así como viaja por cables de alta tensión y torres que los sostienen, a lo largo de cientos de kilómetros, hasta los lugares donde será consumida. Antes de llegar a nuestros hogares, oficinas, fábricas, talleres y comercios, el voltaje es reducido en subestaciones y mediante transformadores cercanos a los lugares de consumo. En las ciudades, el cableado eléctrico puede ser aéreo o subterráneo. Para hacer llegar la electricidad a islas pobladas, se utilizan cables submarinos. Cuando la electricidad entra a nuestra casa, pasa por un medidor. La “lectura” del medidor generalmente la efectúa (cada dos meses) un empleado de la compañía que nos proporciona el servicio eléctrico en nuestro hogar, oficina, taller, etc. El medidor marca la cantidad de kiloWatts/hora que consumimos cada día en iluminación, refrigeración, aire acondicionado, televisión, radio, etc.

Circuitos en “SERIE”: Se dice que los dispositivos eléctricos están conectados en Serie cuando se encuentran en fila, uno después del otro, de modo que la corriente no se encuentra dividida en ningún punto.

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En un circuito en serie la corriente que circula es la misma en todas las partes del mismo, siendo la resistencia total, la suma de todas las resistencias individuales que lo conforman; Así mismo la tensión varía en las distintas partes del circuito.

Fórmulas de Circuitos en Serie

6_“Introducción a los circuitos eléctricos” TIPOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS Los circuitos eléctricos comprenden la instalación interior de los edificios, hasta la conexión de los artefactos. Previo a la ejecución de los mismos debe hacerse un análisis de cómo deben conectarse los dispositivos. Las conexiones pueden hacerse en Serie o en Paralelo u bien mixta (serie y paralelo).

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Corriente: La corriente es la tasa que mide el flujo de electrones a través de un circuito. Mientras más resistores se añadan, más lenta será la tasa que describe el flujo de electrones. En un circuito en serie, la corriente que viaja por el cableado y en las cargas es la misma y es igual a la corriente total. De manera abreviada, se expresa como ITotal o IT . Podemos expresarla como IT = I1 = I2 = I3 , etc. Voltaje: Podemos pensar en el voltaje de una pila seca o una batería como la fuerza que empuja los electrones a través de un circuito. En un circuito en serie, el voltaje total es igual a la suma de los voltajes de las baterías que están cableadas en dicho circuito. El voltaje

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total también es igual a la suma de los voltajes de las cargas (bombillas, etc.). El voltaje total se abrevia comoVTotal o VT . Podemos expresar el voltaje total como VT = V1 + V2 + V3 , etc. Resistencia: Los dispositivos o artefactos que utilizan electricidad proveen resistencia a la corriente. En un circuito en serie, la resistencia total (en ohmios) es igual a la suma de las resistencias de cada dispositivo que utiliza electricidad. La resistencia total se abrevia RTotal o RT . Podemos expresar la resistencia total como RT = R1 + R2 + R3 , etc. Ahora Veamos un ejemplo práctico: Las tres lámparas, tienen una potencia de 100w y la tensión de alimentación es de 220v; De este modo si se tienen 3 lámpara iguales, cada lámpara recibirá la tercer parte de la tensión del circuito, o sea 73 volts cada una. Es decir, en este caso una lámpara común se encendería muy tenuemente.

Circuitos en “PARALELO”: En este tipo de circuitos la tensión se mantiene constante en todo el sistema, siendo la intensidad total la suma de las intensidades de cada una de las derivaciones del circuito.

circuitos en serie. Por ejemplo, la fórmula para la resistencia se conoce como “fórmula recíproca”. (Recíproco quiere decir uno sobre…), y otros de los cambios, es que el voltaje es igual en todas las cargas, y la intensidad es igual a la suma vectorial de todas las intensidades del circuito… veámoslo mas detenido… Voltaje: El voltaje total es igual al voltaje de la fuente de potencia o energía, que es igual al voltaje individual a través de cada ramificación del circuito. VT = V1 = V2 = V3. Intensidad: La corriente es igual a la suma de las corrientes individuales. La suma de las corrientes que entran a un cruce de circuitos (punto de intersección) es igual a la suma de las corrientes que salen de la intersección o cruce de circuitos. IT = I1 + I2 + I3 . 11 Resistencia: La resistencia sigue la fórmula recíproca. Para el circuito de dos bombillas, utilice esta ecuación:

Ahora Veamos un ejemplo práctico: Sabiendo que la potencia se obtiene del producto entre el voltaje y la intensidad (P=V.I), ahora bien, podemos deducir la formula inversa (I=P/V) y obtener la corriente de cada lámpara, para luego saber si el conductor es el apropiado para nuestro sistema de iluminación…. Por ejemplo, veámoslo con un ejemplo mas detallado: Las 3 lámparas son cada una de 100w, la tensión de alimentación 220v Por ende: I=P/V en este caso, seria (P.3) / V osea It= (100w . 3) /220v En el caso de que las potencias de cada lámpara sean distintas, lo que debemos hacer, es sacar la intensidad de cada lámpara, y luego sumar vectorialmente ese resultado:

Fórmulas de Circuitos en Serie

I Lamp 1= 100w /220v I Lamp 2= 60w /220v I Lamp 3= 20w /220v I total= I lamp 1 + I lamp 2 + I lamp 3 osea I total= 0,45Amp + 0,27Amp + 0,09Amp

Las fórmulas para calcular el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito paralelo son un poco diferentes a las fórmulas que hemos mencionado anteriormente para los

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Ahora noten que en los circuitos en serie, la resistencia total es igual a la suma de las resistencias individuales; Pero en los circuitos paralelos, la resistencia total será menor que la resistencia de la ramificación del circuito con la resistencia más baja… Con esto quiero llegar a la conclusión, de que es importante saber estos conceptos, para no encontrarnos con sorpresas ala hora de armar una instalación luminaria, u lo que fuese, ya que no quedaría nada apreciable que las lámparas brillen poco, o cuando encendemos el circuito, se sobrecalienten los conductores hasta el punto de prenderse fuego. Pasemos a la siguiente etapa de calculo… los cálculos de circuitos.

El total de potencia en Watts que se debe usar para los cálculos debe ser determinado según los artefactos que alimentará el circuito, es decir realizando la sumatoria de sus potencias.

Las tablas necesarias para calcular circuitos, son las siguientes:

7_Dimensionamiento de la sección de cables necesaria. Para llevar adelante el cálculo de la sección de cobre que necesitamos para una instalación nos debemos basar en la fórmula de potencia eléctrica P (watt) = V (volt) x I (Ampere) Las distintas reglamentaciones disponen la Intensidad máxima a la que puede ser sometida una sección de cable. En base a ello podemos calcular qué diámetro de cable necesitamos si logramos conocer la intensidad a la que se someterá el mismo. Para hallar la intensidad, despejando de la fórmula anterior queda: I (Ampere) = P (watt) / V (volt) Recordemos que Voltaje es igual que Energía, osea V=E

12 Ahora, aunque no me crean, ustedes notaran con el tiempo, que sabiendo las potencias, sabremos aproximadamente cuales son las dimensiones de los conductores que necesitaremos…casi como si fuera la tabla del dos. Tomemos la siguiente tabla, como referencia de los consumos aproximados que pueden llegar a darnos, los distintos artefactos eléctricos dentro de nuestra instalación (estos son valores aproximados – para mayor seguridad, consulte el manual del equipo u artefacto). Tengan en cuenta esta tabla, a la hora de diseñar el calculo de una instalación a ciegas, osea, donde no tienen el valor aproximado de la carga total, pero que nosotros calculamos segun los artefactos mas comunes que pueden llegar a existir en una vivienda.

Con ese dato obtenido en Ampere entramos en tabla y obtenemos la sección de cable necesaria. Veamos un ejemplo: ¿ Qué sección de cobre necesitamos para un par de conductores que alimentarán una potencia de 2500 watts ? I=P/E I = 2500 watts / 220 vols I = 11.36 Amperes Con 11.36 Amperes entramos en tabla y obtenemos que necesitamos una sección de cobre de 1.5 mm2.

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8_Protección en instalaciones eléctricas La protección eléctrica es fundamental en una instalación eléctrica, ya que por medio de una instalación confiable y segura se prolonga la vida útil de la misma, como así también se preserva la integridad física de las personas. Para ello es que con el correr de los años se han introducido y mejorado las normativas que rigen este tema a través de organismos oficiales, los cuales son los encargados de constatar que las instalaciones estén realizadas bajo la reglamentación vigente. Todos sabemos que muchos de los elementos que se utilizaban en décadas pasadas, para los días que corren son obsoletos, y por lo tanto no están permitidos por las normas, como así también ya no se encuentran en el mercado eléctrico, lo que de alguna manera asegura que las instalaciones que se realicen no cuenten con los mismos, y por lo tanto cumplan con las condiciones de seguridad exigidas. Existen protecciones básicas en una instalación, las cuales no solo protegen a las personas, sino que también protegen a la instalación en si. Los elementos utilizados en la protección de una instalación domiciliaria, y que lo exige la reglamentación son los interruptores diferenciales, la jabalina de puesta a tierra y los interruptores termomagnéticos. Recuerda siempre que el termomagnéticos, protege tu instalación eléctrica, el disyuntor la vida de las personas, y la PAT, ayuda a drenar a tierra posibles perdidas de energía en nuestros equipos e instalación en si…

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Protección Magnetotérmico

Es un aparato utilizado para la protección de los circuitos eléctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas, en sustitución de los antiguos fusibles, mal llamados “tapones”. Tienen la ventaja frente a los fusibles de que no hay que reponerlos. Cuando desconectan el circuito debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se rearman de nuevo y siguen funcionando. Su funcionamiento se basa en un elemento térmico, formado por una lámina bimetálica que se deforma al pasar por13 la misma una corriente durante cierto tiempo, para cuyas magnitudes está dimensionado (sobrecarga) y un elemento magnético, formado por una bobina cuyo núcleo atrae un elemento que abre el circuito al pasar por dicha bobina una corriente de valor definido (cortocircuito)

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Funcionamiento El funcionamiento de un interruptor termomagnético se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente hacia la carga.

intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se eleva la corriente por conexión de aparatos o mal funcionamiento de los mismos.

Magnético Al circular la corriente el electroimán crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado, tiende a abrir un contacto, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. Este nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor termomagnético) y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción. Esta es la parte destinada a la protección frente a los cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente.

Térmico La otra parte está constituida por una lámina bimetálica que, al calentarse por encima de un determinado límite por efecto de la corriente que circula por ella, sufre una deformación y pasa a una posición que activa el correspondiente dispositivo mecánico, provoca la apertura del contacto. Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de

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14 Ambos dispositivos se complementan en su acción de protección, el magnético para los cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas.

Además de esta desconexión automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una desconexión. No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito. Incluso volvería a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta con el dedo, ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y bajar la palanca Los contactos disponen de una cámara apaga-chispas, que extingue arcos eléctricos durante el momento de apertura de estos por lo que reducen su deterioro.

Autor: Ing. Martin A. Torres

Curvas de disparo Una sobrecarga, caracterizada por un incremento paulatino de la corriente por encima de la In, puede deberse a una anomalía permanente que se empieza a manifestar (falla de aislación), también pueden ser transitorias (por ejemplo, corriente de arranque de motores). Tanto cables como receptores están dimensionados para admitir una carga superior a la normal durante un tiempo determinado sin poner en riesgo sus características aislantes. Cuando la sobrecarga se manifiesta de manera violenta (varias veces la In) de manera instantánea estamos frente a un cortocircuito, el cual deberá aislarse rápidamente para salvaguardar los bienes.

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Protección diferencial

Es un dispositivo de protección que actúa por corriente de fuga (falla), derivada a tierra, con valores de una corriente de desbalance de 30 mA y con un tiempo de actuación en el corte de la alimentación eléctrica de 30 ms.

Funcionamiento

Para la selección del interruptor Magnetotérmico adecuado, tomaremos siempre en cuenta la siguiente tabla:

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Este dispositivo, es complementario de los demás sistemas de protección tales como fusibles y llaves termomagnéticas, actúa en forma coordinada con el sistema de puesta a tierra permitiendo que ante la presencia de una falla las partes metálicas accesibles no adquieran una tensión no superior a 24Vca. Para que no haya fugas la corriente que entra por vivo tiene que ser igual que la que se va por el neutro. El disyuntor tiene dos bobinas, por una pasa la corriente que entra y por la otra la que sale. En cuanto aparece una fuga, parte de la corriente se deriva por otro lado: tu cuerpo o el cable de puesta a tierra.

Autor: Ing. Martin A. Torres

Entonces aparece un desequilibrio o diferencia, esta diferencia cuando es igual o mayor que la corriente de fuga del disyuntor, hace que se dispare.

Sistema de puesta a tierra

Para un domicilio la corriente según norma es de 30mA y el tiempo de respuesta menor de 100 ms, o sea 0,03 Amper y 0,1 Segundos. Estos valores se toman porque el corazón humano trabaja con impulsos eléctricos muy bajos y una corriente o tiempo mayor puede producir un paro cardiaco o daños irreversibles al musculo cardiaco. También según norma siempre debe existir la correspondiente puesta a tierra, lo que te asegura que la corriente de fuga se derive a jabalina y no a través de tu cuerpo.

Posicionamiento del Disyuntor y Térmico...cual va 1ero? Si bien el reglamento vigente de AEA no habla nada de la posición de las protecciones, sino de la obligación de tener las mismas. Teóricamente, puede ir antes o después, actúan por distintas fallas, por lo que no tiene importancia. En la práctica es otra cosa, a veces se utiliza el sentido común, por ese motivo se utiliza y siempre fue así que el disyuntor se coloque antes de la térmica, es decir primero el disyuntor y luego tomada de él la térmica, el motivo es bien simple, el costo del disyuntor es del 400 % más que la térmica y es mucho más sensible que esta, por lo que si colocas el disyuntor después de la térmica en caso de un cortocircuito la térmica es la que va a actuar y por lo tanto toda la corriente de cortocircuito va a pasar por el disyuntor, esta corriente no son pequeñas por lo que al colocarla adelante de la térmica aumentas el tiempo de vida útil del disyuntor.

Ahora, veamos la siguiente tabla de selección de protecciones, según la potencia total

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En este apartado, solo me tomare unas líneas para explicarles cual es la función básica de tal protección. Para mas información al respecto, les recomiendo ver el articulo técnico publicado por el Ing. Ignacio Agulleiro. Las PAT (puestas a tierras), puede ser considerada como la espina dorsal de sistema de seguridad eléctrica. Está compuesto por un conjunto de elementos que permiten 16 de protección. vincular con tierra el conductor Está toma se realiza mediante electrodos, dispersores, placas cables, alambres, mallas metálicas, cuya configuración y materiales cumplan con las normas respectivas. Para ser más sintéticos, este sistema, tiene como función derivar a tierra toda tensión presente en el conductor de derivación a PAT. Solo puede haber tensiones presentes en este conductor, cuando tenemos fallas de aislación en nuestras instalaciones, inclusive, en nuestros aparatos eléctricos. Muchas personas, creen que la implementación de una varilla en la tierra, es todo un tema solucionado y ya poseen una puesta a tierra… No señores, lamentablemente esto no es así, y hay que tener varias cosas en cuenta, tener varios conceptos en claro para que podamos lograr el efecto de que el flujo de corriente drene a tierra, y no que este sistema, sea el que nos atraiga tensiones parasitas externas a nuestra instalación, o peor aun, que no funcione directamente y obtengamos resultados no deseados… Varias veces interpretamos mal algunos conceptos, y tomamos nuestras propias conclusiones como condiciones finales. Esto puede resultarnos muy peligroso, y hasta perjudicial para aquellos que quieran dedicarse a este grandioso oficio (instalador eléctrico). Tal es el caso, que varias personas llegaron a confundir conceptos, y de ahí el error de aplicaciones u ideologías – nociones sobre temáticas distintas… Por ejemplo, a continuación, les comparto un ejemplo claro de un usuario que confundía la tierra física, con una resistencia, y consultaba por que los conductores no se fundían al haber una derivación a tierra. Si bien, la persona tomo la correcta decisión de preguntar 1ero, no todas las personas realizan la misma acción, y de ahí las consecuencias…veamos el caso y entendamos por que la tierra es el elemento indicado para drenar y por que no funciona como una resistencia…

Autor: Ing. Martin A. Torres

Ahora, veamos una consulta resumida, que fue realizada en un post de la pagina www.yoreparo.com Usuario “X”: Hola a todos. Quisiera compartir con Uds. una duda que me surgió. En el hipotético caso de contar con una instalación que no tenga un disyuntor diferencial pero si puesta a tierra y se tenga una máquina, la cual tiene una avería en su aislación y su chasis se encuentra con 220V. Al existir la tierra estaría drenando una corriente por dicho conductor hasta la pica sin ser interrumpida (ya que no hay diferencial). No se debería freír el cable a tierra prácticamente al instante? Ya que el cable a tierra estaría sometido a 220V y esto provocaría una corriente de cortocircuito, sin embargo siempre que vi derivaciones a tierra obviamente el cable estaba intacto. A ver si alguien me puede aclarar en que estoy fallando en mi planteo.

Ing. Martin Torres (torres.electronico) Una derivación a tierra, una fuga, jamás puede quemar los conductores, ya que las PAT no tienen resistencia alguna (es mínima la que posee), lo cual acarrea que el flujo que tiene, sea con una intensidad menor... Ahora, si nosotros queremos ser esa resistencia, no hay drama, pues estaríamos en lo mismo, la corriente circula por nosotros y drena en tierra física...al conductor no le pasa nada, pero las consecuencias es que quedas como un carbón en posición fetal de unos 30-40cm (quedas casi irreconocible)... El tema de tener una PAT y la falta de un disyuntor, es que hay presencia de un electrodoméstico o equipo electrificado esperando a ser manipulado por alguien y electrocutarse. Si bien ya esta drenando esa corriente a tierra, nosotros al tener un contacto directo, somos un cable en paralelo para la descarga a tierra... Teóricamente, la corriente siempre busca ir por el lado donde menos resistencia tengan, pero como el lecho de un rio, cuando llega a un lugar angosto que le de una resistencia a su paso, cualquier otro lugar donde pueda tratar de pasar, lo va a usar (obviamente con poca intensidad, pero la corriente fluye por todos lados pero según su resistencia, tendrá una intensidad distinta - para que puedas entender mejor esto ultimo que planteo, tendrías que leer un poco los teoremas de Thevenin y Norton) ); De ahí la sugerencias de las normativas y reglamentaciones de seguridad eléctrica, siempre implementar un disyuntor para proteger la vida humana y los térmicos para la protección y vida útil de los conductores... Espero haber sido de ayuda con mi granito de arena ....Saludos

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Usuario “X”: Gracias a todos por comentar; Mi problema es que yo hago el mismo planteo que amd56 "..Entiendo que una resistencia es cero y le aplicamos una diferencia de voltaje la intensidad de corriente es teóricamente INFINITA…" Si aplico la ley de ohm I = V / R siendo la resistencia prácticamente nula como lo es en el conductor me debería dar una corriente altísima ya que en el circuito cerrado de la falla del electrodoméstico y su derivación a tierra no habría prácticamente impedancia, por eso sostengo que con mi planteo debería circular una corriente enorme pero eso no sucede en la realidad. Lo expresado por Torres "...Teóricamente, la corriente siempre busca ir por el lado donde menos resistencia tengan, pero como el lecho de un rio, cuando llega a un lugar angosto que le de una resistencia a su paso, cualquier otro lugar donde pueda tratar de pasar, lo va a usar (obviamente 17 con poca intensidad, pero la corriente fluye por todos lados pero según su resistencia, tendrá una intensidad distinta – para que puedas entender mejor esto ultimo que planteo, tendrías que leer un poco los teoremas de Thevenin y Norton).." lo tengo claro, es un divisor de corriente y por la persona circularía una corriente mínima que ni la sentiríamos. Mi único inconveniente es que no logro ver porque esta errado lo que exprese en mi primer párrafo sobre que tendría que circular una corriente enorme. Ing. Martin Torres (torres.electronico): Muchachos, olvídense de la ley de Ohm por un rato, que justamente no es una ley aplicable a este proceso... Mas bien, tienen que tener en cuenta otras leyes físicas, otros fundamentos, tales como la teoría de los campos magnéticos y teoremas mas raros que estaría quizá días tratando de explicárselos...Así que no me voy a poner a explicarles las ecuaciones de maxwell, Laplace, los teoremas de Ghrosseimberger (creo que se escribía así, no me acuerdo) ni de otro físico, por que voy a llegar a confundirlos mas. Voy a tratar de tocar solo un par de puntos fundamentales y referentes al tema que quizá con esa breve explicación, lo entiendan.... Para arrancar, el sistema de PAT, su teoría aplicativa se fundamenta en la teoría electromagnética; Como aclare al principio, deben de ser preparadas las condiciones para poder evacuar y dispersar las corrientes eléctricas con una mínima resistencia, osea, no es tan solo clavar una jabalina en cualquier lugar ya que hay que pensar que el campo magnético que irradia la jabalina, debe de tener un radio "x" que será el radio mínimo para poder disipar correctamente.

Autor: Ing. Martin A. Torres

Como sabemos, la inyección de un corriente en un electrodo, esta se dispersa radialmente por la misma simetría del electrodo ("circular") y las características del terreno previamente preparado. Cuando mencionabas anteriormente a la tierra como una gran resistencia, ahí estas equivocado y de ahí tu error conceptual, por que como dije al principio, estas aplicando la ley de Ohm en donde no hay que aplicarla... Lo que tenés que tener en cuenta, es que la tierra es una fuente infinita de carga, o mas bien dicho, es como una especie de conductor esférico de capacidad infinita, y el potencial de referencia de este gran conductor es cero. Por este ultimo punto, no se cumple la formula de la ley de Ohm, por que te estaría faltando una variable en la ecuación, que seria, la resistencia... Para concluir, siempre recuerda la ley fundamental de toda PAT (esto para saber si esta bien realizada): Estas deben de evacuar corrientes eléctricas con una mínima resistencia (por eso se implementa un telurimetro para la mediciones en distintas longitudes).... Y proveen a las mazas eléctricas, el potencial de referencia cero, debido a que la tierra se comporta como un conductor infinito de carga, que hace que su potencial eléctrico siempre sea cero (V=0) - (De ahí el error de muchos, que implementan este fundamento y conectan el neutro a la masa para poder llevar el neutro lo mas cerca posible de 0v - 0,7-8v)... Espero poderlos haber orientado un poco...saludos

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- FIN DEL POST Estos son solo algunos ejemplos de instalación de una varilla de puesta a tierra...

Este último ejemplo, solo es para casos de instalaciones móviles tales como casillas rodantes u similares....... Esta es la estructura denominada cámara de inspección, donde debe de ir colocada la varilla de puesta a tierra

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9_Cableado en cañerías Prioridad de la sección y color de conductores según función Para realizar un cableado en cañerías, debes usar una Cinta Pasacables, la misma deberá tener una longitud mayor a la del tramo a ejecutar. Antes de instalar los conductores deberán haberse concluido el montaje de caños y cajas y completado los trabajos de mampostería y terminaciones superficiales. Deberá dejarse una longitud mínima de 15cm de conductor disponible en cada caja a los efectos de poder realizar las conexiones necesarias. Los conductores que pasen sin empalme a través de las cajas deberán formar un bucle. Los conductores colocados en cañerías verticales deberán estar soportados a distancias no mayores de 15m mediante piezas colocadas en cajas accesibles y con formas y disposiciones tales que no dañen su cubierta aislante. No se permiten uniones ni derivaciones de conductores en el interior de los caños, las cuales deberán efectuarse exclusivamente en las cajas (esto es para evitar posibles malos empalmes u malas aislaciones). Para pasar un cable por la cañería primero se pasa la cinta, la cual se desliza con facilidad por el interior del caño dada su rigidez; una vez que la cinta pasó por completo debes enganchar en el extremo de la misma los cables que quedarán en el interior de la instalación, esto se consigue pelando los cables, bifurcando en dos a los filamentos, pasando uno de esos extremos bifurcados por el orificio de la cinta pasacables y luego enroscando a modo de empalme cola de ratón ambos extremos de filamentos (el que pasó por el orificio y el que quedó libre), para estar mejor sujetos podes aplicar cinta aisladora, la que también evitará que los filamentos se raspen contra la cara interior del caño. Obviamente, una ves que cortamos nuestros caños, siempre debemos eliminar toda rebarba que quede en este, para evitar el daño del aislamiento del conductor al pasarlo por el caño. Una vez que el o los cables están firmemente vinculados con el extremo de la cinta pasacables, se procede a tirar por el otro extremo de la misma, que está ubicado al otro lado de la cañería, con esta operación se retirará la cinta pero a la vez, se estarán introduciendo los cables. Cuando la cinta haya sido retirada por completo y los cables de la instalación hayan pasado por dentro del caño en su totalidad, es importante verificar que en ambos lados de la cañería los cables sobresalgan al menos 20 cm. Para poder realizar los empalmes y/o conexionados con facilidad.

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Debes recordar: *Las cañerías deben ser ocupadas solo en el 35 % de su sección interior, para permitir una correcta disipación del calor que se produce por el paso de la corriente eléctrica. *La sección de los cables deben ser calculados, y no seleccionados al azar. *Las cañerías no deben contener más de 6 cables. *El tramo máximo de una cañería, entre boca y boca, es de 9 metros. *No pueden existir mas de 4 curvas por tramo. *Diámetros de cañerías según cantidad y sección de los conductores.

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Los conductores de la Norma IRAM 2183 y barras conductoras se identificarán con los siguientes colores:

10_Circuitos Eléctricos Básicos – conceptos básicos – terminologías y gráficos Los circuitos eléctricos, las conexiones eléctricas en una vivienda, por lo general no son nada de otro mundo, ya que esta lógica ya esta inventada o descubierta hace años y es por eso, que en la mayoría de las instalaciones, vamos a encontrar casi siempre los mismos circuitos básicos, que según la geografía y condiciones, se las reforma e implementa.

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Para poder conocer más estos sistemas eléctricos, debemos conocer primero debemos conocer las terminologías y conceptos básicos de cada complemento de una instalación eléctrica, y luego reconocerlos, tanto en un plano o diagrama eléctrico, como en una instalación real.

2_ Acometida Subterránea: Así se llama a la parte de la instalación que va bajo tierra desde la red de distribución pública hasta la unidad funcional de protección o caja, instalada en la vivienda.

Terminologías-conceptos básicos Acometida: La acometida de una instalación eléctrica está formada por una línea que une la red general de electrificación con la instalación propia de la vivienda. Tipos y clases de acometidas: 1_Acometida Aérea: Es la que va desde el poste hasta la vivienda, en recorrido visto, a una altura mínima de 6 metros para el cruce de la calle.

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Medidor: Es el aparato destinado a registrar la energía eléctrica consumida por el usuario.

Conductores: Los conductores son los elementos que transmiten o llevan el fluido eléctrico. Se emplea en las instalaciones o circuitos eléctricos para unir el generador con el receptor

Cañeros, bandejas y ductos porta cables: Si bien hay infinidad de materiales con los cuales se puede realizar dicha acción (llevar protegido un conductor de un extremo a otro), según la zona y normativa vigente, se seleccionara el material adecuado

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Interruptores: Los interruptores son aparatos diseñados para poder conectar o interrumpir una corriente que circula por un circuito. Se accionan manualmente.

Hay varios tipos de interruptores, y según la función que requerimos que hagan estos, podemos optar por tres tipos comunes… 1_Interruptor un punto: Son aquellos donde solo hay una entrada y una salida de energía… 2_Interruptor combinación: Son aquellos donde hay una entrada y dos salidas opcionales 3_Interruptor tres puntos: Son aquellos que tenemos una entrada y tres salidas opcionales Cajas de empalmes y derivación: Las cajas de empalme se utilizan para alojar las diferentes conexiones entre los conductores de la instalación. Son cajas de forma rectangular o redonda, dotadas de guías laterales para unirlas entre sí.

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Símbolos Eléctricos Si bien hay una gran variedad de simbología eléctrica, dada por implementaciones de normativas que datan según la geografía de la instalación, voy a tratar de reunirles los símbolos mas comunes que casi todas las normas implementan… Los símbolos más utilizados en instalaciones eléctricas son los siguientes:

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Circuitos Eléctricos Básicos – Conexionado Gral. 1_Nuestro Tablero: A continuación, veremos distintos tipos de tableros generales, configuradas sus protecciones según las necesidades…. A_ Cuadro general de una instalación Domiciliaria (monofásica), donde el Térmico general actúa como seccionador general, separando la entrada del suministro eléctrico, con las distintas protecciones. Seguido de este, nos encontramos con un Disyuntor General para protección diferencial de todos los circuitos que le prosiguen. La magnitud de este, se seleccionara sobredimensionado respecto al valor de los térmicos de protección de los distintos circuitos, para garantizar que solo actúe por protección diferencial y no térmica. Los térmicos que vemos debajo del disyuntor, son las distintas protecciones que daremos a cada circuito (cocina – baño, 1era/2da planta – etc.). La magnitud de este, la seleccionaremos según la sección del conductor del circuito. Para recordar la tolerancia de Amperes por conductor, podemos reflotar las unidades anteriores.

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B_ Cuadro general de una instalación trifásica (variante A), donde el Térmico general es tetrapolar y actúa como seccionador general, separando la entrada del suministro eléctrico, con las distintas protecciones. Seguido de este, nos encontramos con un Disyuntor Tetrapolar General para protección diferencial de todos los circuitos que le prosiguen. La magnitud de este, se seleccionara sobredimensionado respecto al valor de los térmicos de protección de los distintos circuitos, para garantizar que solo actúe por protección diferencial y no térmica. Los térmicos que vemos debajo del disyuntor, son las distintas protecciones que daremos a cada circuito, pero con la diferencia de un circuito convencional domiciliario, que en este caso, tenemos dos circuitos con protección trifásica, y uno con una protección monofásica. Esto es así, para el caso por ejemplo de un taller, donde los circuitos trifásicos pueden ser para la alimentación del taller de maquinarias, y el circuito monofásico, para alimentar la oficina. La magnitud de estos, la seleccionaremos según la sección del conductor del circuito. Para recordar la tolerancia de Amperes por conductor, podemos reflotar las unidades anteriores.

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C_ Cuadro general de una instalación trifásica (variante B), donde el Térmico general es tetrapolar y actúa como seccionador general, separando la entrada del suministro eléctrico, con las distintas protecciones. En esta variante de circuito para instalación trifásica, nos encontramos que seguido del Térmico seccionador general, se divide en tres etapas. Dos de ellas van directamente a dos térmicos tetrapolares y la que queda, va directo a un disyuntor monofásico. Esto es así, para el caso por ejemplo de un taller, donde los circuitos trifásicos pueden ser para la alimentación del taller de maquinarias, y el circuito monofásico, para alimentar la oficina. La diferencia de esta variante, con la variante “A” que vimos anteriormente, es que solo brindamos una protección disyuntiva al circuito monofásico de la oficina y a los circuitos de potencia que derivarían al taller de maquinarias, solo le brindaríamos térmicos. Al igual que lo demás circuitos vistos anteriormente, la magnitud de los termicos la seleccionaremos según la sección del conductor de los distintos circuitos; y la magnitud del disyuntor, se selecciona sobredimensionado respecto al valor del térmico que le prosigue garantizando así que solo actúe por protección diferencial y no térmica.

2_Nuestras Tomas de Energía (Toma corriente): Implementa siempre marcas reconocidas y contempla que los tomas posean el terminal de protección a tierra. Respeta siempre el orden de conexionado de polaridad en un toma (ver las indicaciones que figuran en los bornes)

24 3_Nuestros accionamientos básicos: Recuerda que la llave siempre corta la fase. En el portalámparas, el punto de conexión medio (central) corresponde al retorno, y el punto de conexión de afuera, al neutro.

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4_Recuerda: No implementes protecciones antiguas, ya que no nos garantiza una total protección de nuestra instalación…

Leyes y Teoremas fundamentales La Ley de Ohm La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm. Es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: 1-Tensión o voltaje (E), en volt (V). 2-Intensidad de la corriente (I), en ampere (A) o sus submúltipos. 3-Resistencia (R) de la carga o consumidor conectado al circuito en ohm (Ω), o sus múltiplos.

Tensión o voltaje (E-V) = Intensidad de la corriente (I) -multiplicada por- Resistencia (R) /osea V=IxR Intensidad de la corriente (I) = Tensión o voltaje (E), en volt (V) –dividido por- Resistencia (R) /osea I=V/R Resistencia (R) = Tensión o voltaje (E), en volt (V) –dividido por- Intensidad de la corriente (I) /osea R=V/I

Debido a la existencia de materiales que dificultan más el paso de la corriente eléctrica que otros, cuando el valor de la resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere 25 también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, si la resistencia aumenta, la corriente disminuye y, viceversa, si la resistencia disminuye la corriente aumenta, siempre y cuando, en ambos casos, el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado, de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.

Ahora veamos un sencillo caso práctico de como hallar los valores de Resistencia, Intensidad y Voltaje mediante la ley de OHM. HALLAR EL VALOR EN OHM DE UNA RESISTENCIA

Circuito eléctrico compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica y el flujo de una intensidad de corriente.

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Autor: Ing. Martin A. Torres

Por ejemplo, si queremos calcular la resistencia “R” en ohm de una carga conectada a un circuito que tiene aplicada una tensión o voltaje “V” de 1,5 volt y por el cual circula un flujo de corriente de 500 miliampere (mA) de intensidad, lo podemos hacer de la siguiente forma:

Tapamos “R”, que representa el valor de la incógnita que queremos despejar, en este caso la resistencia “R” en ohm, y nos queda:

HALLAR EL VALOR DE INTENSIDAD DE LA CORRIENTE Veamos ahora qué ocurre con la intensidad de la corriente si la resistencia, en lugar de tener 3 ohm, como en el ejemplo anterior, tiene 6 ohm. En este caso la incógnita a despejar sería el valor de la corriente “A”, por tanto tapamos esa letra:

Sustituimos a continuación la “V” por el valor de la tensión de la batería, es decir, 1,5 V y la “R” por el valor de la resistencia (6 ohm) y efectuamos la operación matemática dividiendo el valor de la tensión o voltaje entre el valor de la resistencia:

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Es decir, el valor de la tensión o voltaje “V”, dividido por el valor de la corriente “A” en ampere. El resultado será el valor de la resistencia “R” que deseamos hallar. En el caso de este ejemplo específico tenemos que el valor de la tensión que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM), o sea, la batería, es de 1,5 volt, mientras que la intensidad de la corriente que fluye por el circuito eléctrico cerrado es de 500 miliampere (mA). Pero antes de poder realizar correctamente esa simple operación matemática de división, será necesario convertir primero los 500 miliampere en ampere, pues de lo contrario el resultado sería erróneo. Para hacer la conversión dividimos 500 mA entre 1000:

En este resultado podemos comprobar que, efectivamente, la resistencia es inversamente proporcional al valor de la corriente, porque al aumentar el valor de “R”, de 3 a 6 ohm, la intensidad “A” de la corriente varió también, disminuyendo su valor de 0, 5 a 0,25 ampere.

HALLAR EL VALOR DE LA TENSIÓN O VOLTAJE Para hallar ahora la tensión o voltaje “V” aplicado a un circuito, conociendo el valor de la intensidad de la corriente en ampere “A” que lo recorre y el valor en ohm de la resistencia “R” del consumidor o carga a éste conectada, podemos seguir el mismo procedimiento tapando ahora la “V”, que será la incógnita a despejar.

Hecha esta conversión tenemos como resultado que 500 miliampere equivalen a 0,5 ampere, por lo que ya podemos proceder a sustituir los valores para hallar cuántos ohm tiene la resistencia del circuito eléctrico con el que estamos trabajando.

Sustituimos los valores de la intensidad de corriente “A” y de la resistencia “R” del ejemplo anterior y tendremos: El resultado muestra que el valor de la resistencia “R” conectada al circuito es de 3 ohm.

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Autor: Ing. Martin A. Torres

El resultado de esa operación de multiplicar será 1,5 V, que es la diferencia de potencial o fuerza electromotriz (FEM), que proporciona la batería conectada en el circuito. Los más entendidos en matemáticas pueden utilizar directamente la fórmula general de la Ley de Ohm realizando los correspondientes despejes para hallar las incógnitas. Para hallar el valor de la intensidad “I” se parte de la representación matemática de la fórmula general:

De donde: I – Intensidad de la corriente que recorre el circuito en ampere (A) E – Valor de la tensión, voltaje o fuerza electromotriz en volt (V) R – Valor de la resistencia del consumidor o carga conectado al circuito en ohm. Para hallar la resistencia, despejamos la “R” en la fórmula de la forma siguiente:

Circuito básico con dos nodos

Observe que se trata de dos resistores de 1KO (R1 y R2) conectados sobre una misma batería B1. La batería B1 conserva su tensión fija a pesar de la carga impuesta por los dos resistores; 27 aplicada una tensión de 9V sobre él. La ley de Ohm indica que esto significa cada resistor tiene cuando a un resistor de 1 KO se le aplica una tensión de 9V por el circula una corriente de 9 mA (I = E/R = 9/1.000 = 0,009 A = 9 mA). Por lo tanto podemos asegurar que cada resistor va a tomar una corriente de 9mA de la batería o que entre ambos van a tomar 18 mA de la batería. También podríamos decir que desde la batería sale un conductor por el que circulan 18 mA que al llegar al nodo 1 se bifurca en una corriente de 9 mA que circula por cada resistor, de modo que en el nodo 2 se vuelven a unir para retornar a la batería con un valor de 18 mA

Y para hallar la tensión despejamos la fórmula así:

Primera Ley de Kirchhoff Las leyes de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, mientras aún era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía. En un circuito eléctrico, es común que se generen nodos de corriente. Un nodo es el punto del circuito donde se unen más de un terminal de un componente eléctrico. Si lo desea pronuncie “nodo” y piense en “nudo” porque esa es precisamente la realidad: dos o más componentes se unen anudados entre sí (en realidad soldados entre sí). En la siguiente figura se puede observar el mas básico de los circuitos de CC (corriente continua) que contiene dos nodos.

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Aplicación de la primera ley de Kirchhoff

Es decir que en el nodo 1 podemos decir que I1 = I2 + I3 y reemplazando valores: que 18 mA = 9 mA + 9 mA y que en el nodo 2 I4 = I2 + I3. Es obvio que las corrientes I1 e I4 son iguales porque lo que egresa de la batería debe ser igual a lo que ingresa.

Autor: Ing. Martin A. Torres

ENUNCIADO DE LA PRIMERA LEY DE KIRCHHOFF Ley de nodos: la corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes. Del mismo modo se puede generalizar la primer ley de Kirchhoff diciendo que la suma de las corrientes entrantes a un nodo son iguales a la suma de las corrientes salientes. Si se le asigna signos (+ y -) a las corriente del circuito (positivo las corrientes que entran y negativo las corrientes que salen), entonces, la sumatoria de las corrientes que convergen en un nodo es igual a cero.

La razón por la cual se cumple esta ley se entiende perfectamente en forma intuitiva si uno considera que la corriente eléctrica es debida a la circulación de electrones de un punto a otro del circuito. Piense en una modificación de nuestro circuito en donde los resistores tienen un valor mucho más grande que el indicado, de modo que circule una corriente eléctrica muy pequeña, constituida por tan solo 10 electrones que salen del terminal positivo de la batería. Los electrones están guiados por el conductor de cobre que los lleva hacia el nodo 1. Llegados a ese punto los electrones se dan cuenta que la resistencia eléctrica hacia ambos resistores es la misma y entonces se dividen circulando 5 por un resistor y otros 5 por el otro. Esto es totalmente lógico porque el nodo no puede generar electrones ni retirarlos del circuito solo puede distribuirlos y lo hace en función de la resistencia de cada derivación. En nuestro caso las resistencias son iguales y entonces envía la misma cantidad de electrones para cada lado. Si las resistencias fueran diferentes, podrían circular tal vez 1 electrón hacia una y nueve hacia la otra de acuerdo a la aplicación de la ley de Ohm. Mas científicamente podríamos decir, que siempre se debe cumplir una ley de la física que dice que la energía no se crea ni se consume, sino que siempre se transforma. La energía eléctrica que entrega la batería se subdivide en el nodo de modo que se transforma en iguales energías térmicas entregadas al ambiente por cada uno de los resistores. Si los resistores son iguales y están conectados a la misma tensión, deben generar la misma cantidad de calor y por lo tanto deben estar recorridos por la misma corriente; que sumadas deben ser iguales a la corriente entregada por la batería, para que se cumpla la ley de conservación de la energía. En una palabra, que la energía eléctrica entregada por la batería es igual a la suma de las energías térmicas disipadas por los resistores.

Segunda Ley de Kirchhoff Ley de mallas: Cuando un circuito posee mas de una batería y varios resistores de carga ya no resulta tan claro como se establecen la corriente por el mismo. En ese caso es de aplicación la segunda ley de Kirchhoff, que nos permite resolver el circuito con una gran claridad. En un circuito cerrado “La suma de las tensiones de batería que se encuentran al recorrerlo siempre serán iguales a la sumatoria de las caídas de tensión existente sobre los resistores”.

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En la siguiente figura se puede observar un circuito con dos baterías que nos permitirá resolver un ejemplo de aplicación.

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Circuito de aplicación de la segunda ley de Kirchhoff

Observe que nuestro circuito posee dos baterías y dos resistores y nosotros deseamos saber cual es la tensión de cada punto (o el potencial), con referencia al terminal negativo de B1 al que le colocamos un símbolo que representa a una conexión a nuestro planeta y al que llamamos tierra o masa. Ud. debe considerar al planeta tierra como un inmenso conductor de la electricidad. Las tensiones de fuente, simplemente son las indicadas en el circuito, pero si pretendemos aplicar las caídas de potencial en los resistores, debemos determinar primero cual es la corriente que circula por aquel. Para determinar la corriente, primero debemos determinar cual es la tensión de todas nuestras fuentes sumadas. Observe que las dos fuentes están conectadas de modos que sus terminales positivos están galvánicamente conectados entre si por el resistor R1. Esto significa que la tensión total no es la suma de ambas fuentes sino la resta. Con referencia a tierra, la batería B1 eleva el potencial a 10V pero la batería B2 lo reduce en 1 V. Entonces la fuente que hace circular corriente es en total de 10 – 1 = 9V. Los electrones que circulan por ejemplo saliendo de B1 y pasando por R1, luego pierden potencial en B2 y atraviesan R2. Para calcular la corriente circulante podemos agrupar entonces a los dos resistores y a las dos fuentes tal como lo indica la siguiente figura.

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29 Reagrupamiento del circuito

¿El circuito de la 1er figura, es igual al circuito de la segunda figura? No, este reagrupamiento solo se genera para calcular la corriente del circuito original. De acuerdo a la ley de Ohm I = E/R1+R2 porque los electrones que salen de R1 deben pasar forzosamente por R2 y entonces es como si existiera un resistor total igual a la suma de los resistores R1 + R2 = 1100 Ω. Se dice que los resistores están conectados en serie cuando están conectados de este modo, de forma tal que ambos son atravesados por la misma corriente igual a I = (10 – 1) / 1000 + 100 = 0,00817 o 8,17 mA. Ahora que sabemos cual es la corriente que atraviesa el circuito podemos calcular la tensión sobre cada resistor. De la expresión de la ley de Ohm I = E/R se puede despejar que E = R . I y de este modo reemplazando valores se puede obtener que la caída sobre R2 es igual a ER2 = R2 . I = 100 . 8,17 mA = 817 mV y del mismo modo ER1 = R1 . I = 1000 . 8,17 mA = 8,17 V. Estos valores recién calculados de caídas de tensión pueden ubicarse sobre el circuito original con el fin de calcular la tensión deseada.

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Circuito resuelto Observando las cuatro flechas de las tensiones de fuente y de las caídas de tensión se puede verificar el cumplimiento de la segunda ley de Kirchhoff, ya que comenzando desde la masa de referencia y girando en el sentido de las agujas del reloj podemos decir que 10V – 8,17V – 1V – 0,817 = 0 V o realizando una transposición de términos y dejando las fuentes a la derecha y las caídas de tensión a la izquierda podemos decir que la suma de las tensiones de fuente 10V – 1V es igual a la suma de las caídas de tensión o diferencias de potencial 8,17V + 0,817 = 8,987 aproximadamente 9V. Y además podemos calcular fácilmente que la tensión sobre la salida del circuito es de 0,817V + 1V = 1,817V con la polaridad indicada en el circuito es decir positiva.

Ley de Coulomb El físico francés Charles A. Coulomb (1736-1804) es famoso por la ley física que relaciona su nombre. Es así como la ley de Coulomb describe la relación entre fuerza, carga y distancia. En 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estáticamente. Dos cargas eléctricas ejercen entre sí una fuerza de atracción o repulsión. Coulomb demostró que la fuerza que ejercen entre sí dos cuerpos eléctricamente, es directamente proporcional al producto de sus masas eléctricas o cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

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Tal fuerza se aplica en los respectivos centros de las cargas y están dirigidos a lo largo de la línea que las une. Estas afirmaciones constituyen la ley de Coulomb que se representa por una expresión análoga a la ley gravitacional de Newton. La carga eléctrica, al igual que la masa, constituye una propiedad fundamental de la materia. El desarrollo de la Teoría atómica moderna permitió aclarar el origen de la naturaleza de los fenómenos eléctricos. Un átomo de cualquier sustancia está constituido en esencia, por una región central o núcleo y una envoltura externa formada por electrones. El núcleo está formado por dos tipos de partículas, los protones, dotados de carga eléctrica positiva, y los neutrones sin carga eléctrica aunque con una masa semejante a la del Protón. Los electrones son partículas mucho más ligeros que los protones y tienen carga eléctrica negativa. La carga de un electrón es igual en magnitud, aunque de signo contrario, a la de un protón. Las fuerzas eléctricas que experimentan los electrones respecto del núcleo hacen que éstos se muevan en torno a él. La carga del electrón (o protón) constituye el valor mínimo e indivisible de cantidad de electricidad. La ley de Coulomb es la ley fundamental de la electrostática que determina la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cargas eléctricas. Las primeras medidas cuantitativas relacionadas con las atracciones y repulsiones eléctricas se deben al físico francés Charles Agustín Coulomb (1736-1806) en el siglo XVIII. Para efectuar sus mediciones utilizó una balanza de torsión de su propia invención y encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

30mediciones haciendo variar las cargas de las esferas y la Después de realizar numerosas separación entre ellas, Coulomb llegó a las siguientes conclusiones: Si se mantiene constante la separación entre las cargas, la fuerza de atracción o de repulsión es, en valor absoluto, proporcional al producto de los valores absolutos de las cargas. Es decir, si la fuerza de atracción o de repulsión es F, y los valores absolutos de las cargas q1 y q2 se tiene que:

Si las cargas eléctricas se mantienen constantes, la fuerza de atracción o de repulsión entre ellas es, en valor absoluto, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Es decir, si la separación entre las cargas es r, se tiene que:

La parte fundamental de este dispositivo consiste en una varilla liviana de material aislante, suspendida de una fibra aisladora que lleva en un extremo una esfera A de material liviano recubierta de grafito. Una segunda esfera B , idéntica a la anterior, se coloca en posición fija, próxima a la esfera A . Si ambas esferas se cargan con electricidades del mismo signo, se repelen, dando origen a una rotación de la varilla y, por consiguiente, a una torsión de la fibra de suspensión en un ángulo q. Coulomb tenía conocimiento de que el ángulo de torsión q de la fibra es directamente proporcional a la fuerza que produce dicha torsión, por lo que utilizó dicho ángulo como una medida indirecta de la fuerza de repulsión entre las esferas.

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“La fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas eléctricas es, directamente proporcional al producto de los valores absolutos de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa” Si ambas cargas tienen el mismo signo , es decir, si ambas son positivas o ambas negativas, la fuerza es repulsiva. Si las dos cargas tienen signos opuestos la fuerza es atractiva.

Todo lo anterior se puede expresar matemáticamente en la forma siguiente:

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La ley de Coulomb es válida únicamente para objetos cargados cuyas dimensiones sean pequeñas comparadas con la distancia que las separa. Esto se expresa diciendo que dicha ley es válida para cargas puntuales, es decir, cargas eléctricas que se suponen concentradas en un punto. En el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el Newton (New), la unidad de distancia es el metro (m), la unidad de intensidad de corriente es el Amperio (A) y la unidad de carga se llama Coulomb (C). Por razones de precisión en las medidas la unidad de carga no se define en función de la ley de Coulomb, o sea utilizando la balanza de torsión, sino que se define en función de la unidad de intensidad de corriente en la forma siguiente:

Para expresar este resultado en forma de igualdad, el segundo miembro viene multiplicado por una constante K:

El valor de la constante K depende de las unidades en las cuales se expresan F, q y r. También depende del medio que separa a las cargas. Esta ecuación se llama Ley de Coulomb y puede enunciarse como sigue:

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“Un Coulomb (C) es la cantidad de carga eléctrica que pasa por la sección transversal de un conductor en un segundo, cuando por el conductor circula una corriente de Amperio” Como las unidades de fuerza, carga y distancia en el sistema SI se han definido independientemente de la Ley de Coulomb, el valor numérico de la constante de proporcionalidad K debe medirse experimentalmente. El valor de la constante K depende de la naturaleza del medio. El valor numérico de la constante K depende de la opción de unidades. Si la fuerza está en Newton, la distancia en metros (m), y la carga en coulomb ( C ), entonces K tiene un valor de 9 x 109 New. m2 /C2.

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“La constante eléctrica K viene a ser 1020 veces mayor que la constante gravitacional G. Lo que indica que el campo gravitatorio es muy débil comparado con el eléctrico. Esta diferencia tiene una consecuencia muy útil: en el estudio de los fenómenos eléctricos los efectos gravitatorios son despreciables” La constante K se escribe como:

Donde eo “epsilon-zero” es:

y es conocida como el coeficiente de permitividad. • • • • •

F Es la fuerza con que se accionan las cargas. K Es la constante de proporcionalidad o de Coulomb q 1 La cantidad de la carga 1 expresadas en Coulombs q 2 La cantidad de carga 2 expresadas en Coulombs r es la distancia de separación desde el centro de una carga al centro de la otra.

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Unidades de Carga Eléctrica Coulomb (C). Es la unidad de carga eléctrica en el sistema MKS y se define como la carga eléctrica capaz de atraer o repeler a otra igual situada en el vacío y a la distancia de un metro y con la fuerza de 9×109 Newtons. Statcoulomb. Es la unidad de carga del sistema C.G.S y se define como la carga eléctrica capaz de atraer o repeler a otra igual en el vacío y a la distancia de un centímetro con la fuerza de una DINA. 1 coulomb = 3×109 statcoulomb 1 coulomb = 6X1018 electrones Submúltiplos: milicoulomb mC = 10-3 C nanocoulomb nC = 10-9 C picocoulomb pC = 10-12 C microcoulomb mC = 10-6 C

Ley de Joule Efectos caloríficos de la corriente eléctrica El calentamiento de los conductores por el paso de la corriente eléctrica fue uno de los primeros efectos observados por los científicos estudiosos de los fenómenos eléctricos, sin embargo, habría de pasar algún tiempo antes de que se conociera la magnitud de tal efecto calorífico y los factores de los que depende.

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James Prescott Joule (1818-1889) se interesó desde joven en la medida de temperaturas de motores eléctricos,lo que le permitió hacia 1840 encontrar la ley que rige la producción de calor por el paso de una corriente eléctrica a través de un conductor. La ley de Joule establece que la cantidad de calor producida es directamente proporcional a la resistencia R del conductor, al cuadrado de la intensidad de corriente I que lo atraviesa y al tiempo t. Es decir:

corriente en amperios y t el tiempo en segundos. Para elevar la temperatura del agua en 1 °C se necesitan 4,2 J por cada gramo. Se trata de determinar, aplicando la ley de Joule,el valor de la resistencia eléctrica que debe tener un calentador eléctrico para que, conectado a un enchufe de 220 V,sea capaz de elevar la temperatura de un litro de agua de 15 °C a 80 °C en cinco minutos. La energía calorífica necesaria para elevar la temperatura del agua de 15 °C a 80 °C será:

Q = I ².R.t

Q = 1 kg.(80 °C - 15 °c).4,2 J/kg °C = 2,73.105.J

El efecto calorífico, también llamado efecto Joule, puede ser explicado a partir del mecanismo de conducción de los electrones en un metal. La energía disipada en los choques internos aumenta la agitación térmica del material, lo que da lugar a un aumento de la temperatura y a la consiguiente producción de calor. La ley de Joule, por su parte, puede ser enfocada como una consecuencia de la interpretación energética de la ley de Ohm. Si I.R representa la energía disipada por cada unidad de carga, la energía total que se disipa en el conductor en forma de calor, cuando haya sido atravesado por una carga q, será:

pues un litro de agua corresponde a un kilogramo de masa y 4,2 representa el calor en joules por gramo y grado centígrado (calor específico). Dado que se dispone del valor de la tensión, pero no de la Intensidad, será necesario transformar la ley de Joule de modo que en la fórmula correspondiente aparezca aquélla y no ésta. Recurriendo a la ley de Ohm V = i.R se tiene:

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Q = (V/R) ².R.t = V ².t/R

Despejando R y sustituyendo los valores conocidos resulta: Q = q.I.R R = V ².t/Q = (220 V) ².300 s/2,73.105 J = 53,2.Ω

Pero dado que q = I.t, se tiene finalmente: Q = I ².R.t que es precisamente la ley de Joule. La potencia calorífica representa el calor producido en un conductor en la unidad de tiempo. Su expresión se deduce a partir de la ley de Joule en la forma:

Ley de Faraday La 1er ley de Faraday

P = Q/t = i ².R.t/t = i ².R Puesto que el calor es una forma de energía, se expresa en joules (J) y la potencia calorífica en watts (W). Cuando se combinan las ecuaciones: P = Q/t = i ².R.t/t = i ².R y V=i.R resulta otra expresión para la potencia eléctrica consumida en un conductor: P = I.R.I = I.V Aplicación de la ley de joule La ley de Joule permite calcular la energía disipada en forma de calor en un conductor. Su expresión matemática es Q = I ².R.t, siendo R la resistencia en ohms, I la intensidad de

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Esta ley establece que la masa de sustancia liberada en un electrodo durante una electrólisis, es proporcional a la cantidad de cargas eléctricas (Q) que pasan por el electrolito (que es la sustancia conductora o sea la solución formada por el agua y una sustancia que se disocia en iones). La fórmula es: m=K.Q Donde: m es la masa de sustancia liberada Q es la cantidad de cargas en Coulombs que pasa por la solución K es el equivalente electroquímico de la sustancia que se calcula mediante la segunda Ley de Faraday.

La 2da ley de Faraday La segunda ley establece que el equivalente electroquímico de una sustancia (k) es proporcional al equivalente químico que es la relación entre el peso atómico y la valencia o A/Z.

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La constante c que aparece en la fórmula tiene siempre el mismo valor. Esa constante está dada por la relación C = 1/F en la que F es la cantidad de carga que al pasar por la solución libera un equivalente de la sustancia deseada. Esa cantidad F equivale a 96.500 Coulombs y se llama "Faraday". Así ya podemos escribir la fórmula final para calcular la cantidad m de sustancia liberada:

Donde: Q es la cantidad de cargas que pasa por la solución A es el peso atómico de la sustancia liberada Z es la valencia.

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Referencias - Bibliografía Si bien, esta obra contempla mucho material de elaboración y redacción propia de todo lo que fui adquiriendo en lo que es mi formación profesional, incluido algunos cursos y seminarios que fui concurriendo; Hay que recalcar que hay extractos, adaptaciones, y artículos de otros grandes autores que son ajenos a este curso de electricidad Domiciliaria; Y es así que quiero dejar la mención y especial agradecimiento a los señores, Ing. A. Picerno, Ing. Ignacio Agulleiro, Tec. Electricista Mario Matarazzo y

Internet: http://es.wikipedia.org

Libros – Apuntes de materia: - El manual del Electrotécnico (Ing. Martin Torres) - Curso de Electrónica YoReparo (Por Ing. A Picerno) - Proyecto de Instalaciones Eléctricas (AEA)

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Agradecimientos Señor J.L. Villanueva M. Palazzesi Ariel Treser Lucas M. Lenin J. Vásquez Ing. Duplá Héctor A. El profe “corriente continua” (Inda) Victor (Vicross) Jorge (Pato) Pinki y Cerebro (Silvio y Pablito) David (Pata) Pablo (Noxa) Luis Bonilla Ing. Molto Roberto (Schneider Electric) Ing. James Johnson (Siemens Aut.) Ing. Antonio Creus Ing. A. Picerno Señores directivos del Consejo de Educación Técnica Prov. Chubut – WebMaster, Moderadores y staff en gral de YoReparo.com /– WebMaster y staff en gral. infoPLC.com – a las paginas amigas CanalPlc.com / Carcasweb.com / AutomatismosMDQ.com / DTFM.com / Ucontrol.com / ElectronicaUnicrom.com / ComunidadElectronicos.com y a mi familia por el esfuerzo y comprensión que me brindan ante mis proyectos y trabajos.

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