Electricidad Naval

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN Es de todos conocidos la importancia de la energía eléctrica en nuestra vida cotidiana, no se entiende nuestra forma de vida actual sin la corriente eléctrica. Esta cubre mucha de las necesidades que hacen nuestra vida más cómoda. A bordo de los barcos ocurre lo mismo. En un principio la energía eléctrica se usaba solo en instalaciones de alumbrado, progresivamente fue sustituyendo a otras formas de energías para accionar bombas, calefacción etc. Las instalaciones eran de corriente continua, pero esta ha sido desplazada casi completamente por la corriente alterna. Aunque todavía existen barcos que debido a su poca potencia instalada, cubren sus necesidades de corriente eléctrica con pequeños alternadores acoplados al motor principal que rectifican la corriente a continua. Las instalaciones eléctricas en los barcos son muy variadas desde instalaciones de alumbrado, accionamientos de bombas, calefacción, alimentación de los aparatos de ayuda a la navegación, incluso hay barcos propulsados por motores eléctricos. Un barco es desde el punto de vista eléctrico autónomo, en el sentido de que tiene alternadores que producen electricidad, la distribuye por medio de cuadros eléctricos y la consume. La persona encargada del mantenimiento a bordo, además de mantener al motor principal y los sistemas auxiliares, a de dominar todo lo relacionado con la instalación eléctrica ya que de esta depende que los demás servicios del barco sigan funcionando A lo largo de este manual se tratan todos los aspectos de las instalaciones eléctricas a bordo, comenzando por una introducción a los fenómenos eléctricos, luego se estudiarán las máquinas que producen y consumen electricidad, su distribución y los elementos de control. También se verá la representación gráfica de las instalaciones eléctricas para poder interpretar la documentación técnica existente a bordo.

II

Manual de Electricidad Naval INDICE DE CONTENIDOS UNIDAD DIDÁCTICA 1 NOCIONES BÁSICAS DE ELECTRICIDAD ................................................. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 1. Naturaleza de la corriente eléctrica .................................................................................................. 2. Resistencia eléctrica ....................................................................................................................... 3. Diferencia de potencial .................................................................................................................... 4. Intensidad eléctrica ......................................................................................................................... 5. Clases de corriente ......................................................................................................................... 5.1. Corriente continua ................................................................................................................... 5.2. Corriente alterna ..................................................................................................................... 6. Aparatos de medidas ...................................................................................................................... 6.1. Voltímetro ............................................................................................................................... 6.2. Amperímetro .......................................................................................................................... 6.3. Ohmiómetro ........................................................................................................................... 6.4. Polímetro ............................................................................................................................... 7. Circuitos eléctricos ......................................................................................................................... 7.1. Circuito serie .......................................................................................................................... 7.2. Circuito paralelo ...................................................................................................................... 8. Riesgos de la corriente eléctrica ...................................................................................................... 8.1. Efectos de la corriente eléctrica ............................................................................................... 8.2. Intensidad de la corriente eléctrica ........................................................................................... 8.3. Primeros auxilios a accidentados por corriente eléctrica ............................................................ RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 2 INSTALACIONES DE ALUMBRADO .......................................................... INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 1. Instalaciones de alumbrado ............................................................................................................. 2. Alumbrado general .......................................................................................................................... 2.1. Lámparas de incandescencia ................................................................................................... 2.1.1. Esquemas de conexiones ................................................................................................ 2.2. Lámparas fluorescentes .......................................................................................................... 2.2.1. Circuito de lámpara fluorescente ...................................................................................... 3. Luces de navegación ...................................................................................................................... 4. Seguridad en el alumbrado .............................................................................................................. RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 3 ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA ............................................... INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1. Conductores ................................................................................................................................... 1.1. Constitución de los cables eléctricos ........................................................................................ 1.2. Tipos de cables eléctricos ....................................................................................................... 1.2.1. Por el número de conductores ......................................................................................... 1.2.1.1. Unipolares .............................................................................................................. 1.2.1.2. Multipolares ............................................................................................................ 1.2.2. Por su tensión nominal .................................................................................................... 1.2.3. Por la sección del conductor ............................................................................................ 2. Pulsadores ..................................................................................................................................... 2.1. Marcado de bornes ................................................................................................................. 3. Interruptores y conmutadores .......................................................................................................... 4. Relés ............................................................................................................................................. 4.1. Realimentación de relés ...........................................................................................................

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III

Manual de Electricidad Naval 5. Contactores ................................................................................................................................... 5.1. Enclavamiento de contactores ................................................................................................. 5.1.1. Enclavamiento mecánico ................................................................................................. 5.1.2. Enclavamiento por pulsadores.......................................................................................... 5.1.3. Enclavamiento por contacto auxiliar .................................................................................. 6. Relé temporizadores ....................................................................................................................... 6.1. Temporización a la conexión .................................................................................................... 6.2. Temporización a la desconexión ............................................................................................... 6.3. Temporización a la conexión/desconexión ................................................................................ 7. Detectores ..................................................................................................................................... 7.1. Presostatos ............................................................................................................................ 7.2. Termostatos ........................................................................................................................... 7.3. Detectores de nivel ................................................................................................................. 8. Lámparas de señalización ............................................................................................................... 9. Prevención de riesgos en el manejo de las herramientas .................................................................... 9.1. Clasificación ........................................................................................................................... 9.2. Riesgos derivados .................................................................................................................. 9.3. Prevención de los riesgos ........................................................................................................ RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 4 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN ............................................................... INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 1. Tipos de anomalías en una instalación eléctrica ................................................................................. 1.1. Sobreintensidades .................................................................................................................. 1.2. Defecto de aislamiento ............................................................................................................ 2. Fusibles ......................................................................................................................................... 2.1. Tipos de fusibles ..................................................................................................................... 2.1.1. Tipo cuchilla ................................................................................................................... 2.1.2. Tipo cilíndrico ................................................................................................................. 2.1.3. Tipo D ............................................................................................................................ 2.1.4. Tipo DO .......................................................................................................................... 2.2. Referenciado de fusibles .......................................................................................................... 3.Relé térmico .................................................................................................................................... 3.1. Funcionamiento del relé térmico ............................................................................................... 4. Interruptores magnetotérmicos ........................................................................................................ 5. Interruptor diferencial ...................................................................................................................... 5.1. Funcionamiento ....................................................................................................................... 6. Seguridad eléctrica ......................................................................................................................... 6.1. Protección de los aparatos ...................................................................................................... 6.2. Protección de las personas ...................................................................................................... 6.2.1. Protección contra contactos directos ............................................................................... 6.2.2. Protección contra contactos indirectos ............................................................................. RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 5 SÍMBOLOS Y ESQUEMAS ELÉCTRICOS ................................................... INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1. Símbolos eléctricos ........................................................................................................................ 1.1. Referenciado de los aparatos eléctricos ................................................................................... 1.2. Letras para designación de aparatos ........................................................................................ 1.3. Colores para pulsadores .......................................................................................................... 1.4. Colores para lámparas de señalización ..................................................................................... 1.5. Colores para pulsadores luminosos .......................................................................................... 2. Esquemas eléctricos .......................................................................................................................

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Manual de Electricidad Naval 2.1. Esquemas de potencia ............................................................................................................ 2.2. Esquemas de mando ............................................................................................................... 2.3. Esquema general de conexiones .............................................................................................. RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 6 DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA ........................................ INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1. Cuadros eléctricos .......................................................................................................................... 2. Cuadros principales ........................................................................................................................ 2.1. Alojar los dispositivos necesarios para el acoplamiento de los alternadores ................................ 2.2. Alojar los elementos de protección de los alternadores .............................................................. 2.3. Distribuir la corriente a los demás servicios del buque ............................................................... 3. Cuadros eléctricos .......................................................................................................................... 3.1. Características más importantes .............................................................................................. 3.1.1. Dimensiones y formas ..................................................................................................... 3.1.2. Materiales ...................................................................................................................... 3.1.3. Grado de protección ....................................................................................................... 4. Cuadros de emergencia ................................................................................................................... RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 7 BATERÍAS ............................................................................................. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1. Principio de funcionamiento ............................................................................................................. 2. Acumuladores de plomo .................................................................................................................. 3. Partes de una batería ...................................................................................................................... 3.1. Placas .................................................................................................................................... 3.2. Separadores ........................................................................................................................... 3.3. Electrolito ............................................................................................................................... 3.4. Vaso o recipiente .................................................................................................................... 4. Proceso de descarga ...................................................................................................................... 5. Proceso de carga ........................................................................................................................... 5.1. Forma práctica de realizar la carga de una batería ..................................................................... 6.Capacidad de una batería ................................................................................................................. 6.1. Conexiones de una batería ....................................................................................................... 6.1.1. Conexión en serie ........................................................................................................... 6.1.2. Conexión en paralelo ....................................................................................................... 7.Conservación y mantenimiento de una batería .................................................................................... 7.1. Control del nivel del electrolito ................................................................................................. 7.2. Comprobación de la densidad del electrolito ............................................................................. 7.3. Limpieza ................................................................................................................................ 8.Sulfatación de las baterías ................................................................................................................ 9. Riesgos asociados al uso de baterías ............................................................................................... 9.1. Presencia de hidrógeno ........................................................................................................... 9.2. Ácido sulfúrico ........................................................................................................................ RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 8 GENERADORES ELÉCTRICOS ................................................................. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1. Magnetismo ................................................................................................................................... 2. Electricidad y magnetismo ...............................................................................................................

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Manual de Electricidad Naval 3. Generadores de corriente eléctrica .................................................................................................. 4. Generación de corriente en una espira ............................................................................................. 5. Dinamos ......................................................................................................................................... 5.1. Disyuntor ................................................................................................................................ 6. Alternadores ................................................................................................................................... 6.1. Rectificación de la corriente generada ...................................................................................... 6.2. Regulador de voltaje ................................................................................................................ 6.3. Elementos de un alternador ..................................................................................................... 7. Protección de los alternadores ......................................................................................................... RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 9 MOTORES ELÉCTRICOS......................................................................... INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 1. Descripción .................................................................................................................................... 2. Motor de corriente continua ............................................................................................................. 3. Motores asíncronos trifásicos .......................................................................................................... 3.1. Constitución de los motores asíncronos trifásicos ..................................................................... 3.2. Caja de bornes ....................................................................................................................... 3.2.1. Conexión en estrella ........................................................................................................ 3.2.2. Conexión en triángulo ...................................................................................................... 3.3. Placa de características .......................................................................................................... 3.4. Arranque directo ..................................................................................................................... 3.5. Inversión de sentido de giro ..................................................................................................... 3.6. Arranque estrella-triángulo ....................................................................................................... 3.7. Conexión de un motor trifásico como monofásico ..................................................................... 3.8. Averías y mantenimientos ........................................................................................................ 3.8.1. Averías elétricas ............................................................................................................. 3.8.2. Averías mecánicas .......................................................................................................... 4.Seguridad eléctrica .......................................................................................................................... RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 10 INSTALACION ELÉCTRICA EN MOTORES DIESEL .................................. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1. Arranque eléctrico .......................................................................................................................... 2. Sistema de alarmas ........................................................................................................................ 2.1. Alarmas del motor .................................................................................................................. 2.2. Alarmas generales .................................................................................................................. 3. Parada del motor diesel .................................................................................................................. 4. Seguridad de los motores ............................................................................................................... RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 11 PREVENCIÓN DE RIESGOS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS ................ INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1. Efectos de la corriente eléctrica ....................................................................................................... 2. Factores que influyen en los efectos ................................................................................................. 2.1. Intensidad de la corriente ........................................................................................................ 2.2. Tiempo de contacto ................................................................................................................ 2.3. Resistencia del cuerpo humano ................................................................................................ 2.4. Tensión y tipo de corriente ....................................................................................................... 2.5. Recorrido de la corriente por el cuerpo ....................................................................................

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Manual de Electricidad Naval 3. Protección contra los efectos de la electricidad ................................................................................ 3.1. Protección contra contactos directos ....................................................................................... 3.2. Protección contra contactos indirectos ..................................................................................... RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... AUTOEVALUACIÓN ..............................................................................................................................

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SOLUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES ............................................................................................ 127 GLOSARIO DE TÉRMINOS ....................................................................................................... 148 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 151 ANEXO: CUADERNILLO DE ACTIVIDADES Y SOLUCIONES ......................................................... 153 INDICE DE ACTIVIDADES ACTIVIDAD 1. Naturaleza de la corriente eléctrica .................................................................................. ACTIVIDAD 2. Medida con el voltímetro ................................................................................................. ACTIVIDAD 3. Medida de intensidad ...................................................................................................... ACTIVIDAD 4. Medida de resistencia ..................................................................................................... ACTIVIDAD 5. Realizar circuito serie ..................................................................................................... ACTIVIDAD 6. Circuito paralelo ............................................................................................................. ACTIVIDAD 7. Instalaciones de alumbrado ............................................................................................. ACTIVIDAD 8. Circuito conmutado ........................................................................................................ ACTIVIDAD 9. Montaje tubo fluorescente ............................................................................................... ACTIVIDAD 10. Aparatos eléctricos ...................................................................................................... ACTIVIDAD 11. Circuito de iniciación ..................................................................................................... ACTIVIDAD 12. Realimentación de relé .................................................................................................. ACTIVIDAD 13. Enclavamiento por pulsadores ....................................................................................... ACTIVIDAD 14. Enclavamiento por contacto auxiliar ............................................................................... ACTIVIDAD 15. Temporización al trabajo ............................................................................................... ACTIVIDAD 16. Temporización a la desconexión .................................................................................... ACTIVIDAD 17. Anomalías eléctricas ..................................................................................................... ACTIVIDAD 18. Anomalías de la corriente eléctrica y aparatos de protección ........................................... ACTIVIDAD 19. Tipos de fusibles .......................................................................................................... ACTIVIDAD 20. Símbolos eléctricos ...................................................................................................... ACTIVIDAD 21. Símbolos de aparatos ................................................................................................... ACTIVIDAD 22. Marcado de bornes de los aparatos ............................................................................... ACTIVIDAD 23. Cuadros eléctricos ....................................................................................................... ACTIVIDAD 24. Cuadro de emergencia .................................................................................................. ACTIVIDAD 25. Baterías ....................................................................................................................... ACTIVIDAD 26. Control de carga de una batería ..................................................................................... ACTIVIDAD 27. Generadores eléctricos ................................................................................................. ACTIVIDAD 28. Campo magnético ........................................................................................................ ACTIVIDAD 29. Transformador ............................................................................................................. ACTIVIDAD 30. Rectificación de la corriente en un alternador ................................................................. ACTIVIDAD 31. Motores eléctricos ....................................................................................................... ACTIVIDAD 32. Cambio de sentido de giro de un motor de corriente continua .......................................... ACTIVIDAD 33. Arranque directo de un motor trifásico ........................................................................... ACTIVIDAD 34. Inversión de giro ........................................................................................................... ACTIVIDAD 35. Arranque estrella triángulo ............................................................................................ ACTIVIDAD 36. Motor trifásico con corriente monofásica ....................................................................... ACTIVIDAD 37. Montar motor trifásico en red monofásica ...................................................................... ACTIVIDAD 38. Comprobación de un motor ........................................................................................... ACTIVIDAD 39. Arranque motores diesel ............................................................................................... ACTIVIDAD 40. Alarmas del motor ........................................................................................................ ACTIVIDAD 41. Alarmas sentinas y tanque aceite hidráulico .................................................................... ACTIVIDAD 42. Parada automática ....................................................................................................... ACTIVIDAD 43. Lámparas en paralelo ................................................................................................... ACTIVIDAD 44. Lámparas en serie ........................................................................................................

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Manual de Electricidad Naval ACTIVIDAD 45. Lámparas en paralelo conmutada .................................................................................. ACTIVIDAD 46. Alumbrado temporizado ................................................................................................ ACTIVIDAD 47. Arranque a distancia del motor ...................................................................................... ACTIVIDAD 48. Motor polipasto ............................................................................................................ ACTIVIDAD 49. Bomba de achique automática ...................................................................................... ACTIVIDAD 50. Arranque estrella triángulo con inversor de giro ..............................................................

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UNIDAD DIDÁCTICA 1 NOCIONES BÁSICAS DE ELÉCTRICIDAD

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN La energía eléctrica forma parte de nuestras vidas, el desarrollo de la humanidad no se entendería sin la energía eléctrica, ya que estamos rodeados de todo tipo de aparatos que utilizan esta forma de energía, que nos facilitan las tareas en el trabajo, hogar, ocio, etc. Los efectos de la corriente eléctrica se conoce desde hace mucho tiempo, pero no es hasta hace relativamente poco tiempo cuando se a empezado a comprender su naturaleza y por lo tanto se han podido desarrollar y extender su uso hacia infinidad de campos. A lo largo de esta unidad vamos a ver las magnitudes fundamentales que intervienen en cualquier circuito eléctrico, así como los tipos de corriente que existen y la forma de distribuirla. Un buen conocimiento de estos fenómenos y magnitudes nos facilitarán la compresión de otros conceptos más complejos que se verán a lo largo de este manual

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer los fundamentos de la electricidad, en que consiste, sus magnitudes y diferentes formas de producción y distribución.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer los fundamentos de la corriente eléctrica. Conocer las tres magnitudes más importantes que intervienen en la corriente eléctrica, así como las unidades empleadas. Conocer la diferencia entre corriente continua y corriente alternas Distinguir entre circuito serie y paralelo, y conocer la diferencia de tensión e intensidad que circula por cada uno de ellos. Ser consciente de los peligros que puede ocasionar la corriente eléctrica y las normas básicas para su prevención.

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Manual de Electricidad Naval 1. NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Actividad Nº 1

NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Explica en que consiste la corriente eléctrica

Está demostrado que todos los materiales están compuestos por unos elementos indivisibles llamados átomos.

Figura 2 Comportamiento de los electrones de los átomos

Existen otros materiales en los que los electrones están firmemente unidos al núcleo y aunque le sometamos a una diferencia de potencial estos no se mueven, son los que llamamos aislantes.

Figura 1 Estructura del átomo

Estos átomos están formados por un núcleo compuesto de protones y neutrones y unas partículas que giran alrededor de estos, de igual manera que los planetas giran alrededor del sol.

2. RESISTENCIA ELÉCTRICA Hemos visto como la corriente eléctrica consiste en un flujo de electrones en un sentido determinado, pero todos los materiales incluidos los conductores ofrecen una resistencia al paso de los electrones.

Por convenio se le asigna a los protones una carga positiva y a los electrones una carga negativa.

Entre los metales, el que menos resistencia ofrece al paso de los electrones es la plata, seguido del cobre y luego el aluminio.

El número de protones y el de electrones son iguales, por lo que los átomos en su conjunto no tienen carga eléctrica.

Por lo tanto la resistencia eléctrica es una característica de los materiales. Otro factor que influye en la resistencia es la longitud del conductor, o sea, cuanto mayor sea la longitud más resistencia ofrecerá al paso de la corriente. También la resistencia depende de la sección del conductor, cuanto menor sea la sección del conductor mayor será la resistencia que presente al paso de la corriente eléctrica.

Existen algunos materiales como por ejemplo los metales en los que los electrones no están íntimamente ligados al núcleo y por lo tanto se desplazan libremente de un núcleo a otro, sin que tengan una dirección concreta. Pero cuando a un metal o material conductor se le aplica una diferencia de potencial los electrones se desplazan todos en la misma dirección, produciendo una corriente eléctrica.

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Manual de Electricidad Naval mayor cantidad de agua pasará por segundo. Resistencia: Es la oposición que presentan los conductores al paso de la corriente eléctrica

Y en segundo lugar a la resistencia del circuito; cuanto mayor sea la resistencia menor cantidad de electricidad pasará. Volviendo al símil hidráulico, si en la tubería que une los dos tanques le hacemos un estrechamiento el caudal será menor aunque la diferencia de alturas sea igual.

La unidad de medida de la resistencia es el Ohmio y se representa por la letra griega Ω.

3. DIFERENCIA DE POTENCIAL Para que se produzca la corriente eléctrica en un conductor este debe estar sometido a una diferencia de potencial. Para explicar como se produce esto vamos a recurrir a un símil hidráulico, de la figura de la izquierda, si tenemos los dos tanques con el mismo nivel de líquido al abrir la válvula de comunicación no se producirá ningún desplazamiento de líquido. Pero si el nivel es diferente en cada tanque figura de la izquierda al abrir la válvula de comunicación, se producirá una circulación de líquido del tanque con mayor nivel al tanque con menor nivel.

Figura 4 Símil hidráulico de la resistencia.

Intensidad de corriente: Es la cantidad de electricidad que pasa por un conductor La unidad de intensidad es el amperio, y se representa por la letra A.

5. CLASES DE CORRIENTE Se pueden distinguir dos clases de corriente según que la dirección del flujo de electrones sea siempre la misma o varíe con el tiempo, así tenemos: corriente continua y corriente alterna.

Figura 3 Símil hidráulico de la electricidad

TIPOS DE CORRIENTE

Esto es lo que ocurre en un circuito eléctrico si entre los dos extremos de un conductor existe una diferencia de potencial se produce una circulación de corriente eléctrica. Si el potencial es el mismo, no se producirá el paso de corriente.

CORRIENTE CONTINUA

CORRIENTE ALTERNA

5.1. CORRIENTE CONTINUA

Diferencia de potencial: Para conseguir que se produzca circulación de corriente es necesario que exista una diferencia de potencial, que propicie esta corriente

Es aquella donde los electrones circulan siempre en el mismo sentido, como por ejemplo las producidas por una dinamo, una batería o una pila.

5.2. CORRIENTE ALTERNA

La diferencia de potencial se mide en voltios y se representa con la letra V.

Es aquella donde el sentido de movimiento de los electrones cambia de sentido cada cierto tiempo. En Europa el cambio de sentido se realiza 50 veces por segundo, y este tipo de corriente es producido por los alternadores.

4. INTENSIDAD ELÉCTRICA Como hemos vistos cuando a un circuito eléctrico se le aplica una diferencia de potencial, se establece una circulación de electrones o corriente eléctrica, la intensidad eléctrica representa a la cantidad de electrones por segundo que pasa por ese conductor. La cantidad de electricidad que circula por el circuito depende de dos factores. En primer lugar depende de la diferencia de potencial en el circuito; volviendo al símil hidráulico, cuanto mayor sea la diferencia de altura entre los dos tanques de la figura 3

Figura 5 Corriente alterna

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Manual de Electricidad Naval 6. APARATOS DE MEDIDAS Para conocer los valores de todas estas magnitudes que nos encontramos en un circuito eléctrico se dispone de distintos aparatos de medidas.

6.1. VOLTÍMETRO Es el aparato que nos sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito, para realizar la medida con este aparato hay que poner los terminales del mismo en paralelo con el objeto a medir. Medidas con el voltímetro: Para medir con el voltímetro debemos colocar los terminales del aparato de medición en los extremos del elemento que queremos realizar la medición

Actividad Nº 2

Figura 6 Medida con el voltímetro

MEDIDA CON EL VOLTÍMETRO

Realizar el esquema eléctrico de la figura y realizar mediciones de la tensión en diferentes puntos del circuito

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Manual de Electricidad Naval 6.2. AMPERÍMETRO Mide la intensidad de corriente por un conductor, para realizar la medida hay colocar el aparato en serie en el circuito que queremos medir. Medición con el amperímetro: Como la intensidad es la cantidad de corriente que pasa por un conductor, el aparato de medida se debe de poner en serie con el circuito para poder medir la corriente que circula Figura 7 Medida con el amperímetro

Actividad Nº 3

MEDIDA DE INTENSIDAD

Construir el circuito de la figura y medir la intensidad que circula por el circuito, intercalando el aparato de medida

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Manual de Electricidad Naval 6.3. OHMIÓMETRO

Medidas con el ohmiometro: Hay que poner los terminales de medida en paralelo con el objeto que queremos medir la resistencia. Sobre todo hay que realizar la medida sin tensión en el cirucuito, ya que puede provocar la rotura del aparato de medida.

Es el aparato encargado de medir la corriente eléctrica, los terminales del aparato medidor hay que colocarlos en paralelo con el objeto a medir.

6.4. POLÍMETROS Son los aparatos de medidas portátiles más utilizados actualmente. Con un mismo aparato se pueden hacer la mayoría de las mediciones. Lo normal es que puedan hacer mediciones de tensión, tanto de corriente continua como de corriente alterna, de intensidad, y de resistencia. Teniendo que seleccionar el rango de medición. Figura 8 Medición con el ohmniometro

Actividad Nº 4

MEDIDA DE RESISTENCIA

Realizar mediciones de resistencia a diversos aparatos eléctricos Lámparas de varias tensiones y pontencia La bobina de un contactor Resistencias de varios valores El bobinado eléctrico de un motor La resistencia de un calefactor Etc.

7. CIRCUITOS ELÉCTRICOS TIPOS DE CIRCUITOS

Para que se produzca la circulación de la corriente eléctrica es necesario disponer de algunos elementos, como son: generador de corriente, que puede ser una batería, una dinamo, un alternador, etc;

CIRCUITOS SERIE

receptor, que son los aparatos consumidores como: una bombilla, un motor, un calefactor, etc;

CIRCUITOS PARALELO

7.1. CIRCUITO SERIE En este tipo de circuitos la intensidad que recorre el circuito es la misma para todos los receptores, sin embargo la tensión entre cada uno de los elementos es menor que la de la red, y se reparte por cada receptor dependiendo de la resistencia de cada uno.

conductores que permiten el paso de la corriente como los cables; y los elementos de control que pueden ser de protección como fusibles, magnetotérmicos o de maniobra como interruptores, pulsadores, o relés. Los circuitos según como estén colocados los receptores o los generadores de corriente pueden ser circuitos serie o circuitos paralelo.

Figura 9 Circuito Serie

8

Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 5

REALIZAR CIRCUITO SERIE

Realizar el montaje eléctrico de la figura, utilizando una fuente de alimentación de 24 voltios y realizar mediciones de caída de tensión, entre (a – b), (b – c), (c – d), (a – c) y ( b – d), anotar en el cuaderno los resultados y compararlos. Realizar también la medida de la intensidad del circuito.

7.2. CIRCUITO PARALELO En este caso la tensión es la misma para todos los receptores que será igual a la de la red, pero la intensidad de corriente que circula por la red se divide por cada una de las líneas del circuito como se muestra en la figura.

Figura 10 Circuito paralelo

Actividad Nº 6

CIRCUITO PARALELO

Realizar el esquema del circuito de la figura y realizar las mediciones de intensidad por la lámpara A, la lámpara B y la lámpara C, así como la general del circuito, medir también la caída de tensión en cada una de las lámparas

9

Manual de Electricidad Naval 8. RIESGOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Los efectos de la corriente eléctrica dependen de varios factores como son:

La corriente eléctrica es una de las formas de energías más utilizadas, sin embargo, es también una fuente de peligros para las personas, representa un riesgo invisible y ocasiona del 4 al 8% de los accidentes de trabajo mortales.

8.1. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Los efectos de la corriente eléctrica por el organismo dependen en gran medida de la intensidad que circula por el cuerpo humano y por el tiempo. Y varía desde pequeña sensación hasta ocasionar la muerte.

Intensidad de la corriente eléctrica

La fibrilación ventricular es una contracción incordinada del corazón que supone la supresión de la actividad del corazón y por lo tanto no llega la sangre al cerebro, produciéndose lesiones que ocasionan la muerte.

Valor de la tensión Tiempo de contacto Frecuencia en corriente alterna Estado del organismo de las personas

Intensidad de la corriente

Efectos en el organismo

Eléctrica 1 a 3 mA

Sensación muy débil. No hay peligro

5 a 10 mA

Contracciones de los músculos y pequeñas alteraciones del sistema respiratorio.

10 a 15 mA

Principio de tetanización muscular, contracciones violentas e incluso permanentes de las extremidades

15 a 30 mA

Contracciones violentas e incluso permanente de la caja torácica. Parálisis respiratoria. Alteración del ritmo cardiaco.

Más de 30 mA

Fibrilación ventricular cardiaca y parada del corazón.

2. Resistencia del cuerpo: el cuerpo humano se comporta como un semiconductor, pues su resistencia varía con la tensión aplicada.

8.2. INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA La intensidad que circula por el organismo cuando se punen en contacto con algún elemento activo de la instalación eléctrica depende de dos factores:

FACTORES QUE AFECTAN A LA RESISTENCIA DEL ORGANISMO

1. Diferencia de potencial aplicada: Es la tensión existente en la red, a mayor tensión mayor será el paso de corriente eléctrica y por lo tanto más peligrosa es.

Superficie de contacto, a mayor superficie la resistencia es menor Humedad del cuerpo, al ser el agua buen conductor de la electricidad facilita la circulación de esta.

TENSIONES DE SEGURIDAD Locales húmedos

24 V

Locales secos

50 V

Locales sumergidos

12 V

Presión de contacto, a mayor presión mayor paso de corriente

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Manual de Electricidad Naval 8.3. PRIMEROS AUXILIOS A ACCIDENTADOS POR CORRIENTE ELÉCTRICA

2. Si el accidentado a perdido el sentido realizar la respiración artificial.

1. Separar al accidentado de la corriente eléctrica.

No interrumpir la respiración artificial hasta que se restablezca la respiración natural, en ocasiones esta operación puede llevar mucho tiempo.

Si es posible cortar el suministro de corriente eléctrica, hacerlo. En caso contrario separar al herido por medio de pértigas o elementos aislantes, ya que se corre el peligro de ser afectado por una descarga.

11

Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD A lo largo de esta unidad didáctica hemos visto los siguientes conceptos relacionados con la corriente eléctrica: La corriente eléctrica consiste en una corriente de electrones a lo largo de unas sustancias conductoras que tienen la característica, que algunos de sus electrones están compartidos por varios átomos. Y al ser sometidos a una diferencia de potencial circulan a lo largo de él. La resistencia eléctrica de un conductor es la oposición que presenta cada una de estas sustancias al paso de este flujo de electrones. Y se mide en ohmios La diferencia de potencial es la fuerza que aplicada sobre un conductor hace que los electrones circulen. Se mide en voltios. La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de estos electrones que circulan por segundo por un conductor. Aumenta al aumentar la diferencia de potencial y disminuye cuando aumenta la resistencia. Corriente continua es aquella donde la dirección de la corriente eléctrica es siempre en la misma dirección. Corriente alterna cuando la dirección de la corriente eléctrica varía 50 veces por segundo. Aparatos de medida nos sirven para conocer las magnitudes eléctricas que circulan por un circuito eléctrico. Tenemos el voltímetro, amperímetro y ohmiómetro. Circuitos serie cuando por los aparatos receptores de un circuito circula la misma intensidad y la caída de tensión se reparte por todos los receptores. Circuito paralelo cuando la intensidad del circuito se reparte por los receptores en el instalados y a todos le afecta la misma diferencia de potencial. Riesgos derivados del uso de la corriente eléctrica, los efectos nocivos del paso de la corriente eléctrica por el organismo que depende de la intensidad que circule por el cuerpo para que las lesiones sean más o menos graves. Pudiendo producir hasta la muerte.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. Haz un dibujo de la configuración de los átomos 2. Explica en que consiste la corriente eléctrica 3. ¿Porqué algunos materiales son conductores de la electricidad y otros como los aislantes no? 4. ¿Qué entiendes por diferencia de potencial? 5. ¿Tienen todos los materiales conductores la misma resistencia? ¿Por qué? 6. Cuantos tipos de corriente eléctrica hay. 7. Explica que diferencia hay entre un circuito serie y otro paralelo. 8. ¿Qué factores influyen en la resistencia del organismo?

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Manual de Electricidad Naval

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UNIDAD DIDÁCTICA 2 INSTALACIONES DE ALUMBRADO

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN La primera utilización de la electricidad en los barcos fue para usos de alumbrado, hoy en día el uso de la electricidad se ha extendido ha multitud de usos. A pesar de todo las instalaciones de alumbrado en los barcos siguen siendo una parte importante de la potencia eléctrica instalada. Dentro de las instalaciones de alumbrado se pueden distinguir tres grupos: En primer lugar las de alumbrado general que consisten en las luces de los pasillos, camarotes, alumbrado de cubierta, etc. Luego tenemos las luces de navegación, que a pesar de tener poca potencia instalada, tiene una gran importancia en cuanto a la navegación y tiene que reunir una serie de características especiales que la diferencia de las demás. Por último tenemos el alumbrado de emergencia que nos permitirá tener iluminación en caso que falle la fuente de energía principal. Para llevar a cabo la iluminación a bordo disponemos de diversos tipos de lámparas, como son las de incandescencia con sus diferentes tipos de casquillos y también los tubos fluorescentes. Este tipo de lámparas necesitan para su funcionamiento de una serie de elementos especiales como ya veremos.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer las distintas instalaciones de alumbrado existente a bordo de los buques, así como su forma de conexionado y las distintas lámparas utilizadas en cada aplicación

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Distinguir los diferentes tipos de lámparas utilizadas en las instalaciones de alumbrado. Conocer las diferentes medidas y tamaños de los casquillos metálicos de las lámparas de incandescencia. Conocer las instalaciones de alumbrado general y forma de realizar el cableado en los distintos tipos de realizaciones que se pueden efectuar. Conocer las características especiales de las luces de navegación y características especiales de su instalación. Analizar las características especiales del alumbrado de emergencia.

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Manual de Electricidad Naval 1. INSTALACIONES DE ALUMBRADO Actividad Nº 7

INSTALACIONES DE ALUMBRADO

Enumera los distintos tipos de alumbrado que crees que existen en un buque.

Alumbrado general: Está compuesto principalmente por lámparas de incandescencia y tubos fluorescentes. La energía para este tipo de alumbrado proviene de los generadores principales del barco que normalmente son accionados por motores diesel y trabajan a una tensión de 220 voltios. Dan servicio al alumbrado de los compartimentos del buque como pueden ser: puente de gobierno, alumbrado de cámara de máquinas, alumbrado de pasillos, camarotes, etc.

INSTALACIONES DE

Luces de navegación: Son las luces que todo barco debe de llevar para navegar de noche y dependen de: tipo de barco, si está pescando, etc.

ALUMBRADO

Alumbrado de emergencia: El alumbrado de emergencia debe de saltar automáticamente cuando por cualquier motivo falla la fuente de energía normal. Normalmente es alimentado por un grupo de baterías y permite mantener alumbrada las partes esenciales del buque.

2. ALUMBRADO GENERAL

2.1. LÁMPARAS DE INCANDESCENCIA

Las lámparas utilizadas en este tipo de alumbrado son de tres tipos principalmente:

Las lámparas de incandescencia o de filamento metálico fueron las primeras lámparas que se utilizaron y están compuestas por un filamento que al paso de la corriente eléctrica se calientan a unos 2.800 oC y se pone incandescente emitiendo luz y calor, este filamento esta dentro de una ampolla de vidrio que tiene hecho el vacío en su interior para evitar que el metal se queme este metal suele ser tungsteno o wolframio que tienen unas temperatura de fusión de unos 3.400 oC.

Lámparas de incandescencia Lámparas fluorescentes

18

Manual de Electricidad Naval Están compuestas de una ampolla de vidrio, en su interior se aloja el filamento de wolframio y un casquillo metálico que sirve para conectar la lámpara al portalámparas. Clasificación de los casquillos de las lámparas

Tipo de Casquillo

Designación

Goliat

E - 40

Medio

E - 27

Pequeño

E - 14

Miniatura

E - 10

CASQUILLO A

Normal

B - 22

BAYONETA

Pequeño

B - 15

CASQUILLO ROSCADO

Las lámparas pueden clasificar por la forma del vidrio o el acabado de este pero su característica más importante además de a la tensión que trabajen y la potencia que desarrollen es la forma del casquillo metálico con que se sujeta a la base.

Punto de luz accionado por un interruptor monopolar. (A) Punto de luz accionado desde dos sitios diferentes por dos conmutadores.(B) Punto de luz accionados desde tres lugares distintos mediante un conmutador y un inversor.(C)

2.1.1. ESQUEMAS DE CONEXIONES El sistema de encendido y apagado del alumbrado de los distintos compartimentos del buque pueden realizarse de diferentes tipos de montajes. Los más usuales son:

Figura 11 Instalaciones de alumbrado

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Manual de Electricidad Naval

CIRCUITO CONMUTADO

Actividad Nº 8

Realizar el circuito del esquema, colocando una lámpara y dos conmutadores, de manera que la lámpara se pueda encender y apagar desde cualquiera de los dos conmutadores.

2.2.1. CIRCUITO FLUORESCENTES

2.2. LÁMPARAS FLUORESCENTES Las lámparas fluorescentes tienen una sustancia que emiten luz en presencia de radiaciones ultravioletas.

DE

LÁMPARAS

Este tipo de lámpara no se conecta directamente a la red sino que necesita de unos elementos auxiliares para su encendido. Estos son: una reactancia, cebador y los portalámparas

Estas radiaciones se producen entre los electrodos que hay en el interior del tubo. Las partes más importantes de estas lámparas son:

ELEMENTOS AUXILIARES PARA EL ENCENDIDO

Clavijas de contacto: Este tipo de lámparas necesitan unos soportes especiales para su sujeción y toma de corriente. Esto se consigue por medio de las clavijas que se colocan en los porta tubos.

Reactancia la reactancia limita la corriente y genera la tensión inducida necesaria para ionizar el vapor de mercurio para que se produzca el encendido de la lámpara.

Ánodo y cátodo: El cátodo emite los electrones que al chocar con los átomos de mercurio emiten radiaciones ultravioletas. Al trabajar con corriente alterna, el sentido de la corriente cambia de sentido constantemente por lo que llevan un ánodo y cátodo a ambos extremos del tubo. Materia fluorescente: al ser excitada por las radiaciones ultravioletas genera luz visible. Atmósfera de argón y vapor de mercurio: emiten las radiaciones ultravioletas.

Figura 12 Lámpara fluorescente

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Cebador durante el encendido cierra el circuito del cátodo para que se caliente, al cabo de unos instantes el cebador abre, la reactancia produce una sobretensión que produce el cebado del arco a través de la atmósfera del argón, manteniéndose este arco.

Manual de Electricidad Naval

CIRCUITO CONMUTADO

Actividad Nº 9

Realizar el montaje de un tubo fluorescente tal como aparece en el esquema adjunto, utilizando: cebador, porta tubos y reactancia

3. LUCES DE NAVEGACIÓN

rriente principal, automáticamente entre en servicio la fuente de energía de emergencia.

Las luces de navegación deben ir protegidas contra el agua y la humedad, debiendo ser las faroleras estancas.

4. SEGURIDAD EN EL ALUMBRADO Todo buque debe llevar un sistema de alumbrado de emergencia para que en caso de fallo de la fuente de energía principal, se pueda disponer de luz para entre otras cosas reparar la avería que haya producido la falta de corriente del generador principal.

El voltaje máximo permitido en el alumbrado de navegación es el de 24 voltios. Esto es debido, aparte de la seguridad en el trabajo, a que en caso de avería del generador de corriente principal, se pueda dar servicio a las luces de navegación con un grupo de baterías de emergencia.

Características del alumbrado de emergencia

Las luces de navegación se componen de:

Debe ser independiente del alumbrado general.

Banda de babor

Luz verde

112,5º de visibilidad

Banda de estribor

Luz roja

112,5º

Luz de tope

Luz blanca 225º

“

Luz de alcance

Luz blanca 135º

“

La tensión de las lámparas será de 24 voltios para que puedan alimentarse con las baterías de emergencia.

“

Se deben probar periódicamente para comprobar el estado de las lámparas

Como se ha mencionado anteriormente las luces de navegación, es un sistema importantísimo en el funcionamiento del buque, es por ello que tiene unas características especiales.

Deben haber alumbrado de socorro en los siguientes locales: Puente y derrota, así como sus instrumentos.

Características de las luces de navegación

Cámara de máquinas

Cada una de las luces que debe llevar el barco, deben ir duplicadas de manera que si durante la navegación se funde una se pueda encender la otra inmediatamente.

Locales de reunión. Proyectores que iluminen el arriado de botes Pasillos y escaleras

Deben llevar un dispositivo especial para que cuando se funda una de las luces principales señaladas anteriormente suene una alarma que nos indique esta situación.

El alumbrado de emergencia al igual que las luces de navegación se conectan automáticamente cuando falta tensión en la red principal. En la unidad didáctica dedicada a los cuadros se estudiará detenidamente como se lleva a cabo esta.

Deben llevar un sistema de alimentación de emergencia para que en caso que falle la co-

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD En la presente unidad hemos visto: Instalaciones de alumbrado a bordo: alumbrado general, de emergencia y de navegación. Las lámparas de incandescencia y su clasificación en función del tipo de casquillo y su designación Conexiones de los sistemas de alumbrado, para que se puedan encender desde uno, dos o más puntos. Las lámparas fluorescentes, como funcionan, los elementos necesarios para su encendido y la forma de realizar su instalación Las luces de navegación, en que consisten y las características especiales que deben de reunir, dada su importancia para la seguridad en la navegación. Alumbrado de emergencia, sus características de funcionamiento.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. Explica cuantos tipos diferentes de instalaciones de alumbrado podemos encontrar en un buque 2. Di cuales son los dos tipos de lámpara más utilizadas en las instalaciones de alumbrado. 3. Como funcionan y de que están hechas las lámparas de incandescencia. 4. Realiza un cuadro con los distintos tipos de casquillos usados por las lámparas de incandescencia. 5. Dibuja los esquemas eléctricos correspondiente a una instalación de alumbrado que se pueda encender desde dos puntos diferentes y accionado por conmutadores. 6. Cuantas luces componen las luces de navegación de un buque y cuales son sus características especiales. 7. ¿Cuándo se debe encender automáticamente las luces de emergencia?

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Manual de Electricidad Naval

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UNIDAD DIDÁCTICA 3 ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN Los circuitos eléctricos necesitan para funcionar una serie de elementos en primer lugar un aparato que genere la corriente eléctrica aparatos receptores de la electricidad y que van a transformar la corriente eléctrica en trabajo útil. Y por último necesitamos unos elementos que transporten la corriente eléctrica y unos aparatos que nos permitan controlarla. A lo largo de esta unidad vamos a ver los elementos encargados de transportar la corriente eléctrica, y los elementos que nos van a permitir controlar a la corriente. Dentro de los elementos de control vamos a ver los de accionamiento manual, por electroimán y detectores de posición. Con todos ellos se irán realizado una serie de circuitos sencillos donde se aprenderán sus características de funcionamiento y a distinguir el marcado de estos aparatos. La realización de estos circuitos sencillos nos irán introduciendo en el automatismo de las instalaciones eléctricas, que en unidades posteriores se utilizarán de una manera práctica y con circuitos cada vez más complejos.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer los dispositivos utilizados para el transporte y conexión de la corriente eléctrica, su marcado, y utilización en los circuitos para su automatización.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer la constitución y tipos de conductores utilizados para el cableado en las instalaciones eléctricas. Conocer los distintos tipos de elementos de control de la corriente eléctrica. Aprender a realizar circuitos simples con la utilización de relés y contactores Aprender a realizar circuitos con temporizadores. Realizar automatismos sencillos combinando relés y temporizadores. Conocer los diferentes aparatos detectores que sirven para influir en el comportamiento de las instalaciones eléctricas. Utilizar lámparas de señalización para detectar visualmente el ciclo de funcionamientos de las instalaciones eléctricas automatizadas.

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Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 10

APARATOS ELÉCTRICOS

Enumera y describe los aparatos de control que conozcas

1. CONDUCTORES

recen en la figura, de los cuales pueden tener todos o solamente algunos, dependiendo del uso al que se le vaya a dedicar.

Los conductores eléctricos o cables son los encargados de transportar la corriente desde el generador al cuadro principal, de este a los cuadros de maniobra y de estos a los receptores y a los elementos de control.

1.1. CONSTITUCIÓN DE LOS CABLES ELÉCTRICOS En general los cables eléctricos están compuestos de un elemento conductor y un aislante que lo recubre. Los componentes de los cables son los que apa-

Figura 13 Constitución de un conductor

Cubierta

Es la envoltura del cable, da protección mecánica al mismo, su función no es estrictamente eléctrica. Los materiales comúnmente empleados son: Polietileno, goma, goma resistente a hidrocarburos, material textil, etc.

Armadura

Es un recubrimiento metálico que le da al cable una gran protección mecánica. Los materiales que se suelen emplear son: flejes de acero, flejes de aluminio, alambres de acero o aluminio, etc

Relleno

Es un material aislante que rellena los huecos entre el aislamiento y la armadura o cubierta

Aislante

Es el aislamiento del conductor eléctrico. Protege al conductor de defectos en el aislamiento. Los materiales más empleados son: Goma, P.V.C. (Cloruro de polivinilo), polietileno, etileno propileno, etc.

Conductor

Es el material encargado de transportar la corriente eléctrica, puede estar constituido de un hilo o de varios acolchados que si son finos constituyen los conductores flexibles. El material más empleado es el cobre recocido seguido del aluminio.

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Manual de Electricidad Naval 1.2. TIPOS DE CABLES ELÉCTRICOS

CLASIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES

Por el número de conductores

Por la tensión nominal

Corriente máxima

sección

Los cables eléctricos se caracterizan por el número de conductores y por la tensión nominal y por la sección del conductor.

Por la sección del conductor

1.2.1. POR EL NÚMERO DE CONDUCTORES

(mm2)

Unipolar

Tripolar

0,5

7

4,5

0,75

9

6

1

12

7,5

1,5

15

10

2,5

21

14

4

28

19

6

34

24

10

49

34

16

64

44

25

85

68

puede llegar a fundirse o provocar un incendio. En la tabla se muestra los valores de sección que se deben usar para diferentes intensidades. En cuanto a la caída de tensión, si el cable es largo y de poca sección se puede producir una gran caída de tensión, llegando al receptor una tensión menor que a la que tiene que trabajar el aparato en cuestión.

Figura 14 Cables unipolares y multipolares

Según el número de conductores los cables se pueden clasificar en unipolares y multipolares.

2. PULSADORES Son elementos de control accionados manualmente, que activan relés, contactores, lámparas, etc. Constan de dos partes, una la que es accionada por el operario y la otra que actúa sobre el circuito eléctrico.

1.2.1.1. Unipolares Son los que están compuestos del conductor, aislante y cubierta, se emplean para cablear el interior de los cuadros eléctricos.

Los pulsadores una vez que se deja de actuar sobre ellos recuperan su posición inicial debido a un resorte, por lo que su intervención en el circuito eléctrico dura solamente el tiempo que lo estemos pulsando.

1.2.1.2. Multipolares Son los que están compuestos por dos conductores (bipolares), tres conductores (tripolares), cuatro conductores (tetrapolares) o cinco conductores (pentapolares).

Normalmente llevan dos contactos uno normalmente abierto (NA) y otro normalmente cerrado (NC), cuando se pulsa el contacto cerrado se abre y el contacto abierto se cierra.

Son los que conducen la corriente eléctrica entre el cuadro eléctrico y los receptores o a los generadores de corriente. 1.2.2. POR LA TENSIÓN NOMINAL Corresponde a la máxima tensión que puede soportar su aislante. La tensión de trabajo debe ser inferior a la tensión nominal del cable. 1.2.3. POR LA SECCIÓN DEL CONDUCTOR La elección de la sección del conductor depende de dos factores: de la caída de tensión que se puede producir por el cable y de la intensidad máxima que va a circular por el cable.

Figura 15 Representación esquemática de un pulsador

Si la intensidad que circula por el cable es más elevada de la que puede soportar este se calienta y

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Manual de Electricidad Naval 2.1. MARCADO DE LAS BORNES

tos abiertos o cerrados.

Los contactos van marcados con un número de dos cifras:

Constitución: Están constituidos por una bobina dentro de una armadura de hierro en dos mitades separadas por un resorte.

La cifra de las decenas indica el número de orden del contacto en el pulsador, 1, 2,3 ó 4 etc.

Funcionamiento: Cuando se hace pasar corriente por la bobina esta atrae a la armadura de hierro abriendo los contactos N.C. y cerrando los contactos N.A.

Las cifras de las unidades son: 1 y 2 para contactos normalmente cerrados. 3 y 4 para contactos normalmente abiertos.

3. INTERRUPTORES Y CONMUTADORES Los interruptores y conmutadores también son elementos de control accionados manualmente. Pero permanecen en la posición hasta que son accionados otra vez. Los interruptores solo tienen dos posiciones, abriendo o cerrando el circuito.

Figura 17 Constitución de un relé

Permaneciendo en esta posición mientras está pasando corriente por la bobina. Una vez que deja de pasar la corriente por la bobina el resorte devuelve a la armadura y a los contactos a la posición inicial.

Los conmutadores pueden tener varias posiciones y se pueden seleccionar distintos circuitos.

Los relés se representan por la letra K seguido de un número de orden, los contactos de la bobina se representan por las letras A1 y A2 y los bornes se numeran igual que los pulsadores.

Figura 16 símbolo de un conmutador

4. RELÉS Figura 18 Marcado de los bornes de un relé

Los relés son interruptores que son accionados por medio de un electroimán. Puede tener varios contac-

Actividad Nº 11

CIRCUITO DE INICIACIÓN

Realizar el circuito eléctrico de la figura utilizando un relé, un pulsador y una lámpara de señalización que nos señalice la activación del relé.

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Manual de Electricidad Naval 4.1. REALIMENTACIÓN DE RELÉS

cha, así cuando soltamos el pulsador el relé se queda alimentado por un contacto NA del mismo relé.

En la actividad anterior cuando dejamos de accionar al pulsador la lámpara se apaga, cuando queremos accionar un aparato eléctrico por medio de pulsador se utiliza, un circuito eléctrico llamado realimentación.

En este caso para desactivar el relé hay que poner en la línea del circuito un contacto N.C de otro pulsador, que al ser accionado se corta el paso de corriente a la bobina del relé.

Esto consiste en conectar un contacto NA del relé en paralelo con el contacto NA del pulsador de mar-

Actividad Nº 12

REALIMENTACIÓN DE RELÉ

Realizar el circuito del esquema que representa la realimentación del relé, pondremos una lámpara para detectar cuando el relé está activado. Necesitaremos dos pulsadores, un relé con dos contactos NA y dos NC y una lámpara de señalización.

5. CONTACTORES Los contactores igual que los relés abren y cierran los contactos por medio de un electroimán, pero se diferencia de los relés en que tiene dos tipos de contactos: contactos principales y contactos auxiliares. Por medio de los contactos principales se pueden accionar receptores como: motores, instalaciones de alumbrado, resistencias, etc. a distancia y utilizando una tensión menor que la que utilizan los receptores con los que las personas que lo manejan no están expuestos a tensiones peligrosas.

Figura 19 Contactor

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Manual de Electricidad Naval señal de nivel, presión, temperatura o incluso por alguna anomalía eléctrica de la instalación. Un diseño muy corriente cuando se trabaja con contactores el enclavamiento de dos contactores, es decir, que un contactor no puede entrar mientras otro está activado, esta situación se da por ejemplo, en un motor que gira en dos sentidos y tiene un contactor para cada sentido de giro. Si entraran los dos contactores a la vez se produciría un cortocircuito. Para evitar esto se utiliza el enclavamiento.

Figura 20 Marcadores de los bornes del contactor

Los contactos auxiliares sirven cono elementos de control en el circuito de maniobra, por ejemplo para señalizar la puesta en marcha del aparato.

TIPOS DE ENCLAVAMIENTO

Los contactores se representan por las letras KM seguidas de un número de orden Los contactos principales se representan por un número de una sola cifra del 1 al 6

Enclavamiento Enclavamiento Enclavamiento por mecánico por pulsadores contacto auxiliar

La bobina y los contactos auxiliares se representan igual que los relés.

5.1.1. ENCLAVAMIENTO MECÁNICO En este caso se colocan los dos contactores juntos en el cuadro eléctrico y por medio de un dispositivo de bloqueo, cuando uno está activado evita que el otro pueda cerrar los contactos, aunque no evita que a la bobina le llegue corriente.

5.1. ENCLAVAMIENTO DE CONTACTORES Los contactores son ampliamente utilizados muchas instalaciones eléctricas, ya que permiten un grado de automatización de la instalación. Como en los relés, se usa mucho la realimentación para permitir accionar cualquier máquina por un pulsador de puesta en marcha, pudiéndose parar esta máquina con un pulsador de parada o por medio de alguna señal del propio proceso, como puede ser una

Actividad Nº 13

5.1.2. ENCLAVAMIENTO POR PULSADORES El enclavamiento por pulsadores consiste en realizar la instalación de manera que al dar al pulsador que pone en marcha un contactor desactiva al otro.

ENCLAVAMIENTO POR PULSADORES

Realizar el montaje del esquema adjunto, donde se representa una instalación de contactores, que no pueden entrar los dos a la vez. Una vez realizado el montaje comprobar su correcto funcionamiento.

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Manual de Electricidad Naval 5.1.3. ENCLAVAMIENTO POR CONTACTO AUXILIAR

ser activado con un contacto auxiliar que mantiene abierto la línea de corriente a la bobina del otro.

Con este tipo de instalación cuando un contactor está activado, impide que el otro contactor pueda

Para que el que está en reposo pueda entrar en marcha se ha de parar primero a otro contactor.

Actividad Nº 14

ENCLAVAMIENTO POR CONTACTO AUXILIAR

Realizar la instalación del esquema adjunto, realizando correctamente todas las conexiones, una vez realizado el circuito comprobar que funciona correctamente

6. RELÉS TEMPORIZADORES

6.1. TEMPORIZACIÓN A LA CONEXIÓN

Los relés temporizadores también abren o cierran contactos por medio de un electroimán pero a diferencia de los relés normales la apertura o cierre no es instantáneo sino que retardan la acción de apertura o cierre según un tiempo previamente establecido.

Retardan la apertura o cierre de los contactos a partir de que son activados. Los contactos no abren o cierran inmediatamente que le llega corriente, cuando transcurre el tiempo al que están programados actúa sobre los contactos.

Los hay de tres tipos según el retardo lo hagan al momento de activarlos, al desactivarlos o ambos. Por lo tanto tenemos:

Se representan por las letras KA

Figura 21 Temporizador a la conexión

33

Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 15

TEMPORIZACIÓN AL TRABAJO

Realizar la instalación eléctrica representada en el esquema adjunto con un relé temporizado al trabajo, don de la lámpara H1 no enciende hasta que no transcurre la temporización del relé

6.2. TEMPORIZACIÓN A LA DESCONEXIÓN

6.3. TEMPORIZACIÓN A LA CONEXIÓN/DESCONEXIÓN

En este caso los contactos auxiliares mantienen su posición después de la desconexión durante el tiempo al que estén programados

Este temporizador es una mezcla de los dos anteriores. A la conexión los contactos retardan la apertura o cierre y permanecen en esa posición hasta el tiempo al que esté programados después de la desconexión

Figura 22 Temporizador a la desconexión Figura 23 Temporizador a la conexión/desconexión

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Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 16

TEMPORIZACIÓN A LA DESCONEXIÓN

Realizar la instalación eléctrica del esquema adjunto, donde el contactor KM2 no entrará hasta que se desconecte KM1 y transcurra el tiempo del temporizador KA1

7. DETECTORES

7.2. TERMOSTATOS

Son unos elementos que detectan multitud de variables y la transforman en una señal eléctrica, esta puede ser del tipo todo o nada (contacto abierto o contacto cerrado) o puede ser una señal analógica en donde se da una idea del valor de lo que se está midiendo. Entre los más usuales tenemos lo siguientes: presostatos, termostatos, detectores de nivel, tacómetros, etc.

Son aparatos que detectan temperaturas. Su constitución es muy similar a la de los presostatos. Están compuestos de un bulbo relleno de un gas unido por un tubo capilar al cuerpo del termostato. La temperatura del lugar a medir se convierte en presión por el gas que llena el bulbo y en el cuerpo esta presión llega a la parte inferior de un fuelle donde puede accionar unos contactos que abren o cierran cuando se alcanza el valor prefijado. Al igual que los presostatos tienen un resorte por el que se regula la temperatura a la que los contactos cambian de posición.

7.1. PRESOSTATOS Son aparatos que detectan presión. Los más utilizados constan de un fuelle por donde le llega el valor de la presión a medir, por medio de un resorte de regulación se puede determinar a la presión que los contactos van a cambiar de posición. Normalmente traen otra regulación para regular la diferencia de presión a la que vuelven a su posición original.

7.3. DETECTORES DE NIVEL Son apartaos que detectan nivel. Están compuestos por un flotador con un imán incorporado que al subir o bajar el nivel abre o cierran unos contactos.

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Manual de Electricidad Naval 8. LÁMPARAS DE SEÑALIZACIÓN

9.2. RIESGOS DERIVADOS

Son lámparas colocadas en los cuadros eléctricos que nos indican el funcionamiento de determinados aparatos. Según el color indican si el aparato esta en servicio o no. Se usa el color verde para indicar el funcionamiento normal y el rojo como parada por sobrecarga u otra situación anómala.

Los riesgos derivados del uso de herramientas manuales son: Cortes, golpes, punzonamientos, etc. en las manos u otras partes del cuerpo. Lesiones oculares por proyecciones. Esguinces

La forma de representarla es como aparece en la figura.

Lesiones por sobreesfuerzos Electrocución o electrización en herramientas manuales eléctricas.

9.3. PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS. Las herramientas han de ser las adecuadas para la función que desempeñan, o sea, cada herramienta tiene un uso y no se debe usar con otro fin, por ejemplo, usar una llave inglesa como martillo. La forma de las herramientas se deben adaptar al uso que le corresponde, deben reducir al máximo la fatiga, la muñeca debe permanecer recta durante su uso.

Figura 25 Lámpara

Las herramientas de mano serán de material de buena calidad y resistentes. Los mangos serán de madera, lisos y sin astillas o bordes duros.

9. PREVENCIÓN DE RIESGOS EN EL MANEJO DE LAS HERRAMIENTAS Cuando estamos haciendo alguna instalación eléctrica necesitamos hacer uso de herramientas de mano para la ejecución del trabajo. El uso inadecuado de las herramientas pueden producir accidentes, en este apartado vamos a ver cuales son los peligros del uso de herramientas y las medidas a seguir para prevenir esos riesgos.

Para la elección de herramientas eléctricas portátiles se elegirán aquellas que estén homologadas, dispongan de protección contra riesgos eléctricos. Además hay que prestar atención a: No utilizar cables dañados, clavijas de enchufe resquebrajadas, ni aparatos cuya carcasa presente desperfectos.

9.1. CLASIFICACIÓN

Evitar que se dañen los conductores eléctricos, protegiéndolos contra: fuentes de calor, productos químicos y cortes producidos por útiles afilados.

Las herramientas manuales se pueden clasificar en: Herramientas de golpe: martillos, cinceles, etc Herramientas con borde de filo: cuchillos formón etc.

No utilizar aparatos eléctricos, ni manipular sobre instalaciones eléctricas si accidentalmente se encuentran o majadas o se tienen las manos o pies mojados.

Herramientas de corte: tenazas, alicates, tijeras, etc Herramientas de torsión: destornilladores, llaves, etc.

Cuando se trabajo en un cuadro eléctrico, desconectar la corriente al cuadro y si no es posible usar herramientas adecuadas para trabajos bajo tensión.

Herramientas manuales a motor, taladro, atornillado, etc.

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD En la presente unidad hemos visto: Conductores para la conducción de la electricidad es necesario el uso de conductores, en esta unidad hemos visto los tipos de conductores que existen, los materiales de que están hechos, y la elección del conductor en función de la tensión e intensidad que va ha circular por ellos. Pulsadores que se utilizan para actuar sobre los procesos de los circuitos eléctricos, como están constituidos y como se señalizan en los esquemas eléctricos. Interruptores a diferencia de los pulsadores que actúan mientras se los están accionando los interruptores tienen una acción permanente y hasta que no son accionado de nuevo no vuelven a su posición original. Relés como hemos visto los relés son también interruptores pero no son accionados directamente por las personas, sino que abren y cierran los circuitos por medio de un electroimán, son de mucha utilidad en la automatización de los procesos eléctricos. También hemos visto la forma de representarlos gráficamente y hemos hechos algunos montajes eléctricos donde hemos comprobado las posibilidades que nos ofrece el trabajo con relé. Contactores, al igual que los relés son interruptores accionados por un electroimán pero a diferencia de los relés, por ellos circula la corriente de fuerza que accionan a los aparatos eléctricos, que consumen mayor potencia, aunque también disponen de contactos auxiliares para poder automatizar de alguna manera los procesos. También hemos visto como funcionan, la forma de representarlos gráficamente y hemos hechos algunos montajes donde se ha visto algunas de sus posibilidades. Relés temporizadores como hemos visto a diferencia de los relés normales los temporizados no actúan inmediatamente sino que retrasan su acción un tiempo predeterminado. Los hay de tres tipos: a la conexión, a la desconexión y ala conexión/desconexión. Detectores de nivel, son aparatos que intervienen en los procesos de la instalación eléctrica interviniendo por medio de señales exteriores mecánicas, como puede ser una señal de presión, temperatura, nivel, etc. Lámparas, son utilizados como señales luminosas del funcionamiento del proceso, que nos indican visualmente el estado de algunos aparatos en funcionamiento. Riesgos asociados al uso de herramientas hemos visto algunas recomendaciones para el uso de herramientas manuales cuando estamos realizando instalaciones eléctricas.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. Dibuja y describe las partes que componen un cable eléctrico. 2. Haz un resumen de los tipos de cables eléctricos clasificados por el número de conductores, por la tensión nominal y por la sección del conductor. 3. Elabora una tabla donde se relacionen las secciones correspondientes a las tensiones máximas permitidas en cables unipolares y en cables tripolares. 4. Dibuja un pulsador y representa gráficamente su simbología normalizada. 5. Enumera las partes que componen un relé y explica como funciona. 6. Representa gráficamente un relé compuesta de: a.-) dos contactos N.A. y dos contactos N.C. b.-) cuatro contactos N.A. c.-) tres contactos N.C y un contacto N.A. 7. Explica la diferencia entre contactores y relé. 8. Explica que es un relé temporizado 9. ¿Cuántos tipos de relé temporizados existen?. Describe su funcionamiento y represéntalos gráficamente. 10. Cuales son los detectores más comúnmente utilizados.

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UNIDAD DIDÁCTICA 4 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN En esta unidad vamos a estudiar los elementos de protección en las instalaciones eléctricas, estos elementos cumplen una misión bastante importante, ya que protegen tanto a las máquinas como a las personas. Cuando se diseña una instalación eléctrica hay que elegir los elementos de protección adecuados, ya que para que cumplan con su objetivo de proteger tienen que estar calibrados correctamente. Deben tener la sensibilidad adecuada para que corten el suministro de corriente cuando se supere la intensidad permitida y evitar que se quemen los componentes de la instalación y que puedan ocasionar daños debido a las chispas o incendios que ocasiona las sobreintensidades o cortocircuitos. A grandes rasgos se pueden distinguir dos tipos de aparatos de protección uno es el que protege a los aparatos y otro el que protege a las personas, en las instalaciones domésticas es obligatorio el uso de este tipo de dispositivos para la protección de las personas. Antiguamente se producían muchos accidentes debido a la falta de este tipo de aparatos en los hogares.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer los distintos tipos de averías que se pueden producir en una instalación eléctrica y los dispositivos de protección adecuados para cada una de estas anomalías.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer las principales anomalías que se pueden presentar en una instalación eléctrica. Conocer el funcionamiento de cada uno de los dispositivos de protección. Conocer como se representan gráficamente los diferentes aparatos de protección, así como el marcado de sus bornes. Elegir el aparato de protección adecuado para cada una de las posibles averías que se pueden producir en un circuito eléctrico. Conocer los peligros que pueden ocasionar la falta de los dispositivos de protección. Distinguir los diferentes sistemas empleados para la protección de las personas frente a los efectos de la corriente eléctrica

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Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 17 Describe los tipos de anomalías que se presentan en una instalación eléctrica y que efectos producen

1. TIPOS DE ANOMALÍAS EN UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Se llama sobrecarga a la situación en que la intensidad aumenta por encima del valor de la intensidad nominal pero sin llegar a valores tan elevados como en el cortocircuito. Esta se produce por ejemplo cuando un motor eléctrico tiene que vencer un esfuerzo mayor de la potencia para la que está diseñado, o cuando se deterioran los rodamientos del motor y el esfuerzo que tiene que realizar aumenta.

En cualquier instalación eléctrica se pueden producir dos tipos de averías en su funcionamiento. Una es la sobreintensidad y otra la puesta a tierra de elementos activos de la instalación. Cortocircuito

Para proteger la instalación contra sobrecargas se utilizan los relés térmicos y los interruptores automáticos magnetotérmicos donde el sistema de protección térmica protege contra sobrecargas.

SOBREINTENSIDAD Sobrecarga

ANOMALÍAS ELÉCTRICAS

1.2. DEFECTO DE AISLAMIENTO DEFECTO DE AISLAMIENTO

Se produce cuando se pone en contacto una parte activa del circuito, conductor, con una masa o con personas.

1.1. SOBREINTENSIDADES Se dice que existe sobreintensidad cuando la intensidad de corriente sobrepasa a la intensidad nominal del circuito. Esta sobreintensidad puede producirse por un cortocircuito o por una sobrecarga.

El contacto puede ser directo cuando se toca un elemento activo de la instalación, por ejemplo si se toca con la mano la parte de cobre de un conductor bajo tensión; o indirecto cuando se toca una masa que está puesta accidentalmente bajo tensión.

El cortocircuito se produce cuando se ponen en contacto dos conductores activos del circuito. Masas: se entiende por masa las partes metálicas de un aparato que, en condiciones normales, están aisladas de las partes activas, por ejemplo la caja metálica de un cuadro eléctrico.

Al producirse el cortocuircuito, la corriente que circula aumenta considerablemente, con lo cual la temperatura en los conductores aumentaría hasta que se produce la fusión del conductor.

Para evitar los defectos de aislamientos se utilizan los interruptores diferenciales que desconectan la instalación cuando se alcanza un determinado valor de fuga de corriente.

Para proteger la instalación contra cortocircuitos se utilizan los fusibles y los interruptores automáticos con sistema de corte electromagnético.

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Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 18

ANOMALÍAS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y APARATOS DE PROTECCIÓN

Realizar un cuadro donde en una columna aparezcan los tipos de anomalías que pueden aparecer en una instalación eléctica y los aparatos que se utilizan para evitar averías

2. FUSIBLES TAMAÑOS NORMALIZADOS

Son aparato que se colocan en serie con el circuito y tiene por misión cortar el paso de corriente cuando se supera un valor de intensidad al que están calibrados. Al producirse una sobretensión, generalmente un cortocircuito, la intensidad que circula por el circuito aumenta considerablemente y el elemento fusible alcanza la temperatura de fusión y corta el paso de corriente.

tamaño 00 (100 A) tamaño 0 (160 A) tamaño 1 (250 A) tamaño 2 (400 A)

Consta de dos partes una que va fija en el cuadro eléctrico, llamada portafusible y el cartucho fusible que es el que tiene el elemento fusible y que es el que se sustituye.

tamaño 3 (630 A) tamaño 4 (1.000 A)

2.1. TIPOS DE FUSIBLES 2.1.2. TIPO CILÍNDRICO

Los fusibles son de cuatro tipos según su forma: de cuchillas, cilíndricos, D y DO.

TAMAÑOS NORMALIZADOS

tamaño 10 x 38 para fusibles de 2 a 20 A. tamaño 14 x 51 para fusibles de 2 a 40 A. tamaño 22 x 58 para fusibles de 20 a 80 Figura 26 Tipos de fusibles

La primera cifra indica el diámetro y la segunda la longitud del fusible.

2.1.1. TIPO CUCHILLA

Los valores de intensidad corresponden a las intensidades nominales de las bases portafusibles.

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Manual de Electricidad Naval 2.1.3. TIPO D

2.2. REFERENCIADO DE FUSIBLES

El tamaño del fusible varía en función de la intensidad nominal del mismo

En los esquemas eléctricos se denominan con la letra F seguido de un número de orden para diferenciar los distintos fusibles de que disponga la instalación.

TAMAÑOS NORMALIZADOS

tamaño 25 A, para fusibles de 2 a 25 A. tamaño 63 A, para fusibles de 35 a 63 A. tamaño 100 A, para fusibles de 80 y 100 A 2.1.4. TIPO DO Hay tres tipos normalizados:

TAMAÑOS NORMALIZADOS

Figura 27 símbolo de un fusible

DO1, para fusibles de 2 a 16 A. DO2, para fusibles de 20 a 63 A. DO3, para fusibles de 80 y 100 A

Actividad Nº 19

TIPOS DE FUSIBLES

Describe los tipos de fusibles que conozcas

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Manual de Electricidad Naval 3. RELÉ TERMICO

4.INTERRUPTORES MAGNETOTÉRMICOS Los interruptores magnetotérmicos protegen a la instalación contra cortocircuitos y contra sobreintensidades moderadas.

Los relés térmicos protegen a la instalación contra sobrecargas moderadas, que no siendo una intensidad muy alta, está por encima de las características de funcionamiento de la instalación produciendo un calentamiento de los conductores o de los aparatos.

La protección contra cortocircuitos la realizan por el efecto magnético de la corriente cuando la corriente alcanza el valor de apertura el campo magnético creado en la bobina atrae al núcleo metálico y provoca la apertura de los contactos

Por ejemplo, supongamos un motor eléctrico que por cualquier motivo funcione sobrecargado, la intensidad aumenta por encima de la intensidad nominal con lo que el bobinado subiría de temperatura, pudiendo llegar el caso de que el aislamiento de las bobinas se queme, quemándose el motor.

La protección contra sobreintensidades moderadas las efectúa por el efecto térmico de la corriente por medio de una lámina bimetálica, como en el caso del relé térmico.

Se utilizan conjuntamente con los fusibles para proteger a la instalación contra cortocircuitos y contra sobreintensidades moderadas.

Los elementos que componen el interruptor magnetotérmico son:

3.1. FUNCIONAMIENTO DEL RELÉ TÉRMICO

Contactos: que abren y cierran el circuito.

Su funcionamiento se basan en el efecto térmico de la corriente eléctrica, se hace pasar la intensidad del circuito por dos láminas de metales diferentes con distintos coeficientes de dilatación (bimetales) de manera que a medida que aumenta la intensidad del circuito las laminas se calientan y estas se curvan, aprovechándose esta deformación para accionar unos contactos auxiliares que cortan el paso de corriente a la bobina del contactor asociado al circuito.

Botón de puesta en marcha: que abre o cierra el interruptor Bobina: que da la orden de apertura cuando se alcanza la intensidad. Bimetal: que abren cuando se alcanza la temperatura de apertura. Mecanismo de maniobra: compuesto por los ejes, brazo, resorte y muelle que abren los contactos si se recibe la orden de los disparadores.

FUENTE:ADAE

Figura 28 Representación esquemática de un relé térmico

El relé térmico no corta la corriente directamente al receptor sino que actúa sobre la bobina del contactor que alimenta al receptor. El relé térmico se suele colocar justo a la salida del contactor y antes del receptor.

Figura 30 Relé magnetotérmico

El símbolo normalizado que representa un interruptor magnetotérmico es el representado en la figura adjunta.

En la figura se representa esquemáticamente el funcionamiento del relé y abajo los símbolos utilizados en los planos eléctricos

Se nombran con la letra QF, el símbolo consta de dos elementos, uno representa la acción térmica de la protección y el otro representa la protección contra máxima intensidad Figura 31 Representación de un relé magnetotérmico

Figura 29 Representación simbólica de un relé térmico

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Manual de Electricidad Naval 5. INTERRUPTOR DIFERENCIAL

Si por un fallo de aislamiento, derivándose corriente por la toma de tierra, o por contacto de una persona con una masa que no este a tierra, o a un conductor activo, se produce una corriente de fuga, en la bobina 3 se induce una tensión.

Es un aparato de protección que tiene por misión la de cortar la corriente cuando se produce una derivación en la instalación, protegiendo a las personas contra los efectos de la corriente.

Si la corriente derivada supera la sensibilidad del aparato, la tensión inducida en la bobina 3 origina el disparo del relé, provocando la apertura del aparato.

El interruptor diferencial está continuamente comparando la corriente que entra con la que sale, si por cualquier motivo detecta una diferencia de corriente entre los conductores activos, abre los contactos interrumpiendo el paso de corriente.

6. SEGURIDAD ELÉCTRICA

La sensibilidad del aparato es la que determina la corriente de fuga que provoca el disparo del aparato. Las sensibilidades nominales usadas son:

En esta unidad hemos visto los elementos de protección de los aparatos y las personas contra los efectos de la corriente eléctrica.

30 – 100 – 300 y 500 mA

6.1 PROTECCIÓN DE LOS APARATOS

Un aparato de 30 mA interrumpe el paso de corriente cuando detecta una diferencia de corriente entre los conductores activos de esta magnitud. Por lo tanto si se produce contacto de alguna persona con una parte activa de la instalación la corriente que pase por el individuo será como máxima de 30 mA, que en condiciones normales no es mortal.

Figura 32 Relé diferencial

Una subida anormal de la corriente eléctrica produce un calentamiento de los conductores por la que circula, pudiendo desencadenar un proceso que de lugar a un accidente, siendo la corriente eléctrica la causa indirecta, como incendios, explosiones, etc. Para evitar que se produzca esta situación se colocan en la acometida los aparatos limitadores de corriente, para cortar la corriente cuando se produzca una elevación por encima de lo permitido. Si por cualquier motivo se produce una sobrecarga en un motor eléctrico, el arrollamiento de este se calienta y se puede fundir los aislantes produciéndose un cortocircuito que puede ocasionar un incendio que se puede propagar por el resto de la instalación. Los aparatos magnetotérmicos se montan para proteger la instalación, en función de la sección del conductor. Es una práctica corriente que cuando a una instalación se le demanda más corriente de la que está diseñada y por lo tanto salta continuamente el automático es la de poner una automático de mayor intensidad o incluso puentearlo, con lo que estamos poniendo en peligro la instalación e indirectamente podemos ocasionar un incendio que se extienda por todo el recinto.

Figura 33 símbolo de un relé diferencial

5.1. FUNCIONAMIENTO El aparato está constituido por un núcleo toroidal al que están arrollados los dos conductores con las bobinas 1 y 2, mientras las dos corrientes sean iguales la tensión en el tercer arrollamiento es nula, dado que los arrollamientos de 1 y 2 están al contrario y los campos magnéticos se anulan.

Lo correcto es o bien tirar otra instalación nueva para alimentar a los aparatos extras, o aumentar la sección del conductor existente y así poder poner un automático de mayor capacidad.

Figura 34 Peligros de la corriente eléctrica

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Manual de Electricidad Naval 6.2. PROTECCIÓN DE LAS PERSONAS

Empleo de pequeñas tensiones de seguridad: de 24 V en locales húmedos y 50 V en locales secos.

En la primera unidad se vieron los efectos nocivos de la corriente en las personas, que pueden ocasionar hasta la muerte.

Separación de las partes activas de las masas: mediante aislamiento de protección.

La puesta en contacto de las personas con la corriente eléctrica puede ser de dos tipos:

Inaccesibilidad simultánea a elementos conductores y masas: Consiste en separar las partes activas de las masas de manera que no sea posible tocar simultáneamente una masa y un conductor.

Contactos directos: cuando la persona toca directamente los conductores que están bajo tensión, cables pelados, regletas de conexiones, etc. Contactos indirectos: cuando el tocamiento se produce con masas que accidentalmente están puestas bajo tensión. Entendiéndose por masas las partes metálicas de los aparatos que en condiciones normales están aisladas de las partes activas.

Recubrimiento de las masas con aislamiento de protección: Consiste en recubrir las masas con aislamientos que sirva de protección.

6.2.1. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS DIRECTOS

Conexiones equipotenciales: Consiste en unir eléctricamente todas las masas de la instalación que se quiere proteger para evitar la aparición de diferencias de potencial peligrosas.

La protección de las personas contra los contactos directos se puede conseguir de la siguiente manera:

Este tipo de protecciones no es posible habitualmente, sino solo para algunos equipos, o partes de la instalación.

Alejando las partes activas de la instalación: De manera que se pueda producir contactos accidentales. Se consideran medidas de seguridad a 2, 5 metros hacia arriba, 1 metro lateralmente y 1 metro hacia debajo de donde pueda estar situada una persona

PROTECCIÓN DE CLASE B Este tipo de protecciones consiste en la puesta de las masas directamente a tierra o a neutro y, además de algún dispositivo de corte automático. Puesta a tierra de masas y dispositivos de corte por intensidad de defecto: Los aparatos eléctricos deben de estar unidos eléctricamente las masas con la línea de tierra de la instalación para que en caso de fuga de corriente el dispositivo de corte por intensidad de defecto, en este caso un interruptor diferencial lo detecte y corte la corriente. Es el sistema más usado.

Interposición de obstáculos: Impidiendo cualquier contacto accidental con las partes activas de la instalación Aislamiento: Recubrir las partes activas de la instalación con materiales aislantes apropiados. 6.2.2. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS

Puesta a tierra de las masas y dispositivos de corte por tensión de defecto: Consiste en desconectar la instalación defectuosa cuando hay una tensión peligrosa entre masa y tierra.

Las medidas de protección contra contactos indirectos se pueden agrupar en dos grupos:

PROTECCIONES DE CLASE A Este tipo de protecciones consiste en suprimir el riesgo o que este sea mínimo:

Puesta a neutro de las masas y dispositivo de corte por intensidad de defecto: En este caso se unen las masas de la instalación al conductor neutro.

Separación de circuitos: mediante transformadores o grupos convertidores.

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD En la presente unidad hemos visto varios tipos de elementos de protección de circuitos entre los que podemos destacar: Defectos de la corriente en primer lugar hemos visto los diferentes tipos de defectos que puede ocasionar la corriente eléctrica y a partir de ahí se han visto los aparatos más utilizados para impedir que se produzcan daños a las personas y a las máquinas. Fusibles, son aparatos que protegen contra sobreintensidades elevados y están constituidos por un hilo conductor calibrado, de manera que cuando circula una intensidad de corriente mayor de la permitida el hilo se funde, interrumpiendo el paso de la corriente. Relé térmico, protegen las instalaciones contra sobrecargas moderadas, en el caso de esta sobreintensidad no se eliminara podría ocasionar daños a los apartaos instalados. Funcionan al igual que los fusibles por el efecto térmico de la corriente eléctrica, pero en este caso, el calentamiento de un bimetal produce que este se deforme y corte el paso de la corriente eléctrico. Interruptores magnetotérmico, estos interruptores detectan tanto las subidas de intensidad provocadas por cortocircuitos como las sobreintensidades moderadas, se pueden distinguir dos componentes, uno magnético que detecta el cortocircuito o la intensidad elevada y otro térmico que detecta la sobreintensidad moderada. Interruptores diferenciales, estos aparatos detectan fugas de corriente, por lo que son usados para la protección de las personas, si el aparato detecta que la corriente que entra es mayor que la que sale interrumpe el paso de la corriente eléctrica. Gracias a esta facultad si por contacto directo o indirecto una persona se pone en contacto con un elemento activo de la instalación. La apertura se produce cuando la corriente en derivación supera el valor de la sensibilidad del aparato. En cuanto a la seguridad de las instalaciones hemos visto en primer lugar los peligros que pueden ocasionar la corriente eléctrica y los medios utilizados para evitar y prevenir los efectos perniciosos de la electricidad.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. ¿Cuáles son las averías que pueden ocurrir en una instalación eléctrica? 2. Cuantos tipos de aparatos existen para proteger las instalaciones eléctricas. 3. Describe como funciona un fusible, y como se conecta en un circuito eléctrico 4. Los interruptores magnetotérmicos protegen las instalaciones de dos tipos de anomalías. Cual es el sistema que usa para cada una de ellas 5. Los relés térmicos como detectan un aumento de la intensidad de la instalación 6. Para proteger a las personas, se utilizan los interruptores diferenciales. Según se vio en la Unidad Didáctica 1, sobre el efecto de la corriente eléctrica en las personas, que sensibilidad habría que elegir, en el interruptor, para que el efecto de la corriente no fuera mortal. 7. ¿Cómo funciona un interruptor diferencial? 8. A que se conoce como masas en un aparato eléctrico. 9. Enumera las protecciones Clase A contra contactos indirectos. 10. De las protecciones Clase B cual es el sistema más usado.

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Manual de Electricidad Naval

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UNIDAD DIDÁCTICA 5 SÍMBOLOS Y ESQUEMAS ELÉCTRICOS

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN Los esquemas eléctricos son la representación gráfica de los circuitos eléctricos instalados a bordo. Gracias a ellos podemos conocer cada uno de los detalles de la instalación, que de otra forma nos sería casi imposible conocer. Interpretándolos podemos saber cuales son los elementos que forman cada circuito, como están interconectados entre sí y cual es la lógica de su funcionamiento. Los esquemas eléctricos se realizan de una forma normalizada, de manera que cualquier plano pueda ser interpretado por cualquier persona independientemente del país o lengua en que se haya desarrollado. Los esquemas eléctricos son una combinación de símbolos que representan a aparatos eléctricos. La persona encargada del mantenimiento de una instalación debe conocer cada uno de estos símbolos para una correcta interpretación de los planos y en su caso localización y reparación de las averías que pudieran suceder.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL En esta unidad los alumnos aprenderán a interpretar los planos eléctricos así como cada uno de los símbolos utilizados para representar los aparatos eléctricos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer los diferentes tipos de esquemas eléctricos. Distinguir entre esquemas de potencia y de mando. Localizar en cada esquema eléctrico la situación de cada uno de sus componentes. Conocer los diferentes símbolos utilizados para la representación de los aparatos eléctricos. Conocer las siglas de identificación de los aparatos sobre los esquemas. Distinguir los colores utilizados para los pulsadores lámparas de señalización en los cuadros eléctricos.

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Manual de Electricidad Naval 1. SÍMBOLOS ELÉCTRICOS

NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Actividad Nº 20

Haz una lista con los símbolos eléctricos que conozcas y los aparatos que representan

Los símbolos eléctricos representan a los aparatos que componen las instalaciones eléctricas, como son: receptores, aparatos de mando, control y de accionamiento. Es importante conocer la representación de estos símbolos para poder interpretar los esquemas eléctricos. SÍMBOLOS ELÉCTRICOS MÁS USADOS SÍMBOLO

DESCRIPCIÓN

SÍMBOLO

DESCRIPCIÓN

Corriente alterna

Transformador

Corriente continua

Lámpara

Conductor

Pulsador abierto en reposo

Puesta a tierra

Pulsador cerrado en reposo

Timbre

Conmutador rotativo de tres posiciones

Fuente de alimentación Corriente continua

Contacto normalmente abierto

Órgano de mando. Electroimán

Contacto normalmente cerrado

Órgano de mando de acción retardada

Contacto de dos direcciones

Órgano de mando de reposo retardado

Contacto temporizado a la conexión. Abierto en

reposo

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Manual de Electricidad Naval

SÍMBOLO

DESCRIPCIÓN

SÍMBOLO

Órgano de mando de acción y reposo retardado

DESCRIPCIÓN

Contacto temporizado a la conexión. Cerrado en reposo

Relé de sobreintensidad de efecto térmico

Contacto temporizado a la desconexión. Cerrado enreposo

Relé de sobreintensidad de efecto magnético

Contacto temporizado a la desconexión. Cerrado en reposo

Relé de máxima intensidad

Contacto temporizado a la desconexión. Abierto en reposo

Relé de mínima tensión

Contacto temporizado a la conexión y a la desconexión. Abierto en reposo

Contacto accionado por presión

Seccionador

Contacto accionado por temperatura

Disyuntor

v

Voltímetro

Contactor

A

Amperímetro

Interruptor tripolar

Frecuencímetro

Contactor trifásico

Hz

Cortacircuito, fusible

Actividad Nº 21

SÍMBOLOS DE APARATOS

Buscar en las tablas donde aparecen los símbolos de diversos aparatos eléctricos los que correspondan a la lista de abajo y dibújalos en el cuaderno Electroimán Lámpara Conmutador rotativo de tres posiciones Contacto normalmente abierto, temporizado a la conexión Órgano de mando de acción y reposo retardado Contactor trifásico Contacto accionado por presión

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Manual de Electricidad Naval 1.1. REFERENCIADO DE LOS APARATOS ELÉCTRICOS

CONTACTOS PRINCIPALES

Los bornes de conexión de los aparatos eléctricos se nombran mediante números y letras con objeto de ser identificados correctamente. Los contactos principales, se entienden por contactos principales a donde van conectadas las líneas de fuerza. Para contactores, seccionadores y relés de protección.

En aparatos tripolares se marcan de 1 a 6 En aparatos tetrapolares se marcan de 1 a 8 En aparatos pentapolares se marcan de 1 a 10

Los contactos auxiliares, que corresponden a las conexiones por donde se conectan las líneas de mando, constan de dos cifras.

Referenciado de los contactos auxiliares

La primera cifra de las decenas indica

La segunda cifra de las unidades indica

-

número de orden de un mismo aparato. Por ejemplo 1, 2, 3, etc., dependiendo de los contactos auxiliares que tenga el aparato

-

9 seguido de 5 y 6 o 7 y 8 se utiliza para contactos auxiliares de los relés de protección contra sobrecarga

-

1 y 2, contacto normalmente cerrado (NC)

-

3 y 4, contacto normalmente abierto (NA)

-

5 y 6, contacto normalmente cerrado con retardo a la apertura y de relé térmico

-

7 y 8, contacto normalmente abierto con retardo al cierre y de relé térmico

Las bobinas de los relés, contactores, etc. se marcan con A1 y A2. Los terminales de las lámparas de señalización con X1 y X2.

Actividad Nº 22

MARCADO DE BORNES DE LOS APARATOS

Señalar en el esquema de abajo cada uno de los elementos que lo componen y explicar que representa cada uno de ellos. Decir también que representan los números y las letras que aparecen

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Manual de Electricidad Naval 1.2. LETRAS PARA DESIGNACIÓN DE APARATOS Las letras con los que se designan a los distintos aparatos también están normalizados. En la tabla que se presenta a continuación aparecen las letras más utilizados en los circuitos eléctricos.

B

Presostatos, termostatos.

G

Generadores

Q

Interruptor, seccionador

C

Condensador

K

Relés y contactores

R

Resistencia

E

Alumbrado, calefacción

L

Bobina de inducción

S

Interruptor, pulsador

F

Dispositivos de protección

M

Motores

T

Transformador

1.3 COLORES PARA PULSADORES Normalmente los pulsadores tienen unos colores estándar, de manera que por el color podamos saber la función que va a realizar, los más utilizados son los de color verde que indican que sirven para poner en marcha un aparato y los de color rojo que en general indican para de un aparato, tanto por causas normales como de emergencia

COLOR

SERVICIO

UTILIZACIÓN

Rojo

Parada, desconexión

Parada general Parada de emergencia Desconexión por exceso de calor

Verde o Negro

Marcha, conexión

Puesta en servicio Arranque de uno o varios motores

Amarillo

Vuelta atrás en el proceso previamente establecido

Retroceso de la maniobra Anulación de una orden anteriormente dada

Blanco o azul claro

Para funciones que no están en los colores anteriores

Desenclavamiento de relés térmicos

1.4. COLORES PARA LÁMPARAS DE SEÑALIZACIÓN Igual que en el caso de los pulsadores, las lámparas en un cuadro eléctrico nos indican el estado de un aparato o instalación. Los colores usados y la interpretación que hay que darles es la siguiente:

COLOR

SERVICIO

UTILIZACIÓN

Rojo

Estado normal Invitación a detener la máquina

La máquina a parado por un elemento de protección

Amarillo

Atención o precaución

Un valor se aproxima a su valor límite Señal para el ciclo automático

Verde

Máquina preparada para el servicio

Máquina lista para marcha El ciclo de trabajo a terminado y la máquina se encuen tra lista

Blanco

Los circuitos eléctricos se encuentran en tensión. En servicio normal.

Interruptor principal en posición conectado Accionamientos individuales y dispositivos auxiliares están en servicio. La máquina está en marcha.

Azul

Todas las funciones para las que no vale ninguno de los colores antes citado

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Manual de Electricidad Naval 1.5 COLORES PARA PULSADORES LUMINOSOS. COLOR Y TIPO DE EMPLEO SIGNIFICADO

FUNCIÓN DEL PULSADOR

Rojo Indicación

No deben ser utilizados en lo posible

Parada (no de emergencia)

Amarillo Indicación

Atención o precaución

Arranque de una acción que debe impedir un estado peligroso naciente

Verde Indicación

Permiso de arranque

Arranque de la máquina o de elementos de máquinas.

EJEMPLOS

Un valor se aproxima a su valor límite. El accionamiento del pulsador amarillo puede retirar la vigencia de otra función anteriormente seleccionada Para servicio normal. Marcha de uno o varios motores de accionamiento auxiliar Marcha de elementos de máquinas.

Azul Indicación

Todos los significados no incluidos anteriormente

Blanco Confirmación

Confirmación de que el circuito se encuentra en tensión

Mando de funciones auxiliares Cierre de un circuito eléctrico, o arranque, o preselección.

2. ESQUEMAS ELÉCTRICOS

Cada preselección o cada proceso de marcha

Existen tres tipos de esquemas eléctricos: esquemas de potencia, de maniobra y general de conexiones.

Los esquemas eléctricos son una representación sobre papel de la instalación eléctrica y las funciones que realizan, tanto del buque como de cualquier otra instalación.

2.1. ESQUEMAS DE POTENCIA En estos esquemas se representan los aparatos consumidores de corriente, el cableado y los aparatos que los accionan. Y es la parte del circuito por donde circula la corriente al receptor

Para que estos puedan ser interpretados por cualquier persona tienen se tienen que realizar de una forma determinada. En la realización de los esquemas se utilizan símbolos que representan a aparatos. Los símbolos utilizados tienen que estar normalizados, es decir, conforme a unas reglas ampliamente reconocidas.

Se representan en trazo grueso, todos sus elementos.

F1 Fusibles

Q1 Interruptor

KM1 Contactor tripolar

F2 Relé térmico

M1 Motor trifásico

Figura 35 Esquema de potencia

58

Manual de Electricidad Naval 2.2. ESQUEMAS DE MANDO

dos en el circuito de potencia y los que realizan el automatismo de la instalación. Se representan con trazos finos todos sus elementos

En los esquemas de mando se representan a los aparatos que accionan a los elementos representa-

Ejemplo de un esquema de mando

F3 Fusible

F2 Relé térmico

S1 Pulsador de parada. Contacto normalmente abierto

S2 Pulsador de marcha. Contacto normalmente abierto KM1 Contacto normalmente abierto del contactor KM1

KM1 Bobina del contactor KM1

Figura 36 Esquema de mando

Como se puede ver en el esquema los aparatos que aparecen en el esquema de mando están relacionadas con los que aparecen en el de potencia.

Los receptores del circuito son gobernados por las acciones que se realicen en el de maniobra. En este caso se trata de un arranque directo de un motor trifásico con sus correspondientes protecciones.

59

Manual de Electricidad Naval 2.3. ESQUEMA GENERAL DE CONEXIONES

que en los circuitos más complejos serían difíciles de interpretar

En los esquemas generales de conexiones se utiliza un solo esquema para el circuito de potencia y de mando. Solo se utiliza para circuitos sencillos, ya

En el ejemplo se representan los elementos de potencia y maniobra en un solo esquema.

F1 Fusibles de fuerza

Q1 Interruptor tripolar

F3 Fusible de maniobra KM1 Contactor

F2 Relé térmico

M1 Motor trifásico S2 Pulsador de marcha S1 Pulsador de paro

Figura 37 Esquema general de conexiones

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD A lo largo de la unidad hemos visto los siguientes apartados: Símbolos eléctricos, con estos símbolos se consiguen unificar la interpretación de los esquemas eléctricos, al estar normalizados cada aparato se representa por un símbolo que no da lugar a confusión. Se han representado los más utilizados en los esquemas eléctricos que se manejan en los barcos, aunque la totalidad de ellos es mucho mayor. Luego se ha visto la forma de marcar los aparatos eléctricos, donde se realizan las conexiones eléctricas con otros aparatos, este marcado de los bornes nos facilita el montaje y el seguimiento correcto a la hora de realizar montajes complejos de gran número de aparatos. En relación con los aparatos utilizados en maniobras de la corriente eléctrica un aspecto importante es el uso de determinados colores en pulsadores, lámparas de señalización y pulsadores luminosos. Se han visto los colores utilizados y su significado. Por último se han visto los esquemas eléctricos, que son la representación sobre papel de una instalación eléctrica. Son un conjunto de aparatos representados según su forma normalizada. De los esquemas eléctricos hemos visto los tres que existen: Esquemas de potencia, que representan a los aparatos consumidores de corriente eléctrica y los que los ponen en marcha. Esquemas de mando, que representan a los elementos que accionan a los aparatos de potencia. Esquema general de conexiones, en este tipo de esquemas se representa en uno solo los circuitos de potencia y mando.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. Para que sirven los símbolos eléctricos. 2. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representan contactos. 3. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representen órganos de mando. 4. Haz un cuadro con los símbolos que representen aparatos de protección. 5. Explica en que consiste un esquema de potencia. 6. Explica que representa un esquema de mando. 7. Explica que es un esquema general de conexiones.

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UNIDAD DIDÁCTICA 6 DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN La corriente eléctrica producida a bordo se distribuye a todos los servicios del buque por medio de cuadros eléctricos. A lo largo de esta unidad vamos a ver los diferentes tipos de cuadros, así como sus características y los elementos que los constituyen. En primer lugar la corriente producida por los alternadores se centralizan en el cuadro principal, donde se encuentran los aparatos para control de estos alternadores. Del cuadro principal y dependiendo de la potencia instalada se distribuye a otros cuadros secundarios o se alimenta directamente a los distintos receptores del buque. Además de estos cuadros de distribución existe también el cuadro de emergencia que según la normativa vigente derivado de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales, debe reunir una serie de requisitos que se verán más adelante.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer los cuadros eléctricos existentes a bordo, su función, características de construcción e interconexión entre ellos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer las misiones que le corresponden a los cuadros principales. Conocer las características más importantes de los cuadros de maniobra. Analizar la importancia de los cuadros de emergencia, con el fin de prevenir peligros asociados a la falta de energía eléctrica a bordo.

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Manual de Electricidad Naval

CUADROS ELÉCTRICOS

Actividad Nº 23

Enumera los distintos tipos de cuadros eléctricos existentes a bordo y di cuales son sus características más importantes

1. CUADROS ELÉCTRICOS

ponemos de frecuencímetros que nos indican la frecuencia de las barras y del alternador y del sincronoscopio que nos indica la diferencia de tensión entre las mismas fases.

A bordo se pueden distinguir varios tipos de cuadros eléctricos, según el cometido así tenemos los cuadros principales, los de maniobra y los cuadros de emergencia.

Cuando tenemos la misma frecuencia y la tensión está en fase se pueden acoplar los alternadores.

CUADRO PRINCIPAL

TIPOS DE CUADRO A BORDO DE LOS BUQUES

Para variar la frecuencia de los alternadores podemos actuar sobre el variador de velocidad del alternador que por medio de un motor eléctrico podemos actuar sobre el regulador del motor aumentando o disminuyendo la velocidad del motor y por lo tanto la frecuencia de la corriente.

CUADROS DE MANIOBRA

CUADRO DE EMERGENCIA

2. CUADROS PRINCIPALES Son los que reciben la corriente producida por los alternadores y la distribuyen a todos los servicios del buque. Entre sus principales misiones son: MISIÓN DEL CUADRO PRINCIPAL

Alojar los dispositivos necesarios para el acoplamiento de los alternadores Alojar los elementos de protección de los alternadores Distribuir la corriente a los demás servicios del buque

Figura 38 Frecuencímetro para acoplamiento de alternadores

2.1. ALOJAR LOS DISPOSITIVOS NECESARIOS PARA EL ACOPLAMIENTO DE LOS ALTERNADORES.

2.2. ALOJAR LOS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE LOS ALTERNADORES Entre estos elementos encontramos la protección contra sobrecarga que desconecta al alternador cuando este suministra más potencia de la que tiene diseñada.

Para acoplar un alternador a la red es necesario que se cumplan una serie de condiciones. En primer lugar, que el alternador y las barras del cuadro estén a la misma frecuencia y además que estén en fase o sea que la tensión instantánea de cada fase sea la misma.

La protección contra inversión de corriente, o sea cuando el alternador se convierte en motor y en vez de generar corriente la consume.

Para saber cuando se dan estas circunstancias dis-

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Manual de Electricidad Naval 2.3. DISTRIBUIR LA CORRIENTE A LOS DEMÁS SERVICIOS DEL BUQUE

tor eléctrico, poner en marcha una caldera, etc.

Según la potencia de la instalación eléctrica desde el cuadro principal se controlan todos los servicios del buque con sus arrancadores o se distribuye la corriente a cuadros secundarios de maniobra donde están todos los elementos necesarios para el arranque y maniobra de los servicios eléctricos del buque; como pueden ser:

Dimensiones y formas

CARACTERÍSTICAS DE LOS CUADROS

Materiales

Cuadros de alumbrado Grado de protección

Planta frigorífica Cuadros de arrancadores de las bombas del M.P.

3.1 CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES

Molinete anclas

Las características más importantes de los cuadros son:

Compresores aire 3.1.1. DIMENSIONES Y FORMAS

Cuadro del servomotor

Su tamaño depende de los elementos que tenga que alojar, permitiendo que estos quepan con cierta holgura, tanto los aparatos como el cableado.

Cuadro maquinilla de cubierta Etc..

3. CUADROS DE MANIOBRA

3.1.2 MATERIALES

Los cuadros de maniobra reciben la corriente del cuadro principal y por medio de los elementos de accionamiento y control, conduce la corriente eléctrica a los diferentes receptores que hay a bordo.

Los materiales de los cuadros dependen del local donde se van a utilizar. Materiales más comunes Materiales PVC o similares

Reciben la energía eléctrica del cuadro principal, en el interior de los cuadros están situados los elementos de control y protección que se vieron en el apartado anterior, también reciben señales de control del exterior, como pueden ser detectores de nivel, de temperatura, de presión, etc y según la maniobra del cuadro da paso de la energía eléctrica al receptor que esté asociado; como puede ser arrancar un mo-

Chapas de acero al carbono Chapas de acero inoxidable y perfiles galvanizados Los más utilizados a bordo son los de acero al carbono, normalmente galvanizados y pintados, debido a las características especiales de calor, vibraciones, ambiente salino que nos encontramos en los barcos. 3.1.3. GRADOS DE PROTECCIÓN El grado de protección depende del lugar donde va colocado y las condiciones de trabajo. Los grados de protección se representan con un número de tres cifras donde la primera cifra el grado de protección contra cuerpos sólidos, la segunda cifra representa el grado de protección contra cuerpos líquidos y la tercera cifra que no se contempla en algunas normalizaciones representa la protección mecánica contra golpes. En la tabla siguiente se muestra la correspondencia entre los números y el grado de protección que representan.

Figura 39 Cuadro de maniobra

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Manual de Electricidad Naval Índice de Protección PRIMERA CIFRA Protección contra cuerpos sólidos

SEGUNDA CIFRA Protección contra cuerpos líquidos

TERCERA CIFRA Protección mecánica

0

Sin protección

0

Sin protección

0

Sin protección

1

Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 50 mm

1

Protegido contra las caídas de gotas de agua

1

Energía de choque 0,225 julios. 150 gr x 15 cm

2

Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 12 mm

2

Protegido contra las caídas de agua hasta 151 de la vertical.

2

Energía de choque 0,375 julios. 250 gr x 15 cm

3

Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 2,5 mm

3

Protegido contra las caídas de agua hasta 601 de la vertical.

3

Energía de choque 0,500 julios. 250 gr x 20 cm

4

Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 1 mm

4

Protegido contra las proyecciones de agua en todas las direcciones.

5

Energía de choque 2,00 julios. 500 gr x 40 cm

5

Protegido contra el polvo

5

Protegido contra el lanzamiento de agua similar a golpes de mar.

7

Energía de choque: 6,00 julios. 1,5 Kg x 40 cm

6

Totalmente protegido contra el polvo 6

Protegido contra lanzamiento de agua en todas las direcciones.

9

Energía de choque: 20,0 julios. 5 Kg x 40 cm

7

Protegido contra la inmersión.

8

Protegido contra los efectos prolongados de inmersión bajo presión.

Algunos ejemplos de grados de protección para cuadros colocados en lugares especiales son los siguientes: Sala de máquinas

315/317

Talleres

215/237

Cuartos de calderas

215/217

Cámaras frigoríficas

331/335

radores de emergencia no tienen por que ir trabajando por los que los servicios que se alimenten directamente del cuadro de emergencia tienen que disponer de una línea de interconexión con el cuadro principal. La fuente de energía eléctrica de emergencia deberá estar situada fuera de la sala de máquinas y estar diseñada en todos los casos, de forma que garantice, en caso de incendio o de avería de la instalación eléctrica principal, el funcionamiento simultáneo, durante un mínimo de tres horas.

4. CUADROS DE EMERGENCIA La construcción de estos cuadros es similar a los de maniobra, su diferencia principal es su situación, que debe estar por encima de la cubierta principal y de los servicios que alimenta.

a. Del sistema de comunicación interna, de los detectores de incendios y de las señales necesarias en caso de emergencia

Los servicios de emergencias son aquellos que deben entrar en funcionamiento en caso de avería de los generadores de electricidad, como pueden ser: alumbrado de emergencia, señales de alarma, equipo de radio y luces de situación.

c. Del sistema de radiocomunicación

b. De las luces de navegación y de la iluminación de emergencia d. De la bomba eléctrica de emergencia contra incendios, si forma parte del equipo del buque

En cuanto a la caja de distribución que alimenta las luces de situación estas tienen que ser alimentadas por dos líneas diferentes de manera que pueda hacerse el cambio con rapidez de la una a la otra por medio de un conmutador.

Cuando la fuente de energía eléctrica de emergencia sea una batería de acumuladores u falle la fuente de energía principal, esta batería de acumuladores deberá quedar conectada automáticamente al cuadro de distribución de energía eléctrica de emergencia y deberá garantizar la alimentación ininterrumpida durante tres horas de los elementos de los apartados a), b) y c).

La alimentación de estos cuadros puede ser por un diesel generador o una batería de acumuladores. En condiciones normales de navegación, los gene-

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Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 24

CUADRO DE EMERGENCIA

Realizar un cuadro eléctrico que simule la conexión automática del cuadro de emergencia. siguiendo como ejemplo el esquema de abajo

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD A lo largo de esta unidad hemos visto: Cuadros eléctricos, los diferentes tipos de cuadros eléctricos existentes a bordo Cuadro principal, este tipo de cuadro es el que recibe la corriente de los alternadores y la distribuye a las distintas instalaciones del buque. Además este cuadro está equipado con los elementos necesarios para acoplar los alternadores y proteger los alternadores. Cuadros de maniobra, son los encargados de hacer llegar la corriente a los receptores y como se ha visto, reciben la corriente del cuadro principal, en su interior tienen una serie de mecanismos para el funcionamiento de motores, alumbrado, servo, etc, y por medio de unas señales de entrada da la salida que le corresponda. Además se han visto las características más representativas de los cuadros como son: su forma, materiales y grado de protección. Cuadros de emergencias, cumplen una función importantísima en la seguridad de las personas a bordo, en caso de avería de la fuente de energía principal automáticamente entra en servicio los servicios de emergencia como son: el alumbrado de emergencia, servicios de comunicaciones del buque, etc. Cuando se produce una emergencia a bordo como por ejemplo, un incendio, una situación de abandono del buque, suele ser en condiciones adversas, como mal tiempo, de noche, etc. si no contáramos con esta fuente de energía alternativa, las oportunidades de salir airosos de estas situaciones disminuirán considerablemente.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. Cuantos tipos de cuadros se pueden encontrar a bordo. 2. Cuales son las funciones principales de un cuadro principal. 3. Haz un dibujo representativo de un cuadro de maniobra. 4. Que grado de protección tiene un cuadro que tenga un Índice de Protección (IP). IP = 432 IP = 563 5. Cuales son los servicios que deben alimentar un cuadro de emergencia

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Manual de Electricidad Naval

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UNIDAD DIDÁCTICA 7 BATERÍAS

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN A bordo de los barcos, y en otros muchos sitios, podemos encontrar dos tipos de generadores de energía eléctrica: las baterías y los alternadores. A lo largo de esta unidad vamos a estudiar las baterías, como funcionan, que elementos la forman y las operaciones de mantenimiento más comunes. Las baterías en los buques tienen tres cometidos principalmente, Por un lado las baterías de arranque, que son las encargadas suministrar la energía para accionar el motor de arranque. También puede haber grupos de baterías encargadas de suministrar corriente a distintos servicios del barco cuando el motor principal está parado y por lo tanto el alternador también lo está. Esto ocurre en barcos pequeños. Por último las encontramos como fuente de energía de emergencia cuando falla la corriente principal, como vimos en la unidad anterior. Las baterías o acumuladores que vamos a ver son las de plomo que son las más utilizadas a bordo. Este tipo de aparatos tienen una gran importancia en buques de pequeña potencia, ya que a partir de la energía eléctrica en ellas almacenadas se ponen en funcionamiento la instalación del buque. Por ejemplo, con la batería se alimenta el motor de arranque, que pone en marcha al motor principal y este acciona al alternador, que comienza producir la energía para todo el buque y también para cargar las baterías. En el caso que la fuente de energía sea un motor auxiliar, este también se arranca por las baterías de arranque.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Comprender el funcionamiento de las baterías y conocer las operaciones básicas de mantenimiento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer los principios de funcionamiento de una pila Distinguir entre un acumulador y una pila. Conocer las partes que forman una batería. Comprender los procesos químicos que ocurren en el interior de una batería durante la carga y descarga de la misma. Conocer los conceptos de capacidad de una batería y las distintas formas de conectar dos baterías tanto en serie como paralelo. Realizar las operaciones básicas de mantenimiento de una batería. Distinguir y evitar las averías más frecuentes de las baterías.

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Manual de Electricidad Naval

BATERÍAS

Actividad Nº 25 Explica como produce electricidad una batería

1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

A estos aparatos se les denominan acumuladores, ya que son capaces de acumular corriente eléctrica en forma de energía química.

El principio de funcionamiento se basa en el de la electrización por contacto.

Los acumuladores más utilizados son los acumuladores o baterías de plomo.

Si colocamos dos placas de materiales diferentes separados por un trozo de papel impregnado de ácido sulfúrico y conectamos cada placa a un aparato capaz de medir el paso de la corriente eléctrica veremos como la aguja señala la presencia de electricidad.

3. PARTES DE UNA BATERÍA Las baterías de plomo están compuestas principalmente de: Placas positivas y negativas Separadores Electrolito Vaso o recipiente

Figura 40 Pila simple

Esta corriente se debe a que se produce una diferencia de potencial entre los metales en contacto a través del ácido

2. ACUMULADORES DE PLOMO Figura 41 Elementos que forman un acumulador

En el proceso anteriormente descrito llega un momento en que la corriente dejaría de circular. Esto se debe a que la reacción química que produce el paso de corriente se agota e impide que pase más corriente.

3.1. PLACAS

Se puede construir una pila como la descrita anteriormente que cuando deja de producir corriente, si se le hace pasar una corriente eléctrica en sentido contrario las reacciones químicas que se produjeron al producir corriente se invierten quedando la pila con las mismas características iniciales.

Hay dos tipos de placas, las placas positivas y las negativas.

Las placas son unas rejillas de forma rectangular donde se produce la transformación de la energía química en energía eléctrica

Placas positivas están hechas de peróxido de plomo PbO2 y de color negruzco

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Manual de Electricidad Naval Placas negativas se construyen de plomo y se le añade antimonio o calcio para darle mayor resistencia mecánica. Las placas del mismo signo van unidas entre sí por medio de un puente de unión. Por el que se conectan a los demás recipientes de la batería.

3.2. SEPARADORES Son láminas de material aislantes de ebonita y lana de vidrio, que se interponen entre las placas para evitar que exista contacto entre ellas y se produzcan cortocircuitos. Deben ser porosos para permitir el paso del electrolito entre las placas. Figura 42 Proceso de descarga de una batería

3.3. ELECTROLITO

Por lo tanto si la densidad del electrolito al comienzo era de 1,3 gr/cm3 al pasar el sulfato a las placas la densidad del electrolito disminuye hasta aproximadamente 1,15 gr/cm3 cuando la batería está completamente descargada.

Es el líquido donde se sumergen las placas. Está compuesto por una mezcla de ácido sulfúrico SO4H2 y agua destilada H2O El ácido sulfúrico es un líquido muy corrosivo por lo que hay que manejarlo con sumo cuidado. Para elaborar el electrolito se le añade al agua, nunca al revés, ácido sulfúrico hasta que la mezcla tenga una densidad de 1,3 gr/cm3.

5. PROCESO DE CARGA Si tenemos la batería descargada como el caso anterior y hacemos circular una corriente eléctrica en sentido contrario a como produce corriente la batería, es decir, entrando la corriente por el polo positivo y con un valor ligeramente superior a la que puede proporcionar la batería, por ejemplo 14 voltios para una batería de 12 voltios.

Ser aislante a la electricidad. CARACTERÍSTICAS DEL RECIPIENTE No ser atacado por el ácido sulfúrico.

En el interior de la batería se producen las mismas reacciones químicas que en el proceso de descarga pero en sentido contrario

Material ligero.

3.4. VASO O RECIPIENTE

PbSO4 + PbSO4 + H2O

Es el que contiene a todos los demás elementos debe de reunir unas condiciones especiales:

PbO2 + Pb + SO4H2

Hoy en día se utilizan plásticos que reúnen las condiciones anteriores, antiguamente se fabricaban de bakelita.

4. PROCESO DE DESCARGA Si tenemos una batería formada con los elementos que hemos visto antes, es decir, un recipiente con un conjunto de placas positivas de peróxido de plomo PbO2 y placas negativas de plomo Pb sumergidas en un electrolito compuesto de ácido sulfúrico SO4H2 y agua destilada H2O.

Figura 43 Batería completamente cargada

Si conectamos la batería a algún consumidor de corriente esta suministra electricidad. En el interior de la batería se produce una reacción química en la cual el sulfato SO4 del ácido sulfúrico reacciona con el plomo Pb de ambas placas formándose Sulfato de plomo PbSO4 PbO2 + Pb + SO4H2

Por lo tanto al final de la carga volvemos a tener la batería en las mismas condiciones iniciales.

5.1. FORMA PRÁCTICA DE REALIZAR LA CARGA DE UNA BATERÍA Se quitan los tapones y se comprueba el nivel del electrolito, si es necesario se repone con agua destilada, nunca añadir ácido sulfúrico.

PbSO4 + PbSO4 + H2O

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Manual de Electricidad Naval 6.1.2. CONEXIÓN EN PARALELO

Conectar las pinzas del cargador en la posición correcta, positivo con positivo (cable de color rojo) y negativo con negativo (cable negro).

En este caso la tensión es la misma y pero la capacidad es la suma de las capacidades de cada una de las baterías.

Realizar la carga en lugar ventilado porque se pueden desprender gases explosivos.

En este caso se une positivo con positivo y negativo con negativo.

Procurar evitar realizar carga rápida, es aconsejable realizar la carga lenta.

7. CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO DE UNA BATERÍA.

6. CAPACIDAD DE UNA BATERÍA La capacidad de una batería es la cantidad de electricidad que puede proporcionar una batería y depende del tamaño de las placas y de la superficie de contacto de estas con el electrolito.

Los cuidados que requieren una batería no pueden catalogarse de importantes, pero tampoco es conveniente olvidarse por completo de ella. Conviene comprobar con cierta periodicidad el estado de carga de la batería y el estado del nivel del electrolito.

La capacidad de una batería se expresa en Ah (Amperios hora) una batería capaz de suministrar 3 Amperios durante 40 horas tendrá una capacidad de 30 x 4 = 120 Ah, esta batería también podrá suministrar 6 Amp. durante 20 horas.

7.1. CONTROL DEL NIVEL DEL ELECTROLITO El agua que compone el electrolito debido al calor y al mismo proceso de carga y descarga se va perdiendo en forma de vapor o gases, por lo que hay que ir añadiendo cada cierto tiempo.

La tensión que suministra una batería solo depende de los materiales empleados en la construcción de una batería, en el caso de las baterías de plomo esta tensión es de 2 voltios por vaso, al tener las baterías 6 vasos esta proporciona 12 voltios en total.

En verano hay que aumentar el control ya que se evapora más. El nivel del electrolito como norma general ha de ser de 10 mm por encima de las placas y en cualquier caso siempre ha de cubrir las placas, ya que no es recomendable que la batería trabaje con las placas por encima del electrolito.

6.1. CONEXIONES DE UNA BATERÍA Es posible combinar dos o más baterías para formar un banco de baterías. 6.1.1. CONEXIÓN EN SERIE En este caso la tensión es la suma de las baterías siendo la capacidad la misma que cada una por separado. En este caso se une el polo positivo de una batería al negativo de la otra, quedando los dos polos libres para conectar al exterior.

Figura 46 Nivel mínimo del electrolito

7.2. COMPROBACIÓN DE LA DENSIDAD DEL ELECTROLITO Figura 44 Baterías conectadas en serie

Como se vio anteriormente durante los procesos de carga y descarga de las baterías la densidad varía según el estado de carga de esta. Se puede establecer el estado de carga de una batería según la densidad del electrolito: Totalmente cargada

1,300

A media carga

1,230

Totalmente descargada

1,150

La medición de la densidad se lleva a cabo con un aparato llamado densímetro que consta de un tubo de vidrio o plástico, con una pera de goma en un

Figura 45 Baterías conectadas en paralelo

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Manual de Electricidad Naval 7.3. LIMPIEZA Debido a las posibles salpicaduras de ácido y al ser este muy corrosivo hay que tener la precaución de limpiar los soportes de las baterías, así como las bornas de conexiones aunque lo mejor es impregnar estas con vaselina neutra para evitar corrosiones y que aumente la resistencia eléctrica en las conexiones.

8. SULFATACIÓN DE LAS BATERÍAS El sulfato de plomo que se forma en las placas durante la descarga de la misma puede ser de dos formas una amorfa formado por una gran cantidad de partículas minúsculas que ocupan una gran superficie o de forma cristalina (acetato de plomo) que aísla completamente las placas del electrolito.

Figura 47 Densímetro

extremo y un tubo más delgado en el otro, en el interior lleva un flotador con una regla graduada que nos indica la densidad del líquido a medir.

El proceso de transformación de la forma amorfa a cristalina se realiza cuando la batería se encuentra descargada por lo que no es conveniente dejar una batería descargada durante mucho tiempo, también se produce la forma cristalina en cargas y descargas rápidas.

Se introduce el extremo delgado en el interior del vaso se presiona la pera y se suelta aspirando el líquido al interior del tubo transparente, en la regla graduada del interior nos mostrará la densidad del electrolito.

Actividad Nº 26

CONTROL DE CARGA DE UNA BATERÍA

A partir de una batería descargada conectarla a un cargador e ir realizando comprobaciones periódicas de la densidad. Anotar los resultados en un cuadro como el de abajo

HORA DENSIDAD

9. RIESGOS ASOCIADOS AL USO DE BATERÍAS

El desprendimiento de hidrógeno se acelera cuando la tensión de carga de la batería es demasiado elevada, esto ocurre durante la carga rápida de las baterías.

Las baterías por lo general no son peligrosas pero existen dos componentes que pueden originar situaciones de riesgo, estas dos fuentes de riesgos son: el desprendimiento de hidrógeno durante el funcionamiento de la batería y el efecto corrosivo del ácido sulfúrico.

9.2. ÁCIDO SULFÚRICO Como hemos visto anteriormente el electrolito de una batería está compuesto por una mezcla de ácido sulfúrico y agua destilada. El ácido sulfúrico es corrosivo y en caso de derrame puede afectar a la base de la batería y en caso de proyección a personas puede ocasionar quemaduras.

9.1. PRESENCIA DE HIDRÓGENO Las baterías deben almacenarse en lugares ventilados ya que durante su funcionamiento normal en situaciones de carga y descarga, se desprende hidrógeno en las reacciones químicas que tienen lugar. Siendo el hidrógeno un gas altamente explosivo, una concentración de este gas en presencia de una chispa puede ocasionar una explosión.

En este caso hay que lavar con agua abundante la zona donde se ha producido la salpicadura. Otra precaución a tener en cuenta es que si vamos a preparar la mezcla de agua y ácido, siempre hay que verter el ácido sobre el agua, nunca al revés porque se pueden producir proyecciones de ácido.

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD A lo largo de esta unidad hemos visto: Principio de funcionamiento tanto de una pila como de un acumulador, con la diferencia que hay entre una y otra. La pila una vez que se descarga no se puede recargar y la batería tiene la característica que una vez descargada si se le hace pasar una corriente eléctrica en sentido contrario vuelve a su estado inicial, o sea, cargada. Partes de una batería, hemos visto las partes que forman una batería y las características de cada una de ellas, como son: las placas tanto positivas como negativas, los separadores, el vaso o recipiente y el electrolito. Los procesos de carga y descarga de una batería, que reacciones químicas que se producen en el interior de la batería cuando la batería esta produciendo electricidad y cuando se está cargando. La capacidad de una batería y forma de conectar las baterías, para aumentar su capacidad o para aumentar su voltaje. Operaciones habituales de mantenimiento, aunque las baterías no tienen piezas en movimiento y por lo tanto su desgaste es pequeño, para mantenerla en perfecto estado y para que nos dure más hay que realizar una serie de operaciones como son: mantener el nivel del electrolito, limpieza de los bornes etc. Por último hemos visto en que consiste la sulfatación de una batería y que medidas hay que tomar para evitar esta avería de las baterías. También se han visto las medidas de seguridad que hay que tomar cuando se está trabajando con las baterías. Tener ventilado el local de las baterías para evitar la concentración de hidrógeno y tener precaución con el ácido sulfúrico del electrolito.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. Explica que es una batería eléctrica 2. Como produce electricidad una batería 3. De que depende el voltaje de una batería 4. Como se puede aumentar la capacidad de una batería 5. Entre que valores puede variar la densidad de una batería 6. Que tipo de corriente produce una batería 7. ¿Que instrumento se utiliza para saber el estado de carga de una batería? 8. De que está compuesto el electrolito de una batería 9. Explica como se produce la sulfatación de una batería. 10. Cuales son los peligros que pueden ocasionar las baterías.

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Manual de Electricidad Naval

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UNIDAD DIDÁCTICA 8 GENERADORES ELÉCTRICOS

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN En la unidad didáctica anterior se estudio el funcionamiento de las baterías, que son unos generadores de electricidad, pero por su limitada capacidad y potencia no es adecuado para el suministro de corriente en instalaciones de cierta importancia. Además las baterías nos suministra la corriente mientras el motor principal o auxiliar están parados, luego son los alternadores los que toman el control de suministro de corriente. Para comprender como genera la electricidad los alternadores primero vamos a ver en que consisten los campos magnéticos, ya que hay una clara relación entre magnetismo y electricidad. También estudiaremos las dinamos que durante mucho tiempo fueron los principales generadores de corriente eléctrica, aunque hoy en día están desplazadas por los alternadores, que debido a las ventajas que tienen sobre las dinamos las han sustituido casi por completo. Hoy en día los alternadores son las principales máquinas de generación de electricidad, desde los más grandes situados en centrales térmicas o nucleares hasta los que tenemos acoplados en el motor del barco más pequeño. A pesar de la diferencia de tamaño los principios por los que se rigen son iguales para unos y otros, la única diferencia es su tamaño.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer la naturaleza de la producción de la corriente eléctrica, así como las aplicaciones más utilizadas como son las dinamos y los alternadores.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer la naturaleza de los campos magnéticos. Analizar la relación que existe entre electricidad y magnetismo. Comprender como se produce una corriente eléctrica en un conductor que se mueve en el interior de una corriente eléctrica. Comprender la generación de corriente en una dinamo. Analizar la función del colector en el funcionamiento de las dinamos. Comprender el funcionamiento del alternador. Distinguir las ventajas del alternador frente a la dinamo. Conocer la rectificación de corriente en un alternador para producir corriente continua.

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Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 27

GENERADORES ELÉCTRICOS

Enumera los tipos de generadores de corriente y el tipo de corriente que producen.

1. MAGNETISMO

2. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Los imanes naturales son unos materiales que son capaces de atraer a partículas metálicas. Se conocen como magnetita y es un oxido de hierro.

Uno de los efectos de la corriente eléctrica es que produce un campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente eléctrica, si arrollamos un conductor alrededor de un trozo de hierro, el campo magnético de cada hilo se suma y hace que el hierro adquiera las propiedades de los imanes permanentes. Este tipo de imán artificial se denomina electroimán.

Todos los imanes están constituidos por dos polos uno norte y otro sur, este nombre se debe a la orientación que toma un imán que puede girar libremente. Los polos de un mismo signo se repelen y los de signo contrario se atraen.

A su vez, cuando un conductor se mueve por un campo magnético, en el conductor se genera una corriente eléctrica que circula por su interior.

Se llama campo magnético a la zona del espacio donde se produce el fenómeno anterior. Cuanto más cerca del imán mayor será la fuerza de atracción, a medida que nos alejamos la fuerza disminuye.

El funcionamiento de los motores eléctricos y los generadores de corriente eléctrica como dinamos y alternadores se basan en estos efectos.

Figura 48 Líneas magnéticas de un imán

Actividad Nº 28

Figura 49 Electroimán

CAMPO MAGNÉTICO

Desmontar un contactor y sacar la bobina, conectar la bobina a la tensión de trabajo y comprobar con alguna pieza metálica como se crea un campo magnético que rodea la bobina Hay que tener la precaución de no tener mucho tiempo la bobina conectada a la corriente ya que al no tener el núcleo de hierro en el interior la resistencia de la bobina disminuye y por lo tanto aumenta la intensidad de la corriente y por lo tanto la temperatura, pudiendo llegar a quemarse.

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Manual de Electricidad Naval 3. GENERADORES DE CORRIENTE ELÉCTRICA

Las máquinas eléctricas están compuestas de dos partes principales, uno es el elemento fijo o estator y otro el elemento móvil o rotor.

La generación de la corriente eléctrica se produce por que un conductor se mueve en el interior de un campo magnético.

Por lo tanto los generadores de corriente necesitan dos bobinas, uno para producir el campo magnético (bobina de excitación) y otro donde se induce la corriente (bobina de inducción). A cada vuelta de una bobina se denomina espira.

En generadores pequeños se utilizan imanes permanentes, pero para grandes generadores el campo magnético de un imán permanente es muy pequeño y se utilizan electroimanes cuyo campo magnético es mayor.

CAMPO MAGNÉTICO

Actividad Nº 29

A dos bobinas como la de la actividad anterior, se le pone en su interior una pieza de hierro, a la primera bobina se conecta a la tensión de funcionamiento y la segunda se le conecta o un aparato de medida o una bombilla. Si las dos bobinas son iguales, la tensión generada en la segunda bobina debe ser igual, pero debido a las perdidas del campo magnético será algo menor. Igual que en el caso anterior la bobina que se le suministra corriente se puede calentar, por lo que es conveniente no tenerlo mucho tiempo conectada por que se puede quema.

4. GENERACIÓN DE CORRIENTE EN UNA ESPIRA

Posición 2: La tensión producida es máxima, porque el conductor corta perpendicularmente el campo magnético, y la dirección es de salida del papel.

Cuando una espira gira en el interior de un campo magnético la corriente producida varía según la posición de esta con respecto a las líneas del campo.

Posición 3: La tensión se vuelve a anular ya que el movimiento es paralelo a las líneas del campo magnético.

Posición 1: La tensión producida es nula ya que el conductor se mueve paralelamente al campo y no corta ninguna línea del campo magnético.

Posición 4: La tensión es máxima pero su dirección es hacia el papel, o sea en sentido contrario que en la posición 1

Figura 50 Generación de corriente alterna

5. DINAMOS

corriente cambia de sentido. Así se produce un flujo constante de corriente en una sola dirección.

Cuando una espira gira entre los polos de un imán, la corriente eléctrica inducida es alterna como hemos visto. Para poder producir corriente en una sola dirección (corriente continua), se coloca en los terminales de la espira un anillo metálico llamado colector partido en dos mitades aisladas entre sí, que recibe el nombre de delga. Sobre el colector rozan dos escobillas de carbón que entran en contacto de forma alternativa con las dos mitades del anillo colector mientras gira, de forma que comienzan a rozar sobre la otra mitad del anillo justo cuando la

Figura 51 Colector de una dinamo

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Manual de Electricidad Naval En una dinamo las bobinas de inducción deben de estar en el rotor y las de excitación en el estator. Ya que para transformar la corriente alterna de las bobinas en corriente continua es necesario el uso del colector que debe ir situado en el rotor.

nético (bobinas de excitación) van alojadas en el estator. Esta disposición hace que los alternadores tengan una serie de ventajas con respecto a las dinamos, como que para la misma potencia son más pequeñas, que pueden girar a diferentes velocidades y que tengan menos mantenimiento.

5.1. DISYUNTOR 6.1. RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE GENERADA

La dinamo va conectada directamente con la batería. Para evitar que cuando la dinamo esté parada o gira despacio, la corriente se vuelva desde la batería hacia la dinamo, descargándose la batería se intercala un aparato llama do disyuntor.

Ya hemos visto la necesidad de la corriente continua, sobre todo para la carga de la batería. El alternador debe rectificar la corriente generada. Esta se lleva a cabo por medio de diodos rectificadores y con un puente de diodos en condiciones adecuadas se consigue invertir el sentido de las alternancias que salen de los bornes del alternador en corriente continua. Los alternadores trifásicos suelen llevar un puente de diodos rectificadores de potencia compuesto por seis unidades, dos para cada una de sus fases.

6. ALTERNADORES En las dinamos para producir corriente continua, es necesario la presencia de un colector en el rotor. En los alternadores la corriente producida es alterna por lo que las bobinas de inducción van colocadas en el estator y las que producen el campo mag-

Actividad Nº 30

RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE EN UN ALTERNADOR

Un alternador pequeño, por ejemplo de coche, se acopla a un motor eléctrico por medio de una correa, de manera que al conectar el motor eléctrico la correa arrastre al alternador. Por medio de una batería damos corriente a la excitación En primer lugar se desconecta el rectificador y con un osciloscopio se comprueba la naturaleza de la corriente generada. Que debe ser alterna. Luego se monta el rectificador y se vuelve a comprobar el tipo de corriente con el osciloscopio que en este caso será continua.

6.2. REGULADOR DE VOLTAJE

nético, ya que el número de revoluciones del motor es variable. La intensidad del campo magnético varia con la cantidad de corriente que hagamos pasar por las bobinas de excitación, esto se consigue con un aparato electrónico llamado regulador y va incorporado al mismo alternador.

La tensión producida por un alternador depende de dos factores fundamental mente: del número de revoluciones del motor y de la intensidad del campo magnético. Para mantener la tensión constante se actúa sobre la intensidad del campo mag-

Figura 52 Esquema eléctrico de un alternador

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Manual de Electricidad Naval 6.3. ELEMENTOS DE UN ALTERNADOR

Cojinetes. En cuanto a los cojinetes suelen ser de bolas o de aguja o una combinación de ambos.

El alternador está compuesto de las siguientes partes:

Sistema de ventilación y arrastre. En los alternadores la ventilación del interior de la máquina para disipar el calor que se genera en ella, constituye una función muy importante para su mejor rendimiento. Esta refrigeración se lleva a efecto por medio de un ventilador que gira con la polea de arrastre.

Estator Rotor

PARTES DE UN ALTERNADOR Porta escobillas y cojinetes

7. PROTECCIÓN DE LOS ALTERNADORES

Sistema de ventilación y arrastre

En los cuadros principales, se sitúan los elementos de protección de los alternadores, esta protección consiste esencialmente de:

Estator. El estator está formado por las placas de hierro entre las que se han dejado ranuras para que pueda procederse a la colocación de las bobinas.

Un interruptor magnetotérmico que desconecta al alternador en caso de que la demanda de corriente supere las características del alternador.

Las bobinas están construidas a partir de hilos de cobre enfundado en varias capas de acetal de vinilo, y los núcleos están hechos con chapas de acero estampadas superpuestas.

Una demanda superior puede ocasionar que el alternador se queme, si el bobinado alcanza la temperatura de fusión de la capa protectora del hilo de cobre.

Rotor. En todos aquellos alternadores de excitación por corriente eléctrica, el rotor es una pieza muy importante por cuanto al regular el magnetismo de los polos puede también efectuar la regulación de la corriente producida. Es donde se encuentran las bobinas de excitación del electroimán.

Un inversor de potencia que evita que un alternador que este conectado en paralelo con otros pueda funcionar como motor, por ejemplo si el motor diesel que lo mueve, por cualquier circunstancia no puede mantener la potencia necesaria. En este caso el inversor desconecta al alternador.

Porta escobillas y escobillas. El Porta escobillas y las escobillas son las encargadas de transmitir la corriente de excitación del exterior a la bobina de excitación situada en el núcleo. Por medio de los anillos rozantes del rotor.

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD A lo largo de esta unidad hemos visto: Los fenómenos magnéticos, como se encuentran estos fenómenos en la naturaleza y como se pueden producir por medio de la corriente eléctrica. También hemos visto la relación entre electricidad y magnetismo, como un conductor que se mueve en el interior de un campo magnético se genera una corriente eléctrica en él y también como la circulación de la corriente eléctrica produce un campo magnético. Los generadores de corriente eléctrica hacen uso de la propiedad antes descrita para producir corriente eléctrica Dinamos las dinamos son generadores de corriente eléctrica que por medio de un colector producen corriente continua, están compuestas por dos bobinas, una crea el campo magnético y la otra gira en su interior y se induce la corriente eléctrica. Alternadores, producen la electricidad según el mismo principio que las dinamos, pero la corriente eléctrica que producen es alterna y por lo tanto no necesitan colector. Gracias a esta característica las bobinas que producen la electricidad o de inducción se pueden colocar en el estator, ello conduce a una serie de ventajas con respecto a las dinamos Los rectificadores, de corriente transforman la corriente eléctrica que produce el alternador en corriente continua necesaria para cargar la batería y para alimentar los aparatos que necesiten de corriente continua para funcionar. Las partes de un alternador son el estator o parte fija, rotor o eje giratorio, porta escobillas y escobillas y sistema de arrastre y ventilación La protección de los alternadores se realiza por medio de inversores de corriente y contra sobreintensidades.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. En que consiste un electroimán 2. Que mineral de la naturaleza tienen la propiedad de atraer a otros metales. 3. Donde van colocadas las bobinas que producen corriente en un alternador 4. De que material suelen ser las escobillas 5. Cuales son las partes de un alternador y descríbelas 6. ¿Dónde se encuentra el colector en un alternador? 7. Que tipo de corriente produce un alternador 8. Que elemento transforma la corriente alterna del alternador en corriente continua para cargar la batería. 9. Un alternador, para producir corriente eléctrica, necesita una corriente auxiliar llamada corriente de excitación, ¿por que? 10. Que ventajas que tienen los alternadores sobre las dinamos 11. Como se llama la parte giratoria de un alternador 12. ¿Cuál es la diferencia principal entre un alternador y una dinamo? 13. Para que sirve el disyuntor y como funciona

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UNIDAD DIDÁCTICA 9 MOTORES ELÉCTRICOS

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN Los motores eléctricos son unos de los aparatos con mayor número de aplicación en todos los campos de la industria, debido a su facilidad de uso y su gran rendimiento en comparación con otros tipos de máquinas, también tiene mucho que ver el hecho de que la energía eléctrica sea el tipo de energía más utilizada por según se vio en la primera Unidad Didáctica. Los motores eléctricos a bordo tienen infinidad de aplicaciones comenzando por los motores de arranque eléctricos de los motores diesel, y como accionamientos de bombas, maquinillas, etc. En esta unidad vamos a ver los diferentes tipos de motores que se utilizan habitualmente, tanto de corriente continua como de corriente alterna, sus características más importantes, así como la manera de maniobrar con ellos y conectarlos. También se verá las principales averías que se pueden presentar en los motores tanto eléctricas como mecánicas, la manera de detectarlas y corregirlas

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer los principios de funcionamiento de los motores eléctricos, tipos y forma de conectarlos y sus averías más frecuentes

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Analizar el funcionamiento de los motores eléctricos. Distinguir entre los motores de corriente continua y los de corriente alterna Conocer las características más importantes de los motores asíncronos. Interpretar la placa de características de los motores Conectar los motores para cambiar su sentido de giro Conocer las características de arranque de los motores eléctricos y comprender la necesidad del arranque estrella-triángulo. Calcular características del condensador necesario para arrancar un motor trifásico con dos fases. Conocer y detectar las principales averías de los motores eléctricas y las reparaciones adecuadas.

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MOTORES ELÉCTRICOS

Actividad Nº 31

Enumera los tipos de motores que conozcas y explica como se produce el movimiento.

1. DESCRIPCIÓN Al igual que los generadores de electricidad los motores eléctricos se basan en la relación que existe entre electricidad y el magnetismo.

Los motores eléctricos son máquinas que transforman la energía eléctrica en energía mecánica.

Figura 53 Fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor

manera que cuando el tambor gira la dirección de la corriente a un lado de las escobillas es en un sentido y en el otro lado de sentido contrario, para mantener el par siempre en la misma dirección.

Si un conductor, por el que circula una corriente eléctrica, se sitúa en el interior de un campo magnético, sobre él actuará una fuerza cuya dirección dependerá del sentido de la corriente eléctrica.

En los motores de corriente continua para cambiar su sentido de giro se cambia la polaridad del inducido y por lo tanto se cambia la dirección de la fuerza que ejerce el campo magnético sobre el conductor.

Si en vez de un conductor la corriente eléctrica circula por una espira que puede girar sobre su eje, en la espira se produce un par de fuerzas que tenderá a hacer girar la espira.

2. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA Un motor de corriente continua elemental está constituido por un conjunto de espiras arrolladas en un tambor giratorio en el interior de un campo magnético, el campo magnético puede ser producido por un imán permanente o por un electroimán. Consta de un colector por donde le llega corriente a las espiras del tambor, por medio de unas escobillas de carbón. Las espiras están conectadas de tal

Figura 54 Fuerzas ejercidas por un campo magnéticoen el bobinado de un motor de corriente continua

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Actividad Nº 32

CAMBIO DE SENTIDO DE GIRO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Conectar un motor de corriente continua por medio de contactores y botoneras según el esquema adjunto, de manera que se pueda invertir el sentido de giro. Realizar enclavamiento por relé para que se pueda intentar arrancar los dos sentidos de giros por error.

3. MOTORES ASÍCRONOS TRIFÁSICOS

Una de las aplicaciones más comunes de los motores de corriente continua a bordo es en el motor de arranque del motor, puesta en marcha, que al estar accionado por la batería a de ser de corriente continua.

El funcionamiento de los motores de corriente alterna también se basa en la interrelación que hay entre la corriente eléctrica y el magnetismo.

Figura 55 Giro de un tambor arrastrado por un campo magnético giratorio

Experimentalmente se comprueba que si tenemos un tambor de hierro en el interior de un campo magnético que pueda girar sobre el mismo eje, al hacer girar el campo magnético el tambor comienza a girar en el mismo sentido que lo hace el campo. Este es el principio de funcionamiento de los motores asíncronos.

Naturalmente en los motores trifásicos asíncronos los polos del campo magnético no giran sino que el campo magnético gira por efecto de la corriente alterna trifásica como se ve en la explicación de la figura. En la corriente trifásica la máxima intensidad en cada

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Figura 56 Campo magnético giratorio creado por una corriente trifásica

fase está desfasada 120º , de manera que primero la corriente es máxima en la fase R, luego le corresponde la corriente máxima a la fase S y por último es la fase T la que tiene intensidad máxima. Como la intensidad del campo magnético es proporcional a la corriente eléctrica. Este se hace máximo alternativamente de una fase a otra, produciendo el mismo efecto que si el campo estuviera girando. Arrastrando en su giro al rotor

3.1. CONSTITUCIÓN DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS TRIFÁSICOS

Figura 58 Conexiones de las bobinas de un motor trifásico

3.2. CAJA DE BORNES

Como toda máquina eléctrica el motor eléctrico esta compuesto por una parte fija denominada estator y un eje giratorio llamado rotor.

Como hemos visto en el apartado anterior en la carcasa están situadas las bobinas que crean el campo magnético giratorio, y están compuestas por tres devanados independientes cuyos extremos son accesibles desde el exterior por la caja de bornes.

En la carcasa o estator están situados las tres bobinas, que producen el campo magnético giratorio, cuyos terminales se conectan a la caja de bornes por donde se conecta el motor a la corriente eléctrica.

Los extremos de las bobinas se designan por las letras X, Y y Z y los extremos finales por U, V y W.

Motores de rotor de jaula de ardilla, el motor más empleado por su sencillez y escaso mantenimiento es el de rotor en cortocircuito o de jaula de ardilla.

La forma de conectar cada extremo de la bobina en la caja de bornes es como se representa en la figura. Las tres bobinas que forman el devanado estatórico se pueden conectar en estrella o en triángulo. Depende de las características del motor que este se conecte en estrella o triángulo

En este tipo de motores el rotor está constituido por unas barras de cobre o aluminio, cuyos extremos están unidos por unos anillos del mismo material que pone en cortocircuito las barras, de ahí su nombre.

FORMA DE CONECTAR UN MOTOR TRIFÁSICO

ESTRELLA TRIANGULO La forma práctica de conectar las bobinas en estrella o triángulo es por medio de unas plaquitas que según como se coloquen entre los terminales de la caja de bornes determinará una configuración u otra.

Figura 57 Motor de corriente alterna

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Figura 59 Conexión en estrella

Figura 60 Conexión en triangulo

3.2.1. CONEXIÓN EN ESTRELLA

del motor, como tensión, potencia, intensidad nominal, numero de revoluciones, etc.

En la figura de la izquierda se representan las bobinas conectadas en estrellas, en la figura del centro y la derecha se muestra como colocar las plaquitas para que el bobinado del motor quede conectado de esta forma, quedando todos los extremos de cada bobina están unidos en un punto común. Conectando los extremos libres a la red.

En la figura aparece una placa de un motor con los datos correspondientes.

3.2.2. CONEXIÓN EN TRIÁNGULO En la figura de la izquierda se muestra como se conectan las bobinas en triángulo, las plaquitas se colocan como se muestra en la figura de la derecha de manera que las bobinas quedan conectadas en triángulo. Figura 61 Placa de características

3.3. PLACA DE CARACTERÍSTICAS A continuación se explican cada uno de los datos que aparecen.

Es una placa de latón donde vienen especificados los valores nominales de las principales magnitudes

PLACA DE CARATERÍSTICAS Marca Typ

Aparece el nombre del fabricante Tipo, según denominación del fabricante

∆/Y 220/380

Indica la tensión a la que se puede conectar el motor, el primer caso indica 220 voltios en triángulo y en segundo lugar indica 380 voltios en estrella, con lo cual la tensión máxima a la que se puede conectar cada bobina es de 220 voltios

2,65 /1,52 A

Intensidad que consume el motor en fusión de cómo se conecte, 2,65 Amperios cuando se conecta en triángulo y 1,52 amperios si se conecta en estrella a 380 voltios.

0,55 Kw Cos ϕ 0,75 1400 1/min.

potencia en kilovatios indica el valor del coseno de n. Indica la velocidad del motor en revoluciones por minuto

50 Hz

frecuencia de la corriente.

IP 54

Índice de protección del motor, igual que como se vio en la unidad didáctica 5 para los cuadros eléctricos

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Manual de Electricidad Naval 3.4. ARRANQUE DIRECTO

Si disponemos de corriente trifásica de 380 hay que conectar el motor en estrella para que por cada fase pase 220 v.

Como hemos visto en la placa de características unos de los datos del motor es la tensión en estrella Y y en triángulo ∆.

Si la corriente que disponemos es de 220 el motor hay que conectarlo en triángulo.

Si por ejemplo en la placa para la tensión señala 220/380 ∆/Y Quiere decir que la máxima tensión que puede circular por cada fase es de 220 voltios.

Actividad Nº 33

En ambos casos el motor desarrolla la potencia nominal reflejada en la placa.

ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR TRIFÁSICO

Realizar el montaje eléctrico del esquema, conectando el motor en estrella o triángulo según la placa de características, para que desarrolle la potencia nominal.

3.5 INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIRO

Si ahora conectamos el motor cambiando entre sí dos fases cualesquiera comprobamos que el campo magnético girará en sentido contrario, por lo tanto el rotor también girará en sentido contrario a como giraba en la condición anterior. Independientemente de que el motor esté conectado en estrella o triángulo.

Como se vio en el apartado donde se describía el funcionamiento de los motores de corriente alterna, el rotor gira siguiendo al campo giratorio producido por la corriente trifásica alterna.

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Actividad Nº 34

INVERSIÓN DE GIRO

Realizar montaje eléctrico del esquema, que representa el arranque de un motor trifásico con un pulsador para cada giro, impidiendo que entre un contactor hasta que el otro esté desconectado. Enclavamiento por relé. El motor va protegido con fusibles y relé térmico.

3.6. ARRANQUE ESTRELLA-TRIÁNGULO

Uno de los sistemas más usados es el arranque estrella-triángulo que consiste en arrancar el motor en estrella y cuando el motor alcanza cierta velocidad se cambia a triángulo. Este procedimiento se puede realizar por medio de contactores y temporizador.

Durante el arranque directo del motor la intensidad de arranque alcanza valores muy elevados del orden de 5 a 7 veces la Intensidad nominal. Esta elevada corriente de arranque puede dar lugar a caídas de tensiones en la red afectando al correcto funcionamiento de otros aparatos eléctricos, siendo mayores los efectos cuanto mayor sea la potencia del motor.

Al arrancar el motor en estrella la tensión aplicada a cada bobina es tres veces más pequeña que la nominal en triángulo, siendo la intensidad de arranque un tercio que la de arranque directo.

Para motores de más de 0,75 CV se ha de disponer de algún dispositivo o procedimiento de arranque que eviten esta circunstancia.

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Actividad Nº 35

ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO

Realizar el montaje del esquema, que representa un arrancador estrella-triangulo regulado por el temporizador y protegido el motor con fusible y relé.

3.7. CONEXIÓN DE UN MOTOR TRIFÁSICO PARA QUE FUNCIONE COMO MONOFÁSICO

Capacidad: La capacidad se calcula por medio de la siguiente fórmula

Este tipo de conexiones se realiza cuando tenemos un motor trifásico y disponemos una red de corriente monofásica. Este tipo de conexión solo es aconsejable para motores de hasta 2 Kw. de potencia y que la potencia solicitada sea inferior al 70 % de la potencia del motor.

donde:

Para llevarla a cabo se utiliza un condensador que conecta una de las líneas de corriente con la fase del motor que queda libre. Las características del condensador deben ser:

C = Capacidad del condensador

Tensión: debe ser 1,15 veces la tensión de la red, como mínimo de 250 V. Corrientemente se usa de 440 V.

F = Frecuencia en Hercios

P = Potencia del motor trifásico en Kw. UL = Tensión de la red monofásica

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Manual de Electricidad Naval Según las características de corriente de la red y del motor, este se conecta en estrella o triángulo.

Figura 62 Conexión en triangulo con condensador

Para motor trifásico de 220 V∆/380 VY con una red de 220 V, se conecta en triángulo.

Figura 63 Conexión en estrella con condensador

Actividad Nº 36

MOTOR TRIFÁSICO CON CORRIENTE MONOFÁSICA

Calcular el condensador que habría que utilizar para conectar un motor trifásico en una red monofásica. Características del motor: 220 Vr/380 VY. Potencia 0,55 Kw. Características de la red: Tensión 220 V. Frecuencia 50 Hz

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Manual de Electricidad Naval

Actividad Nº 37

CONECTAR MOTOR TRIFÁSICO EN RED MONOFÁSICA

Realizar el montaje del esquema, calculando previamente el condensador que se debe utilizar según características del motor y de la red. Observa como una de las líneas de alimentación tiene que pasar dos veces por el relé térmico para compensar a este.

3.8. AVERÍAS Y MANTENIMIENTO

Para motor trifásico de 220 Vr/380 VY con una red de 380 V, se conecta en estrella.

Las averías de los motores eléctricos pueden ser de dos tipos: eléctricas o mecánicas.

Interrupción de fase

3.8.1. AVERÍAS ELÉCTRICAS

Cortocircuito y motor quemado Coninetes en mal estado

Este tipo de averías se detectan comprobando el estado de las bobinas en la caja de bornes. Para realizar las comprobaciones en primer lugar hay que desconectar los bornes y quitar las chapitas si las tuviera puesta. Las mediciones que hay que hacer son las siguientes:

Mala alineación del motor

Se comprueba que hay continuidad entre los extremos de cada bobina, recordando la disposición de los terminales de la bobina en la caja.

ELÉCTRICAS

AVERÍAS MECÁNICAS

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Manual de Electricidad Naval Luego se comprueba que no hay continuidad entre dos bobinas, lo que indica que no existe cortocircuito entre bobinas

el motor se acopla a algún mecanismo que demanda más potencia de la que suministra el motor. Las sobrecargas se pueden detectar midiendo la corriente que consume con unas pinzas amperimétricas y comparándola con la intensidad nominal del motor en la placa de características.

También se comprueba que no hay continuidad entre cada una de las bobinas y masa. Lo que indica que el motor no está quemado.

Los cojinetes desgastados se detectan desacoplando el motor del aparato que mueve y haciendo girar el rotor con la mano, este se debe mover suavemente. En caso de que se frene hay que desmontar el motor y comprobar los cojinetes o si existe algún roce entre rotor y estator.

3.8.2. AVERÍAS MECÁNICAS Las averías mecánicas se producen por cojinetes desgastados que hacen que el motor funcione sobrecargado. Esto se nota cuando la protección contra sobrecarga actúa frecuentemente, aunque también actúa la protección contra sobrecarga cuando

Actividad Nº 38

COMPROBACIÓN DE UN MOTOR

Realizar las comprobaciones necesarias para comprobar que un motor eléctrico se encuentra en buenas condiciones de funcionamiento eléctrico y mecánico. Para la realización de esta actividad se necesita un polímetro y abrir la caja de bornes del motor y desconectar todos los terminales de las bobinas. También es necesario desacoplar el motor lo del aparato que acciona, ya sea directamente o bien por medio de correas .

4. SEGURIDAD ELÉCTRICA

Para proteger los motores se utilizan dos sistemas:

Para proteger a los motores eléctricos hay que tener en cuenta las características de arranque de los motores, ya que en el arranque del motor se producen tres fases:

Combinación de fusible y relé térmico Interruptor automático magnetotérmico especial para motores. El fusible tiene que tener un valor tal que aguante la intensidad de arranque y a la vez debe garantizar que no se va a alcanzar la intensidad soportable por el relé térmico.

En un primer momento circula la corriente de magnetización que circula durante el tiempo que está el motor parado y es de 4 a 5 veces la Intensidad nominal.

En el caso de los interruptores magnetotérmicos deben dar una protección térmica similar al relé térmico y una protección magnética que permita el paso de la corriente de arranque.

Luego circula la corriente de arranque hasta que el motor alcanza la velocidad nominal que puede ser de 2 a 3 veces la intensidad nominal. Por último circula la corriente de Intensidad nominal

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD En esta unidad didáctica hemos visto: Se ha visto como el campo magnético producido por una bobina mueve a un conductor por el que circula una corriente eléctrica, bajo este principio funcionan todos los motores eléctricos. Motores de corriente continua, son los que funcionan con corriente continua y hay que tener en cuenta la polaridad de las conexiones, porque dependiendo de cómo se conecten el motor girará en un sentido o en otro. Motores de inducción, son motores de corriente alterna y su funcionamiento se debe a que la corriente trifásica genera un campo magnético giratorio y arrastra al rotor. Conexión estrella, triangulo, los motores trifásicos se pueden conectar en estrella o triángulo. Cada una de estas formas tiene sus propias características y se ha visto como se conecta el motor para lograr cada tipo de conexión. Placa de características todos los motores tienen en un lugar visible la placa de característica, donde se obtiene información sobre las características del motor en cuanto a tensión de servicio, intensidad nominal, número de revoluciones, potencia etc. Inversión de giro en motores trifásicos se realiza invirtiendo la conexión de dos fases cualquiera. Arranque estrella-triangulo cuando un motor trifásico de cierta potencia se arranca en triangulo directamente la intensidad de arranque es bastante elevada, para evitar este pico de intensidad se arranca en estrella y cuando el motor a alcanzado su velocidad de régimen se cambia a triangulo. Esto se consigue con un arrancador estrella-triangulo realizado con contactores y relés. Motor trifásico con corriente monofásica, cuando tenemos en motor trifásico y lo queremos conectar a una red monofásica necesitamos conectar un condensador entre una de las líneas de corriente y el terminal que falta por conectar. Averías y mantenimiento, se han visto las averías eléctricas y mecánica de los motores trifásicos y la forma de detectar si un motor está quemado por medio del polímetro. Protección de los motores, a los motores hay que protegerlos contra sobrecargas y contra sobreintensidades o cortocircuitos, esto se consigue por medio de fusible y relé térmico o por medio de un magnetotérmico.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1.

Según el tipo de corriente como se clasifican los motores eléctricos.

2.

Cual es la aplicación más común, hoy en día, de los motores de corriente continua en los buques.

3.

Que motor de corriente alterna es el más sencillo y que tiene menos mantenimiento.

4.

Explica como se produce el campo giratorio en un motor de corriente alterna trifásica.

5.

Como se puede cambiar el sentido de giro de un motor trifásico.

6.

¿Porque algunos motores no se pueden arrancar directamente a la red ¿

7.

Que procedimiento es ampliamente utilizado para evitar los problemas de la pregunta anterior.

8.

Que aparato se utiliza para poder conectar un motor trifásico a una red monofásica.

9.

La sobrecarga en un motor eléctrico a que puede ser debida.

10. ¿Cuáles son los elementos que se usan para proteger al motor de corrientes peligrosas?

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Manual de Electricidad Naval

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UNIDAD DIDÁCTICA 10 INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN MOTORES DIESEL

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN Los motores diesel por sus características de funcionamiento no necesitan de electricidad para realizar su ciclo de funcionamiento, debido a que el encendido del combustible se produce por la alta temperatura al final de la compresión, al contrario de los motores de explosión en los que el encendido de la mezcla la produce una chispa en la bujía. Pero esto no quiere decir que la corriente eléctrica no este presente en los motores diesel. En motores de pequeña potencia el giro del motor durante el proceso de arranque lo produce un motor eléctrico, llamado “la puesta en marcha”. El sistema de señalización y alarmas de las diferentes anomalías que pueda presentar el motor durante su funcionamiento se realiza por medio de detectores y se transmiten eléctricamente, produciendo una señal luminosa o sonora, como veremos en esta unidad didáctica. La parada del motor también se realiza en algunos casos por medio de una bobina de parada que actúa sobre el regulador de combustible poniendo a cero la bomba de inyección. Esta parada se puede realizar manualmente o también se puede activar si se detecta alguna anomalía en el funcionamiento del motor que pueda originar averías de importancia en el motor, como pueden ser las ocasionadas por baja presión de aceite o alta temperatura del agua.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer y distinguir las distintas aplicaciones de la electricidad en el funcionamiento de los motores diesel.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar los componentes de un sistema de arranque eléctrico y conocer el funcionamiento de cada uno de sus elementos. Conocer los distintos sistemas de alarmas empleados en los motores diesel, clasificados según la potencia de estos, conocer el funcionamiento de cada uno de los componentes, e interpretar planos eléctricos de alarmas en motores. Conocer el sistema utilizado para la parada de los motores diesel utilizando una bobina de parada, así como el sistema de parada automática, por anomalías en el funcionamiento del motor. Trabajar con autonomía en la localización y reparación de averías en los sistemas eléctricos usados en la automatización de los motes diesel.

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Manual de Electricidad Naval

ARRANQUE MOTORES DIESEL

Actividad Nº 39

Describe los dos tipos de sistemas de arranque eléctrico que se utilizan comúnmente.

1. ARRANQUE ELÉCTRICO

noide que por un lado desplaza al piñón hacia la corona del volante y por otro lado cierra el contacto para permitir el paso de corriente hacia la bobina del motor.

Los motores diesel de pequeña y mediana potencia se utiliza un motor eléctrico de corriente continua alimentado por batería que puede ser de 12 ó 24 voltios según la instalación eléctrica.

Una vez el motor arranca se quita la corriente al motor de arranque y a la bobina, volviendo el piñón a su posición de reposo y cortando la corriente al motor de arranque. El eje del piñón también lleva labrada una ranura helicoidal siendo una mezcla con el sistema béndix.

En este sistema el movimiento del motor eléctrico se transmite al cigüeñal por un piñón acoplado a la corona que suele ir en el volante del motor. Al tener el piñón un número de dientes mucho menor que la corona la velocidad de giro se reduce, multiplicándose en igual medida el par aplicado al motor. Debido a esta circunstancia el piñón solo se acopla a la corona durante el momento del arranque debiéndose ser desengranado una vez que el motor arranque. Existen dos sistemas para realizar la operación de engrane y desengrane del piñón: uno es el sistema béndix y otro el uso de solenoide en el motor de arranque SISTEMAS BÉNDIX

Figura 64 Motor de arranque con solenoide incorporada

SISTEMAS DE ARRANQUE ELÉCTRICO

En este caso la corriente de arranque va directamente a uno de los contactos del motor de arranque pero hasta que no se activa la solenoide el motor no arranca, el cable que va de la batería al motor de arranque es el más grueso de la instalación, debido a que la corriente de arranque es muy elevada

SISTEMAS POR SOLENOIDE Sistema béndix en este sistema el eje donde se aloja el piñón lleva labrada una ranura helicoidal que hace que el piñón se desplace en el momento en que el motor de arranque comienza a girar, una vez que el motor arranca y girar a mayor velocidad que el eje del rotor el piñón retrocede ayudado por un muelle.

La corriente a la solenoide llega por un circuito auxiliar de menor sección, y se puede activar por medio de una llave de contacto o por un pulsador. Esquema de arranque

En el caso de la figura, al conectar el interruptor (2) llega corriente de la batería (1) al solenoide del motor de arranque (3), al conectar el interruptor accio-

Sistema por solenoide es el más utilizado hoy en día. En este caso el motor de arranque dispone de una sole-

112

Manual de Electricidad Naval lización que nos permite conocer el estado de funcionamiento del motor. Hay algunos parámetros del motor como son la presión del aceite y la temperatura del agua de refrigeración, que es importante mantener dentro de unos márgenes adecuados, ya que en caso de que sobrepasen unos valores límites pueden ocasionar averías importantes al motor. Para avisarnos que estos límites se han sobrepasados se instalan unos sensores en las partes adecuadas del motor, que activan una señal acústica y luminosa.

Figura 65 Esquema de arranque

La cantidad de sensores instalados depende del tamaño del motor y del grado de automatización del mismo. Los más empleados son los que controlan la presión del aceite, la temperatura del agua de refrigeración.

nado por llave (4) y activar el pulsador de arranque (5) llega corriente al solenoide que realiza la doble función de acoplar el piñón y cerrar el contacto móvil que hace llegar la corriente al motor de arranque.

En este sistema los sensores de temperatura del agua de refrigeración (10) y el de presión de aceite (11) van conectados a masa y cuando de alcanza el valor determinado cierra el contacto y se enciende la lámpara correspondiente y el zumbador de alarma.

2. SISTEMA DE ALARMAS En los buques se pueden encontrar un cuadro de alarmas que nos indican las anomalías que pueden ocurrir a bordo y que nos ponen sobre aviso. Podemos dividir las alarmas en las del motor principal y las generales

En el esquema de la actividad 1 los sensores actúan sobre unos relés (KP y KT), que al ser activados cierran el contacto haciendo funcionar el zumbador (H4) y encendiendo la lámpara correspondiente. Accionando el pulsador S1 se silencia el zumbador.

2.1. ALARMAS DEL MOTOR La mayoría de los motores tienen un tipo de seña-

Figura 66 Alarmas de un motor

Actividad Nº 40

ALARMAS DEL MOTOR

Realizar el montaje de un sistema de alarmas como el que aparece en el esquema, sustituyendo el presostato de aceite y el termostato de agua de refrigeración por sendos interruptores.

113

Manual de Electricidad Naval 2.2. ALARMAS GENERALES

vel de las sentinas o de las bodegas suben de un cierto nivel, o que el nivel del tanque de aceite del sistema hidráulico está por debajo de un valor mínimo.

Además de las alarmas relacionadas con el funcionamiento del motor existen otras alarmas que nos indican de algunas situaciones que pueden ser peligrosas para el barco.

En la siguiente práctica vemos como se realiza la instalación de este tipo de anomalías, como se ve las alarmas de nivel no actúan directamente sobre la señal acústica o sonora, sino que lo hace por medio de un relé temporizador que evita que suene la alarma, cando el detector de nivel se activa ocasionado por un balance del buque.

Existen muchas situaciones que se pueden ocasionar daños a los distintas sistemas del buque, pero en buques pequeños, por ejemplo de 12, 20 metros de eslora, se señalizan por medio de alarmas cuando el ni-

Actividad Nº 41

ALARMAS SENTINAS Y TANQUE ACEITE HIDRÁULICO

Realizar el circuito eléctrico correspondiente al esquema, que representa un sistema de alarmas por alto nivel de sentinas de bodega y máquinas y bajo nivel del tanque de aceite hidráulico.

3. PARADA DEL MOTOR DIESEL

nar algún daño grave al motor.

La parada del motor principal o auxiliar se puede hacer mecánicamente por medio de un cable accionado desde el control del puente, o bien mandando una señal eléctrica a una bobina, bobina de parada, que actúa sobre la bomba de combustible cortando el suministro de combustible a los inyectores.

En el apartado de alarmas, se vio que existen unos sensores que activan una alarma si la presión de aceite o la temperatura del agua alcanzan unos valores anómalos. Por ejemplo, la alarma de baja presión de aceite se activa si se alcanza un valor mínimo, pero si este valor sigue bajando, puede ocurrir que el motor se gripe, para evitar esto se coloca otro sensor de presión del aceite para que si la presión sigue bajando se active la bobina de parada y el motor se pare. Lo mismo ocurre con la temperatura del agua del motor.

Este sistema tiene la ventaja de que la bobina puede ser accionada automáticamente por un sensor que detecte alguna anomalía que pueda ocasio-

Actividad Nº 42

PARADA AUTOMÁTICA

Realizar el esquema siguiente que representa un circuito de parada de un motor, donde R es la bobina de parada, P y T son el presostato y termostato respectivamente, H1 indica que hay tensión en el circuito y H2 que se enciende cuando se activa la bobina de parada. Con el pulsador S1 se para el motor manualmente.

114

Manual de Electricidad Naval 4. SEGURIDAD DE LOS MOTORES

no le hagamos caso o que desconectemos el sistema de alarmas, con el consiguiente peligro de que se produzca una anomalía, por ejemplo que se rompa un manguito de agua y el motor se lleve un calentón que puede llegar a deformar la culata, o que por baja presión del aceite se gripe el motor y haya que cambiar cigüeñal, cojinetes, camisas, etc.

El sistema de alarmas y parada automática debe estar siempre en perfecto estado ya que de su correcto funcionamiento depende la seguridad del motor. Como labores de mantenimiento preventivo está la prueba periódica del sistema y la comprobación de los sensores, para ver si accionan a la presión y temperatura para la que están diseñados.

Si por algún motivo desconectamos el sistema de alarmas, por causa de fuerza mayor, lo más conveniente es repararlo y ponerlo en servicio lo más rápido posible.

A veces por defectos en la línea o en los sensores estos producen una señal errónea que provoca que

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD A lo largo de esta unidad hemos visto: Arranque de los motores, uno de los sistemas de arranque más empleados en motores de pequeña y mediana potencia es por medio de un motor eléctrico, que es accionado por la batería. Existen dos sistemas para acoplar el piñón con la corona del volante del motor que se acopla solo durante el periodo de arranque: Sistema béndix Por solenoide. Sistemas de alarmas las alarmas nos avisan de anomalías que pueden ocurrir durante el funcionamiento de los motores, las magnitudes a controlar son la presión del aceite y la temperatura del agua, ya que en caso de fallo de estos elementos pueden producirse averías Alarmas generales, además de controlar el funcionamiento del motor es conveniente disponer de alarmas de otras posibles anomalías que pueden ocurrir a bordo, como por ejemplo el nivel de las sentinas de máquinas o de bodegas, ya que en caso de rotura de tuberías puede ocasionar graves averías si no se detecta a tiempo. Parada del motor, la parada del motor se puede realizar por medio de una bobina de parada, esta se puede accionar, bien manualmente o automáticamente cuando algún fallo del motor puede ocasionar una avería grave.

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. Explica los sistemas de arranque eléctrico que existen 2. ¿Qué dos funciones realiza la solenoide en el motor de arranque? 3. Cuales son las dos alarmas más utilizados en los motores diesel. 4. En las alarmas de nivel de sentina ¿qué recurso se utiliza para evitar que suene la alarma por el balance del barco? 5. ¿Por qué motivos se puede parar el motor automáticamente y evitar averías en él? 6. Si por cualquier motivo falla el sistema de alarmas y lo desconectamos ¿podemos continuar así indefinidamente?

117

Manual de Electricidad Naval

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UNIDAD DIDÁCTICA 11 PREVENCIÓN DE RIESGOS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Manual de Electricidad Naval INTRODUCCIÓN El uso de la electricidad se ha extendido considerablemente, de hecho todo tipo de industrias dispone de suministro de corriente eléctrica, también se encuentra en todas las viviendas. Este tipo de energía se ha extendido por todos los lugares donde habitamos y trabajamos. Debido a estas circunstancia de convivir tan de cerca con ella, nos ha hecho perderle el miedo en su utilización, siendo sus efectos mortales en determinados casos. A lo largo de esta unidad vamos a ver los riesgos que conlleva el uso de esta energía y los medios más usuales de protección. Según el INSHT es del orden del 0,4 % del total de los accidentes de trabajo, y en cuanto a la mortalidad de los accidentes de tipo eléctrico es del orden del 6%.

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Manual de Electricidad Naval OBJETIVO GENERAL Conocer los efectos de la corriente eléctrica sobre el organismo y las formas de evitarlos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer los riesgos de la corriente eléctrica Conocer los factores que influyen en la gravedad de las lesiones producidas. Distinguir los métodos apropiados para disminuir los riesgos de la electricidad. Elegir los sistemas adecuados para la protección contra los contactos directos e indirectos,

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Manual de Electricidad Naval 1. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Efectos directos: son los producidos por el paso de la corriente por el organismo, por ejemplo quemaduras contracciones musculares, etc.

Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muerte por fibrilación ventricular.

Efectos indirectos: son los producidos por movimientos involuntarios inducidos por la descarga eléctrica, por ejemplo caerse de una escalera al recibir una descarga.

Efectos de la corriente eléctrica Efectos térmicos

Quemaduras por arco Quemaduras por contacto

Efectos inmediatos Efectos musculares nerviosos Directos

Precoces

Efectos Efectos secundarios

Inderectos

Cerebral Motor Circulatorios Problemas renales

Calambres Contracciones musculares Tetanización de músculos respiratorios Fibrilación muscular Inhibición de centros nerviosos

Neuróticos Caídas Tardíos Trastornos mentales Golpes Cortes Quemaduras al golpear o tocar elementos no protegidos

Una persona se electriza cuando la corriente eléctrica circula por su cuerpo, es decir, cuando la persona forma parte del circuito eléctrico, pudiendo, al menos, distinguir dos puntos de contacto: uno de entrada y otro de salida de la corriente. La electrocución se produce cuando dicha persona fallece debido al paso de la corriente por su cuerpo.

Fuente: FREMAP

de la piel humana, que puede variar en función de la intensidad de corriente y Del tiempo de exposición: Grado 0: habitualmente no hay alteración de la piel, salvo que el tiempo de exposición sea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto con el electrodo puede tomar un color grisáceo con superficie rugosa. Grado 1: se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazón en los bordes donde estaba situado el electrodo.

La fibrilación ventricular consiste en el movimiento anárquico del corazón, el cual, deja de enviar sangre a los distintos órganos y, aunque esté en movimiento, no sigue su ritmo normal de funcionamiento.

Grado 2: se provoca una coloración parda de la piel que estaba situada bajo el electrodo. Si la duración es de varias decenas de segundos se produce una clara hinchazón alrededor del electrodo.

Por tetanización entendemos el movimiento incontrolado de los músculos como consecuencia del paso de la energía eléctrica. Dependiendo del recorrido de la corriente perderemos el control de las manos, brazos, músculos pectorales, etc.

Grado 3: se puede provocar una carbonización de la piel.

2. FACTORES QUE INFLUYEN EN LOS EFECTOS

La asfixia se produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nervioso que regula la función respiratoria, ocasionando el paro respiratorio.

Estos efectos de la corriente dependen de una serie de variables entre los cuales podemos considerar:

Otros factores fisiopatológicos tales como contracciones musculares, aumento de la presión sanguínea, dificultades de respiración, parada temporal del corazón, etc. pueden producirse sin fibrilación ventricular. Tales efectos no son mortales, son, normalmente, reversibles y, a menudo, producen marcas por el paso de la corriente. Las quemaduras profundas pueden llegara ser mortales.

Intensidad de la corriente Tiempo de contacto Resistencia del cuerpo humano Tensión Tipo de corriente Recorrido de la corriente por el cuerpo

Para las quemaduras se entienden las alteraciones

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Manual de Electricidad Naval 2.1 INTENSIDAD DE LA CORRIENTE Es el factor que más influye en el organismo y produce los efectos más perniciosos, según el valor de la intensidad los efectos en el organismo tendrán mayor o menor gravedad. Efectos de la intensidad sobre el organismo

Intensidad de la corriente eléctrica

Efectos en el organismo

1 a 3 mA

Sensación muy débil. No hay peligro

5 a 10 mA

Contracciones de los músculos y pequeñas alteraciones del sistema respiratorio.

10 a 15 mA

Principio de tetanización muscular, contracciones violentas e incluso permanentes de las extremidades

15 a 30 mA

Contracciones violentas e incluso permanente de la caja torácica. Parálisis respiratoria. Alteración del ritmo cardiaco.

Más de 30 mA

Fibrilación ventricular cardiaca y parada del corazón.

2.2 TIEMPO DE CONTACTO

2.4. TENSIÓN Y TIPO DE CORRIENTE

Junto con la intensidad es el factor que más influye en el resultado del accidente. Se considera con seguro un tiempo de exposición por debajo de 200 milisegundos, la fibrilación se puede producir si el tiempo es superior a 500 milisegundos.

El valor de la tensión es determinante para la seguridad de las personas, se consideran tensiones seguras por debajo de 50 voltios para lugares secos y 24 voltios en zonas húmedas. Para intensidades similares, es menos peligrosa la corriente continua que la alterna. Para la corriente alterna el riesgo disminuye cuando aumenta la frecuencia de la corriente

2.3. RESISTENCIA DEL CUERPO HUMANO La resistencia que opone el cuerpo humano al paso de la corriente eléctrica depende de varios factores como son:

2.5. RECORRIDO DE LA CORRIENTE POR EL CUERPO la tensión aplicada

La gravedad de la corriente en el organismo depende del recorrido de está por el cuerpo humano. Contra mayor sea el recorrido más resistencia presenta el cuerpo, pero si atraviesa órganos vitales como, corazón, pulmones, etc., los efectos serán más perjudiciales.

tiempo de contacto humedad de la piel superficie de contacto presión de contacto

En general los recorridos que atraviesan la cabeza y el tórax son los más peligrosos.

dureza de la piel

3. PROTECCIÓN CONTRA LOS EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD

Tensión aplicada: Al aumentar la tensión de la descarga eléctrica la resistencia del cuerpo humano disminuye.

Se pueden distinguir dos tipos de contactos del cuerpo humano con la corriente eléctrica, contactos directos o contactos indirectos.

Tiempo de contacto: A medida que aumenta el tiempo de contacto, sobre unos milisegundos, la resistencia del organismo disminuye.

Contactos directos: cuando la persona toca directamente los conductores que están bajo tensión, cables pelados, regletas de conexiones, etc.

Humedad y dureza de la piel: la resistencia será menor una piel seca y callosa que en una fiel fina y húmeda.

Contactos indirectos: cuando el tocamiento se produce con masas que accidentalmente están puestas bajo tensión. Entendiéndose por masas las partes metálicas de los aparatos que en condiciones normales están aisladas de las partes activas.

Superficie de contacto: a mayor superficie de contacto la resistencia de contacto será mayor. A partir de 200 voltios la variación de la resistencia es mínima. Presión de contacto: a mayor presión la corriente pasará con mayor facilidad.

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Manual de Electricidad Naval 3.1. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS DIRECTOS

Recubrimiento de las masas con aislamiento de protección: Consiste en recubrir las masas con aislamientos que sirva de protección.

La protección de las personas contra los contactos directos se puede conseguir de la siguiente manera:

Conexiones equipotenciales: Consiste en unir eléctricamente todas las masas de la instalación que se quiere proteger para evitar la aparición de diferencias de potencial peligrosas.

Alejando las partes activas de la instalación: De manera que se pueda producir contactos accidentales. Se consideran medidas de seguridad a 2, 5 metros hacia arriba, 1 metro lateralmente y 1 metro hacia debajo de donde pueda estar situada una persona

Este tipo de protecciones no es posible habitualmente, sino solo para algunos equipos, o partes de la instalación.

Interposición de obstáculos: Impidiendo cualquier contacto accidental con las partes activas de la instalación

PROTECCIÓN DE CLASE B Este tipo de protecciones consiste en la puesta de las masas directamente a tierra o a neutro y, además de algún dispositivo de corte automático.

Aislamiento: Recubrir las partes activas de la instalación con materiales aislantes apropiados.

Puesta a tierra de masas y dispositivos de corte por intensidad de defecto: Los aparatos eléctricos deben de estar unidos eléctricamente las masas con la línea de tierra de la instalación para que en caso de fuga de corriente el dispositivo de corte por intensidad de defecto, en este caso un interruptor diferencial lo detecte y corte la corriente. Es el sistema más usado.

3.2. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS Las medidas de protección contra contactos indirectos se pueden agrupar en dos grupos: PROTECCIONES DE CLASE A Este tipo de protecciones consiste en suprimir el riesgo o que este sea mínimo: Separación de circuitos: mediante transformadores o grupos convertidores.

Puesta a tierra de las masas y dispositivos de corte por tensión de defecto: Consiste en desconectar la instalación defectuosa cuando hay una tensión peligrosa entre masa y tierra.

Empleo de pequeñas tensiones de seguridad: de 24 V en locales húmedos y 50 V en locales secos.

Puesta a neutro de las masas y dispositivo de corte por intensidad de defecto: En este caso se unen las masas de la instalación al conductor neutro.

Separación de las partes activas de las masas: mediante aislamiento de protección. Inaccesibilidad simultánea a elementos conductores y masas: Consiste en separar las partes activas de las masas de manera que no sea posible tocar simultáneamente una masa y un conductor.

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Manual de Electricidad Naval RESUMEN DE LA UNIDAD A lo largo de la presente unidad hemos visto: Efectos de la corriente eléctrica, de los cuales podemos distinguir entre efectos directos o indirectos. Entre los efectos directos podemos considerar: Quemaduras Calambres Contracciones musculares Tetanización de los músculos Fibrilación. Etc. Entre los efectos indirectos tenemos: Caías Golpes Cortes Quemaduras Factores que influyen en los efectos de la corriente eléctrica, como son: Intensidad de la corriente Tiempo de contacto Resistencia del cuerpo humano Tensión Tipo de corriente Recorrido de la corriente por el cuerpo Medidas de protección tanto de contactos directos como de contactos indirectos

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Manual de Electricidad Naval AUTOEVALUACIÓN 1. ¿Qué se conoce como tetanización muscular? 2. Que se entiende por electrocución 3. Cuales son los factores que influyen en los efectos de la corriente eléctrica 4. De que factores depende la resistencia del cuerpo humano al paso de la corriente eléctrica. 5. ¿Que tipo de corriente es más perjudicial la corriente alterna o la continua? 6. Que se entiende por contacto directo e indirecto 7. En que consiste las protecciones contra contactos indirectos de CLASE A y CLASE B

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SOLUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES

Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 1 NOCIONES BÁSICAS DE ELECTRICIDAD ACTIVIDAD Nº 1 NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Explica en que consiste la corriente eléctrica La corriente eléctrica consiste en un flujo de electrones que se mueven por un conductor cuando se les aplica una diferencia de potencial.

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Haz un dibujo de la configuración de los átomos

2. Explica en que consiste la corriente eléctrica En el desplazamiento de los electrones cuando a un conductor se le aplica una diferencia de potencial 3. ¿Porqué algunos materiales son conductores de la electricidad y otros como los aislantes no? Los materiales conductores son los que tienen electrones libres que se pueden desplazar de un átomo a otro. Los materiales aislantes son los que no tienen electrones libres, sino que están firmemente unidos al núcleo 4. ¿Qué entiendes por diferencia de potencial? La fuerza que hay que aplicar a un conductor para que se produzca un desplazamiento de los electrones. 5. ¿Tienen todos los materiales conductores la misma resistencia? ¿Por qué? No. Es una característica del material y depende de que los electrones se puedan mover con mayor o menor facilidad 6. Cuantos tipos de corriente eléctrica hay. Dos. Corriente continua y corriente alterna 7. Explica que diferencia hay entre un circuito serie y otro paralelo. En un circuito serie la intensidad que circula por el circuito es igual para todos los elementos, pero la caída de tensión se reparte por los receptores. En un circuito paralelo la tensión es igual para los receptores y la intensidad se divide por cada una de las ramas del circuito.

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 2 INSTALACIONES DE ALUMBRADO ACTIVIDAD Nº 7 INSTALACIONES DE ALUMBRADO Enumera los distintos tipos de alumbrado que crees existen en un buque. En un buque existen tres tipos de alumbrado: Alumbrado general Luces de navegación Alumbrado de emergencia

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Explica cuantos tipos diferentes de instalaciones de alumbrado se pueden encontrar en un buque Alumbrado general: Para alumbrado de los distintos compartimentos del buque Luces de navegación Alumbrado de emergencia: Son las que entran en funcionamiento cuando falla la fuente de energía principal 2. Di cuales son los dos tipos de lámpara más utilizadas en las instalaciones de alumbrado. Lámparas de incandescencia. Lámparas fluorescentes 3. Como funcionan y de que están hechas las lámparas de incandescencia. Al pasar la corriente eléctrica por su filamento se calienta y emite luz. Esta compuesta de una ampolla de vidrio, el filamento metálico y un casquillo metálico 4. Realiza un cuadro con los distintos tipos de casquillos usados por las lámparas de incandescencia. Tipo de casquillo

Designación

Goliat

E - 40

Medio

E - 27

Pequeño

E - 14

Miniatura

E - 10

CASQUILLO A

Normal

B - 22

BAYONETA

Pequeño

B -15

CASQUILLO ROSCADO

5. Dibuja los esquemas eléctricos correspondiente a una instalación de alumbrado que se pueda encender desde dos puntos diferentes y accionado por conmutadores.

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Manual de Electricidad Naval 6. Cuantas luces componen las luces de navegación de un buque y cuales son sus características especiales. Las luces de navegación se componen de: • Banda de babor

Luz verde

112,5º de visibilidad

• Banda de estribor

Luz roja

112,5 º

• Luz de tope

Luz blanca

225 º

• Luz de alcance

Luz blanca

135º

7. ¿Cuándo se debe encender automáticamente las luces de emergencia? Cuando falla la fuente de energía principal.

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 3 ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA ACTIVIDAD Nº 10 APARATOS ELÉCTRICOS Enumera y describe los aparatos de control que conozcas Interruptor: sirve para conectar y desconectar la corriente eléctrica, de un circuito. Conmutador: Permite conmutar entre varios circuitos Pulsador: actúan sobre el circuito abriendo o cerrando un contacto, su acción dura mientras se le está pulsando Relé: Similar al interruptor pero es accionado por un electroimán. Solo actúa en los circuitos de maniobra Contactor: Similar al relé pero permite el paso a corriente de fuerza. Relé temporizado: Similar al relé, pero su acción no es instantánea, sino que tiene un cierto retraso.

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Dibuja y describe las partes que componen un cable eléctrico. Cubierta: Envoltura del cable Armadura: Recubrimiento metálico de protección Relleno: Material aislante de relleno Aislante: Protege al conductor de defectos de aislamiento Conductor: Material encargado de transportar la corriente eléctrica 2. Haz un resumen de los tipos de cables eléctricos clasificados por el número de conductores, por la tensión nominal y por la sección del conductor. Corriente máxima

Sección (mm2)

Unipolar

Tripolar

0,5

7

4,5

0,75

9

6

1

12

7,5

1,5

15

10

2,5

21

14

4

28

19

6

34

24

10

49

34

16

64

44

25

85

68

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Manual de Electricidad Naval 3. Dibuja un pulsador y representa gráficamente su simbología normalizada.

4.Enumera las partes que componen un relé y explica como funciona. Bobina, armadura, núcleo, resorte, contactos. Cuando circula la corriente por la bobina, el campo magnético creado atrae a la armadura con los contactos y estos cambian de posición, Al cesar la corriente el resorte lo devuelve a su posición de reposo. 5. Representa gráficamente un relé compuesto de: a.-) dos contactos N.A. y dos contactos N.C. b.-) cuatro contactos N.A. c.-) tres contactos N.A y un contacto N.C. 6. Explica la diferencia entre contactores y relé. Un contactor dispones de contactos principales que alimentan al aparato eléctrico, los relés sólo tienen contactos auxiliares para maniobras.

7. Explica que es un relé temporizado Es un relé que no actúa instantáneamente sino que abre o cierra los contactos después de un tiempo preestablecido 8. ¿Cuántos tipos de relé temporizados existen?. Describe su funcionamiento y represéntalos gráficamente. Existen tres tipos. Temporizados a la conexión: Retardan la apertura o cierre después de que son activados Temporizados a la desconexión: Retardan la apertura o cierre después de ser desactivados Temporizados a la conexión/desconexión: Es una combinación de los dos anteriores

10. Cuales son los detectores más comúnmente utilizados. Presostatos, termostatos y detectores de nivel

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 4 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN ACTIVIDAD 17 ANOMALÍAS ELÉCTRICAS Describe los tipos de anomalías que se presentan en una instalación eléctrica y que efectos producen. Sobreintensidad: que puede ser debida a un cortocircuito o a una sobrecarga de la instalación. Defecto de aislamiento: cuando una parte activa de la instalación se pone en contacto con una masa o alguna persona.

ACTIVIDAD 18 ANOMALÍAS DE LA CORRIENTE Y APARATOS DE PROTECCIÓN Realizar un cuadro donde en una columna aparezcan los tipos de anomalías que pueden aparecer en una instalación eléctrica y los aparatos que se utilizan para evitar averías. ANOMALÍA

DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

Cortocircuito

Fusible

Cortocircuito

Interruptor magnetotérmico

Sobrecarga

Relé térmico

Sobrecarga

Interruptor magnetotérmico

Defecto a tierra

Interruptor diferencial

ACTIVIDAD Nº 19 TIPOS DE FUSIBLES Describe los fusibles que conozcas Existen cuatro tipos de fusibles: de cuchillas, cilíndricos, D y DO.

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. ¿Cuáles son las averías que pueden ocurrir en una instalación eléctrica? Sobreintensidad y puesta a tierra de los elementos activos 2. Cuantos tipos de aparatos existen para proteger las instalaciones eléctricas. Fusibles, interruptores electromagnéticos, relés térmicos e interruptores diferenciales 3. Describe como funciona un fusible, y como se conecta en un circuito eléctrico. Cuando pasa por el fusible una intensidad mayor de la que puede admitir el hilo conductor se funde cortando el suministro de corriente eléctrica. Se conecta en serie con el circuito que se quiere proteger. 4. Los interruptores magnetotérmicos protegen las instalaciones de dos tipos de anomalías. Cual es el sistema que usa para cada una de ellas Contra sobreintensidades elevadas usa el efecto magnético de la corriente eléctrica. Contra sobreintensidad moderada usa el efecto térmico de la corriente eléctrica. 5. Los relés térmicos como detectan un aumento de la intensidad de la instalación Al aumentar la intensidad se calientan las dos láminas de metales diferentes y se deforman, accionando los contactos auxiliares. 133

Manual de Electricidad Naval 6. Para proteger a las personas, se utilizan los interruptores diferenciales. Según se vio en la Unidad Didáctica 1, sobre el efecto de la corriente eléctrica en las personas, que sensibilidad habría que elegir, en el interruptor, para que el efecto de la corriente no fuera mortal. Una sensibilidad del interruptor diferencial de menos de 30 mA. 7. ¿Cómo funciona un interruptor diferencial? Por medio de dos arrollamientos compara la intensidad de entrada con la de salida, si se produce una derivación estas dos corrientes son diferentes, cuando esta diferencia supera la sensibilidad del aparato, corta el paso de corriente. 8. A que se conoce como masas en un aparato eléctrico. Las partes metálicas de un aparato, que en condiciones normales, están aisladas de las partes activas de la instalación 9. Enumera las protecciones Clase A contra contactos indirectos. Separación de circuitos Empleo de pequeñas tensiones de seguridad Separación de las partes activas de las masas. Inaccesibilidad simultánea a elementos conductores y masa Recubrimiento de las masas con aislamiento de protección Conexiones equipotenciales 10. De las protecciones Clase B cual es el sistema más usado. Puesta a tierra de masas y dispositivos de corte por intensidad de defecto

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 5 SÍMBOLOS Y ESQUEMAS ELÉCTRICOS

ACTIVIDAD Nº 20 SIMBOLOS ELÉCTRICOS Haz una lista con los símbolos eléctricos que conozcas y los aparatos que representan Corriente alterna

Transformador

Corriente continua

Lámpara

Conductor

Pulsador abierto en reposo

Puesta a tierra

Pulsador cerrado en reposo

Timbre

Conmutador rotativo de tres posiciones

Fuente de alimentación Corriente continua

Contacto normalmente abierto

Órgano de mando. Electroimán

Contacto normalmente cerrado

Órgano de mando de acción retardada

Contacto de dos direcciones

Órgano de mando de reposo retardado

Contacto temporizado a la conexión. Abierto en reposo

Órgano de mando de acción y reposo

Contacto temporizado a la conexión. Cerrado en reposo

Relé de sobreintensidad de efecto térmico

Contacto temporizado a la desconexión. Cerrado en reposo

Relé de sobreintensidad de efecto magnético

Contacto temporizado a la desconexión. Cerrado en reposo

Relé de máxima intensidad

Contacto temporizado a la desconexión. abierto en reposo

Relé de mínima tensión

Contacto temporizado a la conexión y a la desconexión. Abierto en reposo

Contacto accionado por presión

Seccionador

Contacto accionado por temperatura

Disyuntor

v

Voltímetro

Contactor

A

Amperímetro

Interruptor tripolar

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Manual de Electricidad Naval

Hz

Frecuencímetro

Contactor trifásico

Cortacircuito, fusible

ACTIVIDAD Nº 21 SIMBOLOS DE APARATOS Buscar en las tablas donde aparecen los símbolos de diversos aparatos eléctricos los que corresponden a la lista de abajo y dibújalos en el cuaderno. Electroimán Lámpara Conmutador rotativo de tres posiciones Contacto normalmente abierto, temporizado a la conexión Órgano de mando de acción y reposo retardado Contactor trifásico Contacto accionado por presión Órgano de mano. Electroimán

Organo de mando de acción y reposo retardado

Lámpara

Contactor trifásico

Conmutador rotativo de tres posiciones

Contacto accionado por presión

Contacto temporizado a la desconexión.Abierto en reposo

ACTIVIDAD 22 MARCADO DE BORNES DE LOS APARATOS Señalar en el esquema de abajo cada uno de los elementos que lo componen y explicar que representa cada uno de ellos. Decir también que representan los números y letras que aparecen

El rectángulo representa a la bobina a la izquierda se representa un contacto (NC) de acción retarda a la conexión, a la izquierda un contacto (NA) y a la izquierda los contactos principales Los números del 1 al 6 representan a los contactos principales, 13 y 14 a un contacto N.A, 65, 66 a un contacto NC, temporizado y A1 y A2 a los terminales de la bobina del órgano de mando

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Manual de Electricidad Naval SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Para que sirven los símbolos eléctricos. Representan a los aparatos que componen las instalaciones eléctricas, como son: receptores, aparatos de mando, control y accionamiento. 2. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representan contactos.

3. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representen órganos de mando.

4. Haz un cuadro con los símbolos que representen aparatos de protección.

5. Explica en que consiste un esquema de potencia. En un esquema de potencia se representan los aparatos consumidores de corriente, el cableado y los aparatos que los accionan.

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Manual de Electricidad Naval 6. Explica que representa un esquema de mando. En los esquemas de mando se representan a los aparatos que accionan a los representados en el circuito de potencia y aquellos que realizan el automatismo de la instalación 7. Explica que es un esquema general de conexiones. En los esquemas generales de conexiones se utiliza un solo esquema para representar el circuito de potencia y de mando.

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 6 DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA ACTIVIDAD 23 CUADROS ELÉCTRICOS Enumera los distintos tipos de cuadros eléctricos existente a bordo y di cuales son sus características más importantes Cuadros principales: son los encargados de recibir la corriente de los alternadores y distribuirlos por el barco Cuadros de maniobra: son los que dan corriente a los distintos servicios del buque Cuadros de emergencia: están alimentados por una fuente de energía alternativa a la principal y suministra corriente a determinados servicios del buque cuando falla la corriente principal.

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Cuantos tipos de cuadros se pueden encontrar a bordo. Cuadros principales, de maniobra y los cuadros de emergencia. 2. Cuales son las funciones principales de un cuadro principal. Alojar los dispositivos necesarios para el acoplamiento de los alternadores Alojar los elementos de protección de los alternadores Distribuir la corriente a los demás servicios del buque 3. Haz un dibujo representativo de un cuadro de maniobra.

4. Que grado de protección tiene un cuadro que tenga un Índice de Protección (IP). IP = 432 Protección contra cuerpos sólidos: Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 1 mm Protección contra cuerpos líquidos: Protegido contra las caídas de agua hasta 601 de la vertical. Protección mecánica: Energía de choque 0,375 julios. 250 gr x 15 cm IP = 563 Protección contra cuerpos sólidos: Protegido contra el polvo Protección contra cuerpos líquidos: Protegido contra lanzamiento de agua en todas las direcciones Protección mecánica: Energía de choque 0,500 julios. 250 gr x 20 cm

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Manual de Electricidad Naval 5. Cuales son los servicios que deben alimentar un cuadro de emergencia a. Del sistema de comunicación interna, de los detectores de incendios y de las señales necesarias en caso de emergencia b. De las luces de navegación y de la iluminación de emergencia c. Del sistema de radiocomunicación d. De la bomba eléctrica de emergencia contra incendios, si forma parte del equipo del buque

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 7 BATERÍAS ACTIVIDAD Nº 25 BATERÍAS Explica como produce electricidad una batería Por medio de reacciones químicas la batería produce corriente eléctrica

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Explica que es una batería eléctrica Son aparatos capaces de acumular corriente eléctrica en forma de energía química 2. Como produce electricidad una batería Por un proceso químico en donde el ácido sulfúrico del electrolito reacciona con el plomo de las placas produciendo una diferencia de potencial entre los bornes de la batería. 3. De que depende el voltaje de una batería De los materiales que están hechas las placas y de la composición del electrolito 4. Como se puede aumentar la capacidad de una batería Aumentando la superficie de las placas de la batería y por lo tanto su tamaño. 5. Entre que valores puede variar la densidad de una batería Entre 1,30 gr/cm3 cuando está completamente cargada y 1,15 gr/cm3 cuando está descargada. 6. Que tipo de corriente produce una batería Corriente continua 7. ¿Que instrumento se utiliza para saber el estado de carga de una batería? El densímetro 8. De que está compuesto el electrolito de una batería De una mezcla de ácido sulfúrico y agua destilada 9. Explica como se produce la sulfatación de una batería. Cuando se deja una batería sin funcionar durante mucho tiempo la forma amorfa del sulfato de plomo (la buena) se transforma en la forma cristalina (la mala) que inutiliza la batería. 10. Cuales son los peligros que pueden ocasionar las baterías. El desprendimiento de hidrógeno que a cierta concentración con el aire es explosivo y el ácido sulfúrico que es corrosivo y puede producir quemaduras en la piel.

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 8 GENERADORES ELÉCTRICOS ACTIVIDAD Nº 27 GENERADORES ELÉCTRICOS Enumera los tipos de generadores de corriente y el tipo de corriente que producen. Baterías: producen corriente continua Dinamos: producen corriente continua Alternadores: producen corriente alterna

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. En que consiste un electroimán En un núcleo de hierro, con un conductor arrollado en él, el campo magnético de cada hilo se suma y el hierro adquiere las propiedades de los imanes permanentes. 2. Que mineral de la naturaleza tienen la propiedad de atraer a otros metales. La magnetita u óxido de hierro 3. Donde van colocadas las bobinas que producen corriente en un alternador En la parte fija o estator. 4. De que material suelen ser las escobillas De carbón 5. Cuales son las partes de un alternador y descríbelas Estator o parte fija Rotor o eje giratorio Porta escobillas y escobillas por donde se hace llegar la corriente eléctrica a las bobinas de excitación en el rotor. Sistema de ventilación y arranque, sirve para mover el alternador y enfriar los bobinados 6. ¿Dónde se encuentra el colector en un alternador? Los alternadores no tienen colector ya que no lo necesitan, tienen anillos rozantes. 7. Que tipo de corriente produce un alternador Corriente alterna 8. Que elemento transforma la corriente alterna del alternador en corriente continua para cargar la batería. El rectificador de corriente

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9. Un alternador, para producir corriente eléctrica, necesita una corriente auxiliar llamada corriente de excitación, ¿Por que? Para producir el campo magnético 10. Que ventajas que tienen los alternadores sobre las dinamos Tienen menos mantenimiento y para la misma potencia son más pequeños. 11. Como se llama la parte giratoria de un alternador Rotor 12. ¿Cuál es la diferencia principal entre un alternador y una dinamo? El alternador produce corriente alterna y la dinamo corriente continua. 13. Para que sirve el disyuntor y como funciona Evita que se descargue la batería cuando se para el alternador. Corta la corriente cuando la tensión del alternador es menor que la de la batería.

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 9 MOTORES ELÉCTRICOS ACTIVIDAD Nº 31 MOTORES ELÉCTRICOS Enumera los tipos de motores que conozcas y explica como se produce el movimiento. Existen dos tipos de motores: motores de corriente continua y alterna. Los motores funcionan por la fuerza que ejerce un campo magnético sobre un conductor por donde circula corriente eléctrica.

ACTIVIDAD Nº 36 MOTOR TRIFÁSICO CON CORRIENTE MONOFÁSICA Calcular el condensador que habría que utilizar para conectar un motor trifásico en una red monofásica. Características del motor: 220 Vr/380 VY. Potencia 0,55 Kw. Características de la red: Tensión 220 V. Frecuencia 50 Hz La tensión será de 440 voltios. Aplicando la formula de la página 122 la capacidad será como mínimo 27,5 picofaradio

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Según el tipo de corriente como se clasifican los motores eléctricos. En motores de corriente continua y motores de corriente alterna. 2. Cual es la aplicación más común, hoy en día, de los motores de corriente continua en los buques. Para la puesta en marcha de los motores diesel. 3. Que motor de corriente alterna es el más sencillo y que tiene menos mantenimiento. Los motores en corto circuito o de jaula de ardilla. 4. Explica como se produce el campo giratorio en un motor de corriente alterna trifásica.

En la corriente trifásica la máxima intensidad de cada fase está desfasada 120º, de manera que primero la corriente es máxima en la fase R, luego le corresponde la corriente máxima a la fase S y por último es la fase T la que tiene intensidad máxima.

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Manual de Electricidad Naval 5. Como se puede cambiar el sentido de giro de un motor trifásico. Cambiando dos fases cualesquiera de la caja de conexiones. 6. - ¿Porque algunos motores no se pueden arrancar directamente a la red? Porque tiene una intensidad de arranque muy elevada y puede afectar al correcto funcionamiento de otros aparatos eléctricos. 7. Que procedimiento es ampliamente utilizado para evitar los problemas de la pregunta anterior. El arranque estrella-triángulo, es decir, se arranca el motor en estrella y cuando el motor alcanza la velocidad de régimen se conecta en triángulo. Ya que la intensidad de arranque en estrella es menor que en triángulo. 8. Que aparato se utiliza para poder conectar un motor trifásico a una red monofásica. Un condensador que se conecta entre una de las líneas de corriente y la fase libre del motor. 9. La sobrecarga en un motor eléctrico a que puede ser debida. Cuando los cojinetes están desgastados o el mecanismo al que está acoplado el motor, por ejemplo una bomba, demanda más potencia de la que puede suministrar el motor. 10. ¿Cuáles son los elementos que se usan para proteger al motor de corrientes peligrosas? Combinación de fusible y relé térmico Interruptor automático magnetotérmico especial para motores.

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 10 INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN MOTORES DIESEL ACTIVIDAD Nº 39 ARRANQUE MOTORES DIESEL Describe los dos tipos de sistemas de arranque eléctrico que se utilizan comúnmente. Existen dos tipos de arranque de motores eléctricos, el sistema béndix y por solenoide. El sistema Béndix consiste en un piñón que se acopla a la corona del motor debido a una ranura helicoidal labrada en el eje, que hace que cuando el eje gira impulsa al piñón. En el sistema por solenoide el empuje del piñón lo realiza una barra conectada a una solenoide, que cuando le llega la corriente de arranque acciona la solenoide.

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN 1. Explica los sistemas de arranque eléctrico que existen Están el sistema béndix y el sistema por solenoide, que es el más usado 2. ¿Qué dos funciones realiza la solenoide en el motor de arranque? Por un lado y por medio de un mecanismo empuja al piñón hacia la corona de arranque del motor y por el otro lado cierra el contacto para le llegue corriente al motor de arranque. 3. Cuales son las dos alarmas más utilizados en los motores diesel. Alarma por baja presión de aceite y alarma por alta temperatura del agua de refrigeración 4. En las alarmas de nivel de sentina ¿qué recurso se utiliza para evitar que suene la alarma por el balance del barco? Se coloca un relé temporizador para retardar la acción de la alarma, en el caso de que el accionamiento de la alarma sea por balance no llegaría a sonar la alarma. 5. ¿Por qué motivos se puede parar el motor automáticamente y evitar averías en él? Por muy alta temperatura del agua de refrigeración o muy baja presión de aceite 6. Si por cualquier motivo falla el sistema de alarmas y lo desconectamos ¿podemos continuar así indefinidamente? No, lo correcto sería anular el sistema de alarma el tiempo necesario, y repararlo inmediatamente.

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Manual de Electricidad Naval UNIDAD DIDÁCTICA 11 PREVECIÓN DE RIESGO EN INSTALACIONES ELÉCTRTICAS 1. ¿Qué se conoce como tetanización muscular? Por tetanización entendemos el movimiento incontrolado de los músculos como consecuencia del paso de la energía eléctrica 2. Que se entiende por electrocución Cuando sobreviene la muerte por una descarga eléctrica 3. Cuales son los factores que influyen en los efectos de la corriente eléctrica Intensidad de la corriente Tiempo de contacto Resistencia del cuerpo humano Tensión Tipo de corriente Recorrido de la corriente por el cuerpo 4. De que factores depende la resistencia del cuerpo humano al paso de la corriente eléctrica. la tensión aplicada tiempo de contacto humedad de la piel superficie de contacto presión de contacto dureza de la piel 5. ¿Que tipo de corriente es más perjudicial la corriente alterna o la continua? A igualdad de intensidad la corriente alterna es más perjudicial que la continua 6. Que se entiende por contacto directo e indirecto Contacto directo cuando se tocan partes activas de la instalación, como cables desnudos , contactos, etc. 7. En que consiste las protecciones contra contactos indirectos de CLASE A y CLASE B En las protecciones Clase A consisten en suprimir el riesgo o que este sea mínimo: y en las protecciones Clase B consiste en poner las masas a tierra o a neutro y algún dispositivo de corte automático.

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GLOSARIO DE TÉRMINOS

Manual de Electricidad Naval GLOSARIO DE TÉRMINOS Aislante: Cuerpos no metálicos que ofrecen gran resistencia al paso de la corriente eléctrica, que no dejan que pasen. Por ejemplo el vidrio, la porcelana, algunos plásticos, etc. Alta sensibilidad: Dícese de los interruptores diferenciales, cuya intensidad máxima de defecto admisible es de 30 miliamperios. Alternador: Aparato que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Produce corriente alterna Amperímetro: Aparato que sirve para medir la intensidad de la corriente eléctrica. Amperio: Unidad de intensidad de corriente eléctrica. Átomo: Parte más pequeña en que se puede dividir cualquier sustancia. Cable: Conjunto formado por uno o más hilos cubiertos de un material aislante. Cable multipolar: Conjunto formado por dos o más cables aislados entre sí, con envolvente común. Campo magnético: Espacio entre los dos polos de un imán o electroimán que existe influencia magnética. Casquillo: Parte metálica de una lámpara de incandescencia por donde se conecta al portalámparas. Cebador: aparato necesario para el encendido de las lámparas fluorescente. Circuito paralelo: Cuando la intensidad del circuito se divide entre los distintos receptores del mismo. Circuito serie: Cuando la intensidad del circuito pasa por todos los elementos del mismo Conductor: Se dice de los materiales capaces de conducir la corriente eléctrica. También se denominan así a los cables eléctricos. Contacto directo: Contacto de las personas con partes activas de la instalación Contacto indirecto: Contacto de las personas con masas metálicas que están bajo tensión accidentalmente. Contactor: Interruptor cuyo órgano de mando es un electroimán. Da paso de corriente a los aparatos de consumo eléctrico. Corriente eléctrica: Se llama corriente eléctrica al flujo de electrones. Corriente alterna: Es la corriente eléctrica donde los electrones cambian periódicamente de dirección. En Europa lo hace 50 veces por segundo. Corriente continua: Cuando el flujo de electrones es siempre en el mismo sentido. Cortacircuito: Elementos de protección que se conectan en serie, que protege a la instalación contra sobreintensidades. Cortocircuito: Es el contacto accidental de dos conductores de distinta fase, produciéndose una intensidad elevada. Delgas: Partes del colector, que están conectadas a las bobinas del rotor de una dinamo o motor. Diferencia de potencial: Cuando dos cargas tienen diferente carga eléctrica se dice que tiene diferente potencial, esta diferencia de potencial hace que circule la corriente eléctrica. Dinamo: Aparato que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Produce corriente continua. Electroimán: Imán artificial producido por una corriente eléctrica. Electrón: Carga eléctrica negativa situada en la orbita de los átomos Elementos de control: Aparatos de un circuito eléctrico que se encarga de controlar el paso de la electricidad. Espira: Cada una de las vueltas de una bobina eléctrica. Frecuencia: Se dice del número de veces que cambia la corriente de sentido en la corriente alterna. Fusible: Cortacircuito que corta el paso de corriente por fusión del hilo conductor, cuando la intensidad sobrepasa su calibre. Generador de corriente: Aparato o máquina que produce corriente eléctrica

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Manual de Electricidad Naval Intensidad: Es la cantidad de electricidad que circula por un conductor durante un segundo, se mide en amperios. Interruptor: Aparato eléctrico que sirve para conectar o desconectar algún elemento de la instalación. Interruptor diferencial: Aparato de protección que corta el paso de corriente cuando hay una derivación a tierra en la instalación. Protege a las personas de los contactos directos o indirectos. Lámpara fluorescente: Aquella lámpara que emite luz debido a la ionización de ciertos gases. Lámpara de incandescencia: Lámpara que produce luz al ponerse al rojo un filamento encerrado en una ampolla con vacío. Masa: Las partes metálicas de los aparatos eléctricos que están aisladas de las partes activas. Motor eléctrico: Aparato que transforma la energía eléctrica en energía mecánica. Ohmiómetro: aparato que sirve para medir la resistencia eléctrica. Ohmio: Unidad de resistencia eléctrica y representa la oposición al paso de la corriente eléctrica por parte de los distintos materiales conductores. Partes activas: Conductores y piezas conductoras que en condiciones normales están bajo tensión. Polímetro: aparato que sirve para medir diferentes magnitudes eléctricas como: voltios, amperios o resistencia. Presostato: Transforma una señal de presión en un contacto eléctrico. Protones: Carga positiva situada en el núcleo de un átomo Reactancia: Elemento necesario para el encendido de las lámparas fluorescente. Receptor: Aparato que recibe corriente eléctrica y la transforma en otra forma de energía. Relé: Igual que un contactor pero solo tiene contactos auxiliares, para el circuito de maniobra. Relé térmico: Relé que detecta sobreintensidades por el efecto térmico de la corriente eléctrica y corta el paso de corriente. Resistencia eléctrica: Oposición que ofrecen los conductores al paso de la corriente eléctrica. Sobrecarga: Cuando la intensidad que circula por una instalación es superior a la de diseño. Tensión: Diferencia de potencial que produce el desplazamiento de electrones por un conductor, y produce la corriente eléctrica. Tensión de seguridad: Valor de la tensión eléctrica que se considera segura para las personas. Termostato: Aparato de regulación que corta o deja paso de corriente en función de la temperatura a la que están programados. Voltímetro: Aparato que sirve para medir la tensión de un circuito eléctrico. Voltio: Unidad de tensión, se mide en voltios.

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Manual de Electricidad Naval BIBLIOGRAFÍA LIBROS 1. Baquerizo Pardo, M., Lecciones de electricidad aplicada al buque, Fondo editorial de ingeniería naval, Madrid, 1977. 2. Castejón, Agustín, Santamaría, Germán, Tecnología eléctrica, McGRAW-HILL, Madrid, 1995. 3. Cazorla, Antonio, León, Vicente, Giner, José, Montañana, Joaquín, Automatismos y cuadros eléctricos, Santillana, Madrid, 1999. 4. Curso de aparamenta eléctrica, Merlín Gerin, Barcelona. 5. Curso de instalaciones eléctricas, ADAE. 6. El desempeño de las funciones de nivel intermedio en prevención de riesgos laborales, Federación Sindical de Administración Pública de CCOO, Madrid, 2000. 7. Guerrero, Alberto, Sánchez, Orto, Moreno, José Alberto, Ortega, Antonio, Electrotecnia, McGRAW-HILL, Madrid, 1999. 8. Rapp, Jesús, Tratado Práctico de electrotecnia, Jesús Rapp, Bilbao 1989. 9. Ramírez Vázquez, José, Manual de reparación de máquinas de corriente eléctrica, Ediciones CEAC, Barcelona, 1982. 10. Roldán Viloria, José, Automatismos y cuadros eléctricos, Paraninfo, Madrid, 1999. 11. Roldán Viloria, José, Manual de Mantenimiento de Instalaciones, Paraninfo, Madrid, 1997.

MANUALES Y CATÁLOGOS 12. 3208 Marine Engine, Operation & Maintennance Manual, CARTERPILLAR, 1988. 13. Catálogo General de Lámparas y equipos, Philips, Italia, 1998. 14. Electricidad a bordo, Vetus den ouden n.v. Holanda. 15. Interruptores automáticos, en carga, protección diferencial y central de medida en B.T., Schneider Electric España, S.A., Barcelona, 1999. 16. Novedades en potencia y control de potencia, Schneider Electric España, S.A., Barcelona, 1998. 17. Seguridad en el trabajo, Electricidad. Baja tensión, FREMAP. 18. Nota Técnica de Prevención del Instituto Nacional de Seguridad de Seguridad e Higiene en el Trabajo nº 71: Sistemas de protección contra contactos eléctricos indirectos 19. Nota Técnica de Prevención del Instituto Nacional de Seguridad de Seguridad e Higiene en el Trabajo nº 400: Corriente eléctrica, efectos al atravesar el organismo humano

PLANOS 20. Planos eléctricos del buque NUEVO PEPITA AURORA, Eleinmar S.L. 21. Reforma de proyecto eléctrico, Buque 387 – 388 – 389 de Astilleros de Huelva S.A.

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