Electrotecnia 1 Gonzalo Gonzalez Lourdes B.

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1

Catalogación en la fuente Qonzález, 1onzalo Electrotecnia para secundaria Trillas, 1997 (eimp. 2002). 140 p. il. ; 27 cm, l59t'1

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968-24-2733-9

7. Eledrónica - Estudlo y enseñanza l. López Bravo, Lourdes. ll. t. D-

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QCI 76.8.E45'A6.4 Z97O

La presentac¡ón y disposición en conlunto de ELECIBOTECñIA TABA 5TCUñDAR/A 1 son propiedad del editor. Ntnguna parte de esta obra

puede ser reproducida o trasmit¡da, mediante ningún sistema o método eledrónico o mecánico (incluyendo el fotocopiado, la grabación o cualquier ststema de recuperación y almacenam¡ento de informactón), s¡n consentimiento por escrito del editor Derechos reservados

A 1997, Editoñal

Triilas,

5A

de C.

V.,

División Administrativa, Av. Río Churubusco 385, Col. Tedro llaría Anaya, C. 7. O334O, lléxico, D. F.

Tel 5688423a, FAX 56041364 División Comercial, Calz. de la Viga 1132, C. P. 09459 México, D. F. Tel. 56350995, FAX 56350870 l4iembro de la Cámara I'lacional de la lndustria Editorial. Reg. núm. 158 Pnmera edición, 1997 (5BN 968 24 27i3-9) Reimprestones, 1999, 2OOO V 2OO1

Cuarta reimpresión, octubre 2002 lmpreso en lléxico Printed in f'lexico Esta obra se termtnó de ¡mpdmir el JO de octubre de 2002, en los talleres de IMPBEIIAX, 5. A. de C. V. 5e encuadernó en lmagen Expressa, 5. A. de C. AO 75 IASS

V.

lntroducción

Este libro de texto para el estudio de la electrotecnia de primer grado de secundaria responde a los lineamientos de los nuevos programas de la materia. La obra pretende poner en manos de los maestros un material didáctico, ágil y de fácii manejo, que ayude al profesor en su labor docente y al alumno en su actividad diaria. El texto da igual importancia tanto a los aspectos teóricos como prácticos, pero el maestro podrá ampliar la información de acuerdo con las necesidades que se presenten en el aula o proporcionar mayor atención a las horas de prácticas que se necesiten. EI docente puede seleccionar, graduar, sustituir o aumentar las actividades e información dependiendo de las características propias de los aiumnos, del tiempo que dispone y de los recursos con los que

cuente. Además, la obra cuenta con secciones tales como: apéndices que dan información de apoyo para la materia; glosario de términos que ayudan al alumno en ia comprensión de palabras de uso frecuente en este campo; y una sección de minibiografías de personajes destacados, material que el profesor puede usar para actividades diversas dentro y fuera del aula.

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índice de contenido

Introducción,

5

UNIDAD 1 Introducción a la electrotecnia Lección t. El taller escolar de electrotecnia. Su conocimiento y características,11 Lección 2. Conceptos de electricidad y electrotecnia. Luigi Galvani y sus experimentos con electricidad animal, 19 UNIDAD

2

Higiene y seguridad laboral

Lección 1. Actos inseguros y condiciones inseguras en el taller escolar, 27

Lección 2. Clasificación y manejo correcto de las herramientas en la ejecución de amarres y empalmes, 37 UNIDAD 3 Electrodinámica Lección 1. La pila química de Alejandro Volta y el surgimiento de la electrodinárnica, 53 Lección 2. Construcción y uso del galvanómetro, 64

Unidad + Mediciones eléctricas Lección L. Conductores y aislantes de electricidad. Corriente directa y corriente alterna, 75

Lección 2. Magnitudes eléctricas fundamentales y sus unidades de medición, Manejo de instrumentos de medición, 84

UNIDAD

5

Ley de Ohm Lección 1. Ley de Ohm y su fórmula. Solución de problemas simples, 95

Lección 2. Circuitos eléctricos en serie y en paralelo. Sus característi_ CAS,

102

UNIDAD 6 Aparatos electrodt¡mésticos

Lección 1. Tipos de lámparas incandescentes. sus partes, funcionamiento y capacidades potenciales, 115 Lección 2' Funcionamiento, locarización de failas y reparación de aparatos electrodornésticos con resistencias óhmióar, iZz UNIDAD 7 Aplicaciones prácticas Lección 1. Elaboración de objetos sencillos para uso doméstico, 133 Minibiografías, 139

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foller escolor de electrotecnio. 5u conocimiento y corocterísticqs El

Las actividades de enseñanza-aprendizaje, que conjuntamente con tu maestro y compañeros realizarás en el taller escolar, tienen, por lo general, un carácter teórico-práctico, es decir, hay momentos de las sesiones de trabajo que se dedicarán a adquirir información sobre un determinado tema y otros en los cuales ejecutarás trabajos utilizando herramientas, materiales y equipo.

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l.l.l.

Fig. En el tq ler de eleclrotecnio se reoiizorón qctividcdes teóricos y prócticcs

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El aprenclizaje en el tallel recluiere de diferentes tareas que es necesaricl que realicÉ,'s llara clue puerlas asimilar mejor los conocinijuntcrs pru¡;ios de la especiaiidad; por elio es muy iurportante que participr+s activarnente en las comisiorres que se formen v ter integres a Lln equipo de trabajo. La orgairización de lris tr;rbajos en ei taller exige observar ciertas normas para el mejor aprovechamiento del tiempo, materiales, Jrerrarniontas ,y gq¡iipo disponible, por ello es necesario t¡ue con(lzcas el "reglarnento interior del taller" io disc;rrtas v te conrprometas junto con tus compañeros a respctallo y r;olaborar pat'a su aplicación.

RLúLATÁENfo

Ar()Aéro:

Acfos inseguros y condiciones inseguros en el foller escolor

Las tareas que se realizan en el taller de electrotecnia implican un riesgo, el cual debemos conocer con el propósito de evitar los accidentes durante la ejecución de las tareas. Es muy común habiar de accidentes de trabaio y generalmente se entiende por esto, a las lesiones o heridas que

sufren los trabajadores durante el desempeño de sus labores; sin embargo, existe una diferencia entre accidente y -esión.

Fig. 2.1 .l . o) Accidente; b) lesión. b)

!,;;"'" fuf,

-"'!.

11

Fig. 2.1.2.

cr)

Condiclón

inseqlro; b) ocio

nsegurcl

.r)

Sueien oclrrrir accidentes de trabaio en donde no hay daños a las personas, pero sí a los materiales, herramientas y equipo. En otras ocasiones, además dei deterioro a las instáiaiiones o equipos, las personas sufren heridas; es decir, los accidentes pueden o no ocasionar lesiones' Las lesiones son resultado de accidentes, y si evitarnos éstos, 1as lesiones no ocurrirán; por tanto, Ia prevención de accidentes en el taller escolar es una tarea que nos compete a todos. Para poder evitar los accidentes es necesario saber cuáies son las causas principales que los producen. f)e una manera sencilla podemos decir que en todo accidente están presentes dos factores: actos inseguros y condiciones inseguras.

b)

I hay lntas l a las s de-

Los actos inseguros son actitudes derivadas del comportamiento incorrecto durante la realización de las tareas, tales como usar inadecuadamente la herramienta o el equipo, jugarles bromas a los compañeros, no respetar las normas de seguridad establecidas y otras, que sería muv largo

rlll0s

enumerar.

nde :ot71-

cuáuna ) es)nes

Los actos inseguros son propios de ias personas y únicamente podemos evitarlos si adoptamos una conciencia de seguridad al reaiizar nuestras actividades. Las condiciones insegulas son los riesgos presentes en las instalaciones de trabajo, las cuaies pueden ser localizadas y corregidas.

Fig.2.t.3. Las condiciones inseguras más comunes que existen en el taller de electrotecnia son las siguientes: instalaciones y conexiones eiéctricas en mal estado, herramientas manuales en malas condiciones, y áreas de trabajo y tránsito sin

delirnitar.

ol Elimincndo lcs

condiciones pe igroscs,

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muchos crccrdentes, b) señolcndo crs oorles so re¡les en óreos de lrónsiio se reduce¡ io riesgos, c) evilondo los octos i¡sequros -se -., . ,. l. ,.r id - lc "1

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o)

b)

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f La eliminación de las condiciones inseguras y los actos inseguros dentro del taller escolar nos conducirá a obtener ia seguridad necesaria en el desempeño de nuestras tareas, evitándose, de esta manera, los daños físicos a las personas y el deterioro del equipo existente. De acuerdo con lo anterior, es necesario promover y participar permanentemente en una campaña de prevención de accidentes para corregir las condiciones inseguras y evitar los actos inseguros; estableciendo un programa de seguridad. El programa de seguridad es el punto de partida para prevenir los riesgos en el taller escolar.

El riesgo principal al que estamos expuestos en el taller de electrotecnia es el de las descargas eléctricas.

o)

Fig. 2.1.4. o) Troyectorio peligroso de lc corriente; b) troyectorio quemonle pero

no mortol.

Una descarga eléctrica se deja sentir cuando nuestro cuerpo pasa a formar parte de un circuito eléctrico, pudiendo provocar diversas reacciones que van desde un simple malestar momentáneo hasta un paro cardiaco o la muerte. La gravedad de una descarga eléctrica depende fundamentalmente del voltaje y amperaje introducidos al cuerpo, así como de Ia trayectoria que sigue el fluido eléctrico.

ICTOS

ener teas,

)nas mteente 'egir )stase-

Debido a que nuestro constituyente principal es el agua (de 65 % a B0 %, según la edad), nuestro cuerpo es buen conductor de la electricidad, y sólo la piel es capaz de crear cierta resistencia al paso de la corriente. El riesgo de sufrir una descarga eléctrica puede aumentar si la temperatura y la humedad del aire son altas, si la persona que realiza cierta labor suda mucho, si la ropa que utiliza es iigera o si se encuentra parada sobre piso mojado.

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el s.

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Un programa de seguridad requiere de ciertas actividades, entre las cuales podemos destacar ias siguientes:

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u-

ln la arI-

o.

1. Localizar en forma inmediata las condiciones inseguras y los actos inseguros en las diferentes áreas del taller escolar. 2. Verificar la forma en que se desempeña el trabajo durante la ejecución de las actividades prácticas. 3. Conocer los riesgos potenciales que se derivan de los procesos, herramientas y equipo que se utilizan en el taller. 4. Realizar permanentemente inspecciones periódicas para localizar condiciones inseguras en el área de tra-

Íig.2.1.5.

Al posor 0 formor porte de un circuito eléclrico, nos podemos ver expueslos o sufrir uno desco'go e éctr ico.

bajo.

5. Evaluar la eficacia del programa de seguridad y discutir sus beneficios.

iil "1i

Las tareas anteriores pueden Ser programadas, realizaclas y evaluadas por la comisión de seguridad del taller'

,{.CTIVIDADES QUE SE SUGIEREN o Integrar una comisión de seguridad en el taller' . Elabárar un programa de seguridad para el taller de eiectrotecnia. . Promover una conciencia de seguridad en ei taller mediante carteles reiativos a la prevención de accidentes. rlestacanclo la necesidad de evitar actos inseguros y eliminar condiciones inseguras.

EJERCICIOS DE REAFIRMA.CIÓN DEL APRENDTZAIE

En las figuras siguientes se eiemplifican los _factores

principaler qu* pueden ocasionar un accidente en las áreas de trabajo. ¿Podrías identificarlos?

Fig. 2.1.ó

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Jiza)r.

Localiza en la figura que se muestra a continuación las tndiciones inseguras y los actos inseguros en que se ha ncurrido.

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4r/lt/ltill

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Fig. 2.1.7

APÉNDICE La prevención de accidentes en el taller escolar es una tarea permanente que no debe descuidarse en ningún momento; Ia cual debe extenderse, de ser posible, a la escuela. ahogar y a la sociedad en general. En dicha tarea es necesaria la participación de los directivos del plantel, de los maestros, alumnos y la comunidad escolar en su totalidad. ¿Por qué ocurren los accidentes? Los accidentes, no son obra del azar o de la mala suerte, sino que obedecen a causas bien determinadas que son las condiciones inseguras r los actos inseguros. Si bien es cierto que en el taller escolar puede haber herramienta, equipo y materiales que sean fuente de accidentes, esto no significa necesariamente que sean causa de ellos. Esto puede comprobarse si analizamos e investigamos los accidentes con un criterio técnico que

t

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o)

nos permita identificar los factores que intervienen en é1. Veamos un ejemplo: Un alumno del taller de electrotecnia utilizó una escalera para conectar, en una salida de techo. una base (soquet) de lámpara incandescente. La escalera resbaló y el alumno cayó, fracturándose así la pierna; las zapatas de la escalera estaban iisas y deterioradas, lo cual le fue advertido, pero él decidió usarla contraviniendo las disposiciones.

b)

q.¡n

a¿r-ú

'' :

Los factores que intervinieron en el acciclente anterior -lasifican de la manera siguiente: La

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Agente

Esculero

saria IAES-

Parte del agente

Condición insegura I SOn

cau'as y )SCO-

sean que

mos que n é1. cnia cho, rlera : las cual l las

Tipo de accidente Acto inseguro Factor personal de inseguridad

Usar equipo defectuoso Desobedecer

instrucciones l

Como puede observarse dei análisis de este accidente, usado como ejemplo, el agente es el obieto o sustancia que está rnás vincrilado con el accidente, el cual generalrnente pudo haber sido protegido o corregido adecuadamente. L,a parte del agente se refiere al colnponente específico del agente que provocó la lesión; en este caso no existe porque ninguna parte de la escalera la ocasionó. La condición insegura es el estado físico o mecánico del agente que pudo ser conegido. Ei tipo de accidente es la descripción de la forma en que la persona iesionada se accidentó. EI acto inseguro se refiere a la ejecución de la tarea con un procedimiento dif'erente del que cornúnmente se considera conro seguro. Finaimente, el factor personai de inseguridad es la actitud inadecuada de ias personas, como desobediencia, negligencia, o bien, faita de conocimiento o habilidad. ¿Por qué es necesario investigar y analizar los accidentes? La investigaciírn y el análisis permiten determinar hacia dóncle debemos enfocar la acción correctiva y señalan, también, qué maquinaria o equipo y qué parte de éstos son peligrosos; aclemás, permiten identificar cuáles son las condiciones y actos inseguros que se presentau más seguido y qué tipo de accidentes ocurren con mayor frecuencia.

GLOSARIO DE TÉNN¿ruOS Seguridad. Condición o estado en el que se está libre de daño o riesgos, exento de peligro o lesiones. Es un medio de protección. Otra definición es el encontrarnos en un ambiente que no representa rtn riesgo a nuestra salud o integridad fisica.

AR

a¿re,,

Riesgos profesionales. También conocidos como riesgos de trabajo. Son los accidentes y enfermedades a que se exponen los trabajadores con motivo del desempeño de sus funciones laborales. Accidente. Suceso imprevisto que interrumpe súbitamente la marcha de un proceso o el desarrollo de un evento. Lesión. Daño causado a las personas, debido a un accidente.

BIBLIOGRAFIA Llanes, Luis Edgardo, Seguridad industriql, Pax México, México, 1994.

Las mecliciones lineales sobre superficies planas son qr.riz. las que se hacen con más flecuencia en el taller de electr:

Fig. 2.2.2. Medic¡ones iinecles con reglo groduodo.

fig.2.2.3, Porc medir diómeiros se rlilizo el comPós que puede medir diómelros interiores o exteriotes.

tecnia. Los instrumentos empleados varían de auuerdo ct-ilias dirnensiones cle la pieza tlue se mide y con el grado i= precisión q'e se requieie; entre los instrumentos de uso lna. iomúrn paia este tipo de mediciones se encuentran la reg-= graduacla y el flexómetro.

Para medir los diánretros se utiliza el instrurnentcl 1]amaclo compás, que puede ser para interiores o exteriores En el con"rpás no puede hacerse la lectura directamentt .,iu regla graduada y, por consiguiente, cuanclo se como "r, toma una mediáu ón un instru¡rento de este tipcl, la aber' tura entre sus puntas se mide sübre la regla'

l.lIZA

ctrocon

ode más :egia

Existen muchas operaciones en el taller de electrotecnia que exigen el uso de herramientas manuales. Ún eieciricista experto es diestro en el manejo de las herramientas de mano del oficio. Ser diestro significa conocer las herramientas apropiadas a cada trabajo y utilizarlas en forma correcta. Aunque si bien es cierto que la habilidad manual se adquiere mediante la práctica, también es posible- obtener mucha información con respecto al uso apropiado de las herramientas de mano, por la lectura y la observación. Describiremos enseguida algunas herramientas básicas y SUS USOS,

Pinza de electricista. Esta pinza se usa para sujetar y doblar tiras de metal delgadas empleando para ello la mordaza plana; cuando se desea sujetar materiales circulares se emplea la mordaza redonda y para cortar alambres metálicos delgados se usa las cuchillas centrales, lo rnismo que para remover el aislante de algunos cables.

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Fig.2.2.4. Lc pinzo de electricisto es uno de los herromientos de moyor utilidod en el toller de electrotecnio.

r llaOIES,

rente

lo

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I

t ," L

Fig. 2.2.5. o) Pinzo de

puntr:;

b) oplicoción de lo pinzc de pu nto

Pinza de punta. Cuando se trabaja con circuitos :_:": cos la pinza de punta se r-rtiliza principalmente pa:, : tar, doblar alambres y desconectarlos. La conser\-ai:-,: las mordazas es muy importante para realizar con ¿:-,: cia ias tareas anteriores, por lo cual es recomenda: : usarlas en otros trabajos como aflojar tuercas de s:. dimensiones o como palanca.

Mordozos

o)

Fig. 2.2.6. o) Pinzo de corte b) oplicoción de o pinzo de corte.

Pinza de corte. Esta pinza se utiliza para trozar =, bres a la medida deseada, reaiizar cortes de cables d+ metro pequeño en circuitos eléctricos o retirar el for lante de los alambres. Conservar el filo de Ia hoja de . es muy importante, por lo que uo debe usarse para --_-.: alambres de acero u otro tipo de metales de muóha d..:debido a que se deteriora su hoja de corte y se redu_= eficiencia.

Mongo

Hojo de corte

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41CI

ctriuje-

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Pinza de chofer. Sirve para sujetar y doblar piezas rnetáhcas delgadas v suaves. Cuenta con una mordaza plana y una redonda; esta últinla sirve para sujetar materiales redondos; tiene además una cizalla que se utiliza para cortar alambres de poca dureza. Es importante tener presente gue no debe usarse como sustituto de llaves para aflojar tuercas salvo cuando se carezca de ellas y ei trabajo tenga que hacerse de

¿

lamdiáais:orte ozat ,

IEZA E SLl

inmediato.

Íig. 2,2.7. pinzo de chofer

I I Destornillador. Se usa para aflojar o apretar tornillos, es -=:ir, dispositivos roscados. Existen destornilladores lla--ados de hoja o punta plana, que se utilizan para quitar - rnillos con una sola ranura en ia cabeza. También existen :=stornilladores de punta de estrella (phillips) que se Lrsan : ara trabajar con tornillos con cabeza ranurada en forma de Fig. 2.2.8. oJ Destornilcdor de -:uz o estrella. Los destornilladores se fabrir;an de dife- punlo pono; b) destornilodor de :entes tamaños, de acuerdo con ias necesidades. punto de estre a.

4[

Fig. 2.2.9. Arco y

segueto

poro metoles

Fig.2.2.lO. o) Broco; b) tcrlcdro eléctricc, c) tolodro de mono.

412

Arco y segueta para metales. Para efectuar cortes rectos en tubos o piezas metáiicas se utiliza una segueta de metal tratado, quó se sujeta firmemente a un arco, ajustando la hoja con la tensión adecuada y cuidando que las puntas de los dientes de la segueta queden dirigidos hacia el extremo opuesto al mango del arco.

Broca para metales. Las brocas de acero al carbono sirven para taiadrar o perforar fierro dulce, latón, aluminio. cobre, bronce v otros metales. Estas brocas van sujetas a una herramienta que recibe el nombre de taladro y que puede ser manual o eléctrico. Existen otras brocas de cliseño especial que se usan para taladrar muros y concretos'

fig.2.2.13.

o) Llove oiustoble

o pe'co b) 'uue esPonolo cl 'o.o de es'rios dl lo'. o'ler

Llaves. Son herramientas que se usan para at' - ;ir apretar tuercas y tornillos de cabeza-cua-drada' hera= :a oltagonai. Existen diferentes tipos de eilas v entre r=' .o-i,tl"t podemos señalar ia llave ajustable o pe: - llave española, la de estrías y la llave allen' Iodas tienen diferentes usos de acuerdo con las :-:' dacles que se tienen en el trabajo, y es necesario conc:'

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EJERCICIOS DE REAFIRMACION DEL APRENDIZAIE

Fig. 2.2.14.

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En muchas ocasiones en los trabajos eléctricos e. sario hacer mediciones lineales. En la figura siguie:-l rnuestran dos herramientas que se usan para ello. ¿F -,

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Llaves. Son herramientas que se usan para aflojar

Fig.2.2.13.

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apretar tuercas y tornillos de cabeza cuadrada, hexagonal u octagonal. Existen diferentes tipos de ellas y entre las más comunes podemos señalar la llave ajustable o perico, la ilave española, la de estrías y la llave allen. 'fodas tienen diferentes usos de acuerdo con las necesidades que se tienen en el trabajo, y es necesario conocerlas.

o)

EJERCICIOS DE REAFIRMACION DEL APRENDTZAIE En muchas ocasiones en los trabajos eléctricos es neceFig. 2.2.14.

Herrornienfos

utilizodos pcro hocer mediciones lineo es.

i I

I

sario hacer mediciones lineales. En la figura siguiente se rnuestran dos herramientas que se usan para ello. ¿Podrías identificarlas?

aro ral u más

r.

En algunos casos, para quitar el aislante de los alambres puede utilizarse una cuchilla como la que se muestra en ia figura siguiente. ¿Cómo podrías construir una de eilas?

la

cesi'r1as.

Fig.2.2.tS

En la figura siguiente se muestra una herramienta de -so muy común en el taller de electrotecnia. ¿Podrías iden:-ticarla y señalar sus partes principales?

llr -:Llt r ttl-- -

Fi9.2.2.t6

cada Inciica en la figura siguiente cuá1 es el nornbre de una de ias ilaves que se muestran.

ris.2.2.17

rle las herramientas que se muestra:' ¿Cuál es el nornbre la figura sigr-riente'i

ffiffi Fig.2.2.t8

ada

ACTIVIDADES QUE SE SUGIEREN

. Identificar .

'^g

. .

en un muestrario las herramientas de mayor uso en el taller de electrotecnia. Elaborar un resumen sobre el uso y conservación adecuada de los diferentes tipos de herramientas. Identificar las medidas preventivas que deben observarse para evitar accidentes en el uso de las herramientas manuaies. Elaborar una tabla con las unidades del sistema métrico decimai y sus equivalencias con el sistema inglés.

.{PENDICE El manejo correcto de las herramientas y la destreza que requiere dependen mucho de la práctica; con el propósi.o de que comiences a familiarizarte con ellas y puedas =iercitar su uso, te sugerimos a continuación una serie de ercicios. =l se

1. Realiza las uniones o amarres de los conductores tal -omo lo observas en las figuras. Se sugiere que lo hagas con -a avuda de la pinza de electricista y empleando conduc:Dres gruesos.

fig.2.2.19.

Unión

coo de roio

La unión cola de rata es usada para unir dos alambres del mismo calibre que no estarán someticlos a una tensión mecánica.

Fig. 2.2.20. Amcrre

western

47=

EI amarue western se usa cuando se unen rlos alambres en una misma línea. Este tipo de unión es muv fuerte y útil cuando ei aiambre va a estar sometidct a una tensión mecánica.

Fig.2.2.21.

U¡ión

-^n T

La unión en T es usada cuando se desea obtener *na línea derivada de_la_línea principal; consiste en quitar aislante a un tramo de la líneá prinóipal y arroliar ta línea derivada al aiambre descubieito paia hu"", una unión con forma de

Fig. 2.2.22. Amorre recto western crqo.

T.

I espiros lorgos El ama*e recto western largo se emplea cuando se necesita unir dos aiambres en una misma línea. Este tipo de unión es muy fuerte y útil cuando el alambre va a estar sometido a una tensión mecánica.

Fi¡.2,2.23.

Amorre

escoionodo en olombre dúolex

EI amarre escalonado se utiliza para unir dos líneas de conductores (dúplex), las cuales estarán sujetas a una ten-

IES

itii ne-

sión mecánica. El escalonamiento se hace con el propósito de evitar que las iíneas se junten accidentalmente y se provoque un cortocircuito; sin embargo, a pesar de este escalonamiento, siempre es necesario aislar las líneas.

Fig.2.2.24.

Dos formos de

derivor uno líneo olimentodoro de

lo líneo principol.

Cinfo oíslsnte

Cinto oislonte

En algunas ocasiones se requiere obtener energía eléc- Íig.2.2.25. Secuencic de los poro trica de una línea principal para alimentar otros circuitos. posos oJe deben segui'se reolizor uno derivoción doble del En estos casos es necesario derivar de la línea principal tipo Núm. 1, empleondo lo pinzo otra línea alimentadora. de electricisto.

*ll*

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Pimo en lo mono der*cho

Seniido del enrollomiento

dl Pinzc a¡ lo mono derechc

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Fig.2.2.26.

Secuencio de los posos que deben seguirse poro reolizor uno derivoción doble del tipo Núm. 2, empleondo o pinzo

Sentido del

enrcllomienlo

de electricisto.

Pinzo en lo mono derecho

Secuencio de os posos que deben seg";'se ooro reolizor uno derivoción de nudo sencillo, empleondo Io pinzo de

Fig.2.2.27.

d= ,n-

ete( lt (_t5tu.

GLOSARIO DE TERMINOS Aislante. cuerpo que no permite el paso de la corriente eréctrica. Desbastar. Debiiitar, disminuir, gastar. Diámetro. Línea recta que pasa por el centro de un círculo v termina por ambos extremos de la circunferencia. Rayado. Conjunto de rayas. Cizalla. Instrr.rmento a modo de tijeras para cortar metal. Trozar. Dividir o hacer trozos.

BIBLIOGRAFÍA González Llanes, G., y López Bravo, M. de L., Electricidad básica por objetivos, 1er. curso, Nr.rmancia, México, 1g87. Aprender haciendo, sexto grado, comisión Nacional de ros Libros de Texto Gratuitos, SEP, México, 1920.

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Lo pilo químico de Alejondro Volfo y el surgimienfo de lo electrodinómico

Los trabajos de Volta marcan el nacimiento de la electrodinámica, o sea, el estudio de las cargas eléctricas en movimiento, ya que antes de él todas las experiencias con la electricidad se reducían a las máquinas eléctricas de Iaboratorio las cuales permitían obtener esta fuerza eléctrica pero sin un uso práctico. Voita, al conocer las experiencias del Dr. Galvani, advirtió que dos metales distintos habían entrado en contacto por uno de sus extremos, mientras que por el otro estaban separados por una solución o líquido conductor (electrolítico). Con base en estas experiencias Volta fabricó Ia primera pila electrolítica simple, sumergiendo varillas de cobre y cinc en agua salada (salmuera) y uniéndolas por uno de sus extremos; por el circuito que las unía circulaba una corriente eléctrica más grande y de duración mucho mayor que ninguna otra conocida hasta entonces. Volta atribuía las corrientes eléctricas al contacto entre los metales y no a la acción química del electrolítico sobre los mismos, esto quedó demostrado después. El invento de la pila voltaica fue un descubrimiento importante que permitió avanzar a otros científicos en el estudio de los fenómenos eléctricos.

Fig. 3.1.1. Alelondro

lt745 tB27)

Volto



.-'-> R):342O

Fuente

de vo lo je

(--

en

disminuye. En esie circuito lo res stencio serio de l3ó ohms

Para calcular Ia resistencia total de un circuito en paralelo con dos cargas, se emplea la siguiente fórmula:

RT: R1xR2 fi1rRz Cuando ias resistencias eléctricas que se conectan en paralelo son del mismo valor, la fórmula anterior puede simplificarse de la manera siguiente:

RT:R

¡/

Donde fi significa el valor de una de las resistencias y N el número de ellas que existen en el circuito. En otras ocasiones, el circuito puede tener tres o más "cargas" en paralelo, cuyas resistencias eléctricas sean de diferente valor.

Fuenie de volto¡e

Fig. 5.2.9. Circuiio múltiple o porclelo, con tres c0rgos.

En este caso, la fórmula que debe aplicarse para calcular la resistencia total es la siguiente:

R!: 1-1t1'

1

n'Rn

F,

En los circuitos donde los receptores de la energía eléctrica estén conectados en paralelo, la corriente que circula por cada uno de estos receptores o cargas puede ser diferente, ya que esto depende del valor de la resistencia eléctrica de cada carga, correspondiéndole a la de menor resistencia, mayor corriente y viceversa. Estas propiedades de los circuitos en paralelo permiten que en las instalaciones eléctricas domésticas pueda hacerse lo siguiente:

o) Conectar todos los receptores de energía eléctrica un mismo voitaje.

a

C

R

b)

Utilizar receptores con diferentes necesidades de

consumo de corriente eléctrica. c) Controlar los receptores de esta energía, de manera individual y simultánea. Coble que llego ol medidor

\ 1S

le

lnterruptor

Las propiedades de los circuitos en paralelo nos permiten conectar simultáneamente diferentes receptores de energía eléctrica a una misma fuente de voltaje controlados con

Fig. 5.2.10. Circuito en porolelo con diferenies oporotos coneciodos.

un interruptor individual. En la tabla siguiente se muestra una comparación del comportamiento de la resistencia, la corriente y el voltaje entre un circuito en serie y otro en paralelo.

Análisis comparativo del comportamiento de circuitos Circuito en paralelo

Circuito en serie

'PC

-

Voltaje total

Se

divide en cada una de las

Es el mismo voltaje para cada una

de las cargas o resistencias

cargas o resistencias

ul,a

iieléc

-

5I: -

fluye a través de cada una de las cargas

divide entre cada una de las cargas o resistencias

Corriente total

Es la misma que

Se

Resistencia total

Es Ia suma de todas las

Es menor que la más pequeña de

iten cer-

caa

resistencias individuales

las resistencias

EJERCICIOS DE REAFIRMACION DEL APRENDTZAIE 1. Identifica qué tipo de circuito se muestra en la figura Fig. 5.2.1I

siguiente: Lómporo

Fis.5.2.12

Lómporo 2

1

2. En la figura siguiente se muestra un circuito eléctrico. Identifica si se trata de un circuito en serie o en paralelo,

A a

\

\\\

,/¡

\\\\

?

A

3. ¿Qué ocurre con la corriente en el circuito que se muestra, si se elimina una de las cargas?

CO CO

gura

¡.Qué ocurre con la corriente en el circuito que se tra, si se eiimina una de las cargas?

mues- Fig.5.2.r3

A

Fig. 5.2.14 rtrico. aielo.

ACTIVIDADES QUE SE SUGIEREN o construir circuitos en serie y en paralelo. comprobar experimentalmente su comportamienio. o Ejercitar el cálc'ro de ia resistencia totai del circuito en serie y.en paralelo, sustituyendo las cargas p* rurirt"r._ cias eléctricas. . Comprobar experimentalmente, con ia ayuda de un mul_ tímetro en circuitos de corriente direcá, rlri" y u., paralelo el comportamiento del voltaje y iu""

"o.r1""t*.

APENDICE

mrles-

En electrotecnia se utiliza un lenguaje de símbolos, el cual convencionalmente se usa paru t"pi"runtar a los elementos o componentes que fbrman los circuitos eléctricos y la manera

en que éstos están conectados. El conocimiento de los sí-bolos es de mucha importancia para interpretar correc-imente los diagramas eléctricos. A continuación se muestra una tabla con algunos s-:L* bolos de uso frecuente.

Fig. 5.2.15. Símbolos de uso f ecuerle en elecrrotecn,o.

-;

+l]-

[-

Pito

-- -+---A

Botón de timbre

Boterío

O

Conexión

a) IL) I

No conexión

O ^.¡

--{

é (L I l¡. \c r--_-O

lronslormodo

:oro t'nbre

¡--il]

4-- -\-/ r- : l-

Medidor de kilowott horo

ó^-'.-t Fig. 5.2.1ó. Símbolos de

Lor.po.ro

I

Con¡oc'o

Fusible

uso

lrecuente en e eclro*ecrio.

Conexión o tierro

@

A

Probcdor de líneo tt

l-Ll ¿ ¿ I'l¿ Al -I I Y ^/ Y

o

/ -------o

,

Switch de novoio 2 polos, 30 omp.

I oolo I

oooT;ir., Electroimón

.nterr-otor de

rovoio

Apogcdor sencillo

Lómporo tiro

lnlerruptor de

novojolpolo,2tiros

A Generador

Zumbodor

Toblero de fuerzo

Cojo conexiones

Motor eléctrico

ta-

Con el propósito de familiarizarte con los símbolos anteriores, a continuación te mostramos algunos circuitos eléctricos en donde se emplean. Interprétalos y constrúyelos.

n-

Fig. 5.2.17. Dos lómporos coneclodcs en serie y controlodos por un opogodor sencillo.

Fig. 5.2.18. Dos lómporos conectodos en porolelo y controlodos por un opcgodor senclllo.

Fig. 5.2.19. Dos lómporos conectodos en pcrolelo y controlodos independ ientemente por opogodores sencillos.

Íig. 5.2.20. Dos lómporcs conectodos en poro elo,

GLOSARIO DE TÉNUINOS

conlrolodos por un opogodor senci] o y con un conlocto en servicio permonente.

Caída de voltaie o potencial. Voltaje medido a través de una resistercia. La caída de tensión es igual al producto de la corriente por -= resistencia en ohmios. V = IR.

Circuito abierto. Circuito interrumpido. Circuito en serie. Circuito que contiene sólo una trayectoria posible par. la corriente. Circuito en paralelo. Circuito que contiene dos o más trayectorias para la corriente. Diagrama eléctrico. Representación con símbolos de los elementos '.sus conexiones en un circuito eléctrico.

BIBTIOGRAFÍA González, Ll. G. y López, B. Ma. de

L,., Electrónica para secundaria 1 Trilias, México, 1994. González, Ll. G. y López, B. Ma. de L., Electricidad bósica por objet:. vos, 2o. curso, Ediciones Numancia, México, 1988.

Apalerutos

elcctro:

dlorrnéstfcos

l=;;"aó.'-'

_-L

l

Tipos de lómporos incondescentes. Sus

portes, funcionomiento y copocidodes potencioles Se conocen como lámparas incandescentes, aquelios dispositivos constmidos para obtener energía luminosa o luz de la energía eléctrica; comúrnmente a estos dispositivos se les conoce también con el nombre cle focos y, puesto que su uso está tan generalizado, podríamos decir que la luz es la forma más conocida de transformación de la energía eléctrica.

Fig. ó.1.1. Uno de los usos mós cornunes de io energío eléclricc

e¡ de

los hoqores es io oblención

\r

Las lámparas incandescentes se fabrican en una gran va-

riedad de formas y tamaños con diferentes caractérísticas técnicas, las cuales varían de acuerdo con el tipo de trabajo que se desea que éstas realicen, pero en todos los casos es muy importante conocer cuál es el voltaje que requieren para su operación y la potencia con que trabajan.

127 vol¡s Z wotts

Fig. ó.1.2. Los ómporcs se fobricon con diferentes boses v de distintos tomoños

Básicamente, el principio de funcionamiento de las lámparas incandescentes consiste en hacer circular una corrien-

te eléctrica a través de un elemento metálico llamado f1amento, el cual se encuentra encapsulado en una bombilla de cristal al vacío. El paso de la corriente hace que el filamento irradie luz. convirtiéndose de este modo la energía eléctrica en luminosa; sin embargo, es necesario aclarar que no toda la energía eléctrica se transforma en luz ya que gran parte de esta energía se disipa en forma de calor en el propio filamento. razón por Ia cual la lámpara también se calienta. La cantidad de energía que se consume depende de l¿ potencia, es decir, de Ia rapidez con que transforma ia energía en luz y calor. Esta potencia se expresa en watts y, generalmente, las Iámparas tienen indicada en la bombilla de cristal su potencia y el voltaje a que operan.

=' 1n6 '''

El voltaje es importante porque nos indica la tensión a Fig. ó.1.3. los lómporos ia que debe conectarse la lámpara para que trabaje correc- incondescentes por lo genercl tamente. La potencia está relacionada con la intensidad de tienen indicodo en su bombillo cristoi sus corocterísticos iuz que puede proporcionar, ya que es la cantidad de ener- de técnicos de operoción. gía eléctrica que es convertida en luz cada segundo; esto es, mientras más energía eléctrica se convierta en luz cada segundo, la lámpara brilla más. Por supuesto que el consumo de energía será también mayor y el costo del servicio de iluminación aumentará también. EI principal inconveniente de la lámpara incandescente es que sóIo 7 % de su rendimiento es luz y el resto son radiaciones infrarrojas que producen calor. La energía eléctrica se usa no solamente para producir luz artificial, como es el caso de las lámparas incandescentes, sino también puede generar movimientos mecánicos como en los aparatos electrodomésticos que utilizan motores eléctricos para su funcionamiento o bien, en dispositivos caseros más sencillos como el timbre eléctrico que trabaja con electroimanes.

] "en:-

-

) i:.: e:--

de na e.

lci Fig. ó.1.4.

El limbre cosero es

un eiemplo sencillo dei uso de lo

energío eléctrico en lo generoción de mouimientos meconicos

l:i]=-n[r'T

Fig. ó. I .5. .os tirnbres e éclricos uli :¡' =::: o rnrlnes Cofito ca.-cr -: r:s principoies err s¡

::'.'' -::

ó¡

.

Básicamerrte un tinibre eléctrico está fonnado por un electroimán que, al ser activado por una corrierite eiéc[rica. atrae a una arnladura flexible, que al moverse interrumpe el paso de la corriente eléctrica desactivando al electroimán; la flexibiliciad de la arrnadura hace que regrese a su posición inicial conectando nuevamente el circuito, repitiéndose la operación anterior. El resultado de este proceso es un movimiento vibratorio de la armadura que puede utiiizarse para golpear una campana.

Contocto cie lornil o

I

S

I Arrnoduro l-le^r[¡rr

Es importante tnencionar que las características de cons-

trucción de los electroimanes de los tirnbres eléctricos.

determinan su voltaie cie operar:ión que puede ser de 10-12 volts o de 127. Filemento "-

EIERCICIOS DE REAFIRMACION DEL APRENDTZAIE

Reflector

de color

Confoclos eléctricos en lo bose de lo rosco

Fig. ó.1.ó.

Foco

1. Las fuentes luminosas de origen eléctrico se fabrican de cliferentes materiales, forntas y tamaños para satisfacer distintas necesidades, pero básicamente predorninan dos rnétodos de generación de luz eléctrica. El primer método es una fuente que produce luz por incandescencia de

un alarnbre de tungsteno cientro de un bulbo de vidrio. En la figura siguiente se muestra una lámpara de este tipo. ¿.Podrías explicar su funcionam.iento?

i

2.

J.

tr

Fig. ó.1.7.

EI principio del funcionamiento de los tirnbres eléctricos se basa en los electroimanes. En la figura siguiente se muestra un electrcimán sencillo. ¿Podrías explicar cómo funciona y cómo está construido?

Fig. ó.1 .8

Circuito

lL@

f*Itm,*"

fu,h n*-

fr lD(5

Las primeras experiencias sobre las lámparas incandescentes fueron hechas por el inventor estadounidense Tomás Alva Edison, a quien se le atribuye ser el precursor cle ias mismas. ¿Podrías elaborar un trabajo sobre las experiencias de Edison, que culminaron en el descubrimiento de la lámpara incandescente?

-

r'crbierto

Tomós Alvo Edisc

ACTIVIDADES QUE SE SUGIEREN

. .

.

Reconocer diferentes tipos de lámparas incandescentes, sus usos y características técnicas. Identificar los elementos principales que conforman una lámpara incandescente y describir la función que tienen. Establecer la relación que existe entre la poténcia eléctrica y ei consumo de corriente (ley de Watt y Ohm).

APÉNDICE El consumo de energía eléctrica en los hogares depende del número de lámparas y de la intensidad d-e luz o potencia que puedan proporcionar, así como el tiempo de uso de las mismas. Si consideramos que una instalación eléctrica doméstica tiene 6 iámparas o focos de 100 watts y éstos permanecen encendidos por dos horas promedio, su consumo d¿ energía eléctrica puede caicularse de la siguiente manera.

Número de lámparas Potencia Potencia total Tiempo de encendido Consumo total

6

100 W c/u

6X100:600W 2 horas 600 X 2 :12OOW o 1.2 kilowatt_-

El consumo de energía eléctrica se da en kilowatts-hc:¿ y es esto lo que mide el instrumento especial llamado i:..didor de kilowatts-hora, que se instala en el domicilio :* los usuarios del servicio eléctrico. El medidor de kilowatts-hora (KWH) tiene un disco c _,* gira cuando se consume energía eléctrica. Ei disco h,¿:* girar a su vez a 4 agujas indicadoras sobre unas escalas :,:culares. La posición de estas agujas indicadoras señi. ;¿ cantidad de energía transportada por el medidor ha_._¡ *r," momento de la lectura. Las escalas circulares se gradúan en unidades. i::im$üi.' centenas y millares de KWH.

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ACTIVIDADES QUE SE SUGIEREN o Reconocer diferentes tipos de lámparas incandescentes, sus usos y características técnicas. ' Identificar los elementos principales que conforman una lámpara incandescente y áescribir ra función que tienen. ' Establecer la relación que existe entre la poténcia eléctrica y el consumo de corriente (ley de Wa^tt y Ohm).

APÉNDICE El consumo de energía eléctrica en ros hogares depende del número de lámparai y de la intensidad d"e luz o potencia que puedan proporcionar, así como el tiempo de uso de las mismas. si consideramos que una instalación eréctrica doméstica tiene 6 iámparas o focos de 100 watts y éstos permanecen encendidos por dos horas promedio, ,., de "o.rrúmo energía eléctrica puede calculars-e de ra siguiente manera: Número de lámparas Potencia Potencia total Tiempo de encendido Consumo total

6

100 W c/u

6X100:600W 2 horas

600 X 2

:

l2OOW o I.2 kilowatts

El consumo de energía eléctrica se da en kilowatts-hora esto lo mide el instrumento especial llamado me_ _que didor de kilowatts-hora, que se instara en ei domicilio de los usuarios del servicio eléctrico. El medidor de kilowatts-hora (KWH) tiene un disco que gira cuando se consume energía eléctrica. El disco háce girar a su vez a 4 agujas indicadoras sobre unas escalas circulares. La posición de estas agujas indicadoras señala la cantidad de energía transportaáa-por el medidor hasta el momento de la lectura. Las escaias circulares se gradúan en unidades, decenas, centenas y millares de KWH. y..e.s

ul br si hr

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LaI LaI Wa

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Gon;

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Gonz

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Decencs

--

Energío de lo

de KWH

estoción generodoro

Lectura octuol

B50t

rnorco energíc usodo en ]o coso En los discos se

lo contidcd de

a ó0

Hz

l27,la

Lecturq onterior: 8274 Lecturo octuol: 850 I Consumo: 227

El disco giro cuondo

se uso energío

oo

de lo coso

..\

\/ ,--¡-\\" \\--'-" ,/\ f----U¡:--a \ ( .---;) Lec-uro onrer,or ( 1 8 2 / 4 \..':t,/ \ "./ x-_-z

,/ Energío ol lnierior

/r-¡\. t .'-'-\/

El costo del servicio eléctrico se establece asignándole un precio al kilowatt-hora por lo que el costo tota"i que debe pagarse por la energía eléctrica usada, puede calcularse simplemente multiplicando el número tolal de kilowattshora consumidos por el precio de uno.

GLOSARIO DE TÉNUINOS campo_electromagnético. El campo magnético que produce la corriente eléctrica alrededor de cualquier conductor pór er que fluye. Lámpara. Dispositivo empleado para producir luz artificiat.

Lámpara incandescente. Lámpaiu qr." produce ruz por er calentamiento de un filamento hasta la incandescencia. Watt (W). Unidad de potencia.

BIBLIOGRAFÍA González, Ll. G y López, B. Ma. de L., Electricidad bdsica por objeti_ vos, 3er. curso, Ediciones Numancia, México, 1gg3. Gonzárez' LI. G y López, B. Ma. de L,, Electrícidad bósicq por objetivos, 2o. curso, Ediciones Numancia, México, 19g8. González, Ll. G y López, B. Ma. de L., Electricidad bdsica por objetivos, let. cursor Ediciones Numancia, México. 1gg3.

)

Fig. ó.1.9. E medidor de kilowotis, mide y reqistro lo contidod de kilowotts horo de energío usodcs por eJ consum dor.

Funcionomiento, locolizoción de follos y reporoción de oporotos electrodomésticos con res¡stencios óhmicos La electricidad, como ya hemos visto, puede transformarse en otras fornras de e'ergía que se apror,.echarr en el hogar para realizar cliversas tareas, como én el caso cle ra". parrillas, tostadores, planchas y calentadores eléctricos. Estos aparatos convierten la energía eléctrica en calor mediarrte el empleo de una resiste'cia calefactora hecha de alambre de cuando la resistencia se daña el aparato deja de 'icrorno; funcionar y, en consecuencia, es necesario repararla para ponerlo nuevantente en funcionamiento.

rat

ésl

rul

Fig. 6.2.1.

Los oporotos con resistencio colefoctoro prodlcen co cr cuondo se ]es hoce circu or ' ,rl- ) Ot ;*n-g olÁe -¡ qq

Los aparatos eléctricos que utilizair resistencia calefactr¡ra tienen diferentes usos pero, en todos los casos, su principio de funcionamiento es siempre el mism o; conversión de energía eléctrica a energía calorífica o térmica. La transformación de la energía eléctrica e. calor se logra haciendo pasil una corriente eléctrica a un alambre dJnicromo de una cierta longitucl v calibre, enrollado en fornra de espiral.

En realidad, la resistencia calefactora en este tipo de aparatos es la carga de un circuito eléctrico en serie y crrando ésta se abre en algunas de sus partes, el circ'ito q.,óda interrumpido o abierto.

Fig. 6.2.2.

Lo poncho eécir

-:

es uno de los oporcrtos electrodoméslicos de rnoyor uso que convierte 1o eeciricidod en cnlor

Fig. ó.2.3. Representcción de orcuito de un

eléctrico

opcroto con co]efcctorcr.

'/,-

=

res stencio

un circuito abierto significa que el paso de la corriente

eiéctrica está interrumpido por el daño de algunos de los elementos que lo confórman y éstos pueden ser los cables que alimenian de energía elóctrica al aparato, los cuales prl.ed"n romperse internamente por el manejo a que están iujetos e impedir el paso a dicha co.rriente. Un número conlor aparatos eléctricos se debe al cable siáerable de failas "n o cordón de aiimentación; pol esto, es importante verificar su estado antes de desarmar el aparato' Cordón de olimentoción

Terminoles unidos

Óhmetro

Fig. 6.2.4. Fo'nio o. cñp obo' con o/-do de un onrnelro el b-en erlooo oe los cobles de olimentoción de un oporoto elecirodoméstico.

La prueba mostrada en la figura anterior recibe el nombre de pru eba de continuidad y consiste en cgmplobar con un óháetro si el circuito no está interrumpido o abierto en alguna de sus partes. La carátuia del instrumento debe regiítra, cero ohins, si los cables o corclones de alimentación áel aparato se encuentran en buen estado, es decir' si no están abiertos o rotos internamente. Es importante hacer una revisión previa del estado de los cables de alimentación, de la clavila y de las terminales de conexión, antes de hacer esta prueba. cuando se desea comprobar el buen estado de la resistencia calefactora del apaiato electrodoméstico, ésta puede medirse como cualquiér otra resistencia eléctrica utilizansu d.o un óhmetro y la lLctura del instrumento nos indicará lo conde estado; en buen valor en ohms ,i ," "n"r1entra lectura y será indicación ninguna registrará no trario, éste de que la resistencia está abierta'

Resistencio en el interior de lo ploncho

. En algunas ocasiones, ros cables que alimentan de energía eléctrica ai aparato pueden ponerse en cortocircuito.

Fig. 6.2.5. Formo de corp-obo 'o ¡e) slencic cl^lo. io o r or ,o oy-do de ur ohmelro

un cortocircuito es una trayectoria accidental de la corriente que la desvÍa de la targa o resistencia cale-

tactora del aparato y que causa una fuerte corriente en el circuito provocandó ohos daños por ro cual es necesario evitarlos.

Cortocircuito

Iostodorc

Cortocircuilo

debido o

Cordón olimentodor

un

oislonte doñodo

Fig. 6.2.6. Cortocircuito en instoloción eléctrico.

uno

Para localizar conexiones acciclentales que puedan proclucir un cortocircuito puede utilizarse un óhmetro, del mismo modo que en las pruebas anteriores.

EJERCICIOS DE REAFIRMACIÓN DEt APRENDTZAIE La energía eléctrica puede transformarse en energía lumínica o calorífica; ésta propiedad se utiliza en muchos Fig, 6.2,7, dentifico

c.-.'':"tes

los

pri¡cipc es dei crlc"l-r..iu-a oporece en lo figurc

aparatos electrodomésticos c¡re tienen diferentes usos en el hogar. En la figura siguiente se muestra un aparato de este tipo. ¿Pocirías identificar sus componentes principales?

En las figuras siguientes se muestra una tostadora básica con un solo elemento calefactor. ¿Cómo podrías comprobar el buen estado de este elemento? jQué tipo de instrumento de medición usarías? ¿Cuál sería la lectura del instrumento en el caso de que estuviera en mal estado el calefactor?

tlu6

-O 'J CC TN CO

: ¡-

ACTIVIDADES QTJE SE STIGIEREN

.

Elaborar un listado de algunos aparatos electrodomésticos clue trahajan con resistencia calefactora. o Comprobar, con ayuda de un óhmetro, el bnen estado de: cordones de alimentación, clavijas, interruptor, terminaIes cie conexión de diferentes aparatos electrodornésticos. o Realizar reparaciones sencillas de aparatos electrodomésticos con resistencias calefactoras.

Fig. ó.2.8. o) Tosiodoro bó:i:: con un soio e emelto;

¡r:

b) el-^mento co entodor de iostadoro

apÉruucn Cuando no se dispone de un óhmetro pueden hacerse pmebas de aparatos electnrdomésticos con unos instrumentos que pueclen ser fácilmente construidos en el taller de electrotecnia. Mostraremos a continuación dos ejemplos de ellos.

-

Lo'np'rrc de

l25vots 25

rvoils

)as -.c

:l-

i

-:-

-

, i=-

lc

=-

Fig. 6.2.9. Probodor de continuidod sencillo.

l

El diagrama anterior muestra un probador sencillo de continuidad, que puede ser usado para comprobar si el elemento calefactor, Ios cables y clavija de alimentación están en buen estado. Cuando el circuito está abierto debido a un alambre roto o a un elemento caiefactor dañado, la corriente no fluirá y el foco no prenderá debido a que éste queda conectado en serie con el circuito del aparato electrodoméstico. En caso de que el circuito eléctrico del aparato electrodoméstico (que incluye clavija, cables de alimentación, interruptor y elemento calefactor) esté en buen estado, el foco prenderá.

Elemento co entodor

,/

del oporoto

Fig. 6.2,1O. Probodor

sencillo

o) Cuondo el circuito estó obierto, el foco no prenderó, b) sl el circuilo esló en buen estodo, el foco prenderó.

EJemento cclentodor

del oporoto

Si se desea, además, verificar los posibles cortocircuitos entre la cubierta del aparato y los cabies de alimentación o del propio elemento calefactor, puede construirse un probador como el que se muestra en la figura siguiente'

t27

1

5 omperes Puntos

Fig.

ó.2.1l.

Probador.

de pruebos

Si se sospecha que hay un cortocircuito entre la cubierta del aparato y los cables de alimentación, conecte una punta de prueba a la cubierta y la otra a cada una de las terminales dei cordón de alimentación del aparato. Si la lámpara enciende en cualquier posición, habrá un cortocircuito. Una vez que haya sido corrégido y antes de conectarse a la toma de alimentación, puede conectarse al contacto del probador y si el corto aún persiste, únicamente se dañará el fusible.

GLOSARIO DE TERMINOS Cable. Un gmpo de dos o más conductores aislados encerrados en un

forro exterior grueso.

Interruptor. Dispositivo para abrir o cerrar un circuito elóctrico. Fuente de energía. El dispositivo conectado a la entrada de un circuito que produce fuerza electromotriz. Puecle ser un generador, una batería o algún otro dispositivo. Resistencia calefactora. Elemento que actúa corno carga del circuito de trn aparato electrodoméstico de este tipo.

BIBLIOGRAFÍA González, Ll. G. y López 8., Ma. de L., Electricidad básica por objetivos, 1er. curso, Ediciones Numancia, México. 1993. González, Ll. G. y López 8., Ma. deL., Electricidad brisica por objeti-

vos,2o. curso, Ediciones Numancia, México. 1988.

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Aplfcacfomr@s trDpáctfca_s

le-p.u:l,ó:r¡

-

Eloboroción de objetos senc¡llos poro uso doméstico

El calor producido por una corriente al pasar por 1a resistencia calefactora, en el caso de los aparatos electrodomésticos que funcionan con ese principio, puede demostrarse con la eiaboración de algunos provectos apropiados de fácil construcción en el taller de electrotecnia; como es el caso de parrillas eléctricas simples, que pueden utilizarse para calentar café y prepara. ali-eñtor.

Fig. 7.1.1.

Porri ios eléctricos

t

Los proyectos anteriores se construyen con bases de aluminio y con la forma que se desee, sujetados con tornillos para láminas metálicas. La placa superior debe construirse con material aislante y no inflamable, como puede ser el asbesto. El cable de línea entra a la parrilla por una arandela de hule de 9 mm (gromet) y se sujeta en la parte interior mediante un nudo. El elernento térmico o resistencia calefactora se cclnecta a la iínea por medio de un interruptor de palanca de un polo, un tiro. La resistencia calefactora puede adquirirse en las tiendas de material eiéctrico, o bien, construirse en el taller con alambre de nicromel, cuya longitud y resistencia total dependerá de la cantidad de calor que se desee que suministre la parrilla. Otro proltecto que puede ser construido en el taller de electrotecnia es un asador de salchichas. En este proyecto cada salchicha se suspende entre dos terminales puntiagudas de aluminio que conectan directamente a la toma de energía o contacto. En este caso la resistencia interna de la salchicha es la que produce el calor necesario para asarse.

tig.7.1.2.

Asodor de

so chichos

':--- :1841 '

(

( I

t

lr

El asador se construve en forma de caja con un interruptor de seguridad o trabado que impide que la energía eléctrica pueda aplicarse a las salchichas, a menos que la tapa o cubierta de la caja se encuentre cerrada. Es recomendable utilizar una caja de plástico para evitar riesgos de choques eléctricos, En algunas ocasiones pueden hacerse adaptaciones a recipientes sencillos de agua y convertirlos en cafeteras o}éctricas, colocándoles una resistencia calefactora (tZrv - 300w) que puede ser conseguirse en las tiendas eléctricas del ramo.

EJERCICIOS DE REAFIRMACIOIN DEt

APRENDIZAIE

e

En ios aparatos electrodomésticos que utilizan resistencia caiefactora, esta resistencia es el único componente del circuito que consume energía para lograr un efecto útil. En la siguiente figura se muestran tres aparatos electrodomésticos que utilizan energía eléctrica. ¿Podrías explicar cuáles son los efectos útiles que se obtienen con ellos?

Terminoles

Fig.7.1.3.

Cooccrción de uno

resistencio co efocforo

o u¡

recipierte senci o de ogro

"¿

b)

Fig. 7.1.4. o) Ventr odor eléctrico; b) lómporo eéctrco c) porri o eléctricc ffi.tr¡It bitii¿,;:'., ..

Ei convertidor básico de electricidad en calor usado en estufas y hornos eléctricos, y otros aparatos electrodomésticos es el calentador tubular. Los calentadores tubulares se fabrican de diferentes formas, pero básicamente su construcción es la rnisma, En la figura siguiente se muestra un caientador de este tipo" ¿Podrías identificar sus componentes principales?

i':.í:'j.::i1]i.,ii+t:J:i+-iFJ.:l!.:i]1..:L.'t¿

1

l!:::ij

I I

Terminol del

colentodor

Aislonte de cerómico

Fig. 7.1.5. Un cole¡todor

CIC

.

si

tLrbLr]or.

.

Elaborar objetos sencillos para uso doméstico que empleen resistencia calefactora. Realizar ejercicios de diseño, costo y presupuesto de los proyectos anteriores.

APENDICE La resistencia que presentan los conductores eléctricos depende del material de que están hechos, de su longitud' del grueso o calibre y de la temperatura a ia que están expuestos. La estructura molecular del material con que se fabrican los conductores eléctricos determina su resistencia específica, o sea su resistencia interna la cual es una caracierística propia del material utilizado en la elaboración del conductor. La longitud del conductor es otro de ios factores que determina su resistencia, si la corriente tiene que recorrer una mayor distancia, ia resistencia que ofrece el conductor es mavor; es decir, a mayor longitud mayor resistencia y a menor iongitud menor resistencia; pero al contrario, si se aumenta el áreá o superficie del conductor su resistencia disminuye porque se há aumentado el área de paso de la corriente, de igual modo aumentaría la resistencia si se disminuyese el grueso. veamos en el siguiente cuadro la resistencia específica de algunos materiales que se usan en ios circuitos eléctricos'

ttg'6

=

SAI

ACTIVIDADES QUE SE SUGIEREN

eri

s1

sgr

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lorít esd

I la si

u,att La fc COmt

dade

sigui

La deterr de nic factorr desea

Material

Re s i

stencia

e

sp

e

cífic a

(ohms por metro lineal)

Aluminio

.036 5,51-1 5.9

Carbón (grafito) Cobre

.o22 1.27-1.40 .021

Nicromo (níquel-cromo) Plata

Plomo

.276 .072

Wolframio (tungsteno) I

I

En la construcción de las parrillas eléctricas es necesario seleccionar la longitud apropiada del alambre cie nicromel [níquel-cromo) que debe utilizarse. Este alambre existe en varios calibres y cada uno de ellos con una resistencia específica en ohms por metro de longitud, como se vio en el cuadro" Para realizar estos cálculos es necesario recordar que en electrotecnia la unidad de potencia eléctrica es el Watt; que tiene ese nombre en honor de ]ames Watt a quien se le atribuye el invento de la máquina de vapor. Lo's aparatos que utilizan resistencia calefactora expresan su energía calorífica en Watts, así se dice, por ejemplo, que una plancha es de 150 watts o una pamilla calefactbra ei de 300 watts. calcularse de _ La potencia de un circuito eléctrico puede ia siguiente manera'. P - E x I. donde p es la potencia en watts, .E es el voltaje en volts, I es la corriente en amperes. La fórmula anterior_se llama ley de energía o ley de Watt, y como en el caso de la ley de Ohm, si se conocen dos cantidades puede encontrarse la tercera, de acuerdo con las siguientes fórmulas:

P:EXI

I:!

rl-

E

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I

_ La ley de Watt junto con la ley de Ohm, se usan para determinar la longitud y la resistencia total cle un aia,nbre de nicromel ernpleado para construir una resistencia :alefactora, si se conoce la cantidad de energía calorifica que se desea que proporcione y el voltaje de alimentación.

Supongamos que la parrilla debe proporcionar una energía caforíflca de Z-SO waits y su voltaje de alimentación es de i25 volts, aplicando la ley de Watt: I : PIE; I : 25011'25 : 2 : ampere. Utilizando la ley de Ohm: R: EII; R: L2512 62'5 ohms. Lo anterior nos indica que la resistencia caiefactora debe tener un valor de 62.5 ohms. Consultando el cuadro tendríamos que el alambre de nicromel tiene una resistencia específlcá de 1.4 ohms por metro lineal. Para saber la cantidad de metros que necesitaríamos dividimos: 62.51 1..4 : 44,5 m; ésta sería la longitud total del alambre de nicromel que se necesita para obtenel una resistencia total de 62.5 ohms y proporcionar la energía calorífica requerida de 250 watts con un voltaje de alimentación de 125 V'

Voltoie

fig. 7.1.ó.

Fórmulqs obfenrdos

de io reloción enlre lo leY de Cn- , lo ,er de ooiencio elécirico {Wott)

GLOSARIO DE TÉNVTINOS Conexión. Unión entre dos o más partes eléctricas' Diseño. Trazo de una figura. Energía. Lo que es capaz de producir un trabaio' Presupuesto. Cómputo anticipado del costo de un proyecto'

BIBLIOGRAFIA Gerrish, H. H., Fttndatnentos d.e electricidod, Editorial Limusa-Wiley,

México, 1972.

Minibiogrofíos

william G'bert (rs+o-rooe). Nació

en colchester y murió en Londres. Después de recibir el títuro de doctoren ñr"tffil rJürrr"".rraua de Cambridge se instaló en Londr"r, ¿orra" ;ú;;;.;irenombre

que fue nombrado médico de la Reina rru¡"r. famoso Tratado de magneti"-á.- gururrdose s-; i60o-publico su en que los picos de hierro plantados verticalmente en latierru li"gur, á poraridad mag'ética y que un trozo de hrerro "iq"l.r, se magnetiza cuando se pone en presencia de una piedra imán,. dedujo l"Ogi.amente que la v a s t o i m án, e s t ab I e c i en d i l:* ;;i"á a r _ u g _ ;T,TL1"

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Charles,4.. Coulomb (1236_1806). Nació en Angulema v murió en parís. Muy joven fue a estudiar a parís; para las matemáticas pero no pudo dedicarse exclusivameñte a su estudio. Entró al cuerpo de ingeniero, y fná-urrviado a ra Martinica donde permaneció nueve.años. En tzbt ganó un pr"_i; ;;; ,, tuo.iu a" las máquinas simples en que ru-*zruntran sus experimentos sobre el frotamiento 1' lá resisteicia de las cuerdas. En eJe mismo año fue nombrado miembro de la Academia áe ciencias. Gracias a ello inició

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de inmediato estudios de electricid"d

i;"g;;tr#, realizó importantes trabajos sobre las l"yu" á" Torsión, ras leyes de atracmagnética, la teoría á;

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Alessandro vorta (17 4s-1g27). Físico italiano, rearizónumerosos estudios sobre ra electricidad. Inventó ái^"r".trog.;r" v-""^irói, la pila vottaica. La unictad de medida d; l;;tf*#;i;;*"#i ur ,,olt, su honor. p".,", _¿.i*", .r""i¡ii"", ñupor"o,,

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Andre Marie Ampere (t275-1836). Físico francés, descubrió ra rev de atracción y repulsión electromag.ética. Funclaclor de l" námica' Autor de.ul ensayo so=bre filosofía "l;ú;:crio de ras ciencias. nombre a la unidad de medida de la iniensidad cre la corriente eiéctrica.

G.)-¡3cl Hans Christian Oersted (L777-1851). Físico y químico danés, descubrió el electromagnetismo. George Simon Ollrm(lzsz-1854). Físico alemán, formr-rló la Le1, sobre los r:ircuitos eléctricos que lleva su nombre. En 1881, en París,

durante un congreso de ingenieros en electricidad, se acordó darle el nombre de ohm a la unidad de medida de Ia resistencia eléctrica.

Michael Faraday (tzst-l-8az). Químico y físico inglés. Nació cerca de Londres, sus padres fueron de origen humilde. Se educó gracias al buen empeño que puso en lograrlo. Trabaiaba de aprendiz en un taller de encuaderrración, cuando asistió a una conferencia del distingr.rido químico Humphrey Davy, impresionado éste por la inteligencia demostrada por Faraday en las notas que tomó durante la conferencia, 1o llamó para que fuera su ayudante de iaboratorio. Fue así como inició su brillante carrera científica. Fue el iniciador de la era moderna de la electricidad y de su aplicación a la industria; descubrió los fenómenos de inducción electromagnética.

Niels Bohr (1885-1962). Físico danés, nació en Copenhague. A él

se

debe en gran parte las ideas modernas sobre Ia estructura atómica. El'l

1913, después de haber trabajado en Inglaterra con foseph Thompson v Ernest Rutherford en cuyo modelo atómico se basó, publicó Lrn nuevo modelo deL átomo que le permitió calcular las órbitas I energías de los electrones, así como las frecuencias de las radiaciones que un átomo puede absorber o emitir. EI éxito de sus ideas sobre el átomo dio lugar a una verdadera revolución en la física la llamada teoría cuántica. Premio Nobel en 1922. colaboró en la fundación del Instituto de Física Teórica de Copenhague del que fue director en 1939.

Fig. 2.2.13. o) L ove o justoble o perico; b) llove espoñolo; c) cve de estríos; d) llove olen

Llaves. Son herramientas que se usan para aflojar r apretar tuercas y tornillos de cabeza cuadrada, hexagonal u octagonal. Existen diferentes tipos de ellas y entre las más comunes podemos señalar la llave ajustable o perico, la llave española, la de estrías y la llave allen. Todas tienen diferentes usos de acuerdo con las necesidades que se tienen en el trabajo, y es necesario conocerlas.

o)

EJERCICIOS DE REAFIRMACIÓN DEL APRENDIZAIE Fi1.2.2.t4. Herromientos utilizodos poro hocer mediciones ineo le.s.

t\A

En muchas ocasiones en los trabajos eléctricos es necesario hacer mediciones iineales. En la figura siguiente se muestran dos herramientas que se usan para ello. ¿Podría= identificarias?

'abajo.

II¡¡@e)(Dü,ómr P

trabals. cha de

r. 199-

Closificoción y rnonejo correcto de los herromientos en lo ejecución de ornorres y empolmes Las herramientas manuales utilizadas en el taller de electrotecnia pueden ser clasificadas de acuerdo con el trabajo que se hace con ellas; existen herramientas que se usan para medir, sujetar, cortar, perforar, golpear, apretar, desbastar, soldar y otras. En esta lección conoceremos algunas de ellas y describiremos brevemente sus características y aplicaciones.

Fi1.2.2.1.

Diferentes

herromienlos usodos en el toller de eleclrotecnio

Destornillodor de punto plono

Pinzo de electricisto

Pinzo de corle

Pinzo de chofer

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