FASCICULO 16

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL

MATERIAL DIDACTICO MÓDULO IV: “INSTALACIÓN DE SISTEMAS Y EQUIPOS ESPECIALES”

FASCÍCULO 16 “INSTALAR CALENTADOR ELECTRICO DE AGUA”

CURSO MODULAR “INSTALACIONES ELÉCTRICAS”

ACTUALIZADO AL 2012

Fascículo del Curso Modular INSTALACIONES ELÉCTRICAS Servicio Nacional de Capacitación para la Industria de la Construcción - SENCICO Av. De La Poesía 351 Lima 41, Perú Teléfono: (511) 211-6300 www.sencico.gob.pe Gerente de Formación Profesional Maria del Carmen Delgado Rázuri Documento Elaborado por: Ricardo Hernández Flores Equipo Técnico SENCICO Patricia Mestanza Acosta Lizbeth Astrid Solís Solís Erickson Bryan Castro Ibarra

Lima, Perú 2012

INSTALAR CALENTADOR ELECTRICO DE AGUA

PRESENTACION Este material didáctico escrito presentado en forma de fascículo, es un documento de estudio que orienta al participante para el logro de los objetivos de aprendizaje básicamente en forma individual, de acuerdo a sus capacidades y potencialidades, así como a su disponibilidad de tiempo. Para tal fin, su contenido esta organizado a partir de la HOJA DE TAREA, que representa el trabajo por hacer, seguido por la información de carácter tecnológico y de ser necesario, de los conocimientos matemáticos de aplicación y de Ios de lectura de planos. Finalmente se presentan las operaciones que deben ser aprendidas para ejecutar la tarea. Por ser un material didáctico que requiere permanente revisión y actualización, se agradecerá las sugerencias que se consideren necesarias para los ajustes correspondientes.

GERENCIA DE FORMACIÓN PROFESIONAL. ABRIL 2012

MÓDULO N° 4

DURACIÓN: 96 HORAS

“INSTALACION DE SISTEMAS Y EQUIPOS ESPECIALES” TAREA Nº 16

DURACION: 08 HORAS

“INSTALAR CALENTADOR DE AGUA ELECTRICO” OPERACIONES

• • • • • • • • • • • • • • •

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

MEDIR Y MARCAR TRAZAR CORRER NIVEL NIVELAR FIJAR CALENTADOR ELECTRICO SONDEAR RED DE ELECTRODUCTOS REPARAR RED DE ELECTRODUCTOS LIMPIAR RED DE ELECTRODUCTOS PREPARAR CONDUCTORES PASAR CONDUCTORES MEDIR AISLAMIENTO EMPALMAR CONDUCTORES CONECTAR CONDUCTORES A BORNE MEDIR VOLTAJE COLOCAR INTERRUPTOR DE PROTECCION MEDIR INTENSIDAD DE CORRIENTE

17. MEDIR RESISTENCIA 18. CALIBRAR TERMOSTATO

•

OPERACION APRENDIDA OPERACION NUEVA

ORIENTACIONES PARA EL PARTICIPANTE EI presente documento que te entregamos en forma de FASCICULO, corresponde a la Unidad Didáctica: INSTALAR CALENTADOR ELÉCTRICO DE AGUA, del curso de Calificación Ocupacional - INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICACIONES. Contiene lo siguiente: 1. Hoja (s) de Tarea, que corresponde al trabajo por ejecutar 2. Información tecnológica, referida a la tarea 3. Información sobre matemática aplicada en la ejecución de la tarea (de ser necesaria), e 4. Información sobre lectura de planos (de ser necesaria) 5. Hoja de Operaciones (nuevas) que incluye la tarea. EI estudio será realizado en forma individual y te permitirá poner en práctica tus capacidades y potencialidades personales. Para lograr los objetivos de aprendizaje deberás estudiar en el siguiente orden: 1. Analizar la (s) hoja (s) de tarea para lograr su interpretación y tengas claro lo que tienes que hacer 2. Estudiar la información tecnológica de matemática aplicada y de lectura de planos, que te permitirá explicarte el porqué y para qué del trabajo a ejecutar Si tienes dudas o preguntas que hacer durante el estudio, dirígete a tu instructor, quien te apoyará inmediatamente. 3. Estudiar y analizar las hojas de operaciones, a f in de interpretar el proceso de su ejecución. EI instructor te demostrará la ejecución de cada una de las operaciones, especialmente las nuevas, y hará que las repitas hasta que logres su dominio. Cuando hayas concluido con esta etapa, debes elaborar en forma escrita el procedimiento de ejecución de la tarea y presentar el informe a tu instructor quien lo revisará, y de ser aprobado procederás a su ejecución. Tu evaluación será permanente mediante pruebas escritas respecto a los conocimientos y por observación para las habilidades manuales. La nota mínima aprobatoria es de doce (12). Aprobada la presente Unidad Didáctica, podrás continuar con el estudio de la siguiente y así sucesivamente, hasta concluir el modulo correspondiente. i NO OLVIDES !, Eres el gestor de tu futuro. Mientras más rápido aprendas, concluirás tus estudios en menor tiempo.

Al Tablero de distribución L1 L2

4

3

1 1 2

LEYENDA 1.

ELEMENTO CALEFACTOR

2.

TERMOSTATO

3. 4.

INTERRUPTOR DE PROTECCIÓN DE 2x16 A CALENTADOR ELÉCTRICO DE AGUA

OCUPACION:

TITULO:

INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICACIONES REF: HT 16 - IE

INSTALAR CALENTADOR DE AGUA

FECHA: FEB

- 2011

PAG:

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INDICACIONES DE LOS PARTICIPANTES - Esta Tarea se realizará en grupo de cuatro participantes - Cada grupo ejecutará los siguientes trabajos: a) Fijar el calentador eléctrico b) Medir resistencia del elemento calefactor c) Pasar conductores desde el tablero de distribución hasta la bornera del calentador d) Conectar calentador de acuerdo a la Hoja de Tarea HT 14-IE e) Calibrar termostato f) Aplicar tensión al circuito y medir su intensidad (Esta prueba se realizará con suministro de agua al tanque) EI material usado en esta práctica está clasificado como: a) b) c) d) e)

Calentador eléctrico Interruptor termo magnético Conductores Tornillos Cinta aislante

E J 01 Instalar calentador E de agua de R 50 litros de capacidad C I C I O

: Recuperable 95% : Recuperable 95% : Recuperable 90% : Recuperable 95% : De consumo 100%

Nº

MATERIALES • 1 calentador de 50 litros • 1 Interruptor termo magnético de 2 x 16 A. • 2 m de cinta aislante • 4 tirafón de 3/4' x 6 mm. • 4 m conductor Flexiplast mellizo SPT3 de 2,5 mm 2

OCUPACION: TITULO:

INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICACIONES REF: HT 16 - IE

INSTALAR CALENTADORES DE AGUA

FECHA: FEB

- 2011

PAG:

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Nº

OPERACIONES

HERRAMIENTAS

01

Medir y marcar

• Wincha métrica

02

Trazar

• Lápiz de carpintero

03

Correr nivel

• Cinta pescante de acero

04

Aplomar

• Cuchilla de electricista

05

Nivelar

• Destornillador de 4”

06

Fijar caja

• Alicate universal de 8”

07

Sondear red de electroductos

• Lámpara piloto

08

Resanar red electroductos

• Ohmímetro

09

Limpiar red de electroductos

• Megóhmetro de magneto

10

Preparar conductores

• Voltímetro

11

Pasar conductores

• Pinza amperimétrica

12

Empalmar conductores

13

Medir aislamiento

14

Conectar conductor a borne

15

Medir voltaje

16

Colocar interruptor de protección

17

Medir Intensidad de corriente

18

Fijar calentador eléctrico

19

Medir resistencia

20

Calibrar termostato

OCUPACION: TITULO:

INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICACIONES REF: HT 16- IE

INSTALAR CALENTADORES DE AGUA

FECHA: FEB

- 2011

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INFORMACION TECNOLOGICA CALENTADORES

TITULO:

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Un calentador de agua es un equipo intercambiador de calor que tiene como finalidad proveer agua caliente a los diferentes servicios de una edificación. TIPOS Existen dos tipos de calentadores: a.

Calentador de agua instantáneo: el agua es calentada en el momento de su utilización, en algunos casos podemos disponer de potencia eléctrica ilimitada, y no precisemos de altos caudales de agua caliente sanitaria. Este tipo de calentadores nos aseguran un suministro ilimitado de agua caliente. Su reducido tamaño, es otro argumento a considerar, a la hora de decidir el lugar para su instalación. Tan sólo es necesario valorar la necesidad de tener contratada la potencia eléctrica suficiente. Ventajas:  Reducido tamaño, sin necesidad de bombonas o tubo de suministro de gas. No existen problemas por el posible mal tiro de la chimenea.  Dos niveles de potencia/temperatura de agua.  Doble limitador de seguridad para evitar deterioros de la máquina y proteger al usuario.  Fácil manejo, al integrar en el panel frontal el mando de regulación de temperatura.  Las instrucciones de manejo están en el manual del fabricante de calentadores instantáneos.

b.

Calentador de agua por acumulación: el agua es calentada en forma continua y se utiliza de acuerdo a las necesidades.

Estos calentadores están compuestos por: 1.

El tanque o depósito de agua: puede construirse de hierro galvanizado, de plancha de cobre galvanizada o niquelada y de acero aporcelanato, en capacidades de 35 a 135 litros de acuerdo con las necesidades de servicio, protegido por una capa aislante que evita que el agua se enfríe rápidamente.

2.

Aislamiento térmico: material con baja transferencia de calor, cuya función es el impedir que el agua caliente se enfríe, generando ahorro de electricidad. Los aislantes mas usados son la lana de vidrio y el poliuretano.

3.

Tuberías interiores: las tuberías usadas para la entrada y salida de agua son de acero inoxidable a fin de evitar la corrosión.

4.

Elemento calefactor: compuesto por una resistencia eléctrica aislada, cuya superficie está en contacto directo con el agua; siendo su función el elevar la temperatura del mismo. La ubicación de la resistencia es en la parte más baja del tanque para mejorar las prestaciones de calentamiento y a la vez permitir el mantenimiento de la resistencia y la limpieza del caliche acumulado.

5.

Regulador de temperatura: tiene como función principal mantener la temperatura del agua constante en el tanque.

6.

Ánodo de sacrificio del Magnesio: Su función es evitar la corrosión de la terma debida a pares galvánicos destruyéndose a sí mismo. Es imprescindible en cualquier calentador doméstico o industrial para una mayor vida útil.

7.

Válvula de alivio o de seguridad: Son del tipo integral, es decir funciona a la vez como válvula de seguridad y válvula check, evitando regresos indeseados de agua caliente. Está fabricada de bronce zincado y cuenta con resortes de acero inoxidable para evitar su deterioro en el tiempo. Cuenta con un empaque filtro con rejilla de acero inoxidable que viene separada para instalarse antes y evitar el paso de elementos que pudieran atorarla o hacerla funcionar mal. La presión regulada de fábrica para que actúe esta válvula es de 120 PSI.

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

INFORMACION TECNOLOGICA TITULO:

Página

CALENTADORES

ESTRUCTURA DE UN CALENTADOR DE AGUA DE ACUMULACIÓN

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Tanque de almacenamiento. Tanque extra galvanizado en caliente sin soldaduras posteriores. Ánodo de sacrificio de magnesio. Elemento calefactor. Termostato Lámpara piloto de neón. Sistema de ingreso y salida de agua. Resistencia en la parte mas baja del tanque. Aislamiento térmico. Envoltura externa en plancha de acero y pintura al horno a base de melamine. termómetro exterior. Sistema eléctrico sin cableados internos. Válvula de seguridad. Tapa acrílica. Tubo de vaciado.

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INFORMACION TECNOLOGICA TITULO:

CALENTADORES

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TIPOS DE CALENTADORES DE ACUMULACIÓN TERMA VERTICAL – PARED Son Aquellas que van colgadas en la pared en forma vertical por encima de los puntos de agua, teniendo sus conexiones en la parte inferior son las más utilizadas ya que en la mayoría de los casos el lugar de instalación se encuentra diseñado para este tipo de termas.

TERMA VERTICAL – PISO Son aquellas que van instaladas en el piso en forma vertical, por debajo de los puntos de agua, teniendo sus conexiones en la parte superior.

TERMA HORIZONTAL – PISO Son aquellas que van instaladas sobre el piso en forma horizontal (especialmente en los techos) y sus conexiones se encuentran en la parte superior.

TERMA HORIZONTAL - PARED Son aquellas que van colgadas a la pared en forma horizontal y sus conexiones se encuentran en la parte inferior.

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INFORMACION TECNOLOGICA TITULO:

CALENTADORES

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MATERIALES AISLADORES DE CALOR Se usan en los calentadores eléctricos para evitar la disipación del calor del agua caliente. Una vez calentada el agua es importante que no se vuelva a enfriar, de esa manera se evita que se vuelva a conectar innecesariamente el elemento calefactor. El material aislante más utilizado es la fibra de vidrio, pero su eficiencia se ve limitada debido a que no se expande uniformemente en toda la superficie del tanque (se crean espacios vacíos). En la actualidad está siendo reemplazada por el poliuretano expandido, que corrige la desventaja del material anterior. Por otro lado el coeficiente de transferencia del calor es menor en el poliuretano. ELEMENTOS CALEFACTORES la resistencia para calentadores están fabricados a base de alambre NlCROM enrollado en forma de espiral embutido y aislado por un material cerámico compacto dentro de un tubo metálico.

TIPOS DE RESISTENCIAS Los diferentes tipos de resistencias para calentadores se pueden observar en el gráfico que sigue:

RESISTENCIA TUBULAR PARA ENROSCAR Y CON CONTROL TERMOSTÁTICO

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INFORMACION TECNOLOGICA TITULO:

CALENTADORES

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TERMOSTATOS Los termostatos son detectores de temperatura que llevan asociados unos contactos como elementos de salida y utilización, y aunque los hay con temperatura fija de desconexión, la mayoría de los empleados en las instalaciones de automatización eléctrica poseen un sistema de regulación para poder fijar a qué temperatura sus contactos han de ser accionados. Los termostatos se fabrican de muchas formas, tamaños y márgenes de temperatura, pero los más utilizados en instalaciones eléctricas, y según su Principio de funcionamiento son los de fuelle o membrana, caña o bulbo y los bimetálicos. Los Termostatos de membrana o fuelle tienen el mismo principio de funcionamiento, ya que dentro de un recipiente o cápsula se han introducido un gas de un alto coeficiente de dilatación, de tal forma que con las variaciones de temperatura tanto la membrana en un caso, como el fuelle en el otro, se expandirán o contraerán, dando lugar a la apertura o cierre de sus contactos de utilización. Estos tipos de termostatos, que pueden actuar entre -50°C y 300°C generalmente, suelen tener una temperatura fija de accionamiento, aunque en el caso de los de fuelle, también se fabrican con sistema de regulación. Los de membrana se suelen fabricar en forma de botón, de muy reducido tamaño y con los contactos incluidos dentro de la propia cápsula, empleándose mucho en los electrodomésticos y como termostatos auxiliares de protección.

Los termostatos de caña como los de bulbo, tienen el mismo principio de funcionamiento, ya que según se observa en la figura bien sea un tubo recto que llamamos caña o un tubo capilar, con un bulbo o pequeño depósito al final, están llenos de un líquido o de un gas de alto coeficiente de dilatación, de tal forma que con los cambios de temperatura se dilatan o contraen, actuando sobre un mecanismo que mueve sus contactos de utilización. El mecanismo de actuación puede ser un pequeño émbolo, como en el caso de la figura, o bien una membrana, similar a la de los termostatos antes descritos. Los termostatos de caña en vez de un líquido o gas pueden contener un metal de gran coeficiente de dilatación, como es el caso del Indar; ambos tipos se pueden fabricar también con mercurio. Estos tipos de termostatos, que pueden operar entre los -150°C y los 500°C, se construyen generalmente con mecanismos de regulación, para que el usuario los pueda ajustar según sus necesidades, y el empleo de uno u otro tipo depende de dónde se han de colocar físicamente, ya que los de caña o varilla, como también se les denomina, puede ser de hasta 1 metro de longitud, mientras que el tubo capilar puede llegar a tener más de 6 metros

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

INFORMACION TECNOLOGICA TITULO:

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CALENTADORES

Los termostatos de tipo bimetálico constan de un bimetal similar al de los relees térmicos, que al se calentado se deforma, dando lugar dicha deformación a la apertura o cierre de sus contactos de utilización. Este tipo de termostatos suele ir acompañado de un mecanismo de regulación, que consiste en acercar o alejar los contactos entre sí, uno de los cuales se suele colocar directamente sobre la lámina bimetálica. Según sea los metales que forman el bimetal, este tipo de termostatos puede fabricarse para márgenes de temperaturas que van desde los -200°C a los 500°C

TERMOSTATO BIMETÁLICO

Los termostatos para calentadores tienen un rango de calibración de 35º C, hasta 75° C, en la práctica la calibración se realiza entre 40° C Y 60° C.

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LECTURA DE PLANOS

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CIRCUITO DE THERMA

TITULO:

Conjunto de elementos eléctricos destinados a lograr el correcto funcionamiento de un calentador eléctrico de agua, básicamente está constituido por: red de alimentación, el interruptor de protección y el calentador eléctrico de agua.

RED DE ALIMENTACIÓN Es la conexión que se realiza desde el tablero de distribución hasta el punto de salida del calentador, con conductores de 2,5 mm 2 TW por lo general o dependiendo del tipo de calentador se considera la sección apropiada del conductor. INTERRUPTOR DE PROTECCIÓN Dispositivo instalado en el tablero de distribución, cuya finalidad es proteger al conductor utilizado en la instalación del calentador. CALENTADOR DE AGUA Equipo que tiene como finalidad proveer de agua caliente a cada uno de los puntos de consumo en una edificación. ESQUEMA DE INSTALACION DE UN CALENTADOR ELÉCTRICO CON INTERRUPTOR HORARIO

Al Tablero de distribución L1 L2 U2

4

U1

3

M

CALENTADOR ELÉCTRICO

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

MATEMATICA APLICADA TITULO:

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CALORIMETRIA

EI calor es una forma de energía no visible en transición, todos los cuerpos que nos rodean y que se presentan bajo cualquiera de los tres estados, físicos contienen por ellos mismos una determinada cantidad de calor. Este calor es debido al movimiento continuo de las moléculas y los átomos que forman el cuerpo, que determinan la aparición de una energía cinética interna llamada energía térmica o simplemente calor. Cada uno de estos objetos a los que nos referimos contienen energía calorífica en: • Intensidad (que la medimos con el termómetro). • Cantidad (que se expresa en unidades de calor).

Es muy frecuente confundir estos términos, cantidad no es lo mismo que intensidad. Un litro de agua puede contener más calor que 1/ 4 de litro, pero la temperatura de este último puede ser más alta, porque su energía calorífica está más concentrada o es más intensa. UNIDADES DE CANTIDAD DE CALOR CALORIA (Cal) Se define como aquella cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo del agua, exactamente un grado centígrado, desde 14.5°C. hasta 15,5° C. al nivel del mar. Como esa cantidad es relativamente pequeña, se utiliza dos múltiplos.

15.5ºC

UNA KC

INSTALACIONES ELECTRICAS

14.5ºC

MATEMATICA APLICADA CALORIMETRIA

TITULO:

• •

La kilocaloria (Kc) La Termia (th)

= =

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1000 Cal. 1000 Kc.

ESCALAS TERMOMETRICAS. Los termómetros utilizados en la medición de la temperatura están graduados en varias escalas, éstas son: • Escala Centígrada o Celsius (ºC). • Escala Fahrenheit (º F). • Escala Reamur (ºR). • Escala Kelvin o absoluta también llamada escala termodinámica (ºK). • Escala absoluta Rankine (ºRa). PUNTOS FIJOS DE LA ESCALA. No se podrían realizar mediciones con las diferentes escalas, si previamente no se definiese y normalizase los llamados puntos fijos de la escala. Estos puntos se dedujeron de dos fenómenos físicos por todos conocidos que son: • Punto de fusión del hielo de agua pura en condiciones de presión atmosférica normal. • Punto de ebullición del agua pura en condiciones de presión atmosférica normal. De las escalas termométricas mencionadas las más utilizadas son: La escala centígrada que está dividida en 100 partes iguales, y la escala Fahrenheit que está dividida en 180 partes iguales. GRADO CENTIGRADO Se define como la elevación del nivel calorífico que experimenta la masa de 1Kg. de agua al aportarle la energía de 1 kilocaloría. GRADO FAHRENHEIT. Se define como la elevación del nivel calorífico que experimenta la masa de una libra de agua, al aportarle la energía de 1 BTU. No está reconocida por el S.I. GRADO KELVIN. EI punta cero de la escala Kelvin es el llamado cero absoluto, en el que, teóricamente, la actividad molecular cesa por causa de la ausencia de calor. EI grado Kelvin es la 1/273 del °C; es decir; ºK = ºC + 273

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

MATEMATICA APLICADA CALORIMETRIA

TITULO:

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RELACION Y CONVERSION DE GRADOS CENTIGRADOS Y FAHRENHEIT. Las escalas centígradas y Fahrenheit tienen dos puntos fijos que son: la temperatura de solidificación y la temperatura de vaporización del

PUNTO DE VAPORIZACION

agua, que corresponden en las escalas: • Punto de solidificación del agua: Escala Centígrada = 0° Escala Fahrenheit = 32° • Punto de vaporización del agua: Escala Centígrada = 100° Escala Fahrenheit = 212°

El número de divisiones entre estos puntos fijos, en ambas clases: PUNTO DE SOLIDIFICACION

Escala Centígrada = (100 - 0 ) = 100 Escala Fahrenheit = (212 - 32) = 180 Para “C” grados centígrados le corresponde un equivalente de “F” grados Fahrenheit, pero que numéricamente no son iguales. Si se quiere encontrar una relación directa entre ambas se tiene: • La fracción dentro de la escala centígrada para “C” grados es:

C 100

• La fracción dentro de la escala Fahrenheit para “F” grados es: F - 32 180 como ambas fracciones son equivalentes: (1)

C

=

100

F - 32 180

Despejando esta igualdad (1) los grados centígrados (C) se tiene:

C

(2)

=

C

=

100

( F - 32)

Simplificando queda:

180 5

( F - 32 )

C

= 0.55 ( F - 32 )

9

Que es la ecuación (2) que se emplea para convertir grados Fahrenheit a centígrados. De igual forma despejando de la igualdad (1) los grados Fahrenheit se tiene: 180 C F - 32 = 100

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

MATEMATICA APLICADA TITULO:

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CALORIMETRIA

Simplificando queda: F - 32 = 9 C 5 (3) F = 9 C + 32 5

F = (1.8 x c)

+ 32

Que es la ecuación (3) que se ernplea para convertir grados centígrados a Fahrenheit. EJEMPLO DE CONVERSION. La escala del termómetro de una cámara indica 14 °F ¿Cuántos grados centígrados y Kelvin equivale esta temperatura. SOLUCION = ºF °C = ºK

=

14 ? ?

Aplicando la ecuación (2): a) C = 5 (F - 32) se tiene: 9 b)

C = 5 (14 - 32) 9

c)

C = 0.55 (-18)

d)

C = - 1 0°

Partiendo de la relación establecida entre °K y °C se tiene: a) °K = °C + 273 b) °K = - 10 + 273 c) °K = 263 TABLA N° 4 ESCALA

CERO ESC.

CERO ESCALA

PUNTO FIJO

PUNTO FIJO

ABSOLUTA

FAHRENHEIT

INTERIOR

SUPERIOR

CELSIUS

-273º

-17.7º

0º

KELVIN

0º

255º

273º

373º

FAHRENHEIT

-459.6º

0º

32º

212º

RANKINE

0º

495.6º

REAMUR

---

-14.2º

491.6º 0º

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

100 º

Nº DE DIVISIONES ENTRE AMBOS PUNTOS 100

180

671.6º 80º

80

MAREMATICA APLICADA TITULO: TRANSFORMACION

DE ENERGIA ELECTRICA

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TRANSFORMACION DE LA ENERGIA ELÉCTRICA EN CALORIFICA AI pasar una corriente por una resistencia, una parte de la energía eléctrica de la corriente se convierte en calor. Se dice que la resistencia consume potencia, por lo tanto es importante conocer la potencia que puede disiparse en forma de calor, cuando se utiliza una resistencia como calefactor. La potencia eléctrica que entregan los aparatos calefactores con resistencia de alambre en forma de disipación calorífica, son aprovechados en calentadores de agua, planchas eléctricas, cocinas eléctricas, etc. A esta transformación se Ie conoce como efecto Joule. EFECTO JOULE Se entiende por este nombre al calentamiento experimentado por un conductor al ser atravezado por la corriente eléctrica. Dicho calentamiento se debe al movimiento de los electrones a su paso por el conductor. Las unidades caloríficas usadas son: La Caloría (cal) y la Kilocaloría (Kcal). Existe una equivalencia entre la unidad de energía eléctrica (Joule) y la unidad calorífica (Caloría): 1 Joule = 0,24 calorías La energía calorífica y la energía eléctrica vienen relacionadas por la fórmula siguiente, conocida como “Ley de Joule” Q = Cantidad de calor (cal ). Q = 0,24 E en calorías E = Energía eléctrica (W.s). 0,24 = Coeficiente de equivalencia Como: E = P x t

Si la potencia se define en función a la Intensidad y la Resistencia, tenemos:

E = I2 x R x t Q = 0,24 x I2 x R x T La fórmula indica la cantidad de energía (W), convertida en calor en un tiempo “t”, por una corriente “I” en un conductor de resistencia “R” EJEMPLO: 1). Un calentador eléctrico suministra 600 calorías en cada segundo, absorbiendo de la red 10 ampere de intensidad. Hallar la resistencia del calentador. Datos Q = t = I = R =

Solución Q = 0,24 x R x I2 x t

600 cal 1 s. 10A ?

Respuesta

:

R =

25

Q . 0,24 x 12 x 1

R =

600 = 25 Ω 0,24 x (10)2 x 1

Ω

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

MAREMATICA APLICADA TITULO: TRANSFORMACION

DE ENERGIA ELECTRICA

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2). Hallar el tiempo necesario para calentar 100 litros de agua a una temperatura de 75 ºC con un calentador eléctrico de 1,5 KW de potencia. La temperatura inicial del agua es de 25 °C Primeramente hallaremos la energía calorífica necesaria. Datos Q

= Calor absorbido

C

= 1

cal g ºC

m

= 100 x 10

t2 = t1 =

3

( gramos )

75 ºC 25 ºC

Solución:

Q = c . m (t2 – t1) Q = 1 Cal/gr. ºC . 100 . 103 g (75 – 25)ºC

Q = 5 000 x 103 Cal = 5 000 Kcal.

2 Q = 0,24 x R x I x t = 0,24 x P x t

t

Q 0,24 . P

t

5 000 Kcal 0,24 . 1,5 Kw

t = 13.888,8 seg.

t = 3 h, 51 min, 29 s.

Nota: Si el calor se expresa en Kcal, la potencia se debe expresar en Kw y el tiempo en segundos.

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Página OPERACION: FIJAR CALENTADOR

ELECTRICO

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Operación que tiene como finalidad fijar calentador eléctrico de agua ubicado de acuerdo al plano de instalación. PROCESO DE EJECUCION 1.

Determine ubicación del calentador. • Midiendo y marcando la distancia de los orificios de sujeción del calentador.

2.

Perfore puntos determinados. • Utilizando el taladro con broca diamantada de acuerdo al diámetro del tirafón o tornillo.

3.

Fije calentador. • Colocando tarugos en los orificios determinados. • Introduciendo y ajustando los tirafones o tornillos.

4.

Fije interruptor de protección. • Colocando una base de madera paralela al calentador. • Colocando y atornillando el interruptor sobre la base de madera.

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

OPERACION:

MEDIR RESISTENCIA

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Operación que tiene como finalidad medir la resistencia eléctrica del calentador conectado a un circuito.

PROCESO DE EJECUCION 1.

Prepare instrumento. • Insertando las puntas de prueba en los orificios de medición en ohmios. • Girando el selector de rango a la magnitud requerida.

2.

Realice medición. • Conectando las puntas de prueba a los terminales de la resistencia. • Observando y anotando el valor indicado.

OBSERVACION: Antes de conectar el instrumento asegúrese que el circuito a medir no este conectado a tensión.

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OPERACION:

CALIBRAR TERMOSTATO

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Operación que tiene como finalidad conectar y calibrar termostato de un calentador eléctrico a las temperaturas normales de trabajo.

PROCESO DE EJECUCION 1.

Conecte termostato. • Introduciendo los conductores en los bornes correspondientes. • Conectando en serie con la resistencia.

2.

3.

Calibre termostato. • Girando la perilla con el destornillador a la temperatura requerida.

Conecte calentador. • Introduciendo los terminales a los bornes del interruptor de protección. • Ajustando los tornillos. • Fijando la tapa de protección.

OBSERVACION: Antes de aplicar tensión el calentador debe estar provisto de agua.

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