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T.p.P 8° año Area: Electricidad

Electricidad - Generalidades La electricidad es una forma de energía que sólo se percibe por sus efectos, y los mismos son posibles debido a dos factores: la Tensión y la Corriente eléctrica. En los conductores existen partículas invisibles llamadas electrones libres que están en constante movimiento en forma desordenada. Para que estos electrones libres pasen a tener un movimiento ordenado es necesario ejercer una fuerza que los mueva. Esta fuerza recibe el nombre de tensión eléctrica (U), medida en Volt (V). Ese movimiento ordenado de los electrones libres dentro de los cables, provocado por la acción de la tensión, forma una corriente de electrones llamada corriente eléctrica (I), medida en Ampere (A). Decíamos anteriormente que la tensión eléctrica produce un movimiento de los electrones en forma ordenada, dando origen a la corriente eléctrica. Con esa corriente una lámpara se enciende y produce calor con una cierta intensidad. Esa intensidad de luz y calor son los efectos que percibimos al transformarse la potencia eléctrica en potencia luminosa (luz) y potencia térmica (calor). Cómo conclusión podemos decir que para haber potencia eléctrica debe haber tensión y corriente eléctrica.

Instalaciones Electricas de Baja Tensión Se define instalación eléctrica de baja tensión (BT) al conjunto de aparatos y de circuitos asociados con el fin particular de la producción, la conversión, la transformación, la transmisión, distribución o la utilizaron de la energía eléctrica con unas tensiones nominales iguales o inferiores a 1000 V para corriente alterna y 1500 V para corriente continua. Las tensiones nominales utilizadas usualmente en las distribuciones de corriente alterna son: 230 V entre fases, para las redes trifásicas de 3 conductores 230 V entre fase y neutro y 400 V entre fases, para las redes trifásicas de 4 conductores

Generación, transmisión y distribución de energía Generación: La electricidad se obtiene a través de la transformación de otras fuentes de energía como por ejemplo la transformación de las caídas de agua en movimientos mecánicos en las turbinas y consecuentemente en la generación de electricidad. Otra forma es la transformación de la energía térmica producida por calderas, normalmente en movimientos mecánicos que accionan generadores eléctricos. Otra forma de generación de energía eléctrica es a través de la reacción nuclear de materiales radiactivos como el uranio y el plutonio. También la energía eléctrica es generada a través de reacciones químicas, como en pilas y baterías eléctricas. Transmisión En esas usinas la energía es generada a tensiones relativamente bajas, del orden de 6000 a 13200 V. Inmediatamente dentro de la usina se eleva esa tensión a valores de 132000 Volt, 500000 Volt o como en el caso de la central de Itaipú de 750000 Volt. Esa alta tensión es transmitida a lo largo de miles de kilómetros hasta los centros de consumo. La forma de transmitir esta energía es a través de líneas con conductores desnudos de aluminio. Distribución: Próximos a los centros de consumo las estaciones transformadoras reducen las tensiones a 13200 Volt, valor que se emplea para la distribución en lineas aéreas o redes subterráneas. Una vez distribuída esa tensión en 13200 Volt, para ser utilizada debe ser reducida a 380 ó 220 Volt. Para ello es necesario que exista un transformador próximo al consumidor. Estos pueden estar localizados en los postes o en cámaras subterráneas, en caso de existir una red subterránea en la zona.

Símbolos Eléctricos

Acometidas Se denomina acometida al punto de conexión del usuario con la empresa proveedora de electricidad; la misma puede ser aérea (como en la figura siguiente) o subterránea. La vinculación con la red pública se realiza en una caja denominada "caja de acometida", de la misma se pasa a un medidor de energía de donde normalmente parten las puestas a tierra y los circuitos de distribución.

De acuerdo al tipo de edificación las cajas y los medidores pueden estar en un pilar en las entradas, en las fachadas, en lugares comunes de los edificios ó en lugares especiales de los mismos (edificios con más de 15 unidades de vivienda); estas especificaciones las fija la compañía proveedora del servicio.

Tableros - Generalidades En los tableros eléctricos se centralizan los elementos que permiten energizar inteligentemente los circuitos de distribución, fuerza motriz e iluminación. Están constituídos por cajas o gabinetes que contienen los dispositivos de conexión, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus soportes correspondientes.

Tableros de distribución principales o secionales Clasificación de los tableros Tablero Principal: Es el centro de distribución de toda la instalación eléctrica de na residencia ya que: Recibe los cables que vienen del medidor, aloja los dispositivos de protección, de él parten los circuitos terminales que alimentan directamente las lámparas, tomas y aparatos eléctricos. Tablero Seccional: Es aquel al que acomete la línea seccional y del cual se derivan otras líneas seccionales o de circuito. Ej:Vivienda con grado de electrificación mínima

Cuando por una falla en la aislación de un aparato eléctrico sus partes metálicas quedan sometidas a tensión, el conductor de protección hará circular una corriente de fuga a tierra . El interruptor diferencial detectará esta fuga y cortará la alimentación en forma inmediata. También para el caso de contactos accidentales con partes metálicas bajo tensión, la corriente a través del cuerpo humano se verá limitada por la rápida respuesta del interruptor diferencial que cortará la alimentación en milésimas de segundos. El principio es simple, se trata de asegurar que cada instalación cuente con un "interruptor diferencial" y que todos los tomacorrientes permitan "conectar a tierra" los aparatos que alimentan. Algunos aparatos, especialmente los que tienen carcazas plásticas poseen aislación doble, o sea que, ante una falla de su aislación básica, tienen todavía el respaldo de una segunda aislación que separa al usuario y su entorno de las partes afectadas. Estos aparatos se identifican por tener grabado sobre sus carcazas el símbolo que caracteriza a estos aparatos y emplean fichas de sólo dos patitas. Los que no lo lleven deberán conectarse al cable de tierra de la instalación por medio de tomacorrientes.

Algunos “NO” para un uso seguro

Elementos de protección y maniobra - Fusibles Los fusibles son elementos de protección constituídos por un alambre o una lámina metálica dimensionados para fundirse a partir de una determinada intensidad de corriente. Su capacidad de ruptura debe ser igual o mayor a la calculada para su punto de utilización, a la tensión de servicio. En todos los casos el fusible estará encapsulado y debe ser desechado luego de su fusión (nunca reparado). Existen fusibles rápidos, para que la fusión ocurra en forma instantánea cuando se llega a una determinada intensidad y fusibles retardados para que la fusión ocurra en un plazo más prolongado; éstos se emplean generalmente para protección de motores con corrientes de arranque muy superiores a la nominal. Los fusibles más conocidos son: Los de Tipo tapón, que están compuestos por un cuerpo de porcelana donde se aloja un trozo de alambre. En él circula la corriente a proteger y es el que se funde en caso de sobrecargas o cortocircuitos. Fusibles a rosca (tapón) y a cartucho tipo Diazed con cuerpo de porcelana y partes metálicas en bronce Los fusibles de rosca Edison se permiten hasta intensidades de 30 Ampere; por otra parte se especifica que los fusibles hasta 60 Ampere serán del tipo cerrado y para mayores intensidades del tipo cerrado o abierto. Los de alta capacidad de ruptura (NH) se emplean en casos de elevados consumos y proveen protección para cortocircuitos de alta intensidad y para sobrecargas, con acción rápida o retardada.

Los de tipo lámina se emplean en instalaciones de mayor envergadura y consisten en una lámina recambiable colocada dentro de un cartucho de material aislante.

Modelos usuales de Interruptores Termomagnéticos Los elementos que combinan las características de protección y maniobra pueden ser de tipo térmicos, magnéticos o termomagnéticos. Los protectores magnéticos se utilizan para cortes rápidos y están constituídos por una bobina con un núcleo de hierro que acciona un interruptor de la instalación cuando recibe la sobreintensidad. Los protectores térmicos se emplean para cortes lentos y estan constituídos por dos metales con distinto coeficiente de dilatación, soldados entre ellos en toda su superficie, que por efecto Joule sufren una curvatura que produce la desconexión de la instalación. Los interruptores automáticos termomagnéticos son los de empleo más común; son una combinación de las protecciones magnéticas con las térmicas, actuando ante cualquiera de los casos que se presenten. La ventaja de este tipo de dispositivos es la facilidad de reposición del servicio y que evita el posible empleo de fusibles improvisados en caso de tener que reponerlos.

Interruptores Diferenciales El interruptor diferencial es un aparato destinado a producir el corte de la corriente eléctrica cuando por causas accidentales, desperfectos o maniobras defectuosas una persona queda bajo los efectos de aquélla; se emplea para complementar las medidas clásicas de protección contra contactos directos.

Esquemas Básicos de Circuitos Eléctricos 1) Instalación de una lámpara comandada por un interruptor simple.

En la vista trasera pueden apreciarse en detalle los terminales macizos que facilitan la conexión de los cables.

2) Instalación de más de una lámpara comandadas por un interruptor simple

Como se puede observar las uniones que se deben realizar son: La fase con el interruptor. El retorno con el contacto del botón central de la lámpara. El neutro directamente al contacto de la base roscada de la lámpara. Los interruptores de combinación simple tienen tres tornillos de conexión, uno de los cuales se diferencia de los demás por su ubicación central que corresponde al contacto movil.

3) Instalación de lámparas desde más de un lugar (uso de llaves combinación)

4) Instalación de una lámpara ubicada en exterior y comandada por un interruptor simple

5) Lámparas Fluorescentes - Tipos de tubos de acuerdo a su forma de encendido Encendido con arrancador: un precalentamiento inicial de cátodos proporcionado por la corriente de encendido que se establece al cerrar el circuito del arrancador. Cuando éste se abre salta el arco en la lámpara y la corriente queda limitada por el balasto. El capacitor no tiene más finalidad que corregir el factor de potencia del conjunto y su colocación es opcional.

Arranque rápido sin arrancador: El precalentamiento de cátodos se obtiene a través de bajas tensiones creadas en arrollamientos incluidos en el balasto.

Balastos Considerando la forma de realizar el calentamiento de los cátodos los balastos pueden ser: De encendido por arrancador. De encendido sin arrancador o arranque rápido. De arranque instantáneo. Considerando la tensión necesaria para encender las lámparas se tienen: Reactancias de choque o Reactor, cuando la tensión de la red es suficiente para encender la lámpara y el balasto sólo limita la corriente. Reactancia de dispersión o Autotransformador de dispersión, cuando es necesario elevar la tensión de la red además de limitar la corriente. Arrancadores Los arrancadores son dispositivos auxiliares para el encendido de las lámparas, existiendo tres tipos principales: De destellos: Está formado por una ampolla de vidrio llena de un gas inerte a baja presión (normalmente neón o argón), dentro de la cual hay dos electrodos, uno de los cuales o ambos son laminillas bimetálicas, que forman un interruptor normalmente abierto. En paralelo con los electrodos se halla conectado un capacitor para eliminar las radiointerferencias. Todo el conjunto se aloja en un recipiente cilíndrico de aluminio o de material aislante en el que se incluye una placa con dos contactos para su fijación. El arrancador se intercala en serie con los electrodos de la lámpara (en el medio de ellos). De destellos con botón de reposición (reset): Tienen incorporado un micro relé con reset. En funcionamiento normal es equivalente al anterior, pero cuando el tubo no enciende produce la desconexión del circuito de la lámpara evitando peligrosas sobrecorrientes sobre el balasto. Electrónicos: Es un dispositivo electrónico de estado sólido cuyo funcionamiento se basa en abrir y cerrar el circuito para que el balasto produzca picos de alta tensión y encienda la lámpara.

Tipos más frecuentes de empalmes mediante técnicas de amarre Unión en T La unión en T se utiliza para empalmar o unir un cable (alambre) a otro, con el fin de hacer una derivación o tomar una alimentación eléctrica (nueva conexión) en un punto intermedio de este último. Esta forma de unión, se utiliza en todo tipo de instalaciones y se realiza con conductores (cables) de hasta 5,2 mms de diámetro o sección. Importante: Antes de comenzar, recuerda tomar todas las precauciones para evitar choques eléctricos (electrocuciones), cortando la energía eléctrica desde el medidor de luz y/o los interruptores automáticos (electromágnéticos). 1.- Para realizar esta unión o derivación en T, comienza por pelar y limpiar la punta del nuevo cable (alambre) en una longitud de aproximadamente 50 veces su diámetro. Formula: (Diámetro alambre en mms x 50) / 10 = Largo a pelar en cms. Ejemplo: Si tenemos un alambre de 1,5 mms obtendremos el siguiente resultado: (1,5 x 50) / 10 = 7,5 cms. que debemos pelar. Luego debes pelar el cable principal (donde sacarás la energía para la nueva extensión). Este último, también debes pelarlo en una longitud de aproximadamente 50 veces su diámetro (fórmula anterior). Hecho esto, cruzar el nuevo cable (derivador) a 90º del principal, tal como se aprecia en la fotografía. 2.- Ahora enrolla manualmente el nuevo conductor (derivado) sobre el principal asegurándose que las espiras (cable enrollado) no queden montadas entre sí sobre el plástico aislante del cable. Si es necesario, sujeta los cables en el punto de comienzo de la unión con un alicate (pinzas) de punta plana. 3.- Finalmente aprieta las espiras con un alicate y finalmente corta el exceso de cable, estañando la unión y cubriéndola con cinta aislante.

Unión cola de rata Las uniones, empalmes o amarres se utilizan con mucha frecuencia en las instalaciones eléctricas para prolongar conductores y realizar derivaciones. A continuación, te mostramos la forma que usan los profesionales para hacer este tipo de labores. El tipo de empalme requerido para una situación dada depende del calibre y número de hilos de los conductores involucrados, y del propósito de la unión. La unión cola de rata, en particular, permite empalmar dos o más conductores dentro de cajas metálicas y se utiliza en todo tipo de instalaciones basadas en conductos (tubería metálica o plástica). 1.- Para realizar una unión cola de rata, comienza por pelar las puntas de los cables o alambres en una longitud de aproximadamente 20 veces su diámetro. Para alambres Nº 14 que tienen un diámetro de 1,62 mms, esto significa retirar un tramo de aislamiento del orden de 3 a 4 cms.

2.- A continuación, cruza los cables o alambres en V y asegúralos en la intersección con un alicate universal.

3.- Manteniendo fijo el alicate, arrolle manualmente los cables o alambres uno sobre otro al mismo tiempo. Tuerza las puntas desnudas como si se tratara de una cuerda o reata.

4.- Sin soltar el alicate de sujeción coloque un alicate universal adicional en el otro extremo y continue el giro con este último hasta que la unión quede apretada. Son suficientes unas cuatro o cinco vueltas de cada cable o alambre.

5.- Una vez asegurada la unión, dobla hacia atrás lo que queda de las puntas con el fin de evitar que rompan la cinta aislante (huincha aisladora). Este tipo de amarre no debe emplearse cuando los conductores están sometidos a tensión mecánica. Para este tipo de situaciones es mejor recurrir a una unión western (está la veremos en el próximo artículo). Por último, agregar que una vez realizada la unión o empalme, este debe estañarse con soldadura para protegerlo de la corrosión y cubrirse con cinta aislante para prevenir accidentes eléctricos.

Unión tipo Western Las uniones Western se utilizan en todo tipo de instalaciones para prolongar líneas eléctricas. Se realizan con alambres (cables) de hasta 5,2 mm² de sección (calibre Nº 10) . Este tipo de uniones entregan mucha resistencia a la tensión mecánica (estirar cables sin que se desarme o corte la unión). 1.- Para comenzar, debes pelar y limpiar las puntas de los alambres en una longitud de aproximadamente 50 veces su diámetro, dividido por 10 para obtener el largo en cms. Formula: (Diámetro alambre en mms x 50) / 10 = Largo a pelar en cms. Ejemplo: Si tenemos un alambre de 1,5 mms obtendremos el siguiente resultado: (1,5 x 50) / 10 = 7,5 cms. que debemos pelar. 2.- Una vez pelada la punta de ambos cables, debes doblar ambas puntas a unir en forma de L a unos 2,5 cms. del plástico aislante y cruzar los alambres como se muestra en la imagen.

3.- Para realizar la unión, debes sujetar los alambres con un alicate universal en el punto de cruce y manualmente o con la yuda de otro alicate, enrollar completamente una punta sobre la otra, apretando las espiras de modo que queden muy juntas. Repite el mismo procedimiento con la otra punta, enrollando el alambre en la dirección contraria. El resultado es el que se muestra en la imagen, como puedes ver queda bastante firme, lo que da seguridad a la hora de realizar trabajos eléctricos. Para finalizar corta el alambre excedente, estaña la unión y cúbrela con cinta aislante .

Cubrir y proteger con cinta aislante las uniones de cables eléctricos Una vez realizada una unión, esta debe protegerse mediante cinta aislante con el fin de prevenir accidentes eléctricos como cortocircuitos y/o choques eléctricos (electrocuciones). Para este propósito se utiliza generalmente cinta adhesiva plástica debido a que ocupa muy poco espacio y tiene una resistencia eléctrica muy alta. Para ambientes húmedos se recomienda emplear cinta de hule. 1.- Para aislar una unión, comienza por enrollar la cinta sobre el aislamiento (plástico que recubre el cable) de un extremo a partir de una longitud ligeramente mayor que el ancho de la cinta. Desde allí manteniendo la cinta aislante tensionada, enróllala oblicuamente hasta cubrir el empalme o unión completamente, llegando al otro extremo. Cada vuelta de cinta aislante debe cubrir la vuelta anterior, como mínimo en una cuarta parte de su ancho, esto para evitar que quede el cable desnudo (cobre) al descubierto. 2.- Una vez finalizada la primera capa, coloca una segunda capa de cinta aislante enrollándola en la dirección contraria de modo que las espirales se entrecrucen. Presiona la cinta con los dedos dentro de las rendijas o huecos que se forman en las uniones de los cables, esto para mejorar la adherencia de la cinta. Pueden ser necesarias dos o tres capas de cinta aislante para conseguir un aislamiento confiable.

Pelar cables de forma correcta Cómo pelar cables (alambres) Si bien puede parecer que pelar un cable (almabre) no tiene dificultad alguna, la verdad es que siempre es bueno conocer la forma correcta de hacerlo. Pués bien, con los siguiente consejos lo podrás realizar como un profesional. Antes de conectar un cable a un dispositivo o unirlo a otro cable, debes primero pelarlo, es decir retirar el aislamiento o cubierta exterior del mismo. Los cables se pelan generalmente en las puntas, aunque existen ciertas situaciones que requieren remoción del aislamiento en un punto intermedio. 1.- Debemos comenzar con las herramientas adecuadas, siendo las más comunes el cuchillo cartonero (navaja), los alicates y pinzas pelacables. Estás últimás proporcionan los resultados más rápidos, limpios y seguros.

2.- Para pelar un tramo del cable con el cuchillo, debes comenzar por marcar los puntos entre los cuales se debe retirar la capa de aislante, cuidando de no dañar el metal.

3.- A continuación, con el cuchillo inclinado, retira el tramo de aislante marcado, cuidando de no herirse ni de dañar el metal.

4.- Finalmente, raspa o pule con lija de agua el cable expuesto y límpialo con la parte sin filo (lomo) del cuhcillo hasta que quede brillante.

5.- Para pelar una punta del cable con un alizate universal, comienza por ejercer una ligera presión sobre el aislante con el fin de suavizar la parte que debe salir.

6.- A continuación, marca la franja a partir de la cual debe retirarse el aislamiento. Para hacer esto simplemente coloca las cuchillas sobre el conductor y gíralo alrededor del mismo, ejerciendo en cada movimiento una presión suficiente para cortar el aislante sin tocar el metal.

7.- Por último, sin dañar el metal, empuja el aislante hacia afuera hasta que salga por completo. Una vez realizado esto, raspa o pule con lija de agua la punta del cable hasta que quede brillante.

8.- Para pelar un cable utilizando las pinzas pelacables, comienza por colocar las cuchillas de esta última alrededor de la franja desde donde deseas pelarlo. A continuación, selecciona el diametro correcto para el cable en cuestión.

9.- A continuación, apriete las pinzas y retira al mismo tiempo el aislante del cable sin maltratarlo. Si las pinzas no tienen capacidad de sujeción, aprétalas para cortar y muévelas hacia afuera hasta que el tramo del aislante cortado salga completamente.