Conceptos de Electricidad Domiciliar e Industrial

Introducción
Instalaciones Eléctricas Residenciales


Circuitos eléctricos

Clasificación de circuitos eléctricos.
Simbología,
Conexión de elementos en circuitos eléctricos.
Ubicación de elementos.
Prácticas.

Circuitos eléctricos

Clasificación de Circuitos Eléctricos

Los circuitos eléctricos están clasificados en dos tipos, circuitos en serie y circuitos en paralelo.

CIRCUITOS EN SERIE

En los circuitos en serie los elementos o cargas están conectados unos seguidos de otros de tal manera que la corriente que sale de la fuente fluye a través de cada elemento siendo esta la misma corriente para todos los elementos o cargas.
Por tal motivo, si el circuito es interrumpido en algún punto o alguna de las cargas se abre por algún motivo la corriente dejara de circular y ninguna de las cargas trabajaría.
En los circuitos en serie, como la corriente del circuito depende del voltaje y de la resistencia del circuito, la resistencia total del circuito seria igual a la suma de las resistencias de todas las cargas.

Rtotal = R1 + R2 + R3 + …..





Esquema de un Circuito en Serie
Cada uno de los elementos tendrá un voltaje el cual dependerá de la resistencia propia de cada elemento y la suma de los voltajes de cada elemento será igual al voltaje que nos proporciona la fuente.

Vtotal =V1 + V2 + V3


Relaciones de Voltaje
En el siguiente ejemplo veremos como realizar los cálculos para obtener los resultados correspondientes basándonos en los datos que se nos proporcionan.



Como ya habíamos dicho antes la corriente que sale de la fuente es la misma que pasa por cada elemento entonces procederemos a sacar una resistencia equivalente o total para poder conocer la corriente que sale de la fuente:

R total o Equiv. = R1 + R2 + R3

R eq =6 + 4 + 2 = 12 Ω

Ya con la resistencia equivalente podemos obtener la corriente del circuito:

V = I x Requiv.
I = V / Requiv.
I = 120 / 12
I = 10 Amperios

Como ya conocemos la corriente del circuito procedemos a conocer el voltaje de cada uno de los elementos

V1 = I x R1 = 10 x 6 = 60 volts

V2 = I x R2 = 10 x 4 = 40 volts

V3 = I x R3 = 10 x 2 = 20 volts

Vtotal =V1 + V2 + V3

120 = 60 + 40 + 20

Desventajas de un circuito en serie:

• Los elementos no pueden ser controlados en forma independiente.
• Si uno de los elementos se quema o se desconecta por alguna razón todos los demás elementos se quedan fuera de servicio.
• Como el total del voltaje se reparte entre los elementos es difícil suministrar un voltaje adecuado para cada carga.
• Como la corriente del circuito es igual para todos los elementos esto implica que todos los elementos se calculen para la misma corriente.

CIRCUITOS EN PARALELO

En los circuitos en paralelo los elementos o cargas están conectados una frente a la otra tal y como se muestra en la siguiente figura:


Circuito en paralelo

Por lo cual en cada ramal existe una corriente la cual esta determinada por la resistencia de cada elemento y la corriente total es igual a la suma de cada una de las corrientes de los elementos.




Por ejemplo
la
Itotal = I1 + I2





En cada elemento se puede obtener la corriente de acuerdo a la ley de ohm.

I1 = 120 v / 24 Ω = 5 Amperios

I2 = 120 v / 40 Ω = 3 Amperios

Itotal = 5 + 3 = 8 Amperios

Como se puede apreciar en la figura anterior el voltaje de cada elemento es exactamente igual al voltaje de la fuente.

Las resistencias en los circuitos en paralelo no se suman como en los circuitos en serie.
La resistencia equivalente en un circuito en paralelo es igual al inverso de la suma de los inversos de cada una de las resistencias, tal y como se muestra en la formula siguiente:


Ventajas de un circuito en paralelo:
• Los elementos se pueden controlar en forma independiente.
• algún elemento se quema o se queda abierto no afecta el funcionamiento de los demás..
• El voltaje en cada elemento es igual al voltaje de la fuente así todas las cargas o elementos reciben el mismo voltaje que el de la fuente.
• Se pueden emplear elementos con capacidades de amperajes diferentes.
Ejercicio:



1- Obtener la resistencia equivalente de este circuito.
2- Sacar la corriente total.
3- Indicar la potencia que se consume de acuerdo a las cargas utilizadas.

Para obtener la resistencia equivalente primero procedemos a sacar una resistencia equivalente de las dos que están en paralelo y el circuito nos quedara de la siguiente manera:

En seguida sacaremos otra resistencia equivalente de las dos que están en serie.

Req = 50 + 50 = 100 Ω



Por ultimo sacamos una equivalente de estas dos últimas resistencias en paralelo para así obtener la resistencia equivalente total del circuito.



Con esta resistencia equivalente procedemos a obtener la corriente utilizada:

V = I x Requiv
I = V / Requiv
I = 120 / 50
I = 2.4 Amperios

De la misma manera procedemos a obtener la potencia que se consume en este circuito:

P = V x I
P = 120 x 2.4
P = 288 Watts



En resumen:

El circuito eléctrico es el recorrido por el cual circulan los electrones; para que esto pueda suceder, se necesita un generador quien proporciona la energía eléctrica, un conductor de la corriente electrica (por lo general es un cable o alambre de metal), y un elemento de maniobra (un bombillo, una resistencia, un motor, un parlante, etc.). Existen dos tipos de circuitos o conexiones para un circuito eléctrico que son serie y paralelo.

Instalaciones Electricas Residenciales


FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD

CONCEPTOS BASICOS

Acometida: Componentes y equipo necesario para llevar la energía eléctrica desde un sistema de suministro asta el sistema de la propiedad a alimentar.

Alimentación: Línea de conducción eléctrica para abastecer de energía a todas las cargas de un establecimiento.

Amarre o Empate: Unión de dos o mas conductores para obtener una continuidad entre los mismos conductores.

Conductor: Cable formado por varios alambres trenzados entre si y forrados con material plástico aislante utilizado en las instalaciones eléctricas para conducir la corriente eléctrica.

Carga Eléctrica: Es la capacidad que tienen algunos cuerpos para poder conducir la corriente eléctrica.

Carga Real: son las cargas que están compuestas por elementos resistivos y consume una potencia real en watts.

Carga Aparente: son las cargas que están compuestas por una combinación de elementos inductivos, capacitivos o resistivos y consume una potencia aparente en voltamperios.

Circuito: Grupo de cargas eléctricas a las cuales se les suministra energía con un alimentador independiente de otros circuitos.

Instalación Oculta: Instalación donde sus canalizaciones van ocultas o empotradas en pared, muro o loza.

Instalación visible: Instalación donde sus canalizaciones van sobrepuestas y sin protección contra danos mecánicos.

Sistema Monofásico 2 Hilos: Alimentación de corriente eléctrica de solo una línea viva (Fase) y neutro.

Sistema Bifásico: Alimentación de corriente alterna con 2 fases desfasadas entre si 90 grados.

Sistema Trifásico: Alimentación de corriente alterna con 3 fases desfasadas entre si 120 grados.

Conductor de puesta a tierra: Conductor utilizado para conectar de un equipo el circuito puesto a tierra de un sistema de alambrado al electrodo de puesta a tierra .

Conductor Puesto a tierra: Conductor de un sistema o equipo intencionalmente puesto a tierra (NEUTRO).

Electricidad
Es el movimiento de cargas eléctricas las cuales son llamadas electrones.


Electricidad Estática
Es el resultado de electrones que han sido movidos de su posición normal en sus átomos generalmente mediante la fricción.


Electricidad Dinámica
Es un flujo de electrones continuo y controlado, se requiere mantener un cierto voltaje que empuje los electrones en forma continua. Este voltaje generalmente se conoce con el término de Fuerza Electromotriz (FEM).


Voltaje
Es la diferencia de cargas eléctricas entre dos puntos. Para mantener esta diferencia debemos de tener un exceso de electrones en un cierto lugar y una deficiencia de protones en otro lugar.
Como por ejemplo en una batería o acumulador de automóvil.

Potencia
La potencia o energía eléctrica viene siendo la velocidad con que la energía eléctrica es convertida en otra forma de energía.

FUENTES GENERADORAS DE ELECTRICIDAD
Existen diferentes fuentes de generación de electricidad. La finalidad de cada una de esas fuentes generadoras de electricidad es transformar y transmitir la electricidad.

A continuación enlistamos algunas fuentes generadoras de electricidad:

Generador Eólico. Se usa la fuerza del viento por medio de unas aspas para mover el eje de un generador eléctrico.


Generador Hidráulico. En la antigüedad se utilizaban los molinos de agua para generar la electricidad, en la cual se aprovechaba la fuerza ejercida de un flujo de agua desde un nivel superior a otro inferior cayendo sobre las aspas de una polea grande de madera acoplada a un generador de electricidad.


Generador solar fotovoltaico. Se aprovecha los rayos del sol por medio de celdas solares las cuales están constituidas por materiales semiconductores.

Central Termoeléctrica. Estas centrales por lo regular utilizan un gas natural para calentar agua generando vapor que mueve una turbina de vapor.


Generador Nuclear. Se caracteriza por el empleo de materiales fusionables que mediante una reacción nuclear proporcionan calor el cual es empleado para mover un alternador y así producir electricidad.


Generador Mareomotriz. Se denomina así por que la energía es extraída del mar, puede provenir de las mareas, de las olas o del gradiente térmico con la profundidad.


TIPOS DE CORRIENTE ELECTRICA
Existen dos tipos diferentes de corriente eléctrica, Corriente Directa (CD) y Corriente Alterna (CA).

Corriente Directa: Es un flujo de electrones que fluyen en una sola dirección manteniendo una misma polaridad del voltaje, en una batería o fuente de FEM uno de los polos es siempre positivo y el otro negativo. La Corriente Directa puede parar, arrancar o cambiar su magnitud pero siempre fluye en la misma dirección.

CORRIENTE ALTERNA TRIFASICA
En el caso de la corriente alterna trifásica existen tres bobinas en vez de una. Las tres bobinas están espaciadas entre si 120˚. Al girar las bobinas dentro del campo magnético se originan tres ondas sinusoidales de corriente y de voltaje desfasadas 120˚ entre si. Así cada onda sinusoidal representa el voltaje y la corriente de cada una de las fases.

La mayor parte de la energía eléctrica se distribuye en forma de corriente eléctrica trifásica y cuando se necesita electricidad de una sola fase esta se encuentra disponible entre dos fases cualesquiera o en algunos sistemas entre una de las fases y tierra.

LOS TRANSFORMADORES
Existen tres tipos diferentes de transformadores:
Transformador Elevador. Sirve para pasar de un voltaje menor a un voltaje mayor.
Transformador Reductor. Sirve para pasar de un voltaje mayor a un voltaje menor.
Transformador Aislador. Sirve para mantener aislado un voltaje de otro siendo los dos de la misma magnitud.

En los transformadores se genera un campo magnético alrededor de sus conductores debido al flujo de la corriente que circula por los conductores.
Los transformadores están formados por una bobina primaria conectada al circuito de la fuente, y por una bobina secundaria conectada al circuito de la carga tal y como se muestra en la figura.
Principio del Transformador:

Cuando la corriente alterna fluye a través de la obina primaria, su campo magnético en expansión y contracción induce un voltaje y una corriente en la bobina secundaria, esto sucede mientras las líneas de fuerza se mantienen atravesando el devanado de la bobina secundaria.Cada vuelta de la bobina primaria contara con una porción igual del total del voltaje primario. El mismo voltaje es inducido en cada vuelta de la bobina secundaria.
De esta manera tendremos una relación entre el número de vueltas del secundario y del primario. Esto nos permite calcular el voltaje secundario cuando se conoce el voltaje primario y la proporción de las vueltas.

Existen también los Auto transformadores. En ellos el primario y secundario comparten un mismo devanado.
Al devanado se le hace una derivación en cualquier lugar para formar ya sea la porción primaria o la porción secundaria.


LEYES ELECTRICAS

LEY DE OHM
En la ley de ohm podemos observar la relación que existe entre el voltaje, la corriente y la resistencia de acuerdo a la siguiente formula.

V = I X R
Donde:

V = Fuerza Electromotriz medida en voltios. Esto equivale a corriente en movimiento a través de un conductor.

I = Intensidad de Flujo de Electrones medida en Amperios.

R = Resistencia u oposición que tienen algunos cuerpos al paso de la corriente, medida en Ohmios.

La ley de ohm nos dice que la corriente es inversamente proporcional a la resistencia. Si aumenta la resistencia la corriente disminuye.

LEY DE WATTS
La ley de Watts nos muestra la relación que existe entre la corriente multiplicada por el voltaje.
Ya que viene siendo la tasa a la cual la energía eléctrica se convierte en otra forma de energía.

P = I X V


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