TEMA 5
OJO EN LO QUE HAGA REFERENCIA RBT, ESTA HECHO CON EL ANTIGUO!!!!
Electricidad: Definición de unidades de medida, instalaciones
básicas interiores de baja tensión. Tipos de averías y reparaciones:
cortocircuitos, clavijas, enchufes e interruptores, fluorescentes.
Reconocimiento de herramientas.
GUIÓN-RESUMEN
1. NOCIONES GENERALES
1.1. Concepto de electricidad 1.2. Teoría atómica
1.3. Formas de producir energía eléctrica 1.4. Atracción y repulsión. Carga eléctrica 1.5. Corriente eléctrica
1.6. Sentido de la corriente eléctrica 1.7. Materiales conductores y aislantes
2. MAGNITUDES Y APARATOS DE MEDIDA
2.1. Principales magnitudes eléctricas
2.2. Principales magnitudes en luminotecnia
2.3. Aparatos de medida 2.4. Ley de Ohm
2.5. Tipos de corriente eléctrica
2.6. Efectos que produce la corriente eléctrica
3. CIRCUITO ELÉCTRICO
3.1. Concepto de circuito eléctrico 3.2. Tipos de circuitos en viviendas
3.3. Componentes de las instalaciones de enlace
3.4. Cuadro de distribución y protección 3.5. Puesta a tierra
4. MATERIALES ELÉCTRICOS
4.1. Conductores eléctricos 4.2. Tubos
4.3. Cajas de empalme y derivación
4.4. Materiales de instalación interior o receptora
4.5. El transformador 4.6. Lámparas
4.7. Alumbrado de emergencia
5. HERRAMIENTAS Y OPERACIONES BÁSICAS
5.1. Herramientas
5.2. Operaciones básicas
6. SEGURIDAD Y FUNCIONES DEL PEÓN ELECTRICISTA
6.2. Principales funciones del peón electricista
1. NOCIONES GENERALES
1.1. CONCEPTO DE ELECTRICIDAD
La electricidad es una forma de energía natural que, además puede ser producida artificialmente y tiene gran poder de transformación. Es capaz de producir otras formas de energía como movimiento (motores eléctricos), luz (lámparas), calor (estufas), frío (frigoríficos), fuerzas magnéticas (electroimanes) y muchos fenómenos físicos más.
1.2. TEORÍA ATÓMICA
Toda la materia está formada por átomos. Estos átomos son la parte más pequeña de un elemento que, poseyendo las características del mismo, no se puede subdividir. De esta forma, un trozo de un elemento puro como por ejemplo el hierro, estará formado por un cierto número de átomos enlazados entre sí. De igual forma, una sustancia que esté compuesta por varios elementos puros, como es el caso del agua, estará formada por átomos de los elementos que la forman, en este caso dos átomos de hidrógeno por cada uno de oxigeno (H2O) enlazados entre sí
formando moléculas. La unión de las moléculas forman la materia que vemos, como por ejemplo, una gota de agua (que está formada por infinidad de moléculas).
Cualquier átomo está constituido por dos partes diferenciadas: la primera es un núcleo central el cual contiene dos tipos de partículas denominadas protones (cuya carga eléctrica es positiva) y neutrones (cuya carga eléctrica es nula); la segunda son unos anillos o capas exteriores donde se encuentran otro tipo de partículas llamadas electrones (cuya carga eléctrica es negativa) que están en órbita alrededor del núcleo de forma parecida a nuestro sistema planetario que gira alrededor del sol.
Para que un átomo sea eléctricamente estable, ha de poseer igual número de electrones y protones, o lo que es lo mismo igual número de cargas negativas y positivas.
Si arrancáramos un electrón de un átomo estable, éste quedaría con mayor número de cargas positivas y, por lo tanto, quedaría cargado positivamente. Si por el contrario, en vez de quitarle un electrón le diéramos otro, el átomo tendría ahora mayor número de cargas negativas y por lo tanto quedaría cargado negativamente.
Los electrones de la última capa, es decir los que se encuentran más distantes al núcleo, son atraídos con menor fuerza por el mismo, por lo que se les llama electrones libres, ya que son capaces de moverse de un átomo a otro muy cercano con cierta facilidad. A partir del movimiento de electrones libres de la última capa de un átomo se crea la corriente eléctrica, ya que los átomos van quedando cargados positivamente o negativamente según se mueven estos electrones.
1.3. FORMAS DE PRODUCIR ENERGÍA ELÉCTRICA
Varias son las formas de producir energía eléctrica artificialmente. El hombre ha investigado mucho en este sentido para obtener un mayor rendimiento en el uso de esta energía. Como más importantes destacamos las siguientes: por inducción magnética, por reacción química, por acción de la luz, por calentamiento, por fricción y mediante esfuerzos en cristales piezoeléctricos.
1.3.1. Por inducción magnética
Como veremos, electricidad y magnetismo están mutuamente relacionados entre sí; de esta forma, si alojamos un conductor eléctrico en el interior de un campo magnético y lo movemos, aparece en dicho conductor una tensión eléctrica. Esta forma de producción de energía eléctrica es de las más importantes y utilizadas: un ejemplo sería el de las grandes centrales hidroeléctricas, donde aprovechando la fuerza del agua, se mueven grandes bobinas en el interior de campos magnéticos para crear energía de la que se alimentan las ciudades. Otros ejemplos serían las dinamos y alternadores de los automóviles, que se basan en el mismo principio para producir la electricidad que éstos necesitan para su funcionamiento.
1.3.2. Por reacción química
Al introducir en determinadas soluciones químicas dos metales diferentes, se produce una reacción de la cual se crean cargas negativas y positivas que se concentran en cada uno de los metales, produciendo entre ambos una tensión eléctrica. Esta forma de producción de energía eléctrica es la que se utiliza en pilas y baterías.
1.3.3. Por acción de la luz
Determinados materiales, poseen la propiedad de que, cuando inciden rayos de luz sobre ellos, se crean en su superficie cargas eléctricas. Esta forma de producción de energía eléctrica se utiliza en las células fotovoltaicas que forman los paneles solares para producción de energía eléctrica, como por ejemplo, los que se instalan en una casa donde no existe tendido eléctrico próximo.
1.3.4. Por calentamiento
Determinadas uniones de hilos de metales diferentes, tienen la propiedad de que al calentarse, aparece una tensión eléctrica entre los hilos que forman la unión. Este fenómeno se utiliza en la fabricación de sensores eléctricos de temperatura.
1.3.5. Por frotamiento
Al frotar una barra de ebonita con un trozo de lana o similar, se observa que ésta es capaz de atraer partículas ligeras de papel. Este fenómeno tiene su origen en la electricidad que se ha creado y lo que ocurre es que, al frotar la ebonita con la lana, se produce un paso de electrones de la lana a la ebonita, a causa de la fricción, con lo cual ya no se encuentran en estado neutro, sino que la barra queda cargada negativamente y la lana positivamente. Esta carga provoca una fuerza de atracción entre la barra y los trozos de papel. Este tipo de electricidad que se crea en dichos cuerpos se denomina electricidad estática, ya que ni los electrones ni los protones están en movimiento; sólo existen cargas estáticas en cada uno de los cuerpos.
1.3.6. Por esfuerzos en cristales piezoeléctricos
El cuarzo y determinados cristales denominados piezoeléctricos, tienen la propiedad de que, cuando se les somete a esfuerzos de tracción (estirar) o de compresión (comprimir), se crean en su superficie cargas eléctricas. Esta forma de producción de electricidad se utiliza en los tocadiscos, donde la aguja está fabricada con cristal piezoeléctrico y al moverse entre los surcos del disco, se crean pequeñas cargas eléctricas que después son amplificadas en el amplificador y transformadas en sonido en los altavoces.
1.4. ATRACCIÓN Y REPULSIÓN. CARGA ELÉCTRICA
Hemos visto como las cargas eléctricas pueden ser positivas (por falta de electrones en los átomos) o negativas (por exceso de electrones en los átomos). Existe una fuerza entre cargas eléctricas que puede ser de atracción o de repulsión, dependiendo del tipo de cargas de que se trate. Tendremos en cuenta que las cargas de la misma polaridad se repelen y las de distinta polaridad se atraen o, lo que es lo mismo, un cuerpo cargado con una carga eléctrica negativa y otro con una carga eléctrica positiva se atraerán; si las cargas de los cuerpos son ambas negativas o positivas, éstos se repelerán.
Los cuerpos pueden quedar cargados eléctricamente por alguna causa y esta carga se puede evaluar. La magnitud carga eléctrica se representa por la letra "q" y su unidad es el
culombio representado por la letra "C", que se define como la carga de 628 x 1016 electrones o
protones (628 x 1016 quiere decir 628 con 16 ceros detrás, 6280000000 hasta llegar a 16). De esta
forma podríamos decir que un cuerpo posee una carga eléctrica (q) de un determinado número de culombios (C).
Existe una ley llamada Ley de Coulomb que calcula la fuerza de atracción o repulsión que existe entre dos cargas eléctricas situadas a una determinada distancia.
1.5. CORRIENTE ELÉCTRICA
Los cuerpos que se encuentran cargados eléctricamente con una determinada carga eléctrica, tienden a recuperar el estado neutro. Para recuperar la estabilidad eléctrica, un cuerpo cargado negativamente tiende a ceder los electrones que le sobran y un cuerpo cargado positivamente, tiende a recuperar los electrones que le faltan.
Si tenemos dos cuerpos, uno cargado negativamente y otro cargado positivamente, de manera que los unimos mediante un conductor eléctrico, es decir facilitamos un camino, se producirá un desplazamiento de electrones desde el cuerpo que los tiene en exceso hacia el cuerpo que los tiene en defecto para poder neutralizarse. El flujo de electrones cesará cuando se produzca la neutralización de las cargas o éstas se igualen. A este desplazamiento de electrones a través del conductor se le denomina corriente eléctrica.
1.6. SENTIDO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Como acabamos de ver la corriente eléctrica fluye desde el cuerpo cargado negativamente hacia el cuerpo cargado positivamente. Podemos decir, por tanto, que el sentido real de la corriente eléctrica va del cuerpo negativo hacia el cuerpo positivo.
Los primeros estudios y teorías que se realizaron sobre electricidad, la definieron con el sentido contrario, es decir, sostenían que la electricidad circulaba desde el cuerpo cargado positivamente hacia el cuerpo cargado negativamente, pero en realidad no tenían medios para comprobarlo. Se escribieron muchos libros y estudios utilizando este sentido, de manera que, cuando se pudo comprobar que el sentido de la corriente era el contrario al que se creía, surgió, para evitar conflictos, lo que llamamos el sentido real y el sentido convencional. De esta forma
debemos saber que:
• Sentido real de la corriente eléctrica: es la circulación de electrones desde el polo
negativo al polo positivo.
• Sentido convencional de la corriente eléctrica: circulación de la corriente desde el polo
positivo hacia el polo negativo.
Para evitar confusiones y conseguir que todo el mundo hable en el mismo sentido se toma por convenio el sentido convencional; de esta forma unificamos criterios.
1.7. MATERIALES CONDUCTORES Y AISLANTES
Cuando los átomos de un material están enlazados entre si de manera que sus electrones pueden moverse libremente de un átomo a otro, estaremos ante un material que es un buen conductor eléctrico, y la corriente eléctrica puede pasar libremente a través de él, a estos se les denomina conductores, este es el caso de los metales y aleaciones. Si por el contrario, cuando los átomos de un material están enlazados entre si de manera que sus electrones tienden a permanecer en sus órbitas, estaremos ante un material que es un mal conductor, y la corriente eléctrica no puede pasar a través de él, a estos se les denomina aislantes o dieléctricos, este es el caso de la madera, mica, porcelana, vidrio, amianto, caucho, goma, cloruro de polivinilo, aceites, baquelita gases que no estén ionizados, etc.
Existen también unos materiales que están entre los buenos conductores y los aislantes, denominados semiconductores, como es el caso del silicio y el germanio.
2. MAGNITUDES Y APARATOS DE MEDIDA 2.1. PRINCIPALES MAGNITUDES ELÉCTRICAS
La corriente eléctrica al circular por un circuito, provoca una serie de fenómenos y propiedades que podemos evaluar mediante mediciones. A la hora de estudiar estos fenómenos la ciencia crea una serie de magnitudes para poderlos evaluar. Las principales magnitudes eléctricas son:
2.1. 1. Cantidad de electricidad (Q)
La cantidad de electricidad es el número total de electrones que recorren un conductor
eléctrico. La unidad de cantidad de electricidad es el culombio (C). Anteriormente vimos que 1C
equivale a 628 x 1016 electrones.
2.1.2. Intensidad de la corriente eléctrica (I)
Se le llama intensidad de la corriente eléctrica a la cantidad de electricidad que recorre
un conductor eléctrico por unidad de tiempo. O lo que es lo mismo, la cantidad de culombios
que pasan por un conductor en un determinado tiempo. La unidad de intensidad es el amperio (también llamado ampere) que se representa por la letra "A", y equivale al hecho de pasar por un conductor 1 culombio en 1 segundo. Así, por ejemplo, si hablamos de una intensidad de corriente eléctrica de 1A, debemos entender que por ese conductor o elemento, está pasando un culombio cada segundo.
Como en todas las unidades, tenemos múltiplos y submúltiplos del amperio; los más utilizados son:
Múltiplo:
Submúltiplos:
• Miliamperio (mA), que equivale a 0,001 A.
• Microamperio (µA), que equivale a 0,000001 A.
• Nanoamperio (nA), que equivale a 0,000000001 A.
2.1.3. Tensión eléctrica (V) o diferencia de potencial (ddp)
Para que los electrones circulen es necesario comunicarles una energía. Esta energía se denomina tensión, voltaje o diferencia de potencial. Como ya vimos para que circulen los electrones desde un punto a otro a través de un conductor, hacía falta que estos dos puntos tuvieran cargas eléctricas diferentes. A la diferencia de esas dos cargas es lo que se llama diferencia de potencial (ddp) o tensión eléctrica. De esta forma deducimos que para poder tener tensión o ddp hacen falta dos puntos. Ahora bien, podemos tener un solo punto en el cual puede haber carga eléctrica, pero para tener tensión hace falta compararlo con otro punto. Dependiendo del punto con que se compare podemos tener diferentes tensiones o ddp. La unidad de tensión eléctrica es el voltio que se representa por la letra "V".
Al igual que en el amperio, para el voltio también se utilizan múltiplos y submúltiplos, los más usuales son:
Múltiplos:
• Kilovoltio (KV), que equivale a 1.000V.
• Megavoltio (MV), que equivale a 1.000.000V.
Submúltiplos:
• Milivoltio (mV), que equivale a 0,001 V.
• Microvoltio (\i\/), que equivale a 0,000001 V.
2.1.4. Resistencia eléctrica (R)
Los electrones en su movimiento, se ven frenados en mayor o menor medida dependiendo del tipo de material por el que circulan. A esta oposición se le llama resistencia eléctrica. Podemos observar que la resistencia eléctrica que posee un material depende de las características del propio material. Así podemos decir que los materiales según vimos antes, llamados conductores, casi no poseen resistencia eléctrica, y los materiales llamados aislantes
o dieléctricos, poseen una resistencia eléctrica casi infinita. La unidad de medida de la
resistencia eléctrica es el ohmio y se representa por la letra griega "Ω" (omega).
Al igual que en el amperio y el voltio, para el ohmio también existen múltiplos y submúltiplos, aunque estos últimos no son utilizados salvo en campos muy específicos de la microelectrónica.
Múltiplos:
• Kiloohmio (KΩ), que equivale a 1000 Ω
• Megaohmio (MΩ), que equivale a 1.000.000 Ω.
2.1.5. Potencia eléctrica (P)
Se define potencia en general, como la cantidad de trabajo realizado en un determinado tiempo. Si este concepto lo trasladamos a electricidad, hablaremos del trabajo eléctrico efectuado como consecuencia del desplazamiento de la corriente eléctrica en un determinado tiempo.
Poniendo el ejemplo de una estufa eléctrica, ésta producirá una determinada cantidad de calor en 1 segundo de tiempo, es decir realizará un determinado trabajo en 1 segundo. Si la comparamos con otra estufa que tenga el doble de potencia, comprobaremos que esta última producirá en 1 segundo el doble de calor que la primera, es decir, realizará el doble de trabajo en el mismo tiempo. La unidad de potencia eléctrica es el vatio y se representa por la letra "W".
Al igual que en las anteriores unidades, también existen múltiplos y submúltiplos. Los más utilizados son:
Múltiplos:
• Kilovatio (KW), que equivale a 1.000 W.
• Megavatio (MW), que equivale a 1.000.000 W.
Submúltiplos:
• Milivatio (mW), que equivale a 0,001 W.
• Microvatio (µW), que equivale a 0,000001 W.
La potencia eléctrica en un receptor se puede calcular multiplicando el valor de la tensión eléctrica que tiene ese receptor en sus bornes, por la intensidad de corriente que está pasando por él.
P = V x l
2.1.6. Energía eléctrica (E)
La energía es la cantidad de trabajo realizado. De esta forma en electricidad la energía eléctrica es el trabajo realizado por el desplazamiento de una corriente eléctrica a través de un circuito, o receptor.
Para obtener la energía eléctrica que se consume basta con multiplicar la potencia eléctrica que se tiene por el tiempo que está funcionando.
El instrumento que mide la energía eléctrica es el contador eléctrico, que es bien conocido por todos. Este contador da la lectura en kilovatios-hora, y debemos entender que un kilovatio
hora "KWh" es el resultado de tener funcionando 1 KW, o sea 1.000 W, durante una hora.
Sabiendo el consumo de kilovatios hora, el cual va marcando el contador, y el precio unitario en pesetas del KWh, es posible calcular el costo de la energía eléctrica.
2.2. PRINCIPALES MAGNITUDES EN LUMINOTECNIA
La luz es un tipo de energía que se transmite en forma de radiaciones electromagnéticas. El ojo humano percibe sólo una parte de todo el espectro electromagnético, lo que quiere decir que existe luz que no podemos ver. Un ejemplo sería la luz ultravioleta, la cual no es percibida por nuestro ojo, pero sin embargo los insectos sí pueden verla.
La luz se desplaza en el espacio a una velocidad de 300.000 Km/seg. La luminotecnia es la ciencia que estudia todo lo relacionado con la luz; de esta forma se crean una serie de magnitudes para evaluar los fenómenos producidos por la luz. Las más destacas son:
2.2.1. Flujo luminoso
En toda iluminación interviene una fuente que es la productora de luz y un objeto el cual es iluminado. El flujo luminoso es la cantidad de luz total que emite esa fuente en todas direcciones y durante un segundo de tiempo. La unidad de flujo luminoso es el lumen que se representa por las letras "Im".
2.2.2. Intensidad luminosa
Es la cantidad de luz que emite la fuente luminosa en una determinada dirección y en un segundo de tiempo. La unidad de intensidad luminosa es la candela que se representa por las letras "cd".
2.2.3. Nivel de iluminación o iluminando
Es todo el flujo luminoso que incide en la unidad de superficie. La unidad del nivel de iluminación es el lux que equivale a que incida 1lm en 1m2 de superficie (1 lux = 1 lm/1 m2).
2.2.4. Luminancia o brillo
Es la sensación de claridad que recibe el ojo cuando llega a él la luz procedente de la reflexión de las superficies. Esta magnitud se mide en candelas por metro cuadrado (cd/m2).
2.2.5. Rendimiento luminoso o eficacia luminosa
Cada fuente luminosa para su funcionamiento, consumirá una determinada potencia eléctrica. El rendimiento luminoso es la cantidad de lúmenes emitidos por cada vatio de
potencia consumida. El rendimiento luminoso será mejor cuanta más luz emita una fuente
luminosa y menor sea el consumo de potencia eléctrica.
2.3. APARATOS DE MEDIDA
Todas estas magnitudes eléctricas se pueden medir c on aparatos que nos dan directamente la lectura de las mismas. Veamos como se miden.
2.3.1. Intensidad de corriente
El aparato que se utiliza para medir esta magnitud es el amperímetro. Es un aparato que se ha de intercalar en el paso de la corriente eléctrica para que esta pueda pasar a través de él. El aparato prácticamente no influye en el funcionamiento del circuito, y nos da la lectura de lo que está midiendo directamente en amperios o en alguno de sus múltiplos o submúltiplos. A este tipo de conexión se le llama en serie.
2.3.2. Tensión o diferencia de potencial
El aparato que se utiliza para medir esta magnitud es el voltímetro. Como la tensión es algo que existe entre dos puntos, este aparato posee dos terminales que han de colocarse precisamente entre los dos puntos donde queremos medir la diferencia de potencial (ddp) que existe entre ambos. El aparato prácticamente no influye en el funcionamiento del circuito y nos da la lectura directamente en voltios o en alguno de sus múltiplos o submúltiplos.
Si por ejemplo queremos medir la diferencia de potencial que existe entre los extremos de un receptor, debemos colocar el voltímetro entre esos dos extremos. A esta conexión se le llama
en paralelo.
2.3.3. Resistencia eléctrica
El aparato que se utiliza para medir esta magnitud es el óhmetro u ohmímetro. Para medir con este aparato lo único que se ha de realizar es desconectar el circuito o elemento del resto de componentes y de la corriente eléctrica, luego se conectan los bornes del aparato a los extremos de lo queramos medir, y el aparato nos da la lectura directa en ohmios o en alguno de sus múltiplos.
2.3.4. Potencia eléctrica
El aparato que se utiliza para medir esta magnitud es el vatímetro. Como ya vimos, la potencia eléctrica en un receptor es el resultado de multiplicar la intensidad que lo atraviesa por la tensión que tiene en sus extremos. Es por tanto que este aparato necesita medir dicha intensidad y dicha tensión, por lo que dispone de cuatro bornes o terminales. Con dos de ellos medirá la intensidad y con los otros dos la tensión, dando la lectura directa en vatios o en algún múltiplo o submúltiplo. Para conectarlo lo que hay que hacer es intercalar los bornes que miden la intensidad por donde pasa la corriente, y colocar los bornes que miden la tensión en los extremos del receptor, según se ve en la figura.
Es posible encontrar vatímetros que sólo dispongan de tres terminales ya que si nos fijamos en el dibujo hay dos terminales que están conectados al mismo punto y por lo tanto se pueden sustituir por uno, aunque internamente se separen en dos.
Para medir esta magnitud de luminotecnia se utiliza un aparato llamado luxómetro. Este aparato posee una célula fotoeléctrica, la cual transforma la luz que recibe en energía eléctrica. La energía que produce esta célula se mide en forma de microamperios, y según la cantidad de microamperios que se obtengan, a través de una equivalencia, se transforman en lectura directa por medio de una escala cuya unidad es el lux. De esta forma obtenemos el resultado de la medición en lux.
2.4. LEY DE OHM
Esta Ley es debida a un famoso físico alemán investigador de la corriente eléctrica llamado Georg Simón Ohm. Tras sus investigaciones y experimentos formuló la relación existente entre la intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia en un circuito eléctrico.
Esta Ley es fundamental para entender lo que ocurre entre estas tres magnitudes eléctricas. El concepto es muy fácil y dice que la corriente que circula por un circuito eléctrico formado
por resistencias, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Dicho con otras palabras, lo que dice
simplemente es que la intensidad en un circuito eléctrico aumenta cuando aumenta la tensión aplicada y disminuye cuando aumenta la resistencia del circuito. Expresado en fórmula matemática:
I = V / R
De esta forma si en un circuito eléctrico conocemos el valor de la tensión eléctrica aplicada y conocemos el valor de la resistencia, podremos calcular el valor de la intensidad con sólo dividir el valor de la tensión entre el de la resistencia.
2.5. TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA
Podemos hablar de tres tipos de corriente eléctrica: corriente continua, corriente alterna y corriente pulsatoria. Veamos las características más importantes de cada una de ellas.
2.5.1. Corriente continua (CC o DC)
Se llama corriente continua a la que circula a través de un circuito eléctrico siempre en un mismo sentido y con valor constante. Es decir, es una corriente que recorre los conductores y los receptores del circuito siempre en el mismo sentido y, además, su valor a lo largo del tiempo no varía. Este tipo de corriente es la que producen las pilas, baterías y dinamos.
2.5.2. Corriente alterna (CA oAC)
Se llama corriente alterna a la que circula a través de un circuito eléctrico alternativamente en ambos sentidos y además va variando su valor a lo largo del tiempo.
El caso más típico de corriente alterna es la llamada corriente alterna sinusoidal o senoidal. En este caso la corriente empieza a recorrer el circuito en un sentido a la vez que va aumentando su valor hasta llegar a un valor máximo. Posteriormente el valor de la corriente comienza a disminuir hasta hacerse cero. En este momento la corriente comienza de nuevo a recorrer el circuito pero ahora en sentido contrario y aumentando su valor hasta llegar nuevamente a un valor máximo. Posteriormente el valor de la corriente comienza a disminuir hasta que se vuelve a hacer cero. Cuando ha ocurrido todo esto decimos que se ha completado un ciclo. Este es el tipo de corriente que tenemos en la red eléctrica de nuestros hogares, y para hacernos una ¡dea, esta repite el ciclo 50 veces cada segundo. A esto se le llama frecuencia de la corriente alterna y se mide en hertzios (Hz) o ciclos por segundo. La frecuencia de la corriente alterna en España es de 50 Hz.
Se puede transformar una corriente eléctrica alterna en continua y viceversa utilizando unos circuitos que se llaman convertidores. Concretamente para el paso de corriente alterna a continua el convertidor se llama rectificador (por ejemplo para conectar un teléfono móvil a la red eléctrica) y para el paso de corriente continua a alterna se llama inversor (se suelen utilizar en aviación para algunos circuitos que funcionan con corriente alterna). Debemos tener en cuenta que aunque ambos sean convertidores son dos tipos de circuitos diferentes, es decir que se utilizan cada uno para su aplicación, no siendo reversibles.
2.5.3. Corriente pulsatoria
La corriente pulsatoria recorre el circuito siempre en el mismo sentido al igual que la corriente continua, pero a diferencia de esta, la corriente pulsatoria varía su valor a lo largo del tiempo.
2.6. EFECTOS QUE PRODUCE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
La corriente eléctrica en su movimiento provoca una serie de efectos. El más importante ya lo hemos nombrado, y es que la corriente provoca un trabajo o energía eléctrica. Aparte de éste, también provoca otros entre los que destacamos el calentamiento y el magnetismo.
2.6.1. Calentamiento
Cuando una corriente eléctrica recorre un conductor, se comprueba que éste sufre un calentamiento y que aumenta proporcionalmente a la resistencia ofrecida por dicho conductor. Este fenómeno es debido principalmente al rozamiento que se produce entre los electrones y los átomos del material a través del cual circulan, provocando un aumento de la temperatura en el conductor que se conoce como Efecto Joule. De esta manera parte de la energía eléctrica se transforma en energía calorífica. Este efecto a veces es deseable y es lo que se persigue, como por ejemplo, en un tostador eléctrico, y a veces supone un problema, como por ejemplo, en determinados circuitos electrónicos donde hay que colocar ventiladores y disipadores de calor para que no se deterioren.
2.6.2. Magnetismo
El magnetismo es el agente físico por cuya virtud los imanes y corrientes eléctricas ejercen acciones a distancia, tales como atracciones y repulsiones mutuas, imanación por influencia y producción de corrientes eléctricas inducidas.
Si existe una zona donde se dan las acciones citadas anteriormente, estaremos ante un campo magnético.
Pues bien, un conductor que es recorrido por una corriente eléctrica crea a su alrededor un campo magnético concéntrico en toda su longitud. Es posible elevar este magnetismo sin mas que enrollar el conductor eléctrico en forma de bobina. Este fenómeno se utiliza para la creación de electroimanes los cuales tienen infinidad de aplicaciones.
Podemos observar que electricidad y magnetismo están totalmente ligados. Vimos como a partir de un campo magnético era posible crear una corriente eléctrica, y ahora hemos visto como se crea un campo magnético a partir de una corriente eléctrica.
3. CIRCUITO ELÉCTRICO
3.1. CONCEPTO DE CIRCUITO ELÉCTRICO
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementes pasivos o receptores (los que consumen la energía), generadores (los que proporcionan la energía), elementos de maniobra (los que permiten controlar), etc., que están conectados entre sí por medio de conductores y que permiten el paso de la corriente eléctrica para conseguir un objetivo concreto. Cuando se consigue el objetivo, nos indicará el correcto funcionamiento del circuito.
Pasemos a describir brevemente los elementos principales de un circuito:
• Generadores: son los elementos que generan la energía eléctrica, como las pilas
(corriente continua), alternadores (corriente alterna), baterías (corriente continua), dinamos (corriente continua), etc. En nuestras casas el generador sería la propia línea eléctrica de la compañía suministradora, la cual proviene de alguna central generadora.
• Receptores: son los elementos que consumen la energía eléctrica. Normalmente la
transforman en otro tipo de energía como por ejemplo en calor (estufa), frío (frigorífico), luz (lámpara), energía mecánica (motor), etc.
• Elementos de maniobra: son los elementos que nos permiten controlar el funcionamiento
del circuito eléctrico, tales como los interruptores, reguladores, pulsadores, conmutadores, etc.
• Elementos de protección: son los elementos que se encargan de proteger el circuito
eléctrico en caso de que se produzcan anomalías que puedan dañar el mismo o a personas. Este es el caso de los fusibles, magnetotérmicos, diferenciales, etc.
• Conductores: son los que unen todos los elementos del circuito y permiten el paso de
la corriente eléctrica. Han de estar correctamente aislados y con una sección suficiente que permita suministrar la energía prevista.
3.2. TIPOS DE CIRCUITOS EN VIVIENDAS
Para distribuir la comente eléctrica en las viviendas, necesitamos de circuitos eléctricos. Éstos tendrán unas determinadas características dependiendo del tipo de receptores que vayan a alimentar, ya que, por ejemplo, no es lo mismo alimentar una bombilla que una cocina eléctrica al consumir esta última más potencia y por consiguiente una mayor intensidad de corriente.
Principalmente nos encontramos con que todos los circuitos eléctricos parten desde el cuadro de protección y distribución, que es donde se colocan los elementos de protección de cada circuito y de todos en general.
En cada uno de los circuitos, se coloca un magnetotérmico o PÍA (pequeño interruptor automático), el cual no dejará pasar una corriente superior a un determinado valor de acuerdo con la sección del conductor que se emplea en cada circuito. De esta forma se protegen los circuitos contra sobreintensidades y cortocircuitos que podrían dañar la instalación. A partir de aquí distinguimos principalmente cinco tipos de circuitos:
• Circuito de iluminación: es el encargado de repartir la corriente eléctrica a
todos los puntos de luz de la vivienda. Como se trata de un circuito al que no va conectada una gran potencia eléctrica, los conductores empleados en este circuito tienen una sección de 1,5 mm2.
• Circuito de mediano consumo: de este circuito salen las bases de enchufes para
alimentar aparatos que no consumen demasiada potencia, tales como planchas, televisores, ventiladores, equipos de audio, etc. Los conductores que en este circuito se emplean, tienen una sección de 2,5 mm2.
• Circuito para lavadora y secadora: con este circuito se alimentan lavadoras y secadoras,
las cuales consumen una potencia que comienza a ser considerable. Los conductores que se emplean en este circuito tienen una sección de 4 mm2.
• Circuito de calefacción y aire acondicionado: este circuito alimenta, como su nombre
indica, a los aparatos de calefacción y de aire acondicionado. Estos aparatos consumen una potencia considerable, por lo que la sección de los conductores que se emplean es de 6 mm2. • Circuito para cocina y horno eléctrico: como estos aparatos consumen una potencia
considerable, al igual que en el caso anterior, la sección de conductores empleada es de 6 mm2.
Esta distribución no tiene por qué ser la única que se realice en una instalación receptora. De esta manera, es posible encontrar instalaciones donde la distribución de circuitos sea diferente. Lo que sí se ha de tener en cuenta, y es muy importante, es que la sección de los conductores del circuito sea la adecuada a los receptores que se vayan a alimentar con dicho circuito y que el magnetotérmico empleado para protegerlo sea el correcto.
3.3. COMPONENTES DE LAS INSTALACIONES DE ENLACE
Todas las instalaciones eléctricas están reguladas por el Ministerio de Ciencia y Tecnología. Las normas para realizar las instalaciones eléctricas de forma segura se encuentran en los reglamentos. En el caso concreto de las viviendas, el reglamento que regula las normas de electrificación es el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, ya que la electricidad para uso doméstico se suministra como corriente alterna de 220v o 125v cayendo esta última en desuso. Los reglamentos son normas de obligado cumplimiento.
La instalación de enlace es la que existe entre la red de suministro y el abonado. Los componentes de una instalación de enlace son los siguientes:
3.3.1. Línea de acometida
Pertenece a la compañía eléctrica y es la línea que va desde la red de suministro hasta el edificio. Esta línea puede llegar al edificio por debajo de tierra o por cable aéreo. Cuando la línea de acometida llega al edificio entra en lo que se llama la caja general de protección o cámara precintada.
3.3.2. Caja general de protección
Es un elemento de seguridad que en su interior contiene el fusible general de acometida. Este fusible tiene por función evitar que en el caso de que se produzca un fallo grave en cualquier circuito de la casa o del edificio, se quede toda la vecindad sin suministro eléctrico. Esta caja general de protección está precintada y no se debe manipular si no es por parte de la compañía suministradora.
3.3.3. Línea repartidora
Es la línea que une la caja general de protección con la central de contadores.
3.3.4. Central de contadores
Es una central de fácil acceso, donde se encuentran los contadores de los distintos abonados, para que la compañía suministradora pueda controlar la energía consumida por cada uno de ellos. Estos contadores se encuentran precintados y no se deben manipular si no es por parte de la compañía suministradora
3.3.5. Derivación individual
Es la línea encargada de conectar la salida del contador con el cuadro de protección y distribución de la vivienda.
3.3.6. Interruptor de control de potencia (1CP), o limitador
Al llegar la línea al cuadro de protección y distribución, lo primero que se coloca es el Interruptor de control de potencia (ICP) por parte de la compañía suministradora. Este mecanismo es una especie de magnetotérmico y sirve para controlar que la potencia que se usa no supere a la potencia contratada con la compañía.
Existe lo que se llama el grado de electrificación, que es una previsión para determinar la potencia que se podría consumir en una vivienda en función de la superficie útil de la misma. El grado de electrificación también se da en función de las características de la instalación y de la demanda que prevé el usuario. De esta manera se hace un contrato con la compañía suministradora, por una potencia determinada (electrificación mínima 3.000W hasta 80 m2,
electrificación media 5.000W hasta 150 m2, electrificación elevada 8.000W hasta 200 m2, y
electrificación especial donde habrá que determinar la potencia que se va a consumir).
Si el consumo de potencia es superior al contratado, el limitador corta el suministro eléctrico. El ICP se encuentra precintado no pudiéndose manipular si no es por parte de la compañía suministradora.
3.4. CUADRO DE DISTRIBUCIÓN Y PROTECCIÓN
Como hemos visto, al cuadro de distribución llega la corriente eléctrica procedente del contador a través de la derivación individual. Desde este cuadro parten todos los circuitos eléctricos de la vivienda, a lo que llamamos instalación interior o receptora.
Una instalación interior o receptora es toda instalación que alimentada por una red de distribución o por una fuente de energía propia, tenga como principal finalidad la utilización de la energía eléctrica. En este concepto tendremos que incluir cualquier instalación receptora aunque toda ella o parte de la misma se encuentre a la intemperie.
En el interior del cuadro de distribución nos encontramos con el elemento que controla la potencia, como es el limitador o ICP visto anteriormente, pero además se encuentran los mecanismos de seguridad para evitar accidentes y averías. Estos mecanismos son:
• Interruptor diferencial (ID). Este mecanismo sirve para cortar el suministro eléctrico en
caso de producirse una derivación de corriente fuera del circuito que pueda poner en peligro a personas, animales y cosas. Este mecanismo lo estudiaremos con más detalle.
• Interruptor general automático (IGA). Es un interruptor que corta el suministro eléctrico
en toda la casa. Este interruptor es un magnetotérmico el cual puede accionarse a mano o saltar en caso de que se produzca un fallo en la instalación.
• Interruptores magnetotérmicos (PÍA). Son mecanismos que se colocan en cada uno de
los circuitos para protegerlos de posibles sobreintensidades y cortocircuitos. Este mecanismo se estudiará con más detalle.
3.5. PUESTA A TIERRA
Según el reglamento electrotécnico para baja tensión (RBT), la puesta a tierra es el conjunto que comprende toda la ligazón metálica directa sin fusible ni protección alguna, de sección suficiente, entre determinados elementos o partes de una instalación y un electrodo, o grupo de electrodos, enterrados en el suelo, con objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no existan diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo tiempo permita el paso a tierra de las corrientes de falta o la de descarga de origen atmosférico.
La corriente alterna que llega a las viviendas tiene una tensión de 220v que viene suministrada con dos conductores. A uno de estos conductores se le llama conductor de fase y al otro conductor neutro.
Existe diferencia de potencial entre el conductor de fase y la tierra que pisamos o entre el mismo conductor y cualquier otra masa suficientemente grande y conductora, de manera que si tocamos el conductor de fase con nuestro cuerpo a la vez que estamos pisando el suelo o tocando alguna masa, nuestro cuerpo hará de conductor de la corriente eléctrica desde la fase al suelo o la masa, lo cual podría matarnos.
Imaginemos que en un aparato que tiene la carcasa metálica, como por ejemplo un frigorífico, se produce una imperfección en el aislante del conductor de fase que llega hasta el motor del aparato, y que este conductor de fase esté tocando la carcasa metálica del frigorífico. Cuando una persona inocentemente vaya a abrir el frigorífico y toque con alguna parte de su cuerpo la carcasa metálica, recibirá una descarga eléctrica. Esto se puede evitar si colocamos un conductor que vaya unido a la carcasa del aparato y que llegue hasta un electrodo enterrado en la tierra. De esta manera cuando se produzca el fallo comentado antes, la corriente se irá por el conductor hacia el electrodo y por consiguiente hasta la tierra, evitando así que pase a través de la persona. A esta corriente se le llama de derivación o de defecto.
Al conjunto formado por el conductor, el electrodo y la tierra se denomina puesta a tierra. Las partes de que consta la puesta a tierra son las sigueintes:
• El terreno: es el encargado de disipar las corrientes de defecto y las descargas de tipo
atmosférico.
• Toma de tierra: es el elemento de unión entre el terreno y el circuito de tierra instalado.
Está formada por los siguientes elementos: electrodo, línea de enlace con tierra y punto de puesta a tierra.
Electrodo: es una masa metálica que está en contacto con el terreno de forma que
facilite el paso de las corrientes de defecto hacia el terreno. Puede tener forma de placa con una superficie no inferior a 0,5 m2 y con un espesor de 2 mm. si es de
cobre; en caso de ser de hierro galvanizado, deberá tener un espesor de 2,5 mm. Se colocarán en posición vertical y si hay que utilizar más de una, se separarán como mínimo 3 metros. El electrodo también puede tener forma de pica, construida en cobre o acero de 14 mm. de diámetro como mínimo. Las de acero han de estar recubiertas con una capa protectora de cobre con espesor adecuado. La longitud mínima de pica es de 2 metros.
Línea de enlace con tierra: es la línea que une el electrodo o grupo de electrodos
con el punto a puesta a tierra. Este conducto será de cobre con un mínimo de 35 mm2 de sección. Si se usa otro material habrá que buscar la sección equivalente.
Punto de puesta a tierra: es un punto situado fuera del suelo que sirven de unión
entre la línea de enlace con tierra y la línea principal de tierra. Este punto está constituido por un dispositivo de conexión que permita la unión entre estos conductores.
• Línea principal de tierra: está formada por los conductores que parten desde el punto
de puesta a tierra. De esta línea principal de tierra salen las derivaciones para la puesta a tierra de las masas, a través de los conductores de protección.
• Derivaciones de la línea principal de tierra: son los conductores que unen la línea
principal de tierra con los conductores de protección o directamente con las masas.
Conductores de protección: son los que unen eléctricamente la derivación de línea
principal de tierra con las masas de las instalaciones. Estos conductores deberán tener la misma sección que la de los conductores del circuito, es decir que si hablamos del circuito mediano consumo, el conductor de protección debe tener una sección de 2,5 mm2.
4. MATERIALES ELÉCTRICOS 4.1. CONDUCTORES ELÉCTRICOS
En los conductores utilizados en electricidad, se distinguen dos partes fundamentales como son el alma metálica y la cubierta aislante, esta última normalmente de PVC.
Los metales y sus aleaciones, son buenos conductores de la electricidad, pero por su precio y características, los más utilizados son el cobre electrolítico y el aluminio. Se hace uso de la plata y el oro sólo en ocasiones especiales tales como pequeños contactos de precisión. Para secciones de conductores mayores de 35 mm2 se emplea el aluminio por su menor coste. En tendidos con
conductores de aluminio a veces se introduce en el interior de los mismos un alma de acero para dotar de una mayor resistencia a los conductores y evitar roturas.
Hagamos ahora una distinción entre lo que es un hilo, un cordón y un cable: un hilo o alambre, es un solo alambre macizo. Un cordón es un conductor que está compuesto por varios hilos unidos eléctricamente entre sí. Un cable es un conductor constituido por uno o varios hilos o cordones pero que están eléctricamente aislados entre sí.
De esta forma conociendo lo que es un cable, podemos hacer varias clasificaciones:
En función del número de hilos o cordones que forman el cable los podemos clasificar en monofilares o unipolares, bifilares o bipolares, trifilares o tripolares, tetrafilares o tetrapolares, pentafilares o pentapolares y multifilares o multipolares:
o Monofilares: son cables de un solo hilo o cordón, aislados con una funda de colorpara su
fácil identificación. Se utilizan principalmente en instalaciones fijas, contenidos en un tubo flexible de empotrar.
o Bifilares: son cables de dos hilos o cordones. Pueden ser paralelos con el recubrimiento
aislante del mismo color o cable de dos hilos o cordón con manguera. Este último son dos conductores, cada uno de ellos con su correspondiente aislante de colores diferentes, pero además tienen un segundo recubrimiento que los une.
o Trifilares: son cables de tres hilos o cordones. Es el que más se utiliza ya que el tercer
hilo se toma para la puesta a tierra.
o Tetrafilares: son cables de cuatro hilos o cordones y se utiliza para instalaciones
trifásicas.
o Pentafilares: son cables de cinco hilos o cordones y se utilizan en instalaciones
trifásicas con neutro y toma de tierra.
o Multifilares: son cables de más de cinco hilos o cordones según la aplicación a la que
vayan destinados.
En función de su constitución los podemos clasificar en rígidos y flexibles.
• Cable flexible: es aquél en el cual el alma es un cordón.
Para proporcionar a los circuitos la seguridad de un funcionamiento adecuado, sin calentamiento ni caídas de tensión excesivas, hay que elegir bien los cables.
Para la elección de un cable a la hora de realizar una instalación o reparación, hay que tener en cuenta la potencia que vamos a suministrar. A mayor potencia necesitaremos mayor sección en el conductor, para que éste pueda transportar mayor cantidad de corriente. También se debe tener en cuenta el tipo de recubrimiento.
En la mayoría de las instalaciones se suelen utilizar cables recubiertos de PVC, aunque en aparatos con un consumo importante conviene usar recubrimientos con materiales más resistentes al calor como es el caso del caucho.
Si la instalación está en el exterior o en una zona muy húmeda, conviene utilizar cables con doble capa de PVC para lograr una mayor resistencia a la humedad y a los agentes externos.
En el Reglamento para Baja Tensión (Decreto 2413/1973, de 20 de septiembre, publicado en el BOE de 9 de octubre),OJO YA NO ES ESTE!!! se muestran diferentes tablas donde se reflejan las intensidades máximas admisibles para todos los tipos de conductores.
Los conductores han de ir recubierto con aislante de diferentes colores para poder identificarlos:
o Para el conductor de fase se utiliza el color marrón, gris o negro. o Para el conductor neutro se utiliza el azul.
o Para el conductor de tierra se utiliza el doble color verde y amarillo.
o Cuando se trata de corriente continua se utiliza el color negro para identificar el polo negativo y
el color rojo para el positivo.
Se debe siempre evitar dobleces y retorcimientos en el cableado de instalaciones y aparatos para evitar calentamiento y accidentes.
4.2. TUBOS
Los tubos protectores se utilizan para alojar y proteger los conductores, tanto en montaje superficial, es decir sobre la pared o techo, como empotrado, es decir en el interior de paredes y techos.
Los tubos protectores han de estar fabricados con material aislante, siendo el PVC el que más se utiliza. Dependiendo del tipo de instalación se utilizan tubos rígidos o flexibles. Principalmente nos encontramos con tres tipos de tubos: el liso, el corrugado y la canaleta.
o Tubo liso: tiene textura rígida, está fabricado en PVC y se utiliza en instalaciones interiores de
superficie.
o Tubo corrugado: está fabricado en plástico y dotado de exterior rugoso y semiflexible, se suele
utilizar en instalaciones empotradas.
o Canaleta: tiene forma rectangular o cuadrada, está dotada de tapa fijada mediante presión. Está
fabricada en PVC y se utiliza en instalaciones interiores de superficie.
4.3. CAJAS DE EMPALME Y DERIVACIÓN
En las cajas de empalme y derivación es donde se alojan los empalmes, derivaciones, elementos de control, elementos de conexión, etc. de los diferentes circuitos de la instalación.
incendios, contactos y cortocircuitos, al alojar los extremos de los conductores del circuito en su interior.
Las cajas se fabrican con material aislante y pueden tener forma rectangular, cuadrada o redonda. Van provistas de orificios practicables que pueden abrirse a diferentes diámetros para insertar los tubos protectores. El tamaño varía según el número de conductores que vaya a alojar en su interior.
Existen modelos de cajas, tanto para montajes de superficie, como empotrados, de interior o de exterior. En caso de instalación Je superficie exterior, las cajas utilizadas se denominan
"estancas" y están elaboradas con materiales plásticos resistentes al ataque de agentes
atmosféricos. Las cajas utilizadas para alojar mecanismos (interruptores, conmutadores, tomas de corrientes, etc.) se les llama "cajillos".
Las conexiones que se realizan en el interior de las cajas se han de efectuar mediante conectores o regletas y no por enrollado o retorcimiento de los conductores con encintado recubriendo.
4.4. MATERIALES DE INSTALACIÓN INTERIOR O RECEPTORA
Son todos los elementos que se utilizan en una instalación eléctrica. Según su función se clasifican en: elementos de maniobra, elementos de conexión y elementos de protección. Veamos cada uno de ellos:
4.4.7. Elementos de maniobra
Son aquellos mediante los cuales controlamos el funcionamiento del circuito eléctrico. Los más destacados son:
Interruptor: es el mecanismo que permite la circulación o interrupción del paso de la corriente en
un circuito. Posee dos contactos metálicos uno de ellos fijo y el otro móvil, montados sobre un soporte aislante adecuado capaz de tolerar ciertas intensidades sin sufrir calentamiento excesivo. En el funcionamiento del interruptor existen dos posiciones: abierto, cuando no deja pasar la corriente eléctrica y cerrado, cuando deja pasar la corriente eléctrica a través de él. El interruptor se ha de colocar en el conductor de fase.
Conmutador: el conmutador posee tres terminales, uno de ellos es el llamado común" y los
otros dos son terminales independientes entre sí. La misión del conmutador consiste en pasar la corriente desde el terminal común a uno de los independientes, por eso tiene dos posiciones una para cada uno. Exteriormente, un conmutador es muy parecido a un interruptor, pero como ya hemos dicho éstos tienen tres terminales y los interruptores dos, lo que los distingue fácilmente. Se suelen utilizar para gobernar un punto de luz desde dos posiciones diferentes, como en una escalera por ejemplo.
Cruzamiento o llave en cruz: dispone de cuatro terminales, de los cuales, dos son de
entrada y dos de salida. Exteriormente puede parecemos un interruptor o un conmutador, pero se distinguen fácilmente por los cuatro terminales. Se suelen emplear para gobernar un punto de luz desde más de dos puntos diferentes combinándolos con conmutadores.
Pulsador: según su funcionamiento los hay de dos tipos diferentes, los normalmente
abiertos y los normalmente cerrados. Cuando el pulsador permite el paso de la corriente mientras se mantiene la presión sobre él y en el momento en que dejamos de ejercer presión, se corta el paso de la misma, se le llama normalmente abierto. Si su funcionamiento es al revés, es decir, que al pulsarlo cortamos el paso de la corriente eléctrica, se le llama normalmente cerrado. El pulsador está formado por dos contactos eléctricos, uno fijo y otro móvil, los cuales hacen contacto o se desconectan cuando se ejerce una fuerza que vence la resistencia de un muelle antagonista.
Variador o regulador: es una especie de mando que permite regular el nivel
lumínico. Este elemento lo que hace es controlar el valor de la tensión en el receptor.
El relé y el telerruptor: el relé es una especie de interruptor automático que abre o
cierra determinados circuitos. Podríamos decir que está compuesto por dos circuitos fundamentalmente, el circuito de mando y el de potencia o trabajo que es donde se conecta el aparato o circuito que se quiere controlar.
El funcionamiento del relé está gobernado desde el circuito de mando. Este circuito está formado por una bobina enrollada en un núcleo de hierro, de manera que cuando al circuito de mando llega una corriente, ésta genera un campo magnético en la bobina que produce la imantación del núcleo. Esta imantación, hace que se cierren unos contactos eléctricos, los cuales hacen la función de interruptor del circuito de potencia. Cuando cesa la corriente en el circuito de mando, desaparece la imantación y los contactos se vuelven a abrir. De esta forma con pequeñas corrientes en el circuito de mando gobernamos los interruptores del circuito de potencia.
mando. Mientras que el relé para mantener los contactos del circuito de potencia cerrados tenía que estar pasando una corriente por el circuito de mando, en el telerruptor, los contactos se cierran cuando al circuito de mando llega un impulso de corriente, y permanecen cerrados hasta que vuelve a llegar otro impulso al circuito de mando para abrirlos.
4.4.2. Elementos de conexión
Son aquellos mediante los cuales se efectúa la unión de receptores a la red eléctrica. Los más destacados son:
Bases de enchufe: son los puntos donde se pueden conectar los aparatos eléctricos,
mediante una clavija, al circuito. Disponen de dos o más elementos conductores, montados en un soporte aislante adecuado a la intensidad que circulará. Los puntos de conexión pueden adquirir dos formas diferentes que son la redonda (conocida como europea) y la plana (conocida como americana). Estas bases se fabricanpara instalaciones empotradas, instalaciones de superficie o aéreas que son las quese utilizan en la construcción de prolongadores. Algunas bases de enchufe llevanincorporados un fusible de cartucho como protección contra una sobrecarga.
Clavijas de enchufe: son las clavijas mediante las cuales se pueden conectar los aparatos
eléctricos a las bases de enchufe. Al igual que las bases están constituidas por dos o más elementos conductores, dentro de un soporte aislante y lógicamente existen en las formas europea y americana.
Clavijas múltiples, derivadores o triples: son un tipo elemento de conexión que se
conecta a una clavija de enchufe de la red y nos permiten disponer de dos o tres tomas para conectar los aparatos eléctricos.
Portalámparas y portatubos: el portalámparas y el portatubos son los elementos que
conectan las lámparas y los tubos fluorescentes al circuito eléctrico. Según la forma de sujeción de la lámpara a este elemento existen varios tipos. Los más usuales son el roscado y el bayoneta. Los portalámparas roscados están formados por un casquillo con rosca donde se sitúa uno de los contactos eléctricos y un segundo contacto en la parte interior central aislado del primero sobre un soporte aislante. Los portalámparas tipo bayoneta tienen los mismos elementos, pero con la diferencia, de que no existe rosca, sino dos orificios en el interior del casquillo donde se alojan dos salientes que posee el casquillo de la lámpara aplicando un leve giro y por presión. El tipo bayoneta es utilizado en aplicaciones donde existe vibración para impedir el desenroscado de la lámpara a causa de las mismas, como por ejemplo en los automóviles.
La forma de conexión que utiliza el portatubos es parecido al de los casquillos del tipo bayoneta, donde los conectores circulares del tubo se alojan en el interior del portatubos con un leve giro, quedando perfectamente alojado y sujeto al mismo por presión.
Prolongador: consiste en un cable flexible el cual dispone de una clavija aérea en uno de
sus extremos y una base de enchufe, también aérea, en el otro. La clavija se conecta a una toma de corriente, mientras que la base recibe la clavija del cable de conexión de algún aparato. De esta forma podemos conectar aparatos a la red que se encuentren alejados de alguna toma de corriente. Vulgarmente se les conoce como "alargaderas".
Conectores: Sirven para realizar la conexión de dos o más conductores de manera que se
garantize la continuidad del flujo eléctrico. El empalme por retorcimiento de los hilos utilizando cinta aislante, no se debe hacer, por lo que debemos utilizar regletas, bornes, o dedales.
4.4.3. Elementos de protección
Son aquellos que se encargan de proteger el circuito o instalación contra cortocircuitos, sobrecargas, contactos, derivaciones, etc. Los más destacados son:
a) Cortacircuito: es un elemento que protege la instalación en caso de que se produzca
una sobrecarga o un cortocircuito, interrumpiendo el paso de la corriente. Fundamentalmente se compone de tres piezas que son: el portafusible, el fusible y la base.
El portafusible es una pieza móvil en la cual se aloja el fusible. Permite cortar el
paso de corriente y la comprobación o sustitución del fusible.
El fusible es una pieza calibrada, de manera que, cuando pasa una determinada
intensidad por él se funde por efecto del calor cortando el paso de la corriente.
La base es la pieza donde se unen los conductores a proteger. Posee dos contactos
eléctricos donde encaja el portafusible y por consiguiente el fusible haciendo que la intensidad circule por él.
b) Magnetotérmico: es un elemento que sirve para proteger la instalación frente a
sobrecargas y cortocircuitos. Actúa automáticamente de dos formas diferentes: La primera cuando se produce un cortocircuito, a través de la acción magnética que ejerce una bobina sobre un núcleo de hierro cuando se recibe una subida brusca de intensidad. La segunda cuando se produce una sobrecarga, mediante la acción térmica que ejerce un determinado valor de corriente al pasar por un conductor compuesto por dos metales distintos. Cuando por el magnetotérmico pasa un determinado valor de intensidad, se acciona cortando el suministro y protegiendo así la instalación.
Una sobrecarga se produce cuando se conecta demasiada potencia al circuito, de manera que la intensidad que circula podría destruir la instalación por efecto del calor.
Un cortocircuito se produce cuando hay un punto en la instalación donde se tocan el conductor de fase y el neutro, produciéndose el paso de la corriente sin pasar por ningún receptor. Al no pasar por ningún receptor, la corriente no encuentra ninguna resistencia a su paso, con lo cual su valor se dispara, haciendo que los conductores se quemen por efecto del calor destruyendo así la instalación.
c) Diferencial: es un elemento que se acciona de forma automática en caso de fallo en el
aislamiento de conductores o receptores. La corriente necesita un cable de ida y otro de vuelta; asimismo el valor de la corriente de ida ha de ser igual que el de la de vuelta. Si se produjera una derivación de la comente hacia tierra, a través de una persona o través de la toma de tierra, ya no sería igual el valor de la corriente de ida y el de la corriente de vuelta; a esa diferencia se le llama corriente de defecto. En este caso, el diferencial detectaría esa diferencia y cortaría el suministro eléctrico antes de que se produjese un accidente. En este sentido, debemos hablar de otro concepto denominado “sensibilidad del diferencial” que no es mas que el valor de la corriente de defecto con la cual el diferencial se activará. En las viviendas normalmente se utilizan diferenciales cuya sensibilidad es de 30 mA, y que actúan en un tiempo no superior a 5 segundos.
4.5. EL TRANSFORMADOR
El transformador es un elemento capaz de transformar la tensión eléctrica alterna en otra mayor o menor.
Este elemento está constituido por dos devanados o arrollamientos denominados primario y secundario, los cuales se encuentran enrollados en un núcleo de hierro. Entre estos dos arrollamientos no existe contacto eléctrico, sólo magnético a través del propio núcleo. Dependiendo del número de vueltas de cada devanado transformará la tensión en un deter-minado valor.
El transformador es un elemento reversible, es decir, que se puede utilizar para transformar tensiones tanto en un sentido como en otro.
4.6. LAMPARAS
Las lámparas son los elementos que nos proporcionan luz cuando falta la principal fuente de iluminación natural como es el sol.
Existen multitud de lámparas de diferentes tamaños y utilidades de las cuales destacamos las siguientes:
4.6.1. Lámparas incandescentes
El funcionamiento de estas lámparas consiste en que al circular la corriente eléctrica a través de un filamento, éste se calienta por efecto Joule y emite ondas caloríficas y lumino sas. Como su funcionamiento es a elevada temperatura, para evitar que los elementos eléc tricos entren en combustión, se encierran en una ampolla hermética de vidrio donde previa mente se ha hecho el vacío y rellenado de un gas inerte. Las partes de una lámpara incandescente son:
• Ampolla: está construida en vidrio, practicado el vacío y rellenada de un gas inerte (como
puede ser una mezcla de argón o nitrógeno) para proteger al filamento evitando su quema. Estas ampollas pueden fabricarse en una gama de colores o acabados para ser utilizadas en diferentes aplicaciones.
• Casquillo: con este elemento se efectúa el contacto eléctrico de la lámpara con la red,
además de ejercer de soporte para la misma. Uno de los contactos se encuentra en el cuerpo del propio casquillo y el otro es un elemento central aislado eléctricamente del primero. Existen varios tipos de casquillos pero los más usuales son el de rosca Edison y el tipo bayoneta.
• Filamento: este elemento es el que produce la energía luminosa y calorífica por efecto
Joule llegando su temperatura de trabajo hasta los 3.400QC aproximadamente. Es un hilo
dúctil y maleable fabricado en wolframio o tungsteno y con forma helicoidal. Gracias a las características de estos materiales se pueden alcanzar dichas temperaturas de trabajo.
• Hilos conductores: son los que unen los contactos eléctricos del casquillo con el
filamento.
• Soportes del filamento: son unos alambres que se colocan para sujetar el filamento y evitar
su deformación a causa de la temperatura.
Esquema de una lámpara incandescente.
El encendido de una lámpara de incandescencia es instantáneo y no necesita de equipo auxiliar. El rendimiento luminoso es muy bajo debido principalmente a que gran parte de la energía eléctrica que se consume se transforma en calor. La vida media de una lámpara de este tipo es de 1.000 horas aproximadamente.
Estas lámparas están muy extendidas en el alumbrado doméstico, aunque gracias a la gran diversidad de formas y colores que pueden adoptar, tienen bastante importancia en el uso de señalización.
En función de las necesidades de iluminación han ido apareciendo nuevos tipos de lámparas incandescentes entre las que destacamos:
• Incandescentes con halógenos o lámparas halógenas: estas lámparas son creadas para
conseguir prolongar la vida del filamento, evitando la pérdida de partículas del mismo en su funcionamiento a altas temperaturas. Para ello se le añade en el gas de relleno una pequeña cantidad de yodo. De esta forma se dobla la vida útil de la lámpara llegando a unas 2.000 horas, además de mejorar su eficacia luminosa.
• Lámpara de doble envoltura: dado que el filamento de una lámpara halógena alcanza
altas temperaturas, puede ocurrir que al tocar una lámpara se provoque la destrucción de la ampolla de cuarzo, debido a que la grasa de la piel descompone la zona afectada, permitiendo la entrada de oxígeno y, por consiguiente, destruyendo el filamento. Para evitar esto se crea la lámpara de doble envoltura, que consiste en una ampolla de vidrio que envuelve a la primera de cuarzo, protegiéndola de esta forma de los contactos.
4.6.2. Lámparas de descarga en gas
Debido a la baja eficacia luminosa de las lámparas de incandescencia y ante la necesidad de iluminar cada vez espacios más grandes con un menor coste energético, los investigadores se vieron impulsados a buscar nuevos tipos de lámparas que cubrieran estas demandas. De esta forma se descubrieron las lámparas de descarga en gas.
Algunas sustancias cuando les son aplicadas pequeñas descargas eléctricas, producen radiaciones visibles; a este efecto se le llama electroluminiscencia. Cuando este mismo efecto se provoca pero en el seno de un gas, se le llama fotoluminiscencia, el cual es el principio de funcionamiento de las lámparas de descarga en gas.
Entre estas lámparas destacamos:
• Tubos fluorescentes: la luz que estos emiten es blanca, radiante y con muy bajo
consumo de energía, por lo que resultan ideales para iluminar zonas de trabajo. Principalmente el mecanismo está compuesto por el tubo, la reactancia o balasto y el cebador, instalados en un elemento de fijación donde se encuentran los portatubos y el portacebador.
Su funcionamiento es el siguiente: el tubo contiene gas a baja presión y en sus extremos tiene dos contactos o electrodos. Cuando se conecta el conjunto a la tensión, el cebador tiene la misión de que por él pase la corriente, esto provoca un calentamiento en el gas del interior del tubo, posteriormente el cebador corta bruscamente la intensidad produciéndose el primer arco dentro del tubo. Una vez que se produce el primer arco la corriente pasa a través del tubo y ya no es necesario el cebador. Los electrones en su desplazamiento a lo largo del tubo van chocando con ios átomos de gas argón y partículas de mercurio que se encuentran en el interior, produciendo de esta forma la radiación. Esta luz no es apreciada por el hombre, pero al chocar con las paredes del tubo que está impregnada de polvo fluorescente se hace visible al ojo humano. La reactancia o balasto es una bobina de hilo de cobre, arrollado alrededor de un núcleo de hierro, y tiene como misión suministrar una corriente constante necesaria para el tubo y crear una tensión de trabajo elevada para hacer saltar el arco. El gasto de energía para encender un fluorescente es grande, pero dura un corto espacio de tiempo.
La vida media de los tubos fluorescentes ronda entre las 6.000 y 10.000 horas. Cuando se aprecie ennegrecimiento en los extremos del tubo acompañado de una baja eficacia luminosa, nos indicará el final de la vida útil del mismo. Una avería muy común en los tubos fluorescentes es cuando éstos no se encienden y se aprecia una luz rojiza en sus extremos, es síntoma de que el cebador falla y hay que proceder a cambiarlo.
o Lámparas de vapor de mercurio: funcionan con el mismo principio de los tubos
fluorescentes pero en estas se aumenta la presión del gas, esto permite conseguir un mayor rendimiento. Están formadas por una ampolla de cristal en cuyo interior se encuentra el tubo de descarga, fabricado en cuarzo y relleno con gas argón y átomos de mercurio, donde se sitúan los electrodos. Los átomos de mercurio que existen en el tubo de descarga serán los encargados de emitir las radiaciones electromagnéticas al ser excitados por la corriente eléctrica.
