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C.A. METRO DE CARACAS GERENCIA EJECUTIVA DE MANTENIMIENTO GERENCIA MATERIAL RODANTE UNIDAD DE INGENIERIA Y ESTADISTICA

CURSO DE ELECTRICIDAD BÁSICA

Elaboración: Heriberto Zapata Unidad de Ingeniería y Estadística Area de Ingeniería Julio 2007

Curso de Nivelación

Elaboración: Heriberto Zapata...........................................................................................1 Historia del Desarrollo de la Electricidad......................................................................3 HISTORIA ....... Inicio ....... de ....... la ....... ELECTRICIDAD...............................8 Nociones básicas de Electricidad y Electrónica..........................................................31 Corriente Continua .....................................................................................................34 Glosario de electricidad...............................................................................................36 Unidades de medida.................................................................................................36 Conceptos básicos....................................................................................................36 Ley de Ohm.................................................................................................................37 Resistencia Eléctrica....................................................................................................38 Asociaciones de Resistencias......................................................................................41 Capacitores o Condensadores......................................................................................46 Asociación de Condensadores.................................................................................47 Bobinas........................................................................................................................49 Diodos..........................................................................................................................53

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Curso de Nivelación Para Técnicos

Historia del Desarrollo de la Electricidad

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Evolución de la Humanidad El crecimiento tanto del Consumo Energético per Cápita, como el control de la Energía, han sido una constante. En el desarrollo de Norte América (ver gráfica), el consumo a partir del año 1900 observa un crecimiento acelerado, hecho que concuerda con la aceptación y desarrollo de la Energía Eléctrica en Corriente Alterna. En lo que se refiere a uso del combustible primario de energía, se tiene que el Petróleo, el Carbón y el Gas han sido, a través del tiempo, nuestras principales fuentes energéticas. Consumo Energético y fuentes primaria de Energía en USA desde 1850

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El Ascenso del Hombre y su asociación al consumo y control de la Energía. La Evolución ha transportado al Hombre desde una sociedad recolectora, cazadora, pasando por la agrícola, hasta llegar hoy en día a la sociedad tecnológica, donde el consumo per cápita de USA está cercano a los 450 MBTU/Hab. Probablemente el Hombre durante su permanencia en una sociedad recolectora consumía no más de unos 10 BTU/Hab. Este crecimiento del consumo es un buen indicativo del progreso alcanzado y de la complejidad de la organización social en la que vivimos. Población y Consumo per cápita de USA desde 1850

Flujo de Energía en los Estados Unidos de Norte América año 1996

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Flujo de Energía Eléctrica en los Estados Unidos de Norte América año 1996

U.S. Electric Power Industry Net Generation, 2004 (EIA)

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¿Cómo era el Mundo

antes del año 1800?

Agitado, lleno de incertidumbre y agotado. Con esperanza de cambio como producto de tres importantes revoluciones: Revolución Industrial ..........................................Iniciada en 1760 Revolución Norteamericana..................................Iniciada en 1775 Revolución Francesa............................................Iniciada en 1789

La Revolución Industrial

Se desarrolló en Inglaterra,

principal nación industrial de la época.

Los Hombres que la realizarón fueron: Artesanos, Molineros, Relojeros, Constructores de Canales y Herreros. La Industria Manufacturera era Casera NEWTON era un anciano. La Royal Society estaba en decadencia. El auge quedaba atrás. El Campo era el lugar de trabajo y el trabajador vivía no al sol, sino en la pobreza y en la oscuridad. Con los molinos se inicia la Revolución, continúa con los constructores de canales. El Agua era el motor. Se Inicia la Automatización con los relojeros. Se Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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desarrolla el Telar. Se mejora la producción de Cerámicas. Nuevos procesos para la elaboración del Hierro y el Acero se ponen en práctica. La máquina de Vapor (J.Watt) cambia el concepto de fuerza motriz. J. Bronowski (El Ascenso de Hombre) Antes del año 1800 el Hombre iluminaba sus hogares con:

Fuego, Velas, Lámparas de Aceite Vegetal, de Ballena y de Kerosene. Y usaba como fuerza motriz: al Hombre por si mísmo, los Animales, Viento, Agua, y Vapor.

HISTORIA ....... Inicio ....... de ....... la ....... ELECTRICIDAD Thales de Miletus (630-550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ambar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos. Sin embargo fué el filósofo Griego Theophrastus (374-287 AC) el primero, que en un tratado escrito tres siglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio cientifico sobre la electricidad.

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Algunos Inventos, Descubrimientos e Innovaciones de los siglos XV - XVI y XVII :

1447 Gutember (Alemán) Imprenta

1628

Harvey

(Inglés)

Circulación

Sanguínea 1583 Galileo (Italiano) Péndulo 1642 Pascal (Francés) Máquina sumadora 1589 Harington (Inglés) W.C. 1643 Torricelli (Italiano) Barómetro 1590 Galileo (Italiano) Ley de caída de 1654 Guericke (Alemán) Máquina cuerpos neumática 1593 Galileo (Italiano) Termómetro 1657 Huygens (Alemán) Péndulo del Reloj 1608 Lippershey (Holandés) Telescopio 1661 Boyle (Irlandés) Metanól 1609 Galileo (Italiano) Telescopio 1670 Newton (Inglés) Cálculo 1609 Kepler (Alemán) Movimiento de los 1675 Roemer (Danés) Velocidad de la luz Planetas 1614 Napier (Escocés) Logaritmo 1687 Newton (Inglés) Ley de Gravedad 1619 Descarte (Francés) Geometría 1687 Newton (Inglés) Ley del Movimiento 1690 Huygens (Alemán) Teoría de Ondas 1620 Oughtred (Inglés) Regla de Cálculo de la Luz

En 1600 La Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544-1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo éste trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo. Gilbert fue el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "elektron" = ambar. Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.

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Brújula de 1562 En 1672 El Físico Alemán Otto von Guericke (1602-1686) desarrolló la primera máquina electrostática para producir cargas eléctricas. Máquina que consiste de una esfera de azúfre torneada, con una manija a través de la cual, la carga es inducida al posar la mano sobre la esfera.

Guericke

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Algunos Inventos, Descubrimientos e Innovaciones en el siglo XVIII:

1709 Cristófori (Italiano) Piano

1777

Lavoisier

(Francés)

Explicación

Combustión 1714 Fahrenheit (Alemán) Temómetro de 1778 Jouffroy (Francés) Bote de Vapor Mercurio Experimental 1745 Von Kleist (Alemán) Botella de Leyden 1780 Franklin (US) Lentes Bifocales 1745 Musschenbroeck (Alemán) Botella de 1783 Montgolfier (Francés) El Globo Leyden 1752 Franklin (US) Pararrayos 1785 Cartwright (Ingl\'e9s) Telar Mecánico 1761 Harrison (Inglés) Cronómetro 1785 Blanchard (Francés) Paracaídas 1785 Ransome (Inglés) Arado de Hierro 1769 Watt (Escocés) Máquina de Vapor Fundido 1770 Cugnot (Francés) Carro de Vapor 1792 Murduch (Escocés) Lámpara de Gas 1796 Senefelder (Bohemio-Alemán) 1774 Priestley (Inglés) Oxígeno Litografía 1777 Miller (Inglés) Sierra Circular 1797 Wittemor (US) Máquina de Tarjeta En 1733 El Francés Francois de Cisternay Du Fay (14/Sep/1698 - 1739) fue el primero en identificar la existencia de dos cargas eléctricas, las cuales denominó electricidad vitria y resinosa:

Positiva y Negativa.

En 1745 Se desarrolla lo que daría paso al Condensador Eléctrico, la botella de Leyden por E. G. Von Kleist (1700-1748) y Pieter Van Musschenbroeck (1692-1761) en la Universidad de Leyden, con esta botella se almacenó electricidad estática. Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Musschenbroeck

Botella de Leyden

En 1752 Benjamín Franklin (1706-1790) demostró la naturaleza eléctrica de los rayos. Desarrolló la teoría de que la electricidad es un fluido que existe en la materia y su flujo se debe al exceso o defecto del mismo en ella. Invento el pararrayos. En 1780 inventa los lentes Bifocales.

Franklin En 1766 El Químico Joseph Priestley (1733-1804) prueba que la fuerza que se ejerce entre las cargas eléctricas varía inversamente proporcional a la distancia que la separan. Priestley demostró que la carga eléctrica se distribuye uniformemente en la superficie de una esfera hueca, y que en el interior de la misma, no hay un campo eléctrico, ni una fuerza eléctrica. Priestley descubrió el oxígeno.

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Priestley En 1776 Charles Agustín de Coulomb (1736-1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Coulomb es la unidad de medida de Carga eléctrica.

Algunos Inventos, Descubrimientos e Innovaciones en el siglo XIX:

1800 Volta (Italiano) Pila

1849

Bourding

Turbina Gas 1802 Symington (Escocés) Bote 1849 Francis

(US)

(Francés) 1885 Benz (Alemán) Auto, Engra. Dif. Turbina 1885 Daimier

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(Alemán)

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Vapor Hidráulica Motocicleta 1824 Aspdin (Inglés) Cemento 1858 Siemens (Alemán) Horno 1885 Stanley Portland 1828

Henrry

(US)

p/ acería Transformador Elct. (US) 1864 Marcus (US) Automóvil 1887 Tesla (US) Motor de

Electromagneto

Exp.

1835 Talbot (Inglés) Fotografía 1866 Nobel (Suizo) Dinamita 1837 Davenport (US) Motor CD

Inducción 1888 Eastman (US) Cámara

Kodak 1868 Gramme (Belga) Dinámo 1889 Daimier (Alemán) Motor

de CD Gasolina 1876 Otto (Alemán) Motor 4 1837 Morse (US) Telégrafo 1892 Tesla (US) Motor CA ciclos 1892 Morrinson (US) Auto. 1845 Hoe (US) Rotatíva 1876 Bell (US) Teléfono Eléctrico 1846 Howe (US) Máquina de 1879 Edison (US) Lámpara 1893 Tesla (US) Radio coser Incandescente 1847 Staite (Inglés) Lámpara de 1882 Wheeler (US) Ventilador 1895 Diesel (Alemán) Motor Arco

Eléctrico

Diesel

En 1800 Alejandro Volta (1745-1827) construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica. Su inspiración le vino del estudio realizado por el Físico Italiano Luigi Galvani (1737-1798) sobre las corrientes nerviosas-eléctricas en las ancas de ranas. Galvani propuso la teoría de la Electricidad Animal, lo cual contrarió a Volta, quien creía que las contracciones musculares eran el resultado del contacto de los dos metales con el músculo. Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente contínua, fue así como desarrollo la Pila. Volt es la unidad de medida del potencial eléctrico (Tensión).

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Desde 1801 a 1815 Sir Humphry Davy (1778-1829) desarrolla la electroquímica (nombre asignado por él mismo), explorando el uso de la pila de Volta o batería, y tratando de entender como ésta funciona. En 1801 observa el arco eléctrico y la incandescencia en un conductor energizado con una batería. Entre 1806 y 1808 publica el resultado de sus investigaciones sobre la electrólisis, donde logra la separación del Magnesio, Bario, Estroncio, Calcio, Sodio, Potasio y Boro. En 1807 fabrica una pila con más de 2000 placas doble, con la cual descubre el Cloro y demuestra que es un elemento, en vez de un acido. En 1815 inventa la lámpara de seguridad para los mineros. Sin ningun lugar a duda, el descubrimiento más importante lo realiza ese mismo año, cuando descubre al joven Michael Faraday y lo toma como asistente.

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Davy

Lámpara de Seguridad de Davy

En 1812 El matemático Francés Siméon-Denis Poisson (1781-1849) publicó su trabajo más importante relacionado con la aplicación matemática a la Electricidad y Magnetismo, describiendo la leyes de la electrostática.

Poisson En 1819 El científico Danés Hans Christian Oersted (1777-1851) descubre el electromagnetismo, cuando en un experimento para sus estudiantes, la aguja de la brújula colocada accidentalmente cerca de un cable energizado por una pila voltáica, se movió. Este descubrimiento fué crucial en el desarrollo de la Electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Oersted es la unidad de medida de la Reluctancia Magnética.

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En 1820 Jean-Baptiste Biot (1774-1862) y Felix Savart (1791-1841) Franceses, determinan la conocida ley de Biot-Savart mediante la cual, calculan la fuerza que ejerce un campo magnético sobre una carga eléctrica y definen que la intensidad del campo magnético producido por una corriente eléctrica es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Biot

En 1823 Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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William Sturgeon (1753-1850) Inglés construye el primer electroimán.

Electroimán En 1823 Andre-Marie

Ampere

(1775-1836)

establece

los

principios

de

la

electrodinámica, cuando llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotríz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma dirección, y se repelen cuendo fluyen en contra. Ampere produce un exelente resultado matemático de los fenómenos estudiados por Oersted. Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica.

En 1826 Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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El físico Alemán Georg Simon Ohm (1789-1854) fué quien formuló con exactitud la ley de las corrrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se conoce como la ley de Ohm. Ohm es la unidad de medida de la Resistencia Eléctrica.

R= V / I

Ohm = Volt / Amper

En 1828 El matemático Inglés George Green (1793-1841) publicó el trabajo "An Essay on the Application of Mathematical Analysis to the Theories of Electricity and Magnetism" en el cual amplió el trabajo de Poisson obteniendo una solución general para el cálculo de los potenciales.

Commemorado con una placa en el piso de la abadía de Westminster.

En 1828

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El Americano Joseph Henry (1799-1878) perfeccionó los electroimanes, observó que la polaridad cambiaba al cambiar la dirección del flujo de corriente, y desarrolló el concepto de Inductancia Propia. En 1846 fue nombrado como el primer Director del Museo Smithsonian.

Henry

Bobinas de Henry

En 1831 Michael Faraday (1791-1867) a los 14 años trabajaba como encuadernador, lo cual le permitió tener el tiempo necesario para leer y desarrollar su interés por la Física y Química. A pesar de su baja preparación formal, dió un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento. Faradio es la unidad de medida de la Capacitancia Eléctrica. La tensión inducida en la bobina que se mueve en campo magnético no uniforme fue demostrada por Faraday, en un aparato como el que se muestra.

Faraday

Primer Generador Eléctrico

En 1835 Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Samuel F.B. Morse (1791-1867), mientras regresaba de uno de sus viajes, concibe la idea de un simple circuito electromagnético para transmitir información, El Telégrafo. En 1835 construye el primer telégrafo. En 1837 se asocia con Henry y Vail con el fin de obtener financiamiento del Congreso de USA para su desarrollo, fracasa el intento, prosigue solo, obteniendo el exito en 1843, cuando el congreso le aprueba el desarrollo de una línea de 41 millas desde Baltimor hasta el Capitolio en Washingto D.C. La cual construye en 1844.

Morse "

Transmisor

y

receptor

desarrollados

1844

por

Morse.

Museo

Smithsonian" Primer Mensaje transmitido

En 1858 ATC The American Telegraph Company construye el primer cable transatlántico desde la costa este de USA hasta Irlanda. En 1840-42 James Prescott Joule (1818-1889) Físico Inglés, quien descubrió la equivalencia entre trabajo mecánico y la caloría, y el científico Alemán Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz (1821-1894), quien definió la primera ley de la termodinámica demostraron que los circuitos eléctricos cumplían con

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la ley de la conservación de la energía y que la Electricidad era una forma de Energía. Adicionalmente, Joule inventó la soldadura eléctrica de arco y demostró que el calor generado por la corriente eléctrica era proporcional al cuadrado de la corriente. Joule es la unidad de medida de Energía.

Joule

Helmhotz

En 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) Físico Alemán a los 21 años de edad, anunció las leyes que permiten calcular las corrientes, y tensiones en redes eléctricas. Conocidas como Leyes de Kirchhoff I y II. Estableció las técnicas para el análisis espectral, con la cual determinó la composición del sol.

Kirchhoff

En 1847 Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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William Staite (1809-1854) Inglés recibió el crédito por el desarrollo de la Lámpara de Arco. Estas lámparas fueron comercialmente utilizadas a partir de 1876 con las mejoras introducidas por el Ruso Paul Jablochkoff (1847-1894). Experimentado su apogeo entre 1880 y 1890.

Lámparas de Arco En 1854 El matemático Inglés William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907), con su trabajo sobre el análisis teórico sobre transmisión por cable, hizo posible el desarrollo del cable transatlántico. En 1851 definió la Segunda Ley de la Termodinámica. En 1858 Inventó el cable flexible. Kelvin es la unidad de medida de temperatura absoluta.

Lord Kelvin

En 1859 Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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El Científico Alemán Julius Plücker (1801-1868) descubrió los Rayos Catódicos.

Julius Plücker En 1868 El Científico Belga Zénobe-Théophile Gramme (1826-1901) construyó la primera máquina de corriente contínua El Dinamo punto de partida de la nueva industria eléctrica. En 1870 patentó la teoría de la Máquina magneto-eléctrica para producir corriente contínua.

Gramme

Dinamo

En 1870 James Clerk Maxwell (1831-1879) Matemático Inglés formuló las cuatros ecuaciones que sirven de fundamento de la teoría Electromagnética. Dedujo que la Luz es una onda electromagnética, y que la energía se transmite por ondas electromagnéticas a la velocidad de la Luz Maxwell es la unidad del flujo Magnético.

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En 1876 Alexander Graham Bell (1847-1922) Escocés-Americano inventó el Teléfono.

Bell En 1879 El Físico Inglés Joseph John Thomson (1856-1940) demostró que los rayos catódicos estaban constituido de partículas atómicas de carga negativas la cual el llamo ¨Corpúsculos¨ y hoy en día los conocemos como Electrones.

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En 1881

Thomas Alva Edison (1847-1931) produce la primera Lámpara Incandescente con un filamento de algodón carbonizado. Este filamento permaneció encendido por 44 horas. En 1881 desarrolló el filamento de bambú con 1.7 lúmenes por vatios. En 1904 el filamento de tungsteno con una eficiencia de 7.9 lúmenes por vatios. En 1910 la lámpara de 100 w con rendimiento de 10 lúmenes por vatios. Hoy en día, las lámparas incandescentes de filamento de tungsteno de 100 w tienen un rendimiento del orden de 18 lúmenes por vatios.

En 1882 Edison instaló el primer sistema eléctrico para vender energía para la iluminación incandescente, en los Estados Unidos para la estación Pearl Street de la ciudad de New York. El sistema fue en CD tres hilos, 220-110 v con una potencia total de 30 kw.

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En 1884 Heinrich Rudolf Hertz (1847-1894) demostró la validez de las ecuaciones de Maxwell y las reescribió, en la forma que hoy en día es conocida. En 1888 Hertz recibió el reconocimiento por sus trabajos sobre las Ondas Electromagnéticas: propagación, polarización y reflexión de ondas. Con Hertz se abre la puerta para el desarrollo de la radio.

Hertz es la unidad de medida de la frecuencia. En 1884 John Henry Poynting (1852-1914) Físico Inglés, alumno de Maxwell. Publicó un artículo en el cual demostró que el flujo de Energía podía calcularse mediante una ecuación que representa la interrelación entre el campo Eléctrico y Magnético. Ecuación que representa el llamado Vector de Poynting

Poynting En 1888 Nikola Tesla (1857-1943) Serbio-Americano inventor e investigador quien desarrolló la teoría de campos rotantes, base de los generadores y motores polifásicos de corriente alterna. A Tesla se le puede considerar, sin ninguna duda, como padre del sistema eléctrico que hoy en día disfrutamos. Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Tesla es la unidad de medida de la densidad de flujo magnético.

Tesla

Motor C.A.

Algunas de sus patentes (+700): En 1888 Motor de inducción, la mejora del dinamo, el metodo para convertir y distribuir corrientes eléctricas. En 1890 el Motor de corriente alterna. En 1892 el Sistema de transmisión de potencia. En 1894 el Generador eléctrico. En 1896 el Equipo para producir corrientes y tensiones de alta frecuencia. En 1897 mejoras en el transformador eléctrico. Los derechos de sus patentes sobre sus sistemas de corriente alterna, transformadores, motores y generadores, los vendió a George Westinghouse (1846-1914) fundador de Westinghouse Company, pionera en el desarrollo comercial de la corriente alterna. En 1893 en la feria de Chicago Westinghouse y Tesla presentaron todo un sistema eléctrico en CA a escala a fin de demostrar sus bondades.

George Westinghouse

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En 1895 Westinghouse pone en servicio la Primera planta de Generación de Electricidad comercial en C.A. La Planta del Niagara.

Feria de Chicago 1893

Niagara

En memoria a Nikola Tesla

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Esfera de oro conteniendo las cenizas de TESLA, localizada en el Museo TESLA, Belgrado.

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Nociones básicas de Electricidad y Electrónica Definición de corriente eléctrica Entendemos como corriente eléctrica al flujo de electrones que circula a través de un conductor eléctrico. La circulación de estos electrones está determinada por las propiedades del medio a través del cual se movilizan. La corriente se divide en dos grandes ramas: alterna y continua. La corriente alterna es las que cambia de polaridad y amplitud en el tiempo. La corriente continua es la que permanece con polaridad y amplitud constante.

Estructura atómica de los conductores y aislantes Los elementos tienen propiedades conductoras o no de acuerdo a su estructura atómica. El grado de conductividad de un elemento viene dado por la cantidad de electrones de la última órbita del átomo. El cobre es un conductor. El átomo de cobre posee 29 protones en el núcleo y 29 electrones planetarios que giran en órbitas dentro de cuatro capas alrededor del núcleo. La primera capa contiene 2 electrones, la segunda 8, la tercera 18 y la cuarta, o capa más externa, 1 electrón. El número máximo permitido en la cuarta capa es de 2 x 42, o sea, 32. Entonces, este único electrón en la capa más externa no se halla ligado con fuerza al núcleo. Se puede mover fácilmente. Un átomo de un aislante posee dos o más órbitas, con cada una de ellas completada con la cuota de electrones. Por ejemplo, si un átomo tiene un núcleo de 10 protones, tendrá 10 electrones. En la primera capa tendrá 2 electrones, y el la segunda 8. Como la segunda órbita está completa, es muy difícil desalojar a un electrón fuera del átomo. La diferencia importante entre conductores y aislantes es que en un conductor hay uno o dos electrones en la capa externa, por lo tanto no están ligados con fuerza al núcleo, mientras que los aislantes tienen su última órbita completa o casi completa. Los semiconductores son elementos fabricados, que no se hallan en la naturaleza.

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Los

elementos

utilizados

en

la

producción

de

semiconductores

(mayoritariamente silicio), no poseen ninguna propiedad que sea de utilidad para conducir electrones, pero mediante un proceso conocido como doping, se adicionan átomos de impurezas (antimonio, fósforo, boro, galio, etc.) logrando dispositivos que permiten el paso de cargas eléctricas bajo determinadas condiciones.

Fenómenos asociados a la corriente eléctrica El paso de corriente eléctrica deja a su paso una serie de fenómenos físicos, que han sido estudiados y en algunos casos fueron aprovechados para otros usos, como por ejemplo el magnetismo. Vamos a repasar brevemente los principales fenómenos asociados a la circulación de electrones.

Temperatura En todo aparato existe un calentamiento debido al funcionamiento. Esto se debe a que no existen conductores perfectos. Todo conductor posee una resistencia intrínseca, que aunque sea muy baja, produce un consumo extra de energía, que al no ser aprovechada por el equipo, es disipada al ambiente en forma de calor.

Campo magnético alrededor de un conductor Cuando circula corriente a través de un conductor, se inducen campos electromagnéticos en torno al mismo. Este principio es el que se utiliza para los motores eléctricos, en los cuales el campo que generan los bobinados de alambre de cobre, son combinados con otros campos para producir esfuerzos que hagan girar al rotor del motor. Los generadores aplican el mismo principio, pero para la obtención de energía. También puede introducir interferencias, como cuando acercamos un cable con 220V de alterna a un cable que transporta una señal de audio.

Imantación Si se introduce un metal dentro de un campo electromagnético producido por corriente continua de gran intensidad, se logra ordenar las moléculas del metal, haciendo que este tome propiedades magnéticas. Esto no se produce con corriente alterna, ya que al cambiar constantemente el sentido del campo, no se logra ningún efecto magnetizador. Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Fuerza contraelectromotriz Es una fuerza que se produce en todos los bobinados. Es debido a que toda carga eléctrica tiende a oponerse a la causa que le dio origen. Las cargas inductivas como relés, bobinas, parlantes, etc. pueden generar rebotes de corriente muy grandes.

Tensión Es la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Su unidad de medida es el Volt.

Corriente Es la cantidad de electrones que circulan por un conductor en el lapso de 1 segundo. Su unidad de medida es el Ampere.

Resistencia Es el grado de oposición que genera un material al paso de la corriente eléctrica. Su unidad de medida es el Ohm.

Impedancia Es lo mismo que la resistencia. La diferencia es que la primera se refiere a corriente continua, y la segunda para corriente alterna.

Inductancia Fenómeno producido en las bobinas, las cuales presentan mayor impedancia cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente aplicada. Su unidad es el Henry.

Capacitancia Fenómeno producido en los condensadores, los cuales presentan menor impedancia cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente aplicada. Su unidad es el Faradio.

Conductancia Es la inversa de la resistencia. Su unidad es el Siemens.

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Corriente Continua La corriente continua (CC o DC) se genera a partir de un flujo continuo de electrones (cargas negativas) siempre en el mismo sentido, el cual es desde el polo negativo de la fuente al polo positivo. Al desplazarse en este sentido los electrones, los huecos o ausencias de electrones (cargas positivas) lo hacen en sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo. Por convenio, se toma como corriente eléctrica al flujo de cargas positivas, aunque éste es a consecuencia del flujo de electrones, por tanto el sentido de la corriente eléctrica es del polo positivo de la fuente al polo negativo y contrario al flujo de electrones y siempre tiene el mismo signo. La corriente continua se caracteriza por su tensión, porque, al tener un flujo de electrones prefijado pero continuo en el tiempo, proporciona un valor fijo de ésta (de signo continuo), y en la gráfica V-t (tensión tiempo) se representa como una línea recta de valor V. Ej: Corriente de +1v

Corriente Alterna En la corriente alterna (CA o AC), los electrones no se desplazan de un polo a otro, sino que a partir de su posición fija en el cable (centro), oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia determinada (número de oscilaciones por segundo). Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Por tanto, la corriente así generada (contraria al flujo de electrones) no es un flujo en un sentido constante, sino que va cambiando de sentido y por tanto de signo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilación de los electrones. En la gráfica V-t, la corriente alterna se representa como una curva u onda, que puede ser de diferentes formas (cuadrada, sinusoidal, triangular..) pero siempre caracterizada por su amplitud (tensión de cresta positiva a cresta negativa de onda), frecuencia (número de oscilaciones de la onda en un segundo) y período (tiempo que tarda en dar una oscilación). Ej: Corriente de 2Vpp (pico a pico) de amplitud, frecuencia 476'2 Hz (oscil/seg)

También se pueden emplear corrientes combinación de ambas, donde la componente continua eleva o desciende la señal alterna de nivel. Ej: Aplicando las dos señales anteriores, tenemos:

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Glosario de electricidad Trabajar con aparatos y elementos que funcionen o distribuyan la energía eléctrica significa que es necesario conocer las diferentes unidades que se utilizan para medir la intensidad o la potencia eléctrica, así como algunos conceptos básicos de la terminología utilizada por los profesionales de este sector.

Unidades de medida •

Voltio. Unidad utilizada para medir la diferencia de potencial o tensión entre dos puntos de un circuito eléctrico. Su abreviatura es V.

•

Vatio. Unidad que representa la potencia eléctrica. Un kilovatio es igual a 1.000 vatios. Se representa por la letra W.

•

Kilovatio/hora. Unidad de energía que se emplea para medir la cantidad de electricidad consumida. Se representa mediante la abreviatura Kw/h.

•

Amperio. Unidad de intensidad de la corriente eléctrica, cuyo símbolo es A. Representa el número de cargas (coulombs) por segundo que pasan por

un

punto

de

un

material

conductor

(1

amperio

=

1

coulomb/segundo). •

Ohmio. Se define como la unidad de medida de la resistencia eléctrica. Se representa por la letra griega omega.

Conceptos básicos •

Corriente eléctrica. Flujo de carga eléctrica que pasa por un cuerpo conductor; su unidad de medida es el amperio.

•

Corriente eléctrica alterna. El flujo de corriente en un circuito es llamado alterno si varía periódicamente de dirección. Se denota como corriente A.C. (Altern current) o C.A. (Corriente alterna).

•

Corriente eléctrica continua. El flujo de corriente en un circuito es llamado continuo si se produce siempre en una dirección. Se le denomina corriente D.C. (Direct current) o C.C. (Corriente continua).

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•

Circuito eléctrico. Conjunto de elementos del circuito conectados en una disposición tal que conforman un sistema para mover cargas eléctricas a lo largo de trayectorias cerradas.

•

Electricidad. Fenómeno físico resultado de la existencia de cargas eléctricas y de la interacción de ellas.

•

Instalación eléctrica. Conjunto de aparatos y circuitos asociados, en previsión de un fin particular: producción, conversión, transformación, distribución o utilización de la energía eléctrica.

•

Cuadro de distribución. Registro compuesto por un interruptor diferencial, así como los dispositivos de protección contra cortocircuitos y sobrecarga de cada uno de los circuitos que parten de dicho cuadro.

•

Conductor o cable. Elemento rígido o flexible mediante el que se distribuye la electricidad en todas sus fases.

•

Enchufe: Elemento terminal de una instalación eléctrica mediante el que conectamos los aparatos eléctricos y electrónicos a la red.

•

Interruptor. Mecanismo que mediante su accionamiento nos permite cortar o restablecer la corriente eléctrica en un circuito o elemento conectado a la red.

•

Conmutador. Interruptor especial que nos permite controlar un mismo circuito desde varios puntos. Ejemplo: en un pasillo, dos conmutadores nos permiten encender el alumbrado desde uno y apagar desde el otro (o viceversa).

•

Bornes de conexión o clemas. Elementos que mediante tornillos de presión permiten la unión de los conductores.

Ley de Ohm La ley de Ohm Es una ley publicada por un científico alemán de ese apellido, que postula lo siguiente: La intensidad de corriente que circula por un circuito dado, es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Esta ley rige el comportamiento de las cargas eléctricas dentro de los circuitos. Las fórmulas básicas se detallan a continuación: V= tensión I= corriente R= resistencia W= potencia V=I x R I=V / R R=V / I W=V x I=I2 x R =V2 / R Haciendo cambio de términos de las ecuaciones W V=W / I I2=W / R V2=W x R Ejercicios: Se recomienda practicar los siguientes ejercicios para asimilar correctamente la ley de ohm, pues nos será de constante utilidad en el estudio. •

En un circuito la carga resistiva es de 150 ohms, y la tensión aplicada es de 25 volts. Calcular la corriente circulante y la potencia disipada.

•

Un circuito entrega una potencia de 50 watts sobre una carga de 4 ohms. Calcular la corriente circulante y la tensión aplicada.

•

Calcular la resistencia necesaria para provocar una caída de tensión de 5 volts, con una tensión aplicada de 15 voltios. Calcular también la potencia disipara sobre la resistencia.

•

Calcular la caída de tensión sobre una resistencia de 5 ohms, con una corriente circulante de 0,58 amper.

•

Calcular la potencia disipada a partir de una resistencia de 25 ohms, con una tensión aplicada de 30 volts. Averiguar también la corriente circulante.

Resistencia Eléctrica

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Definición: La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un elemento a la circulación de electrones a través del mismo. Esta propiedad viene determinada por la estructura atómica del elemento. Si la última órbita de un átomo esta completa o casi completa por el número máximo de electrones que puede alojar, existirá una fuerza de ligado que hará que los electrones no puedan ser arrancados fácilmente del átomo. Tipos de resistencias: Las resistencias que comercialmente se utilizan son de carbón prensado, de película metálica (metal film), y de alambre.

Las resistencias de carbón prensado están hechas con gránulos de carbón prensado, que ofrecen resistencia al paso de la corriente eléctrica. Son comunes en aplicaciones de baja disipación. Típicamente se fabrican para soportar disipaciones de ¼, ½, 1 y 2 watts. Sin embargo, estas últimas ya no Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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son tan comunes, por su tamaño relativamente grande. Además, son bastante variables con la temperatura y el paso del tiempo. Las resistencias de película metálica o metal film, son utilizadas para aplicaciones donde se requiera una disipación elevada y gran estabilidad frente a los cambios de temperatura, y al propio paso del tiempo. Están hechas con una película microscópica de metal, la cual es bobinada sobre un sustrato cerámico. Las resistencias de alambre son utilizadas para trabajar con altas disipaciones. Están hechas con alambre de alta resistividad bobinado sobre un sustrato cerámico. En muchos casos están vitrificadas, para funcionar a altas temperaturas. Las disipaciones más comunes son de 5, 10, 15 y 20 watts. Debido a su disipación, no es extraño encontrar resistencias de este tipo que trabajen a temperaturas de hasta 100º C. Existen las llamadas resistencias variables, que pueden variar su resistencia por medio de un cursor que se desplaza sobre una pista de material resistivo. Los más comunes son lo potenciómetros y los preset. Los primeros son resistencias variables, mientras que los últimos son ajustables.

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Asociaciones de Resistencias Cuando se necesitan formar valores no comerciales de resistencias, o lograr obtener una menor disipación de potencia en cada una, se recurren a las asociaciones. Las resistencias pueden asociarse en serie, paralelo, y combinaciones de ambas. Vamos a estudiar cada caso, para pasar en el final de esta capitulo a ejercicios prácticos.

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Asociación serie En este tipo, las resistencias son colocadas una a continuación de la otra. La resistencia total es la suma de todas ellas.

Rt=R1 + R2 + … + Rn Cada resistencia produce una caída de tensión. La corriente que circula por cada una de ellas es siempre la misma. La caída de tensión total es la suma de todas las individuales. Vo=Vcc – (I x R1) – (I x R2) - … - (I x Rn) La potencia disipada por cada resistencia es la relación entre la corriente circulante y la caída de tensión que provoca. La potencia total es la suma de las individuales. Pt=(VR12 / R1) + (VR22 / R2) + … + (VRn2 / Rn)

Asociación paralelo En este tipo, las resistencias son colocadas todas juntas, uniendo sus extremos. La resistencia total es el siguiente

Para dos resistencias Rt=(R1 x R2) / (R1 + R2) Para mas de dos resistencias Rt=1 / ( (1 / R1) + (1 / R2) + … + (1 / Rn) ) La caída de tensión producida es determinada por la resistencia resultante de la asociación. Vo=Vcc – Rt Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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La corriente total que circula se reparte entre las resistencias, dependiendo del valor individual de cada una de ellas. It=(VR1 / R1) + (VR2 / R2) + … + (VRn / Rn) La potencia disipada por cada una de las resistencias es igual a la corriente que circula por cada una de ellas y a su resistencia individual. Pt=(IR12 x R1) + (IR22 x R2) + … + (IRn2 x Rn)

Comprobación de resistencias Para realizar la comprobación del estado de una resistencia, se necesita tener la herramienta fundamental para la electrónica. El Multímetro.

Para medir su valor y comprobar si está bien o no, tendremos que fijarnos en el código de colores de la resistencia para averiguar su valor, y compararlo con la lectura del multímetro. Para ello, seleccionaremos la escala apropiada, de acuerdo al valor de la resistencia.

La convención para el código de colores es la siguiente

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En este ejemplo, la primera cifra es un 2, la segunda es también un 2, y la tercera es el multiplicador, en este caso es 103, o sea, 1000. El cuarto color es la tolerancia, o sea, la variación que puede tener la resistencia con respecto al valor que figura en su código. Para evitar complicaciones, se usan múltiplos para valores grandes de resistencias Kilo ohm: Kohm=1000 Mega ohm: Mohm=1000000 CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS Color

Valor

Multiplicador Tolerancia

Negro

0

1

Marrón

1

10

Rojo

2

100

Naranja

3

1000

Amarillo

4

10000

Verde

5

100000

Azul

6

1000000

Violeta

7

Gris

8

Blanco

9

Dorado

0,1

5%

Plateado

0,01

10%

Sin color Si el valor tiene una tolerancia de mas o menos 10 %, podemos considerarla funcional para aplicaciones generales. Si su valor dista mucho del impreso en los colores, debemos reemplazarla por otra nueva.

Variación de la resistencia con el tiempo y la temperatura Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Toda resistencia tiene un coeficiente de variación por envejecimiento, y también por variación térmica. Las resistencias de carbón son las menos estables, ya que tienen una variación importante en los dos sentidos. Las resistencias de metal film son mucho más estables que estas últimas. Las resistencias de alambre también son estables. Las resistencias de carbón tienen un coeficiente de corrimiento por temperatura de (6/10000) x ºC negativo promedio, mientras que las de metal film poseen un corrimiento de (5/100000) x ºC positivo promedio. Asociando en serie una resistencia de carbón y una de metal film, se puede obtener una resistencia de corrimiento térmico nulo. Rt=Rcarbon + Rmf Rcarbon=Rt / 13 Rmf=Rt – Rcarbon Ejercicios: •

Se tienen asociadas en serie cuatro resistencias: 100 ohms, 220 ohms, 1,5 Kohms y 2,2 K ohms, con una tensión de 56 volts y una corriente de 0,08 amperes (80 miliamperes). Calcular la resistencia serie equivalente, la caída de tensión total y la individual para cada resistencia.

•

Se tienen asociadas en serie tres resistencias: 270 ohms, 4,7 Kohms y 15 ohms, con una tensión de 15 voltios y una corriente de 0,05 amperes (50 miliamperes). Calcular las caídas de tensión individuales para cada resistencia, la potencia disipada por cada una de ellas y la suma de las mismas.

•

Se tienen asociadas en paralelo dos resistencias: 180 ohms y 220 ohms, con una corriente de 0,1 ampere (100 miliamperes). Calcular la resistencia paralelo equivalente y la corriente circulante por cada rama del paralelo.

•

Se tienen asociadas en paralelo tres resistencias: 1 Kohm, 2,2 Kohms y 2,2 Mohms, con una tensión de 60 volts. Calcular la resistencia paralelo Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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equivalente, la corriente por cada rama del paralelo y la caída de tensión total del circuito.

Capacitores o Condensadores Definición: El capacitor es un componente que, como su nombre lo indica, almacena energía durante un tiempo, teóricamente infinito, pero que en la realidad depende de la RSE (resistencia serie equivalente), un tipo de resistencia de pérdida que presenta todo capacitor. El capacitor se comporta como un circuito abierto para la corriente continua, pero en alterna su reactancia disminuye a medida que aumenta la frecuencia. Hay capacitares de varios tipos. Aquí vamos a centrarnos en lo más comunes.

Tipos de capacitores Cerámicos: Son condensadores muy baratos, pero tienen la desventaja de ser muy variables con el tiempo y la temperatura. Además, su capacidad es baja en relación con su tamaño. Generalmente se utilizan como acopladores en audio. Poliéster: Son condensadores muy grandes en función de su capacidad, pero son muy estables con el tiempo y la temperatura. Permiten obtener aislaciones muy altas (comercialmente los hay hasta de 630 volts). Generalmente se utilizan como base de tiempo en osciladores que requieran mucha estabilidad. En cuestiones de audio, presentan mejor sonido que los cerámicos. Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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Electrolíticos: Son capacitores que logran grandes capacidades en tamaños reducidos. Esto se debe a que presenta una construcción con una sustancia química como dieléctrico, en vez de poliéster o cerámica como los anteriores. Eso produce que este tipo de capacitor tenga polaridad. Su desventaja es que son extremadamente variables con el tiempo y la temperatura, y su costo es relativamente alto a altas capacidades o altas aislaciones. Su uso se centra generalmente en filtros de fuente y salida de audio de amplificadores. Tantalio: Es parecido al anterior en el hecho de que permite obtener altas capacidades en pequeños tamaños, pero son más estables que los anteriores con respecto a la temperatura y el transcurso del tiempo. También presentan polaridad. Se utilizan sobre todo en audio. Variables: Presentan la característica de poder variar su capacidad, variando la superficie de las placas del condensador, o la distancia entre ellas.

Asociación de Condensadores Al igual que las resistencias, se pueden formar combinaciones en serie o en paralelo de capacitores. La diferencia radica en que el valor resultante es totalmente al inverso de las resistencias. Asociación serie: En este tipo, los capacitores son colocados uno a continuación del otro. La capacidad total es la siguiente

Para dos capacitares Ct=(C1 x C2) / (C1 + C2) Para mas de dos capacitares Ct=1 / ( (1 / C1) + (1 / C2) + … + (1 / Cn) ) Asociación paralelo: En este tipo, los capacitores son colocados todos juntos, uniendo sus extremos. La capacidad total es el siguiente

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Ct=C1 + C2 + … + Cn

Comprobación de capacitores Para comprobar un capacitor necesitaremos de un multímetro analógico (con aguja, no con display), o de un comprobador de capacitores, aunque este último es un instrumento bastante costoso. Como en la práctica la unida del Faradio es muy grande, se usan submúltiplos Micro Faradio: µF=C/1000000 nano Faradio: nF=µF/1000 pico Faradio: pF=nF/1000 Con un multímetro analógico en la escala de ohms, procederemos a comprobar el estado del mismo. Para ello, seleccionaremos la escala correspondiente, que se muestra en la siguiente tabla:

TABLA DE ESCALA PARA MEDICIÓN DE CAPACITORES < 1 µF

R x 10000

1 – 10 µF

R x 1000

10 – 47 µF

R x 100

47 – 470 µF

R x 10

> 470 µF

Rx1

Los valores son aproximados Seleccionamos una escala intermedia, por ejemplo Rx10. Medimos los terminales del capacitor. Realizamos lamedición invirtiendo las patas, o sea, dando vuelta el capacitor y midiéndolo al revés que el paso anterior. En el paso anterior, la aguja del multímetro debe dar un salto, y luego volver al principio (resistencia infinita). Si la aguja no salta, es porque el capacitor está estropeado. En cambio, si la resistencia no se aproxima a infinito, es porque tiene fugas. Si la aguja sube hasta resistencia 0, el capacitor está en cortocircuito. Ejercicios: Gerencia de Material Rodante Unidad de Ingeniería y Estadística Área de Ingeniería

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•

Se tienen asociados en paralelo tres capacitores de 220µF. Calcular la capacidad equivalente.

•

Se tienen asociados dos capacitores de 100nF en serie, y estos dos en paralelo con uno de 220nF. Calcular la capacidad equivalente de la serie, y luego la equivalente con el paralelo.

•

Se tienen asociados tres capacitores de 22µF en serie. Calcular la capacidad equivalente.

•

Se tiene un paralelo formado por un capacitor de 10µF y otro de 47µF. A su vez, en serie con este paralelo hay una serie de dos capacitores, uno de 470µF y otro de 220µF. Calcular la capacidad equivalente del paralelo, de la serie, y de todo el conjunto.

Bobinas Definición: La bobina es un arrollado de alambre de cobre sobre un núcleo, que puede ser de aire (sin núcleo), de ferrite, hierro, silicio, etc. Con la corriente continua funciona como un conductor, oponiendo una resistencia que depende de la resistencia total del alambre bobinado. En alterna, en cambio, tiene la propiedad de aumentar su reactancia a medida que aumenta la frecuencia. Es a la inversa del capacitor. Combinado con el capacitor se pueden obtener circuitos resonantes, en los cuales la resonancia se produce cuando coinciden las frecuencias de corte de ambos elementos.

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Tipos de bobinas Las bobinas más comunes son las detalladas a continuación. Con núcleo de hierro: Este tipo está hecho con un bobinado de alambre de cobre sobre un soporte de hierro dulce. Este tipo de bobinas solo son apropiadas para aplicaciones de electroimán, donde la corriente a través del bobinado induce un efecto de imantación temporal sobre el hierro.

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Con núcleo de aire: La bobina esta arrollada en el aire, o sea, que no lleva núcleo. La inductancia de este tipo de bobinas es muy baja, pero tiene la ventaja de que son muy apropiadas para trabajar en altas frecuencias. Con núcleo de ferrite: Este material está hecho con hierro, carbono y otros metales, produciendo una barra a partir de un granulado muy fino de estos elementos. Se utilizan mucho en receptores de radio. Este núcleo permite aumentar la inductancia de la bobina, y son apropiados para altas frecuencias. Con núcleo laminado: Este núcleo está compuesto por delgadas chapas de silicio, que se entrelazan formando un núcleo compacto. Permite manejar elevadas potencias, y disminuye las pérdidas y el calentamiento. Una aplicación típica de las bobinas es el transformador. Es un dispositivo que consta básicamente de un bobinado primario, al cual se le aplica una tensión alterna, y uno secundario, del cual se extrae otra tensión mediante la inducción magnética del núcleo. Esta tensión depende de la relación de espiras entre los bobinados.

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Este tipo de dispositivos "no funciona con corriente continua", ya que es necesario la acción de una corriente alterna para lograr una inducción magnética. Dependiendo de su aplicación, los núcleos pueden ser también de ferrite o de aire, para altas frecuencias. Las bobinas se miden en Henry, pero como en la práctica es una unidad muy grande, se utilizan submúltiplos: Mili Henry: mHy=L/1000 Micro Henry: µF=µF/1000000

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Diodos Definición: Los diodos son dispositivos semiconductores de estado sólido, generalmente fabricados con silicio, al que se le agregan impurezas para lograr sus características. Poseen dos terminales, llamados ánodo y cátodo. Básicamente un diodo se utiliza para rectificar la corriente eléctrica. Su característica principal es que permite la circulación de corriente en un solo sentido. Por su construcción, el diodo de silicio posee en polarización directa (circulación de corriente de ánodo hacia cátodo) una caída de tensión del orden de los 0,6 a 0,7 voltios, y en inversa (bloqueo) tiene una corriente de fuga prácticamente despreciable. Hay diodos de uso especial, como los Zener, los Schottky, de Señal, etc. Vamos a describirlos a continuación.

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Tipos de diodos Diodos de uso general: Estos se utilizan principalmente como rectificadores, o como protección en aparatos a baterías, previniendo su deterioro al conectarlos con polaridad inversa a la utilizada. Generalmente no se los utiliza en alterna para frecuencias superiores a los 100 ciclos (100 Hertz). Este problema se llama "tiempo de recuperación", y es el tiempo que tarda el diodo en absorber el cambio de polaridad para bloquear la circulación de corriente. Si se hace trabajar un diodo a una frecuencia más alta que la estimada por el fabricante, el diodo comenzará a recalentarse hasta producirse un embalamiento térmico, con la consecuente quema del mismo. Diodos Zener: Estos diodos en directa se comportan como un diodo común, pero en inversa poseen lo que se denomina "tensión de Zener". Llegando a una determinada tensión inversa, el diodo comienza a conducir, y si se sigue aumentando la tensión, el Zener la mantendrá a un valor constante, que es su tensión de inversa. Pasando un límite, el diodo se destruye.

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Diodos Schottky: Estos diodos están diseñados para cumplir la misma función que los de uso general, pero a altas frecuencias. Se utilizan, por ejemplo, enfuentes de alimentación de computadoras, donde la frecuencia de la corriente alterna puede llegar a los 100KHz (100000 ciclos por segundo).

Diodos de Señal: Son diodos para utilizar en alta frecuencia, pero generalmente de poca potencia. Diodos LED: Son un tipo de diodos denominados "Diodo ElectroLuminiscente" (LED por sus siglas en Ingles). Tiene la propiedad de emitir luz cuando se le aplica una corriente en directa. Existen de muchos tipos, colores, e incluso destellantes y de varios colores. Diodos de potencia: Son diodos de encapsulado metálico, generalmente de grandes dimensiones. Se utilizan, por ejemplo, en cargadores de baterías y alternadores de automotores.

Comprobación de diodos Los diodos se comprueban con el multímetro, utilizando la escala R x 1 o, si el modelo lo posee, la posición de la escala que tiene el símbolo del diodo. En el primer caso, el multímetro (analógico o digital), en directa debe mostrar un valor de resistencia bajo (entre 20 y 500 ohms, depende del diodo), y en inversa un valor tendiendo a infinito.

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En caso de que la lectura en directa muestre un valor demasiado bajo o infinito, el diodo se encuentra dañado. Si la lectura en inversa tiene poca resistencia, indica que tiene fugas y necesita ser cambiado por uno bueno.

En el caso de tener la posición con el símbolo del diodo, un diodo sano tendrá en directa un valor entre 500 y 800 (dependiendo del tipo de diodo), mientras que en inversa deberá medir infinito. Caso contrario, el diodo está dañado.

Circuitos de ejemplo a) Rectificador de media onda: En este circuito, el diodo conduce durante la mitad del ciclo de corriente alterna. De este modo, solamente un semiciclo pasa al otro lado del circuito.

b) Rectificador de onda completa: En este circuito los diodos están configurados en puente, para hacer que ambos semiciclos de la corriente alterna pasen al positivo del circuito.

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c) Regulador de tensión con diodo Zener: En este circuito, el diodo zener forma un regulador de tensión, que protege al circuito de las variaciones de tensión provenientes de la fuente de alimentación.

d) Recortador de señal: En este circuito, un par de diodos en una salida de preamplificador produce un recorte simétrico de la señal de audio.

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