• Author / Uploaded
• Paito Ortegon

Citation preview

TALLER 1: CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD (MAGNITUDES ELÉCTRICAS FUNDAMENTALES, CONCEPTOS, UNIDADES, APARATOS DE MEDIDA).

CRISTIAN CAMILO VARGAS VASQUEZ CODIGO: 201611646

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA TECNOLOGÍA EN OBRAS CIVILES TUNJA 2018

INSTALACIONES ELECTRICAS Y DE TELECOMUNICACIONES

CRISTIAN CAMILO VARGAS VASQUEZ CODIGO: 201611646

INGENIERO: ALEJANDRO PALACIOS

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA TECNOLOGÍA EN OBRAS CIVILES TUNJA 2018

DEFINICIONES CONSIGNAR LAS DEFINICIONES DE LAS SIGUIENTES MAGNITUDES ELÉCTRICAS Y LAS UNIDADES CORRESPONDIENTES 1. Electricidad: La Electricidad es una propiedad física de la materia. Consiste en aquella interacción negativa o positiva existente entre los protones y los electrones de la materia. El origen etimológico de la palabra es Griego, quienes la estudiaron en esta civilización la llamaron “Ámbar” por el color tan versátil y luminoso que presentaba, sin embargo el término fue introducido en la sociedad científica por primera vez por el científico inglés William Gilbert en el Siglo XVI para describir el fenómeno de interacción de energía entre partículas. 2. Carga eléctrica: La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas a través de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de ellos 3. Resistencia eléctrica: Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. 4. Código de colores de resistencias: El código de colores de resistencia funciona a base de colores. En la actualidad existen una gran variedad de resistencias, son indispensables para los circuitos que utilizamos hoy en día. Analizaremos el código de colores de las resistencias para averiguar los valores que tienen. Este código es de gran utilidad debido a que no siempre tendremos un aparato como un multímetro. Recordemos que la unidad de medida de estos componentes es el Ohm. El código de colores de resistencia nos indica cuantos Ohms tiene esa resistencia. Además nos indica otros parámetros que veremos a continuación.Hay resistencias que sus valores vienen impresos sobre ellas, ya que tienen un tamaño grande. Pero cuando son muy pequeñas es más difícil, de manera que es mejor utilizar un código de colores en las resistencias para que allá una mejor facilidad de manejar el componente. RESISTENCIAS DE 4 Y 5 BANDAS Estas resistencias cada color representa un valor, como en el caso de la primera (1) le agregaremos su valor con la tabla inferior. Las primeras dos bandas establecen el valor del resistor como en el caso del primer color es (verde). Podemos observar, que en la tabla el color equivale a 5

entonces es la primera cifra. Luego la segunda banda es de color (blanco) observamos de nuevo en la tabla su valor es 9 esta sería la segunda cifra. La tercera es el multiplicador en esta es la que nos indicara los ceros al final, la tercera es de color café esta vale un 0 y posteriormente encontraremos su valor que es 590 Ohm.

TABLA DEL CÓDIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS

La cuarta banda de color dorado que es la tolerancia, es donde la resistencia tiene un porcentaje. En el cual el valor de la resistencia se puede encontrar entre un valor máximo y un mínimo. Como la resistencia es de 590 Ohm pero tiene una tolerancia de 5%. Entonces su valor máximo sería 619.5 Ohm y el valor mínimo 560.5 Ohm. La resistencia tendría cualquier valor que estaría entre el rango del valor máximo y mínimo (619.5 – 560.5). Entonces no sería precisamente los 590 Ohm, a causa de la tolerancia. También en código de colores de resistencia, en la banda de la tolerancia para no utilizar tantos ceros simplificamos con múltiplos una K (Kilo) o M(Mega). Por ejemplo hay veces que es necesario hacer alguna operación y podríamos confundirnos con demasiados ceros. La K equivalen 3 ceros y la M 6, existen más múltiplos pero estos son los comunes. Un ejemplo con una resistencia de 1000 Ohm esta seria 1k 0hm. Otro ejemplo de 4700 esta aplica igual se pone 4 luego un punto esto para indicar que ya no son miles 4.7K entonces para una de 1000,000 esta es 1M 0hm. También están las resistencias de 5 bandas. Para estas aplica lo mismo lo que

cambia es la multiplicadora sería la cuarta banda. Entonces las tres primeras bandas son los valores a indicar cuál es la necesaria y la quinta es la tolerancia.

Si la resistencia tiene la tolerancia mínima se obtendrá más cercano al valor deseado. ¿CUÁL ES LA CAUSA DE QUE EXISTAN ESTAS TOLERANCIAS? Porque hay valores de resistencias en los circuitos, que no son muy comunes, entonces es muy difícil encontrarlas en el mercado. Con la tolerancia te pueden ser útiles para llegar aproximado al valor deseado a la hora de realizar un proyecto. Los valores comerciales más comunes son de 100, 220, 330, 1K, 4.7k y 10k.

5. Conductor eléctrico: El adjetivo conductor se utiliza para calificar a aquello que conduce (guía, transporta, dirige). Eléctrico, por su parte, alude a lo que tiene, necesita o transmite electricidad: la forma de energía que se basa en la fuerza manifestada por el rechazo o la atracción entre partículas que tienen carga.

6. Conductancia eléctrica: Se denomina conductancia eléctrica (G) a la facilidad que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica; es decir, que la conductancia es la propiedad inversa de la resistencia eléctrica. 7. Corriente eléctrica: La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material.2 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del mismo. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se lo denomina intensidad de corriente eléctrica 8. Corriente continua: La corriente continua (abreviada CD en español y DC en inglés, de direct current) se refiere al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial y carga eléctrica, que no cambia de sentido con el tiempo9. Corriente alterna: Corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) se denomina a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la oscilación senoidal 1con la que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se sobrentiende que se refiere a la corriente alterna senoidal. 10. Tensión eléctrica: La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje)12 es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.3 Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el voltio 11. Potencia eléctrica: La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un momento determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio o watt (W). 12. Ohmio: El ohmio u ohm (símbolo Ω) es la unidad derivada de resistencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades. Su nombre se deriva del apellido del físico alemán Georg Simon Ohm (1789-1854), autor de la Ley de Ohm.

13. Culombio: El culombio o coulomb (símbolo C) es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor del físico francés Charles-Augustin de Coulomb. 14. Voltio: El voltio o volt por símbolo V, es la unidad derivada del Sistema Internacional para el potencial eléctrico, la fuerza electromotriz y la tensión eléctrica. Recibe su nombre en honor a Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química. 15. Vatio: El vatio o watt es la unidad derivada coherente del Sistema Internacional de Unidades (SI) para la potencia. Su símbolo es W. Es igual a 1 julio por segundo (1 J/s). El vatio, sus múltiplos y submúltiplos son unidades aplicables a cualquier potencia, sea esta mecánica, eléctrica, magnética, acústica, o de cualquier otra índole. Debido a que el vatio es una unidad pequeña, es común expresar la potencia también en kilovatios (kW = 1000 W) o megavatios (MW = 1 000 000 W). Al ser el vatio es una unidad coherente del SI, se puede expresar algebraicamente combinando otras unidades coherentes del SI con la multiplicación y exponenciación. Por ejemplo, expresado en unidades eléctricas, el vatio se puede expresar como W = V ⋅ A; en unidades usadas en la hidráulica: W = Pa ⋅ m3/s. 16. Siemens: Se denomina siemens1 (símbolo S) a la unidad derivada del SI para la medida de la conductancia eléctrica, que se representa con la letra G. Se nombró así por el ingeniero alemán Werner von Siemens. Su inversa es la resistencia eléctrica, que se representa por la letra R y cuya unidad es el ohmio. En donde I es la intensidad eléctrica o corriente eléctrica, y V es el voltaje (tensión o diferencia de potencial eléctrico). 17. Ohmímetro: Un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. Su diseño se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia de baja medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro que está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser fijo el voltaje de la batería, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa. Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá dado por:

Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba. Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvin. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida. El Óhmetro fue inventado por el físico alemán George Simon Alfred Ohm. 18. Voltímetro: Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. 19. Amperímetro: Un amperímetro en términos generales, es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico. El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante. 20. Vatímetro: El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente» o amperométrica, y una bobina móvil llamada «bobina de potencial» o voltimétrica. 21. Contador de energía: El vatihorímetro, contador eléctrico, contador de luz o contador de consumo eléctrico, es un dispositivo que mide el consumo de energía eléctrica de un circuito o un servicio eléctrico, siendo éste su objetivo específico. Normalmente están calibrados en unidades de facturación, siendo la más común el kilovatio-hora [kWh]. Existen contadores electromecánicos y electrónicos. Los electromecánicos utilizan bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnéticos, produce un giro que mueve las agujas del cuadrante. Los contadores electrónicos utilizan convertidores analógico-digitales para hacer la conversión. En los contadores sin telegestión, se lleva a cabo la lectura del contador una vez por período de facturación. Los contadores de telegestión aprovechan que están instalados en smart grid para enviar a la compañía distribuidora los datos de consumo con una frecuencia mayor. Conforme progrese la implantación de las

smart grids, esto permitirá una generación más ajustada a la demanda real de cada momento del día. 22. Multímetro: Un multímetro, también denominado polímetro o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas, como corrientes y potenciales (tensiones), o pasivas, como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma, con alguna variante añadida. 23. Definir la ley de Carga eléctrica y ley de Coulomb. 



la ley de Carga eléctrica: La ley de cargas enuncia que las cargas de igual signo se repelen, mientras que las de diferente signo se atraen; es decir que las fuerzas electrostáticas entre cargas de igual signo (por ejemplo dos cargas positivas) son de repulsión, mientras que las fuerzas electrostáticas entre cargas de signos opuestos (una carga positiva y otra negativa), son de atracción. El átomo está constituido por protones con carga positiva (+), electrones con carga negativa (–) y neutrones, unidos por la fuerza atómica. La fuerza que ejercen las respectivas cargas de protones y electrones se representan gráficamente con líneas de fuerza electrostática. ley de Coulomb: La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.

24. Definir la unidad de conductancia: La unidad SI de conductividad es el S/m y, sin otro calificativo, se refiere a 25 ° C (temperatura estándar). A menudo, en la industria se utiliza la tradicional unidad de μS/cm. Los valores de μS/cm son más altos que los de μS/m en un factor de 100. De vez en cuando se encuentra en la escala de los instrumentos una unidad denominada como "CE" (conductividad eléctrica): 1 CE = 1 S/cm. A veces se encuentra la llamada mho (recíproco de ohmio): 1 mho/m = 1 S/m. La célula estándar comúnmente utilizada tiene un ancho de 1 cm, y así, para agua muy pura en equilibrio con el aire podría tener una resistencia de aproximadamente 106 ohm, conocido como Megaohmio. El agua ultra pura podría alcanzar 10 megaohms o más. Así, en el pasado, se utilizó el Megaohmio-cm (= μS/cm), a veces abreviado a "Megaohmio".3 A veces, una conductividad se da sólo en "microSiemens" (omitiendo el término de distancia en la unidad). Si bien esto es un error, a menudo se puede suponer que es igual a la tradicional μS/cm. La típica conversión de la conductividad a los sólidos disueltos totales se realiza

suponiendo que el sólido es cloruro de sodio: 1 μS/cm es equivalente entonces a cerca de 0,6 mg de NaCl por kg de agua. La conductividad molar tiene en el SI la unidad S.m2.mol−1. Las publicaciones más antiguas utilizan la unidad Ω−1.cm2.mol−1. EJERCICIOS - (60%): RESOLVER LOS SIGUIENTES EJERCICIOS 1) 1 A=1000 mA 2) 2.1 RTA =

1 OHM=0.001 KILO OHM X=33 KILO OHM

RTA = 33000 OHM 2.2 RTA =

1 OHM=0.01 KILO OHM X=6.8 M OHM

RTA = 6800 OHM 2.3 RTA =

1 OHM=1.0X10−6 M OHM X=0.47 M OHM

RTA = 4.7X 10−7 OHM 2.4 RTA =

1 OHM=0.001 KILO OHM X=10 KILO OHM

RTA = 10000 OHM 2.5 RTA =

1 OHM=1000 m OHM X=220 m OHM

RTA = 0.22 OHM 3)

𝑄

𝐼=𝑇 𝐼=

22.5 𝑄 15 𝑆𝐸𝐺

𝐼 = 1.5 AMPERIOS (A) 4)

4.1 RTA =

1 VOLTIO=0.001 KILO VOLTIO X=13.2 KILO VOLTIO

RTA = 13200 VOLTIO

4.2 RTA =

1 VOLTIO=1.0 X 10−6 M VOLTIO X=0.5 M VOLTIO

RTA = 5X10−7 VOLTIO 1 VOLTIO=1000 m VOLTIO

4.3 Rta: RTA =

X=250 m VOLTIO

RTA = 0.25 VOLTIO 4.4 RTA =

1 VOLTIO=1000000000000µ VOLTIO X=3.35X107 µVOLTIO

RTA = 3.35X10−5 VOLTIO 4.54.4 RTA =

1 VOLTIO=1000 m VOLTIO X=0.2 m VOLTIO

RTA = 2 x 10−4 VOLTIO 5)

5.1 RTA =

1VATIO=0.001KILO VATIO X=3.2KILO VATIO

RTA = 3200 VATIOS 5.2 RTA =

1000000VATIO=1 M VATIO X=0.45 M VATIO

RTA = 450000 VATIOS 5.3 RTA =

1VATIO=1000 m VATIO X=380 m VATIO

RTA = 0.38 VATIOS

5.4 RTA =

745.66272 VATIO=1 HP X=3.35 HP

RTA = 2497.970112 VATIOS

5.5 RTA =

735.39875 VATIO=1 CV X=0.75 CV

RTA = 540.5180813 VATIOS