INTRODUCCIÓN A LA INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD ELECTRICIDAD

UNIDAD 1

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

¿Por qué es importante la Electricidad? Iluminación.

Comunicaciones (radio, televisión y

telefonía).

Transporte (aéreo, terrestre, marítimo, etc.)

Electrodomésticos.

Máquinas Industriales (Fábricas,

Hospitales, etc.)

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNImportancia de la Electricidad

15/08/2007. “Terremoto de Pisco” dejó a la ciudad sin fluido eléctricodurante mas de 2 semanas.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

15/08/2007. “Terremoto de Pisco” colapsó el 90% de las redeseléctricas de la ciudad.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN27/08/2011, el paso del Huracán “Irene”en EE. UU, con fuertes lluvias, relámpagosy vientos provocaron inundaciones y cortesde electricidad.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

27/08/2011. “Huracán Irene” deja sin energía eléctrica a 5 millones de usuarios en EE.UU.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Consumo industrial (22.9 kV, 13.2 kV y 10

kV)

GENERACIÓN TRANSMISIÓN DISTRIBUCIÓN

Líneas de Transmisión

Central de Generación Hidráulica y

TérmicaConsumo

residencial (220V y 380V)

Sistema Eléctrico Típico

Subestación de Potencia Elevadora

Subestación de Potencia Reductora

Redes, Subestaciones y

Alumbrado Público

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNPresa Tablachaca

Complejo Hidroeléctrico Mantaro, con una capacidad instalada de 1 008 MW,entró en operación en 1973.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Central Hidroeléctrica Santiago Antúnez de Mayolo, 798 MW

Central Hidroeléctrica de Restitución, 210 MW

7 Turbinasde C. H.SantiagoAntúnez deMayolo

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Subestación Eléctrica de Campo Armiño, 13,8 / 220 kV.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

La energía que se genera en elComplejo Mantaro es a la tensión de13,8 kV.

Esta se eleva a 220 kV, para sertransmitida, a los centros deconsumo, a través del SistemaEléctrico InterconectadoNacional.

L.T. Mantaro-Pachachaca-Callahuanca. 220 kV.

ElectricidadElectricidad

-La electricidad es una fuerza invisible que es parte denuestra vida diaria. La utilizamos para producir luz,movimiento y calor .

-El conocimiento de los átomos nos ayudará acomprender la electricidad

ÁtomosÁtomos

Todo los que nos rodea está formadopor átomos, como: el agua, las rocas,el aire, la electricidad incluso laspersonas.

El Atomo no se puede ver, pero loscientíficos tienen una idea de cómocientíficos tienen una idea de cómopodría verse

El atomo Está formado por dospartes básicas: El núcleo y el electrón

El núcleo y el electrón se atraen unosa otros (fuerza electrostática)

ÁtomosÁtomos Carga eléctrica: es el exceso o defecto de electrones que posee un

cuerpo.

La unidad de carga es el coulomb (C) : 1 C = 6.3 x 1-18 electrones

Normalmente, un átomo tiene el mismo número de electrones yprotones.(eléctricamente neutro)

ÁtomosÁtomos-Ley de la electrostática:

Cargas opuestas se atraen (Fuerza de atracción)

Cargas iguales se repelen (Fuerza de repulsión)

-Los átomos que poseen mas protones que electrones son iones positivos.El átomo está cargado positivamente

-Los átomos con más electrones que protones, son iones negativos. Elátomo está cargado negativamenteátomo está cargado negativamente

Circuito eléctricoCircuito eléctrico Arreglo de elementos, usados para controlar el voltaje y la

corriente con el propósito de obtener un beneficio útil de él.

El circuito posee tres elementos básicos:

Fuente de voltaje

Conductor

CargaCarga

Circuito eléctricoCircuito eléctrico Fuente de voltaje o alimentación: Dispositivo que mueve los

electrones .Se representa por la letra E o V

Conductor:Camino por donde circula los electrones

Carga:Cualquier dispositivo que utilice la corriente eléctrica

Circuito eléctricoCircuito eléctrico

-La carga ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica.(R)

-La corriente sale del terminal negativo de la batería (fuente de voltaje) pasapor el alambre (conductor), pasa a través del foco (carga) y llegafinalmente al terminal positivo de la fuente.

-Es el circuito básico, a partir de aquí se puede construir circuitos máscomplejos

UnidadesUnidadesE: Exa = 1018 D: deci = 10-1

P: Peta = 1015 c: centi =10-2

T: Tera = 1012 m: mili = 10-3

G: Giga = 109 µ: micro = 10-6G: Giga = 10 µ: micro = 10

M: Mega = 106 n: nano = 10-9

k: Kilo = 103 Aº: anstrong = 10-10

h: hecto = 102 p: pico = 10-12

da: deca = 101 f: femto = 10-15

a: atto = 10-18

Corriente eléctricaCorriente eléctrica La corriente eléctrica es el paso ordenado de electrones a través de un

conductor.

Un camino por donde debe circular la corriente debe ser

Buen Conductor

-Todos los metales son más o menos conductores de electricidad.

-Cobre, plata son los mejores.-Cobre, plata son los mejores.Flujo de electrones

circulando ordenadamente:

Corriente eléctrica

¿Por donde Circulará la corriente?¿Por donde Circulará la corriente?

Aislante:Aquellos materiales que no permiten el paso de la corriente eléctrica. Porcelana, papel, hule, mica, vidrio, etc.

Se utilizan para aislar, o cortar, el paso de la corriente.

¿Por donde circulará la corriente?¿Por donde circulará la corriente?

Semiconductor: Aquellos materiales que debidoa su estructura atómica pueden ser buenosconductores o no.

Germanio y Silicio.

-¿El agua es conductor?-¿El agua es conductor?

Agua pura (aislante) resistividad

Agua mar es un buen conductor (resistividad)

Intensidad de corrienteIntensidad de corriente

Cantidad de carga eléctrica que circula por un conductor en la unidad de tiempo

Matemáticamente se expresa:

Coulomb Amperio

q I ==

1Amp = 1 Amperio

1mA = 1 miliamperio

1uA = 1microamperio

Segundo

Coulomb Amperio

T

q I ==

Unidades de la CorrienteUnidades de la Corriente

¿Calcular la intensidad que circula por un conductor por elcual pasan 4 C cada 0.5 seg.?

¿Calcular la cantidad de cargas, que pasa por un conductorcada segundo por el cual la intensidad que circula es de450mA?

Medida de la corrienteMedida de la corriente

Se utiliza el amperímetro Símbolo

El amperímetro se coloca insertando en el circuito en serie con la carga. Interrumpir el circuito en algún punto, e intercalar el amperímetro entre los dos puntos

A

A

Fuerza Eléctrica Fuerza Eléctrica

-Fuerza Eléctrica es la presión que obliga a moverse los electrones(dentro del generador), y que tiene por efecto producir una tensióneléctrica.

-Tensión eléctrica o Voltaje: es la fuerza que hace que los electrones semuevan ordenadamente en una cierta dirección a través del circuito(hace que aparezca una corriente eléctrica)

CONDUCTOR

BATERIA

Interruptor

cerrado

CONDUCTOR

I Foco

Medida de voltajeMedida de voltaje

Se utiliza el voltímetro Símbolo Se coloca entre los puntos que se quiere medir. Esta forma de colocar, se denomina conexión en paralelo. En medición en Continua tener en cuenta la polaridad

V

V+

Conexión de BateríasConexión de Baterías

I

Conexión en Serie: Fluye lamisma corriente por elcircuito. El voltaje delcircuito es la suma detodas las fuentes.

Conexión en paralelo: El Conexión en paralelo: Elvoltaje producido por las 3pilas, es la misma de cadapila. La corriente delcircuito es la suma detodas las corrientes

A

B

Circuitos eléctricosCircuitos eléctricos Circuito abierto: No fluyen los electrones, no hay corriente. El foco

no enciende Circuito cerrado: fluyen los electrones, hay corriente. El foco enciende

ResistoresResistores

ResistorResistor•DISPOSITIVO HECHO A PROPÓSITO PARA OFRECER RESISTENCIAAL FLUJO DE LA CORRIENTE EN UN CIRCUITO.• SE UTILIZA PARA LIMITAR LA CANTIDAD DE CORRIENTE QUE FLUYE EN EL CIRCUITO

• SU SÍMBOLO PARA REPRESENTAR A UN RESISTOR ES LA LETRA ( R )

RESISTOR FISICAMENTE SÍMBOLO ESQUEMATICO

La unidad de la resistenciaLa unidad de la resistencia La unidad de resistencia es el ohmio La letra griega (Ω) se emplea para representar a losohmios

Esta unidad recibe el nombre en honor al físicoalemán George Simon Ohm, quien descubrió larelación del voltaje, la corriente y la resistenciarelación del voltaje, la corriente y la resistencia

Conductor

I = 1 Ampere

Carga = 1 Ohmio

Fem. = 1 voltio

Medida de la resistenciaMedida de la resistencia

Se utiliza el ohmímetro Símbolo Se conecta en paralelo, con el circuito abierto

Ω

Características del resistorCaracterísticas del resistor

Tienen tres características:

Valor ohmico Valor ohmico

Tolerancia

Disipación de potencia,

Valor Valor ohmicoohmico

Valor ohmico: es su valor de resistencia y nos indica lacantidad de oposición que pone al flujo de la corriente.

Cuanto mas alto sea el valor de la resistencia mas alta seráel valor ohmico.

Tolerancia o porcentaje de errorTolerancia o porcentaje de error

Es la cantidad de diferencia que existe entre el valor medido del resistor y el valor indicado en el cuerpo de ella.de ella.

Fabricar un resistor con unvalor exacto es muy difícil,cuanto mayor sea laexactitud, se encarece elproducto.

Potencia de disipaciónPotencia de disipación

-Es inevitable que un resistor se recaliente.-Este calentamiento dependerá de la mayor o menor potenciaa la que el resistor trabaje.

-La potencia dependerá de los valores de tensión e intensidada que se sometió el resistor.

Potencia de disipaciónPotencia de disipación

Se fabrican resistores de varios tamaños, de tal forma que losresistores aumentan de tamaño de acuerdo con la potencia adisipar.

Los resistores de carbón suelen ser:

1/8 Watt

¼ Watt

½ Watt

1 Watt

2 Watts

Código de coloresCódigo de colores

La mayoría de los resistores tienen un código de colores para indicar elvalor de su resistencia

Cada banda de color ayuda determinar el valor de la resistencia pormedio de los valores asignados a cada banda de color y de acuerdo a lasiguiente tabla :

Código de coloresCódigo de colores

1ºNÚMERO

Las dos primeras bandas de color representan los primerosdos números del valor de la resistencia, y la tercera bandaindica el número de ceros que se deben agregar a losprimeros dos números. La cuarta banda de color nos indica latolerancia.

1ºNÚMERO

2º NÚMERO

MULTIPLICADOR TOLERANCIA

Código de colores Código de colores Ejemplo1:1. El primer color es rojo y tiene un valor de 2.2. El segundo color es verde y su valor es 53. Al juntar estos dos números obtenemos 25.4. El tercer color es amarillo y tiene un valor de 4, que

significa multiplicar por 10,000.

25 x 10,000 = 250,000 ohmios +/- 20%

significa multiplicar por 10,000.5. El resistor tiene por valor: 250,000 Ohmios ó 250 K6. La cuarta banda es incolora, por tanto tiene +/- 20%

Código de coloresCódigo de coloresEjemplo 2:1. Banda: Verde = 52. Banda: Negro = 03. Banda: Marrón = 14. 50 x 10 = 500 ohmios5. Banda: Dorado = +/- 5%5. Banda: Dorado = +/- 5%

50 x 10 = 500 ohmios +/- 5%

CAPACITORES

CapacitorCapacitor

Es un dispositivo que tiene la capacidad de almacenar unacarga eléctrica, igual al voltaje aplicado.

Permite el paso de la corriente alterna e impide la circulaciónde corriente continua El capacitor esta conformado por dosplacas metálicas separadas por un material no conductivollamado dieléctrico

Capacidad de CondensadorCapacidad de Condensador

El capacitor indica la cantidad de capacitancia y el voltaje detrabajo.Q es la cantidad de cargas en Coulomb y la fuente(V) en voltios

Q COULOMB

V VOLTIOC

C = FARADIO

1 F (faradio ) 1 x 106 uf

1mf (milifaradio) 1 x 10-3 F

1 uf(microfaradio)

1 x 10-6 F

1nf (nanofaradio)

1 x 10-9 F

1 pf (picofaradio)1 x 10-12 F

Capacitores en serieCapacitores en serie

C1 C2 C3V =V1 +V2 +V3

Q =Q1=Q2=Q3

Q Q1 Q2 Q3

C C1 C2 C3

1 1 1 1

C C1 C2 C3

+ +=

+ +=

V

C1 C2 C3V

Capacitores en ParaleloV = V1 = V2 = V3Q = Q1 + Q2 + Q3CV = CV1 + CV2 + CV3C = C1 + C2 + C3

InductoresInductores

InductorInductor

Es un cable “conductor”enrollado en forma de espiral talcomo se muestra en la figura,puede ser simple (núcleo deaire) o contener un núcleo deaire) o contener un núcleo deun material ferromagnético

BOBINA CON NÚCLEO

InductoresInductores

Conocidos también como bobinas, son dispositivosque almacenan energía en forma de campomagnético.

Este campo magnético aumenta si incrementamos lacorriente.

De la misma forma, el campo magnético decrece, sila corriente disminuyela corriente disminuye

InductanciaInductancia (L)(L)

La inductancia es la capacidad de un conductor degenerar un campo magnético cuando es recorridopor una corriente eléctrica.

La cantidad de inductancia es determinada por lacapacidad del inductor para concentrar un campomagnético.magnético.

El Henrio es la unidad básica de inductancia y serepresenta por la letra H

Configuración de las inductanciasConfiguración de las inductancias

L1

L2L3

L

L = L + L + LL = L1 + L2 + L3

L1 L2L3

L

Inductores en paraleloInductores en paralelo

La disposición comoestán conectadoslos inductores sedenomina conexióndenomina conexiónen paralelo.

La inductancia totales siempre demenor valor que elinductor de valormás bajo

Inductores en paraleloInductores en paralelo

Se utiliza la siguiente formula

Ley de OhmLey de Ohm

Los circuitos eléctricos y electrónicos tienen tres partesbásicas: fuente de alimentación, conductor y varias cargas.

Son un conjunto de reglas que nos dan todas las relacionesque existen entre el voltaje, la resistencia y la corriente. V =I x R

AmpereI

RV

Ohmios

Voltios

Ley de Ley de kirchhooffkirchhooff

1era ley de Kirchhoff : La ley de corrientes (LCK)En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en ese nodo

es igual a la suma de la corriente que sale. La suma algebraica

de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

Ley de Ley de KirchhooffKirchhooff

2da ley de Kirchhoff : Ley de Tensiones (LVK)

En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. En toda malla la suma algebraica de

las diferencias de potencial eléctrico es igual a cero.

PotenciaPotencia La cantidad de calor que un objeto emite o genera es unaforma de potencia.

La corriente al pasar a través de una resistencia genera luz ocalor.

El trabajo de la lámpara de luz es producir luz.

El trabajo de la resistencia produce calor El trabajo de la resistencia produce calor

PotenciaPotencia

La unidad de la potencia es el watt o vatio

Consumo y Facturación de Energía EléctricaConsumo y Facturación de Energía Eléctrica

- La cantidad de Energía Eléctrica que consume un Artefacto depende de la potencia del artefacto y de la cantidad de Horas que se utiliza. el Consumo de energía se mide Kw*H (kilowatt*hora)

ENERGIA (Kw.H) : Potencia (KW) * Tiempo(h)

Ejemplo : Consumo y Facturación de Energía EléctricaEjemplo : Consumo y Facturación de Energía Eléctrica

-Un TV de 21 tiene una potencia aproximada de 90 watts (90W) =0,09 kW.

-Si se usa 5h al día:

El consumo diario de energía es:

(0,09 kW) x (5 h) = 0,45 kW.h

-El consumo mensual aproximado de energía será:-El consumo mensual aproximado de energía será:

(0,45 kW.h) x (30) = 13,5 kW.h

-Si consideramos una tarifa de 0,35 S/ por cada kW.h , el consumo mensual de energía de 13,5 kW.h será:

(13,5 kW.h) x (0,35 S/./kW.h) = S/. 4,73

-Ahora, considerando el IGV (18%) significa una facturación para la Tv de 21:

(S/. 4,73) x (1,18) = S/. 5,58