Electricidad Básica e Instalaciones Eléctricas (3)

8/16/2019 Electricidad Básica e Instalaciones Eléctricas (3)

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1 Sección de Proyección Social y Extensión UniversitariaLic. Fortunato LAZARO MINAYA

INFORMES E INSCRIPCIONES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

Av. Túpac Amaru Nº 210 Altura Puerta Nº 5 Pabellón Q3 1er Piso

SECCIÓN DE PROYECCIÓN SOCIAL Y EXTENSIÓN UNIVERSITARIA

Tef. 3037939 Email.: [email protected] [email protected]: Proyección Social Cursos Libres Fiee Uni

ELECTRICIDAD BASICAE INSTALACIONES

ELECTRICAS

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PRESENTACIÓN

La Universidad Nacional de Ingeniería, mediante la facultad de Ingeniería Eléctrica yElectrónica, Sección de Proyección Social y Extensión Universitaria. Interesada enla educación técnica y con el deseo de formar hombres para la vida, la paz y el trabajoproductivo. Presenta este curso de ELECTRICIDAD BÁSICA E INSTALACIONESELÉCTRICAS Contribuyendo así al desarrollo científico, tecnológico y económico de lasociedad.Este manual es un estudio completo y general sobre principios y fundamentos básicos dela electricidad y técnicas de instalaciones eléctricas, lo cual se ha tratado de abordar deuna forma sencilla y amena los fundamentos eléctricos, desde el concepto más básico que

conforma el fenómeno eléctrico, hasta las aplicaciones más generalizadas y utilizadas enla actualidad.Al finalizar el curso el participante habrá asimilado los conceptos básicos de electricidad,lo que le permitirá a la vez desempeñarse con destreza en el análisis, diseño,implementación y reparación de sistemas eléctricos elementales, así como instalacioneseléctricas en edificaciones considerando las normas técnicas, de seguridad y cuidado delmedio ambiente.Este manual va dirigido en especial a aquellas personas sin experiencia previa en estecampo y que desean asimilar conocimientos tanto teóricos y prácticos y en base a unaexperiencia que los conduzca a acciones concretas de superación y cambio. Al aprobar

este curso el participante estará en condiciones de seguir avanzando en el estudio de laelectricidad y podrá participar en los siguientes cursos que imparte la facultad.

Atentamente.

Lic. FORTUNATO LAZARO MINAYA

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“La electricidad es la base de todo avance tecnológico y científico”

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SYLLABUS DE ELECTRICIDAD BÁSICA E INSTALACIONES ELÉCTRICAS

SESIÓN CONTENIDO

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FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD

1. Introducción2. Historia de la Electricidad3. Carga eléctrica y definición de la electricidad4. Formas para producir la electricidad5. Campo magnético y electromagnetismo6. Cuerpos Conductores y Cuerpos Aislantes7. Tipos de Corriente eléctrica: Continua y Alterna8. Magnitudes eléctricas fundamentales

9. Ley de Ohm y ley de Watt10. Circuito Eléctrico: Serie, paralelo y mixto11. Leyes de Kirchhoff12. Calibre de conductores13. Empalmes de conductores eléctricos14. Herramientas básicas del electricista

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MEDICIONES ELECTRICAS

1. Tipos de Medidores

2. Medición de Voltaje3. Medición de Corriente Eléctrica4. Amperímetro de Abrazadera5. Medición de Resistencia6. Medición de Potencia7. Medición de la energía8. Medición de la Iluminación9. Práctica de mediciones eléctricas

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INSTALACIONES ELECTRICAS

1. Sistema eléctrico de potencia2. Sistema eléctrico interconectado nacional3. Instalaciones de baja tensión4. Instalaciones de media tensión5. Instalaciones de Alta tensión6. Instalaciones de muy alta tensión7. Sistema de distribución secundaria8. Componentes de una instalación eléctrica industrial9. Canalizaciones eléctricas10. Conductores eléctricos11. Dispositivos de protección y maniobra12. Medición y mantenimiento del sistema de pozo a tierra13. Seguridad industrial14. Práctica de pruebas básicas de transformadores


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4 INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN EDIFICACIONES

1. Tipos de instalaciones eléctricas2. Tipos de alumbrado3. Materiales eléctricos4. Característica de los conductores5. Accesorios eléctricos6. Magnitudes luminosas7. Lámparas electricas8. Protección de las instalaciones eléctricas9. Interruptores termomagnéticos, diferenciales y puesta a tierra.10. Práctica de instalaciones eléctricas

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PROYECTO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS

1. Criterios para la elaboración de proyecto de instalaciones eléctricas2. Símbolos eléctricos3. Lectura e interpretación de planos eléctricos4. Dimensionamiento de instalaciones eléctricas de alumbrado5. Medición de aislamiento de instalación eléctrica6. Introducción al automatismo eléctrico

7. Examen Final, teórico y práctico.


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FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDADINTRODUCCIÓN: No la podemos ver, no la podemos tocar, no tiene sustancia, no puede ser llevada, pero apesar que ésta no se puede ver, se observan sus efectos, se le mide, se gobierna y seutiliza como se desea. La electricidad ha llegado a ser indispensable en el mundo de hoy,tiene influencia directa y muy importante sobre el aspecto económico y social de la vidamoderna. Sin ella no sería posible la vida en las grandes ciudades ni tampoco en loslugares muy alejados. Sin ella no funcionarían las industrias. Las aplicaciones de la

electricidad se han multiplicado de la manera más sorprendente y han dado lugar a unaverdadera revolución industrial e económica. Se puede decir que en la actualidad vivimosen el mundo de la electricidad, pues esta constituye la base de la radio, televisión,computadoras etc.; en suma de toda la ciencia actual que conocemos con el nombre deelectrónica e informática.

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

El nombre de ELECTRICIDAD tiene su origen en la palabra griega ELEKTRON, quequiere decir ámbar (resina fósil), ya que esta materia al frotarla, hizo descubrir al hombrelos fenómenos eléctricos.

CRONOLOGÍA:

600 antes de Cristo - Electricidad estática

La existencia de la electricidad se conocía antes de la era cristiana. Thales de Mileto en elaño 600 AC, descubrió el fenómeno del ámbar que al ser frotado contra cuerpos ligerosadquiere el poder de atracción sobre algunos objetos

310 antes de Cristo - Primer tratado de electricidad

El filósofo griego Theophrastus (374-287 antes de Cristo) escribe el primer tratado dondese estable que existen varias sustancias, aparte del ámbar, que poseen la propiedad de

atraer objetos al ser frotadas. Así deja constancia en lo que sería el primer estudio científicosobre la electricidad.

1600 - Estudios sobre electrostática y magnetismo

La Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544-1603) estudiar losimanes para mejorar la exactitud de las brújulas usadas en la navegación, siendo estetrabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y elMagnetismo. Gilbert fue el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "elektron"= ámbar. El Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.

1670 - Teoría ondulatoria de la luz

El científico alemán Huygens describe la teoría de ondas de la luz. Demostró que las leyesde la reflexión y de la refracción podían explicarse perfectamente según la teoríaondulatoria.

1672 - Máquina electrostática


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El Físico Alemán Otto von Guericke (1602-1686) desarrolló la primera máquinaelectrostática para producir cargas eléctricas. Máquina que consiste de una esfera deazufre torneada, con una manija a través de la cual, la carga es inducida al posar la mano

sobre la esfera.1673 - Polaridad de las cargas eléctricas

El francés Francois de Cisternay Du Fay fue el primero en identificar la existencia de doscargas eléctricas: Negativa (-) y Positiva (+)

1716 – Benjamín Franklin. EE.UU. Descubre que el rayo tiene todas las propiedades dela electricidad.

1745 - Condensador eléctrico

E. G. Von Kleist y Pieter Van Musschenbroeck. Alemania (1692-1761) en laUniversidad de Leyden, se almacenó por primera vez electricidad estática. La botella deLeyden es un condensador eléctrico de capacidad fija constituido por una botella de vidrioen la que dicho material desempeña el papel de dieléctrico y los electrodos, de papel deestaño, están colocados dentro y fuera de la botella.

1770 – Cargas eléctricas

Carlos Agustín de Coulomb. Francia. Inventó la balanza para pesar cargas eléctricas.Estableció la ley de atracción y repulsión de los cuerpos eléctricos.

1800 - Pila eléctrica de Volta

Alessandro Vol ta inventa la primera pila gracias a los estudios realizados sobre ladiferencia de potencial existente en la superficie de contacto de dos metales distintos.Este fenómeno (efecto Volta) se aprovecha para producir corriente eléctrica por medio de

una pila construida de placas de cinc y cobre intercaladas con tela empapada en salmuera.Al abrir unas ranas muertas durante una clase de anatomía, un alumno vió como semovían. Volta demostró que el bisturí de acero y la bancada de zinc donde estabanapoyadas las ranas, formaban una pila rudimentaria cuya corriente causaba la contracciónde los músculos de las ranas.

1808 – Teoría atómica

Jhon Dalton. Inglaterra. Estableció la teoría atómica.

1810 – Cantidad de Corriente eléctrica

André Ampere. Francia. Midió la cantidad de corriente eléctrica en los circuitos haciendouso del amperímetro.

1819 – Campos Magnéticos

Hans Christian Oersted. Dinamarca. Observó oscilaciones de una aguja imantada alacercarse a un conductor con corriente. Estudios sobre campos magnéticos.

1821 - Motor eléctrico rudimentario de Faraday (1745 - 1827) Michael Faraday, científico inglés, ideó un ingenio en el cual un alambrecon corriente giraba alrededor de un imán; transformaba pues la electricidad enmovimiento mecánico.

1827 – La Ley de Ohm

George Simons Ohm. Alemania. Estableció la relación que existe entre la fuerza

electromotriz, la resistencia eléctrica y la corriente en un circuito eléctrico.1831 - Motor eléctrico funcional


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El científico norteamericano, Joshep Henry fabricó el primer motor eléctrico funcional queutilizaba la corriente de una pila.

1831 - Dinamo de Faraday

En este año, el científico inglés Michael Faraday llevo a cabo experimentos quedemostraron que un imán en movimiento inducía una corriente en un alambre.Había demostrado que se podía producir electricidad sin sustancias químicas.Anteriormente a esta fecha, la única fuente de donde se podía obtener energía eléctricaera de una pila.Los principios esbozados por Faraday, llevaron a la invención de la dinamo.

1831 - Transformador de Faraday

Siguiendo en sus experimentos con electricidad, Michael Faraday enrolló dos bobinas dealambre en un anillo de hierro. Cuando conectaba una bobina a una pila, pasaba unacorriente por la otra (no conectada). Al desconectarla, se generaba otro impulso en lasegunda bobina. Había inventado el transformador.

1873 - Velocidad de las ondas electromagnéticas

En esta fecha, el físico escocés James Clark Maxwel l (1831-1879) demuestra que uncircuito eléctrico oscilante irradia ondas electromagnéticas cuya velocidad es muy próximaa la velocidad de la luz; con lo cual vuelve a tomar fuerza la teoría de la forma ondulatoriade la misma. Este resultado indujo a creer que la luz consistía en una radiación de ondaselectromagnéticas. Sin embargo, la teoría ondulatoria no puede explicar la emisión defotones que, en cambio, era explicable mediante la teoría corpuscular. La unidad del flujomagnético en el sistema CGS (Maxwell) lleva ese nombre en honor a este científico.

1832 – Telégrafo

Samuel F. B. Morse EE.UU. Inventó el telégrafo eléctrico alámbrico e instituyó el códigode telecomunicaciones

1835 – Ley de Lenz

Enrique Lenz. Alemania. Dió forma eléctrica a la acción y reacción de los cuerpos.

1843 – Ley de Kirchhoff

Gustavo A. Kirchhoff . Alemania. Relacionó la corriente y la tensión en un circuito.

1849 – Turbina hidráulica

James B. Francis. EE.UU. Inventó la turbina hidráulica usado en las centrales eléctricas.

1876 - Teléfono de Bell Alexander Graham Bell inventó el teléfono mientras buscaba la manera de enviardiversos mensajes telegráficos simultáneos a través de un mismo cable.

1878 - Micrófono

El norteamericano David Hughes fue el primero en acuñar la palabra micrófono, aunqueEl teléfono de Bell empleara un dispositivo similar.Hughes descubrió que los contactos eléctricos sueltos eran sensibles a vibraciones comolas del sonido. Construyó un rudimentario micrófono para demostrar cómo era posibletransformar el sonido en corriente eléctrica.

1879 - Lámpara eléctr ica incandescenteTomás Alva Edison. EE.UU. Inventó la lámpara incandescente de alumbrado eléctrico


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1886 - Electricidad en el Perú Por concesión municipal, el 15 de mayo de 1886 se inauguró el alumbrado públicoeléctrico que iluminó la Plaza de Armas, los jirones Unión y Carabaya, el puente, la

bajada del puente y la Plaza de la Recoleta. La corriente procedía de una planta a vaporde 500 HP instalada frente al Parque Neptuno, hoy Paseo de la República.Fue una señal de desarrollo la construcción de la central santa rosa que fue terminadaen 1902. El servicio público se inauguró el primero de enero de ese mismo año.En 1903 se inaugura la central de Chosica. Por la creciente demanda de energía seconstruyeron varias centrales como Callahuanca (1938), Moyopampa (1955), etc.Cabe mensionar al sabio peruano Santiago Antunez de Mayolo, más conocido como elTitan de las Hidroeléctricas. Quien despues de graduarse como Ingeniero Electricista enla Universidad de Grenoble retornó al perú en 1913. Se le deben los estudiosfundamentales para la construcción de la Central hidroeléctrica Cañón del Pato, así comoel diseño de la central hidroeléctrica de Machu Picchu y del gran complejo hidroeléctricodel Mantaro, que hoy lleva su nombre.

1892 – Motor eléctrico

Nicola Tesla. EE.UU. Inventó el motor eléctrico de corriente alterna.

1905 - Naturaleza de la luz

Albert Einstein postula que la energía de un haz luminoso está concentrada en pequeñospaquetes o fotones (en lugar de estar distribuida por el espacio en los campos eléctricos ymagnéticos de una onda electromagnética). Con este postulado se logra explicar el efectofotoeléctrico.

1921 – Lámpara de vapor de mercurio

Peter Cooper Hewit t. EE.UU. se hizo célebre por la introducción de la lámpara de vaporde mercurio.

Posteriormente a la fecha de Nicola Tesla, los físicos y matemáticos se preocuparon enperfeccionar los generadores de corriente continua y alterna y los diferentes dispositivosrelacionados con la electricidad, dando inicio a una creciente industria de artefactoseléctricos. Con el perfeccionamiento de la electricidad se inició la era de la industrializaciónque demandó la construcción de cada vez mayores y mejores centrales de generaciónde electricidad. Así mismo se obligó al mejoramiento de técnicas de distribución de laenergía eléctrica perfeccionando los transformadores para regular el consumo deelectricidad de las ciudades y las industrias. Para terminar con la historia de laelectricidad, mientras esta se perfeccionaba, a partir de fines de siglo pasado se dio

comienzo a lo que en la actualidad se conoce como la ciencia de la electrónica einformática.

https://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica_Ca%C3%B1%C3%B3n_del_Patohttps://es.wikipedia.org/wiki/Peter_Cooper_Hewitthttps://es.wikipedia.org/wiki/Peter_Cooper_Hewitthttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_de_vapor_de_mercuriohttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_de_vapor_de_mercuriohttp://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjK3Lq26O_JAhUD1h4KHflnCpgQjRwIBw&url=http://www.tochtli.fisica.uson.mx/electro/historia.htm&psig=AFQjCNH8WUMxY9gW5CgOEQZispJ7Xtb2sQ&ust=1450885429446331https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_de_vapor_de_mercuriohttps://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_de_vapor_de_mercuriohttps://es.wikipedia.org/wiki/Peter_Cooper_Hewitthttps://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica_Ca%C3%B1%C3%B3n_del_Pato


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ESTRUCTURA ELÉCTRICA DE LA MATERIA

Todo lo que existe en la tierra y en el universo está compuesto de pequeñísimos elementos

con carga eléctrica entre los que destacan los PROTONES con carga positiva y losELECTRONES con carga negativa. Estos elementos con carga eléctrica se encuentranformando un elemento más grande, pero a su vez todavía microscópico a la vista de losseres humanos; este elemento recibe el nombre de ATOMO.

El átomo es el elemento básico que existe en la tierra y en el universo, hasta donde se hallegado estudiar. Se conoce 118 elementos básicos o átomos conocidos.

La unión de elementos o átomos constituye todas las cosas que hay en la tierra. Por mediode procesos químicos se unen los elementos básicos y se transforman en otros elementoscomo, por ejemplo: Si tomamos un átomo de oxígeno y lo unimos con dos átomos de

hidrógeno, lo que obtenemos es una molécula de agua, cuyos elementos originarios songaseosas, pero al unirlos hemos obtenido un líquido. Así todos los elementos que existenen la tierra, como la sal, el azúcar, el aceite, la madera, etc., son elementos constituidospor uniones de diferentes átomos.

La unión de varias moléculas forma un cuerpo más grande, que por su cantidad puedellegar a hacerse visible (pequeñísimo) y se le conoce con el nombre de PARTÍCULA.

Si se une una cantidad de partículas se forma, de acuerdo a su cantidad, una masapequeña, mediana o grande que recibe el nombre de MATERIA.

¿Qué son los átomos?

Son los elementos básicos que constituyen la materia. Son partículas pequeñas eindivisibles que constan de núcleos muy pequeños y a su rededor giran los electrones.

El NÚCLEO está formado por protones y neutrones. Los protones son cargas positivas ylos neutrones no tienen carga alguna. Los ELECTRONES giran alrededor del núcleo a

grandes velocidades y describen distintas órbitas y son negativos.


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TIPOS DE CARGAS:Existen dos tipos de cargas positiva y negativa.Cuando el átomo gana un electrón se le denomina IÓN NEGATIVO

Cuando el átomo pierde un electrón se le denomina IÓN POSITIVO

¿Cómo saber la carga total de un cuerpo?

Interacciones eléctricas:

CARGA ELÉCTRICA:

Se le conoce como carga eléctrica de un cuerpo al exceso o defecto de electrones queéste posee.

Carga negativa significa exceso de electrones.

Carga positiva significa defecto de electrones.

La unidad de carga eléctrica es el CULOMBIO y se representa con la letra C.


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¿Qué es la electricidad?

Es la forma de energía producto de la acción específica de electrones.

Circulación de electrones en cadena

Es un agente natural muy poderoso que se manifiesta mediante atracciones yrepulsiones, por fenómenos mecánicos, luminosos, térmicos, magnéticos, por laconmoción que ocasiona en el organismo animal y por las descomposicionesquímicas que produce.

ELECTRICIDAD ESTÁTICA Y DINÁMICA.

Electricidad Estática/Carga Eléctrica

Cuando los electrones viajan por un cuerpo y llegan al borde del mismo, se generaelectricidad. Esta electricidad se manifestó sólo por acción de presencia, por lo tanto esllamada electricidad estática o carga eléctrica.

Electricidad Dinámica/Corriente Eléctrica

Cuando los electrones fluyen por un cuerpo desde un extremo hacia el otro, se genera laelectricidad dinámica o corriente eléctrica.


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Con la electricidad estática podemos tener descargas, pero con la electricidad dinámica obtenemos efectos diferentes, como por ejemplo: luz, calor, fuerza motriz, etc.

El movimiento disperso de los electrones libres de un átomo a otro es normalmente igualen todas direcciones, de manera que ninguna parte del material en particular gana ni pierdeelectrones. Cuando la mayor parte del movimiento de los electrones se produce en lamisma dirección, de manera que parte del material pierde electrones mientras que la otraparte los gana, el movimiento neto o flujo se denomina flujo de corriente.

FORMAS DE PRODUCIR ELECTRICIDAD

Para producir electricidad se debe utilizar alguna forma de energía que ponga en

movimiento a los electrones. Se pueden emplear seis formas de energía:

1. Generación de corriente eléctrica por frotamiento:

Se produce al frotar 2 materiales. Uno de los objetos gana electrones y el otro los pierde.

El sistema completo no gana ni pierde electrones.Si los objetos que se friccionan son muy conductores, esas cargas se neutralizanrápidamente.Si por el contrario son poco conductores, ambos objetos quedan con carga eléctrica.Aprovechando las cargas eléctricas estáticas se pueden construir dispositivos:

Impresoras láser y fotocopiadoras. Las máquinas de pintura por rociado. La recogida del polvo mediante precipitadores estáticos.


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2. Generación de corriente eléctrica por presión:Los cristales de ciertos materiales, producen corriente eléctrica si a estos se les aplicapresión. El cuarzo, la turmalina y las sales de rochelle, son materiales que son ejemplosdel principio de generación de corriente eléctrica por presión.Si se coloca un cristal de estos materiales citados entre dos placas de metal y sobreellas se le aplica una presión, entonces en una placa se producirá una carga electricapositiva y en la otra negativa. La cantidad de electrones que tengan las cargasdependerá de la presión que se ejerza sobre ellas.

Los mecheros o encendedores de cocina aprovechan el efecto piezoeléctrico para sufuncionamiento.

3. Generación de corriente eléctrica por calor:La calor es otro medio para obtener corriente eléctrica. Al calentar la unión de dosmetales distintos, se producirá cargas electrostáticas en cada metal, quedando de estamanera una placa cargada negativamente y la otra positivamente. Cuanto mayor seala diferencia de temperatura, mayor será la carga eléctrica. A este medio de obtenercorriente eléctrica se le conoce con el nombre de termocupla. Estas fuentes nosuministran grandes cantidades de corriente eléctrica, simplemente se utilizan eninstrumentos indicadores de temperatura.


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Fabricación de termómetros de gran sensibilidad destinados a medir temperaturas muyelevadas en hornos.

4. Generación de corriente eléctrica por luz:Otro de las formas de generar corriente eléctrica, es la luz, la cual se transforma enenergía eléctrica . Cuando la luz incide sobre ciertos nateriales sensibles a la luz, estosmateriales emiten electrones libres sobre la supercficie del material. De esta manera

los electrones libres forman la carga negativa y los átomos que han perdido a esoselectrones quedan cargados positivamente.Actualmente existen tres tipos de dispositivos foto eléctricos, clasificados como: fotoemisivos, foto voltaicos y foto conductivos. Entre ellos están los que Utilizan enaplicaciones de control: Un dispositivo foto eléctrico puede operar un relevador siempreque un haz luminoso caiga sobre él, dicho relevador puede abrir las puertas de ungaraje automáticamente con las luces delanteras del automóvil; operar un registradormecánico y contar los objetos que se interponen entre una fuente luminosa y la celdafoto eléctrica; conectar una alarma; abrir una puerta; etc., y muchas más aplicacionesson controladas por la energía liberada por la luz.


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5. Generación de corriente eléctrica por acción química:Todo artefacto eléctrico portátil utiliza, para su abastecimiento de corriente eléctrica,las llamadas pilas o acumuladores eléctricos. Si en una vasija de vidrio que contiene

soluciones de ácido o salinas se introduce dos electrodos de metales diferentes,sucederá que la reacción entre el electrolito y los electrodos hará que los electronesde un electrodo pasen al otro electrodo de material diferente. De esta manera, seproducirá la transferencia de carga eléctrica: Un electrodo quedará cargadopositivamente(el que pierde electrón) y el otro quedará cargado negativamente (el quegana electrones).Las aplicaciones prácticas de las pilas o acumuladores: Alimentación de aparatosportátiles, vehículos eléctricos, almacenamiento de energía eléctrica deemergencia,instalaciones fotovoltaicas de energía solar, etc.

6. Generación de corriente eléctrica por la acción del magnetismo:

El medio más común para generar corriente eléctrica, es la inducción magnética. Losmedios de generación tratados anteriormente, no permiten satisfacer la capacidadnecesaria de corriente eléctrica en los hogares y en las industrias, que absorbengrandes cantidades de corrientes.

Todo electricista debe tener un amplio concepto del magnetismo y sus fenómenos, dadoque en la práctica, casi todos los instrumentos, motores y generadores funcionan bajo elprincipio electromagnético.


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MAGNETISMO

Se da este nombre a los efectos magnéticos que resultan del empleo de los imanes.

¿Qué es el magnetismo?Se explica el fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsióna otros materiales.En tiempos antiguos los griegos descubrieron cierta clase de piedra, cerca de la ciudad deMagnesia en Asia Menor, que tenía la propiedad de atraer y recoger trozos de hierro. Lapiedra que descubrieron era en realidad un tipo de material llamado “magnetita”, cuyapropiedad de atracción se denominó “magnetismo”. Las rocas que contienen este poderde atracción se denominan imanes naturales. Los imanes naturales tuvieron poco uso hasta que se descubrió que, si se los dejaba girarlibremente, se orientaban siempre hacia el Norte. Los chinos los sujetaban de un cordel y

los llamaron “piedras guías” y los marinos los hacían flotar en un cubo con agua. Al acercar un imán natural a un trozo de hierro, se descubrió que éste adquiría magnetismoluego de estar en contacto. Los imanes artificiales también pueden hacerse medianteelectricidad.

Líneas del campo magnético

Generación de Electricidad

Los principios de generación de electricidad, son los mismos que se aplican en gran escala para

alimentar a las ciudades y grandes industrias.


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1. Moviendo un imán junto a un conductor:Uno de los métodos por los cuales el magnetismo produce electricidad, es mediante elmovimiento de un imán frente a un conductor estacionario. Si se conecta un

instrumento de medición muy sensible en los extremos de un conductor fijo y se hacepasar entonces un imán cerca del conductor, la aguja del instrumento se desviará. Estadesviación indica que se ha producido electricidad en el conductor. Repitiendo elmovimiento y observando atentamente el instrumento, verá que la aguja sólo sedesplaza cuando el imán pasa cerca del conductor.Colocando el imán cerca del conductor y dejándolo en reposo, no observará ningunadesviación en el instrumento. Sin embargo, si se cambia de posición del imán, la agujaindicadora se desvía. Esto muestra que el imán y el conductor no son capaces deproducir electricidad por sí solos. Para que la aguja se desvíe es necesario que el imánse mueva junto al conductor.

El movimiento es necesario porque el campo magnético que rodea al imán soloproduce corriente eléctrica en el conductor cuando el campo magnético se desplazatransversalmente al conductor. Cuando el imán y su campo están estacionarios, elcampo no se desplaza a través del conductor y no producirá movimiento de electrones.

2. Moviendo un conductor hacia adelante y hacia atrás junto a un imánHemos visto que al mover un imán cerca de un conductor, la electricidad sólo seproducía mientras el imán y su campo se movía junto al conductor. Si se mueve elconductor junto a un imán en reposo, también se observará una desviación en la agujadel instrumento.

Esta desviación sólo se producirá mientras el conductor se esté moviendo a través delcampo magnético.Para emplear el magnetismo con el fin de producir electricidad, usted puede mover uncampo magnético a través de un conductor o mover éste a través de un campomagnético.Sin embargo, para obtener una fuente continua de electricidad tendrá que mantenerun movimiento permanente en el conductor o en el campo magnético.Para que el movimiento sea permanente habrá que desplazar continuamente haciadelante y hacia atrás al conductor o al campo magnético. Una manera más práctica eshacer que el conductor viaje en forma circular a través del campo magnético.

Este método de producir electricidad, donde el conductor viaja circularmente junto alos imanes constituye el principio de la dínamo eléctrica y es la fuente de la mayorparte de la electricidad que se usa como corriente eléctrica.

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ELECTROMAGNETISMO:Desde hace mucho tiempo se suponía que había cierta relación entre la electricidad ymagnetismo, pero fue recién en 1819, que le sabio OERSTED descubrió que esa relación

existía y era definible.Así como el magnetismo produce electricidad, con electricidad se puede producir uncampo magnético.

El campo electromagnético es un campo magnético producido por el paso de corriente enun conductor. Siempre que hay flujo de corriente, existe un campo magnético en torno alconductor, y la dirección de este campo depende del sentido de la corriente eléctrica. Elsentido del campo magnético es contrario al de las agujas del reloj.Si se desea aumentar la potencia del campo magnético de la espira, puede arrollar elalambre varias veces, formando una bobina.Entonces los campos individuales de cada vuelta estarán en serie, formando un fuertecampo magnético dentro y fuera de la bobina. En los espacios comprendidos entre las

espiras, las líneas de fuerza están en oposición y se anulan las unas a las otras. La bobinaactúa como una barra imantada poderosa, cuyo polo norte es el extremo desde el cualsalen las líneas de fuerza.

Agregando más vueltas a una bobina transportadora de corriente se aumenta el númerode líneas de fuerza, haciendo que actúe como imán más fuerte. El aumento de la corrientetambién refuerza el campo magnético, de manera que los electroimanes potentes tienenbobinas de muchas vueltas y transportan toda la corriente que permite el alambre.Para comparar bobinas que tengan el mismo núcleo o núcleos similares se utiliza unaunidad que se denomina Amper-vuelta. Esta unidad es el producto dela intensidad decorriente en amperes por el número de vueltas de alambre.Para aumentar todavía más la densidad de flujo, se inserta en la bobina un núcleo dehierro. La densidad de flujo aumenta considerablemente porque el núcleo de hierro ofrecemucha menos reluctancia (oposición) a las líneas de fuerza que el aire.


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Ley de Oersted-AmpereEstablece la relación entre la corriente eléctrica y la generación de un campo magnético.La ley de Oersted-Ampere establece que un conductor que lleva una corriente eléctricaproduce un campo magnético alrededor de él, como se muestra en la figura. De esta formase relaciona una cualidad eléctrica (corriente) con una magnética (campo magnético).

La intensidad o fuerza del campo magnético (Ф) varía en forma directamente proporcionalcon la magnitud de la corriente. Esto es, a mayor corriente eléctrica (I), mayor intensidaddel campo magnético (Ф).

Además, la intensidad del campo magnético varía inversamente con la distancia (D), comoindica la figura debajo. Esto significa que a mayor distancia del conductor al campo

magnético, la intensidad del campo es menor.

El sentido del campo magnético depende del sentido de la corriente (I). Si seinvierte el sentido de la corriente se invierte la polaridad del campo, como muestrala figura.


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Sentido del Campo MagnéticoLa “Regla de la Mano Derecha” permite determinar el sentido del campo magnético. Éstaestablece que al colocar el dedo pulgar en la dirección de la corriente eléctrica, el sentido

en que se enrollan los demás dedos indicará el sentido del campo magnético.

Campo Magnético en una Espira y en una BobinaLos conductores forman bobinas al agruparlos en forma de espiras. Así, un caso departicular interés es el campo magnético que se produce al circular corriente a través deuna espira.Primeramente, partamos de una espira como la que se muestra en la figura de la izquierda.

Si se le aplica una corriente que circule del extremo inferior al superior, se producirá uncampo magnético cuyo sentido estará definido por la regla de la mano derecha. Así, en laespira se producirá un campo magnético con un polo norte (N) y uno sur (S)

Una bobina está formada por el agrupamiento de varias espiras.Así, el campo magnético de una bobina será igual a la suma de los campos magnéticosque produce cada una de las espiras.

Al estar todas las espiras conectadas en serie, a través de cada una de ellas estaráfluyendo la misma corriente, por lo tanto, la intensidad del campo que produce la bobinaserá la suma del campo magnético producido por cada espira.


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Reluctancia Magnética

La oposición al flujo magnético que presenta un material, se denomina reluctancia.Mientras menor sea la reluctancia que presente el material, mayor será el flujo magnéticoque se genere.En la figura siguiente se muestra la comparación del campo magnético producido por unabobina con núcleo de aire y el campo magnético producido por una bobina de núcleo dehierro (considere que ambas tienen el mismo número de espiras y circula la mismacantidad de corriente).En el caso del núcleo de hierro se tiene una mayor intensidad de campo magnético debidoa que el hierro presenta una menor oposición a las líneas de flujo magnético que el aire.


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Ley de Inducción de FaradayPrincipios físicos muy utilizados que permiten entender los fenómenosrelacionados con la electricidad y la operación de las máquinas eléctricas.

La ley de la inducción electromagnética de Faraday dice que si se tiene unconductor en un campo magnético variable, éste produce un voltaje.El voltaje provocado, no dependerá de la magnitud del campo magnético, sino dela razón con que cambia. Así, una rápida variación de flujo magnético producirá unvoltaje inducido alto.

MATERIALES CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES

Teniendo en cuenta ciertas propiedades eléctricas, los cuerpos se pueden clasificar enconductores, aislantes y semiconductores.a). Conductores:En los metales, los diferentes átomos están unidos por enlaces metálicos, por lo que danuna estructura geométrica muy rígida. Para este tipo de enlace no son necesarios todoslos electrones del átomo, y algunos de ellos quedan poco sujetos al núcleo atómico. Estoselectrones recorren el metal de manera libre y desordenada y se denominan electroneslibres. Los electrones libres son la causa de que los metales sean buenos conductores


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de la electricidad y del calor. Los mejores conductores son los elementos metálicos,especialmente la plata, el cobre, el aluminio, y el oro. Materiales cuya resistencia al pasode la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus

aleaciones. Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad deconducir la electricidad como son el grafito, las soluciones salinas (ejemplo el agua de mar)y cualquier material en estado de plasma. Para el transporte de la energía eléctrica, asícomo para cualquier instalación de uso doméstico o industrial, el mejor conductor es eloro, pero es muy cara, así que el metal empleado universalmente es el cobre en formade cables de uno o varios hilos. Alternativamente se emplea el aluminio, metal que si bientiene una conductividad eléctrica del orden del 60% de la del cobre es, sin embargo, unmaterial mucho más ligero, lo que favorece su empleo en líneas de transmisión de energíaeléctrica en las redes de alta tensión. Para aplicaciones especiales se utiliza comoconductor el oro.

b). Semiconductores:Un semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente,pero tampoco es un aislante.Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislantedependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre, entonces sucaracterística principal es la de conducir la corriente sólo bajo determinadascircunstancias, y evitar el paso de ella en otras.Algunos elementos, como el selenio, el silicio y el germanio, tienen cuatro electrones devalencia y para formar su estructura comparten estos electrones con electrones deátomos próximos. Este tipo de enlace se denomina enlace covalente y proporcionafuerzas atractivas muy fuertes entre los diferentes átomos. Al aumentar la temperaturaen estos materiales se rompen algunos de estos enlaces y quedan electrones libres; porlo tanto, se convierten en conductores en determinadas circunstancias. Su conductividaddependerá del número de electrones libres existentes.


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c). Aislantes o no conductores:Los aislantes están formados por átomos con muchos electrones en sus últimas órbitas

(cinco a ocho), por lo que, no tienen tendencia a perderlos fácilmente y a no estableceruna corriente de electrones. De ahí su alta resistencia.Estas sustancias, a diferencia de los metales, no disponen de electrones libres porquenecesitan todos sus electrones de valencia para realizar sus enlaces.En determinadas circunstancias, alguno de estos enlaces moleculares se puede romper ,de tal manera que quede algún electrón libre y haga que el material conduzca muy pocola electricidad.Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes

conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a lastensiones eléctricas (aislamiento protector). Se denomina dieléctricos a los materialesque no conducen la electricidad, por lo se pueden utilizar como aislantes eléctricos.Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, lacera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial yelectrónico y la baquelita.


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TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICAEn la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa

(CD) o continua y corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solosentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM)que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de laspilas, baterías y dinamos.

La corriente alterna se diferencia de la directa en que cambia su sentido de circulaciónperiódicamente y, por tanto, su polaridad. Esto ocurre tantas veces como frecuencia enHertz (Hz) tenga esa corriente. A la corriente directa (C.D.) también se le llama "corrientecontinua" (C.C.).La corriente alterna es el tipo de corriente más empleado en la industria y es también la

que consumimos en nuestros hogares. La corriente alterna de uso doméstico e industrialcambia su polaridad o sentido de circulación 50 ó 60 veces por segundo, según el país deque se trate. Esto se conoce como frecuencia de la corriente alterna. En los países deEuropa la corriente alterna posee 50 ciclos o Hertz (Hz) por segundo de frecuencia,mientras que los en los países de América la frecuencia es de 60 ciclos o Hertz.


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Generador elemental de Corriente AlternaUn generador elemental consiste en una espira de alambre colocado de maneraque se la pueda hacer girar dentro de un campo magnético estacionario, para que

éste produzca una corriente inducida en la espira. Para conectar la espira con uncircuito externo y aprovechar la corriente inducida se utilizan contactos deslizantes.

MAGNITUDES ELÉCTRICAS

Las magnitudes eléctricas son las diferentes medidas que se pueden tomar a laelectricidad.Las magnitudes se miden a través de la unidad, ésta debe ser siempre fija y constante. Nopuede variar y tiene que ser universal.

CANTIDAD DE ELECTRICIDAD:Se conoce como Q. La cantidad de electricidad es la cantidad total de electrones querecorren un conductor en un circuito eléctrico. Como podemos intuir, al ser el electrónun elemento del átomo de tamaño muy reducido, sería muy difícil poder saber conexactitud su número, por lo que en la práctica se toma como unidad el culombio. Elculombio como unidad de cantidad de electricidad (Q) se representa con la letra C.

Q = I x t

LA FUERZA ELECTROMOTRIZ (f .e.m.)Es la causa que origina que los electrones circulen por un circuito eléctrico.Su unidad es el Voltio y se representa por la letra V.

DIFERENCIA DE POTENCIAL (d.d.p.)También se le conoce como tensión eléctrica o voltaje Es el desnivel eléctrico que existe entre dos puntos determinados de un circuito. Estamagnitud se representa con la letra V y tiene como unidad el voltio. INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA:Es la cantidad de electricidad que atraviesa un conductor en un tiempo igual a unsegundo. El símbolo que empleamos para la intensidad es I y para su unidad es la

letra A.I = Q/t 1A = 1C/1s


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DENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA:Es el número de amperios que circula por cada milímetro cuadrado de conductor.

La densidad de la corriente se le representa con la letra griega δ y su unidad es A/mm2.

δ = I/S RESISTENCIA ELÉCTRICA:Es la dificultad que presenta un material al paso de la corriente eléctrica.Se representa por R y tiene como unidad el Ohmio, que a su vez se representa comoΩ.

LEY DE OHM

La generación de una corriente eléctrica está ligada a dos condiciones:A la existencia de una fuerza propulsora, la fuerza que hemos denominado fuerzaelectromotriz (f.e.m).A la existencia de un circuito conductor, cerrado, que une los dos polos de la fuente devoltaje.La intensidad de la corriente depende tanto de la magnitud de la f.e.m (V), como de la

resistencia del circuito (R). Esa dependencia fue precisada por el físico George SimonOhm, quien formuló la ley más importante de la electrotecnia, llamada por eso, ley de Ohm.


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La ley de Ohm establece que: En un circuito eléctrico, el valor de la corriente esdirectamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a laresistencia del circuito.

En otras palabras, esta ley nos dice:• A más voltaje, más corriente; a menos voltaje, menos corriente.• A más resistencia, menos corriente; a menos resistencia, más corriente.

La ley de Ohm permite conocer el voltaje en un elemento del circuito conociendo suresistencia y la corriente que fluye a través de él y las relaciona de la siguiente manera:

Para utilizar el triángulo, se cubre el valor que se desea calcular y las letrasrestantes hacen la fórmula.


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POTENCIA ELÉCTRICA:

El conocimiento de la potencia eléctrica es muy importante, ya que nos indica lo capazque es esto de realizar una determinada tarea: iluminar (lámparas), mecánico(motores), calentar (resistencias calefactoras), etc. Cuanta más potencia posea elreceptor, más rápido realizará la tarea o trabajo. La potencia es la rapidez con loque se ejecuta un trabajo.

Trabajo = Fuerza por la distancia

Es decir es la relación que existe entre el trabajo realizado y en tiempo invertido enrealizarlo.

P = W / t

En circuito eléctrico la potencia viene relacionado como el producto del voltaje y dela intensidad.

P = V x I

POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUA:

La corriente continua es la que tienen las pilas, las baterías y las dinamos. Todo lo que seconecte a estos generadores serán receptores de corriente continua. Ya hemos dicho quepara calcular la potencia en c.c. (corriente continua) se hace mediante la fórmula:

P = V x I = Tensión x Intensidad. Cuando la tensión se pone en Voltios (V) y laIntensidad en Amperios (A), la potencia nos dará en vatios (w)

Ejemplo: Calcular la potencia de un timbre que trabaja a una tensión de 12 V. y por elque circula una intensidad de 2 mA.

Respuesta: Lo primero poner la V en voltios y la I en amperios (convertimos)

2 mA (miliamperios) son 2/1000 Amperios, es decir 0,002 A. Ahora solo queda aplicarlafórmula P = 12V x 0,002 A = 0,06 W.

Hagamos otro. Una bombilla que conectamos a 220 V tiene una intensidad de 0,45 A.¿Qué potencia eléctrica tiene?

P = 220 V x 0,45 A = 100 W.


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POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA:

La corriente alterna es la que se genera en las centrales eléctricas, por eso todos los

receptores que se conecten a los enchufes de las viviendas son de corriente alterna (C.A.).Aquí la potencia es un poco más compleja, ya que no solo hay una potencia, sino que hay3 diferentes. Empecemos por la más importante, generalmente la que se conoce comopotencia. La potencia activa.


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ENERGÍA ELÉCTRICA:Como ya dicho en la definición de potencia que es la rapidez con la que se ejecuta

un trabajo, es decir la relación que existe entre el trabajo realizado y el tiempoinvertido en realizarlo. Sabemos también que el trabajo se produce gracias a laenergía. Trabajo y energía son dos conceptos que dicen lo mismo:

Potencia =

Potencia =

í

Cuando tenemos el receptor conectado durante un tiempo lo que necesitamosconocer el la energía que consume.

E = P x t Donde:E es la energía en julios (J)P es la potencia en vatios (W)t es el tiempo en segundos (s)

El julio es la unidad perteneciente al sistema internacional. Como es muypequeña, se suele utilizar más el KWh.

E = KW x h = Kilovatios x horaEl instrumento que mide la energía eléctrica consumida es el contador, es el quenos indica lo que debemos pagar a la compañía eléctrica.

CIRCUITO ELÉCTRICO

Es la interconexión de dos o más componentes que tiene una trayectoria cerrada. Dichoscomponentes pueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores,semiconductores o cables.


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a) CIRCUITO EN SERIE:

Cuando los elementos del circuito esta´n conectados uno a continuación de otro. La

corriente eléctrica sólo tiene un camino.


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b) CIRCUITO PARALELO:

Es el circuito que en un punto se reparte en varias ramas o caminos que despuesse unen. Las dos líneas principales van en lineas paralelas.

c) CIRCUITO MIXTO:Es el que está compuesto de circuito en serie y paralelo. No se usa en instalacionesdomiciliarias.


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LAS LEYES DE KIRCHHOFF:

Estas leyes se utilizan para resolver circuitos eléctricos complejos, en los cuales estan

interconectados varios generadores y receptores ya sea de CC o CA.


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HERRAMIENTAS BÁSICAS DEL ELECTRICISTALas herramientas son instrumentos hechos por el hombre para realizar todo tipo detrabajo con una mayor perfección y facilidad. Por el avance de la tecnología y el ingenio

del hombre hoy en día se puede tener una herramienta adecuado para cada necesidad.Para realizar trabajos en electricidad, el electricista debe contar mínimamente con lossiguientes herramientas:

Alicate universal Destornilladores ( estrella y plana) Cuchilla del electricista Lámpara piloto o lámpara serie

NORMAS DE SEGURIDAD EN EL USO DE LAS HERRAMIENTAS BÁSICAS: Todas las herramientas para trabajos eléctricos, deben tener su mango forrados

(aislados). Las herramientas se deben usar de manera adecuada y de acuerdo al trabajo a

realizar. Use las herramientas sólo para lo que han sido hechas. Las herramientas se deben mantener límpios y ordenados.

PRÁCTICA DE EMPALMES ELÉCTRICOS DE BAJA TENSIÓN

Objetivos:

Identificar y distinguir un empalme, para qué sirve y tipos de empalme.Adiestrar al participante en el uso de herramientas básicas del electricista.Realizar correctamente los diversos tipos de empalme reconociendo el calibre delconductor.Es necesario que, al hacer el empalme, se tenga cuidado que la unión este bien

ajustada, para que no se produzca resistencia y se caliente la conexión. Hay querecordar que el, empalme debe ser mecánicamente fuerte y eléctricamente seguro.


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EMPALME TRENZADO

Proceso:

a) Corte dos trozos de alambre de 10 cm aproximadamente.

b) Quita 5 cms del forro de uno de los extremos de cada alambre y límpialo con la cuchilla.

c) Coloque los dos alambres con la parte sin forro en el mismo lado (fig.) sujeta con elalicate, trenza los dos alambres.

Aplicaciones : Es el empalme más empleado de las instalaciones empotradas, ya querequiere de poco espacio.se usa en las cajas de paso y puede ser utilizado conconductores hasta N°6 AWG.


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EMPALME DE PROLONGACIÓN O WESTERN

Proceso:

a) Corte dos trozos de alambre de 10 cm aproximadamenteb) Quita 7 cms del forro de uno de los extremos de cada alambre y límpialo con la

cuchilla.c) Coloca los dos trozos sin forro juntos y sujetos por el centro con el alicated) Dar vueltas un alambre sobre el otro procurando queden las espiras y apretadas.e) Ejecuta lo mismo con el otro. debe quedar como la figura

Aplicaciones: se usa este empalme sobre todo en conductores que estánsometidos a esfuerzos de tracción yPuede ser utilizado con conductores hasta N° 10 AWG.


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EMPALME DE DERIVACIÓN “T”

Proceso:

a) Corte dos trozos de alambre uno 10 cms y otro de 7 cns aprox.b) Quita el forro de los alambres y límpialo con la cuchillac) Enrolla a un extremo del alambre horizontal, cuidando que queden las vueltas

juntas y apretadas.d) Debe quedar como la figura. Aplicaciones: se usa este empalme para sacar

ramificaciones y puede ser utilizado con conductores hasta N°10 AWG.

Paso N° 1

Paso N° 2

Paso N° 3


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EMPALME DE DERIVACIÓN CON SEGURIDAD

Paso N°1

Paso N°2

PasoN°3


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EMPALME DE PROLONGACIÓN ALAMBRE GEMELO (cable mellizo)

PROCESO:

a. Corta dos trozos de 10cms. De alambreb. Separa el alambre gemelo de 7 cms.c. Cora 2 cms. En uno de los alambres (quedaran desiguales).d. Quita 5 cms. Del forro de cada alambre (los cuatro ver figura).e. Empalme el más largo, con el más corto del otro lado (ver figura).

Nota: Al terminar el empalme, las partes sin forro empalmadas, no deben hacercontacto. (Ver figura)

Paso N° 1

Paso N° 2


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Paso N° 3

SOLDADURA DE EMPALME

Herramientas y materiales:

Un cautil eléctricoUnos alicatesUna cuchilla de electricista50 cms. De soldaduraLos 5 empalmes ya realizados

PROCESO:

a) Limpia la parte que vas a soldar, con una lija o cuchillab) Limpia la punta del cautil con una lija y ponlo a calentarc) Estaña la punta del cautil aplicando el estaño en el punto del cautil cuando este

caliented) Calienta el empalme y aplica el estaño al empalme.e) retira la soldadura (estaño) y mantén e cautil en contacto con el empalme.


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COMO AISLAR UN EMPALME

a. Revisar el empalme para que no tenga puntas cortantes

b. Coloca la cinta cuidando que tenga una inclinación de 45 ° en relación con elempalme.

c. Comienza desde el forro y continúa el encintado hasta el otro forro.d. Revisa que no se quede parte sin forrar.


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CONSTRUCCIÓN DE UNA LÁMPARA DE PRUEBA

MATERIALES:

Una lámpara de 25 WUn sóquet o portalámpara50 cms. De alambre N° 12

PROCESO:

a. Quita 3 cms de forro en uno de los extremos de los alambres.b. Desarma el sóquetc. Sujeta en los tornillos del sóquet el alambre y ármalo entorcha el otro extremo

del alambre y estáñalo (puntas de prueba)


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MEDICIONES ELÉCTRICASEs la medición de las diferentes magnitudes eléctricas de una instalación o aparatoeléctrico que nos ayudan a comprobar:

- Su buen funcionamiento

- Detectar y reparar averías

- Estudiar con detenimiento ciertos procesos que nos ayuden a diseñar instalaciones ydispositivos eléctricos, así como evaluar su comportamiento ante eventuales cambios.

NORMAS GENERALES PARA LA TOMA DE MEDIDAS

• Seleccionar el tipo de corriente• Seleccionar el campo de medida de cada aparato• Evitar la prisa y anotar los valores de forma ordenada• Controlar periódicamente los instrumentos

MAGNITUDES FUNDAMENTALES Y SU ISTRUMENTO DE MEDIDA

TENSIÓN, F.E.M., D.D.P., VOLTAJE VOLTÍMETRO

RESISTENCIA ELÉCTRICA OHMÍMETROINTENSIDAD DE LA CORRIENTE AMPERÍMETRO

POTENCIA ELÉCTRICA VATÍMETRO

ENERGÍA ELÉCTRICA CONTADOR DE ENERGÍA

FACTOR DE POTENCIA COSFÍMETRO

FRECUENCIA FRECUENCÍMETRO

INDICADOR DE FASES FASÍMETRO

NIVEL DE ILUMINACIÓN LUXÓMETRO

AISLAMIENTO MEGÓHMETRO

RESISTENCIA DE TOMA A TIERRA TELURÓMETRO

ANALÓGICOS• INSTRUMENTOS

DIGITALES


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POLÍMETROS DIGITALES


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MULTÍMETRO.- Dispositivo diseñado pata tomar medidas de magnitudes eléctricas.Como su nombre lo indica, multi = varios y metro = medida (varias medidas). Por lo generalestá compuesto por un voltímetro de corriente directa (V DC), voltímetro de corrientealterna (V AC), Óhmetro, amperímetro de corriente directa (A DC). Algunos modelosañaden medidores adicionales como el amperímetro de corriente alterna, termómetro,frecuencímetro, continuidad y diodos, transistores (hfe), y capacímetro entre otros.

MEDICIÓN DE VOLTAJE:

Para la medición de Voltaje es necesario disponer de un dispositivo de medición:Voltímetro. El voltímetro se instala de forma paralela en relación con la fuente de suministrode energía eléctrica. Mediante un multímetro o “tester” que mida voltaje podemos realizartambién esa medición.


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MEDICIÓN DE RESISTENCIA:

Para medir resistencias se coloca el multímetro a los extremos de la resistencia para

obtener el resultado, es importante que la resistencia no esté alimentada.

MEDICIÓN DE CORRIENTE:

Para medir corriente el multímetro debemos colocarlo con el circuito abierto de maneraque la corriente pase por el instrumento para obtener la lectura.

MEDICIÓN DE INTENSIDAD ELÉCTRICA:

Puede realizarse con un Amperímetro abriendo el circuito y conectándolo en serie o conuna pinza amperímetrica sin cortar el circuito. Colocar el selector del polímetro en laposición de intensidad.


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MEDICIÓN DE POTENCIA ELÉCTRICA.

Necesitamos medir tensión e intensidad y multiplicar para obtener la potencia. Podemosusar un polímetro o un Watímetro.


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MEDICIÓN DE AISLAMIENTO.Debe comprobarse si la aislación de los conductores con respecto a tierra o a otroconductor están dentro de los valores indicados en las normas, que establecen que la

aislación debe tener una resistencia de 1.000 veces la tensión de servicio por cada tramode 100 m o fracción (por ej. si la tensión es 220 V. debe tener una resistencia de 220.000Ohm). Este valor es el menor exigido por las normas, pero de ningún modo debe aceptarseen una instalación nueva.

Estas mediciones se hacen con un megóhmetro de corriente continua con una tensiónigual o mayor que el doble de la tensión de servicio, debiéndose cerrar los equipos demaniobra y protección; y además desconectar la línea de alimentación y los aparatos deconsumo. Debe observarse especialmente que los valores de temperatura y humedadambiente se encuentren cercanos a los valores de referencia.En el caso de los circuitos de muy baja tensión de servicio, el ensayo debe efectuarse con250 V.

Normalmente se recomienda que una instalación, para estar correctamente realizada,tenga una resistencia de aislación que no sea inferior a 500.000 Ohm. (0,5 MW).

Las mediciones a efectuar en sistemas trifásicos incluyen:

- Entre conductores de fase.- Entre conductores de fase unidos entre sí y neutro.- Entre conductores de fase unidos entre sí y conductor de protección.- Entre conductor neutro y conductor de protección.

Para instalaciones monofásicas, las mediciones se realizan:

- Entre fase y neutro.- Entre fase y conductor de protección.- Entre neutro y conductor de protección.EL MEGÓHMETRO


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Advertencia Para evitar posibles descargas eléctricas o lesiones personales:

Antes de comprobar un circuito con el medidor desconecte toda alimentación alcircuito en comprobación y descargue los condensadores del mismo.

Antes de conectar al circuito en comprobación, conecte las puntas de prueba alas entradas del medidor.

Antes y después de realizar las pruebas, confirme que el medidor no indique lapresencia de una tensión peligrosa en los terminales. Si el medidor emite un pitidocontinuo y la pantalla muestra una tensión peligrosa, desconecte las puntas deprueba e interrumpa la alimentación del circuito en comprobación.

MEDIDORES DE ENERGIA ELECTRICA

El contador o medidor de energía se conecta exactamente igual que un vatímetro y nos dála lectura de la energía consumida, gracias a que integra el producto de la potencia por eltiempo.SEGÚN LA DISPOSICIÓN DE BOBINAS Y LA DISTRIBUCIÓN DE FASES DEENTRADA Y SALIDA:Según la disposición de las bobinas y la distribución de las fases de entrada ysalida (conexión interna del medidor), se dividen en:

Monofásico bifilar asimétrico Monofásico bifilar simétrico

Bifásico trifilar asimétrico Bifásico trifilar simétrico Trifásico tetrafilar asimétrico Trifásico tetrafilar simétrico

SEGÚN LA ENERGÍA A MEDIR:Energía activa: corresponde a la potencia activa y se mide en kWh.Energía reactiva: corresponde a la potencia reactiva y se mide en kVARh.SEGÚN SU CONEXIÓN A LA RED:De conexión directa.Las bobinas de tensión y de corriente se conectan directamentea la red. Se utilizan para corrientes máximas de 100 A. Pueden ser monofásicos, bifásicoso trifásicos.


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De conexión semi-directa (también llamada semi-indirecta).Las bobinas de corriente se conectan a la red por medio de transformadores de corriente(TC). Se utilizan cuando la corriente de la instalación es superior a 100 A.

Las bobinas de tensión se conectan directamente a la red. Normalmente sonmedidores trifásicos. Se conectan con tensiones hasta 440 V y están diseñados para unamedida de corriente de 1 a 10 A, también llamados medidores de 5 A, los cuales sonutilizados para medida semi-directa e indirecta.

De conexión indi recta.Las bobinas de corriente y de tensión se conectan a la red por intermedio detransformadores de corriente y transformadores de tensión. Se utilizan para medir laenergía en circuitos de alta tensión, generalmente en subestaciones eléctricas.SEGÚN EL NÚMERO DE ELEMENTOS:

De un elemento: conformado por una bobina de tensión y una de corriente. Se puedenencontrar de tecnología americana y tecnología europea.De elemento y medio: conformado por dos bobinas de corriente que comparten unabobina de tensión. Son medidores para ser conectados a 240 V, de tecnologíaexclusivamente americana.De dos elementos: conformado por dos bobinas de corriente y dos bobinas de tensión.Pueden ser de tecnología americana o europea.De dos elementos y medio: conformado por tres bobinas de corriente, quecomparten dos bobinas de tensión. Son exclusivamente de tecnología americana.De tres elementos: conformados por tres bobinas de corriente y tres bobinas de tensión.

Puede ser de tecnología europea o americana.SEGÚN SU FIJACIÓN (CAJA, MURO O TABLERO):De sobreponer : son los que se instalan sobre una caja, un muro o un tablero y laacometida se conecta directamente a la caja de conexiones.Tipo socket: primero se instala una base o receptáculo y allí se conecta laacometida y luego se empotra el medidor. Es un sistema muy común para losmedidores de tecnología americana que se instalan especialmente en centro américa.DE ACUERDO CON LA EXACTITUD. Clase 2: garantiza que el error se encuentra entre más o menos el 2%.Clase 1: garantiza que el error se encuentra entre más o menos el 1%.

Clase 0,5: garantiza que el error se encuentra entre más o menos el 0,5%.Clase 0,2: garantiza que el error se encuentra entre más o menos el 0,2%.En la tabla 1, se suministra información general de las características técnicas de losmedidores clase 1 y en la tabla 2, las características técnicas de los medidores clase 2.

CONEXIONES DE MEDIDORES DE ENERGÍA SEGÚN EL TIPO DETRANSFORMADOR, TIPO DE RED Y CARGA A ALIMENTAR

SEGÚN EL TIPO DE TRANSFORMADOR Transformador monofásico Las conexiones de medidores que se pueden realizar según este tipo de transformadorson conexiones de medida directa para: medidores monofásicos, medidores bifásicos y

medidores neutro directo y conexiones de medida semi- directa e indirecta. En la Figurase observa un medidor neutro directo clase 1.


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Conexión medidor monofásico, conexión simétrica (1)

Conexión medidor monofásico, conexión asimétrica (1)

Conexión medidor monofásico t rifilar, conexión simétr ica (1)

Conexión medidor monofásico t rifilar, conexión asimétrica (1)


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Conexión medidor bifásico t rifi lar, conexión simétri ca (1)

Conexión medidor bifásico trif ilar, conexión asimétrica (1)

Conexión medidor trifásico tetrafilar, conexión simétrica (1)


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Conexión medidor tr ifásico tetrafilar, conexión asimétrica (1)

SEGÚN EL TIPO DE RED. Red monofásica tres hilos (dos fases y un neutro)

La red monofásica puede ser abierta o trenzada, y aérea o subterránea.

Red trifásica cuatro hilos (tres fases y un neutro) La red trifásica cuatro hilos está compuesta por tres fases y un neutro. Se pueden utilizartodo tipo de medidores, excepto los medidores neutro directo.La red trifásica puede ser abierta o trenzada, aérea y/o subterránea.

SEGÚN LA CARGA A ALIMENTAR. Para determinar el tipo de conexión que se realizara, se debe tener la información precisay clara de la carga a alimentar, para determinar si corresponde a una conexión directa,semi-directa o indirecta. De igual manera la clase de servicio, si es residencial, comercialo industrial.Es muy importante tener en cuenta estos requisitos, ya que el punto de partida paratener una correcta selección y conexión del equipo de medida parte de la carga que setiene.

Carga tipo monofásica. Este tipo de conexión se realiza generalmente para usuarios residenciales en estratos 1,2 y 3, donde la carga instalada no supera los 7 kW. También se puede observar en

servicios comerciales donde la actividad puede ser: papelerías, pequeñas tiendas dedulces, modisterías, etc.Para este tipo de conexión se instalan únicamente medidores monofásicos de clase1 ó clase 2.

Carga tipo bi fásica trifi lar. Este tipo de conexión se realiza generalmente en estratos 4, 5 y 6, donde la cargainstalada no supera los 15 kW. También se pueden observan en servicios comercialesdonde la actividad requiera equipos que funcionan a 220 V.Para este tipo de conexión se pueden instalar medidores bifásicos clase 1 ó clase2, y medidores neutro directo, particularmente en las zonas rurales.

Carga tipo trifásica tetrafilar. En pocas ocasiones se encuentra este medidor instalado en servicios residenciales, esmas común en servicios comerciales e industriales donde la carga instalada superalos 15 kW, para una conexión directa.Para la medición semi-directa se utiliza medidores de energía activa y/o reactiva y untransformador de corriente (T.C) por cada fase que alimenta la carga. En este tipo de


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medición, la conexión de las señales de corriente provenientes de los devanadossecundarios de los T.C. y de las señales de tensión provenientes de la acometida almedidor, deben realizarse mediante un bloque de prueba, para garantizar una correcta

medida de la energía consumida.SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Un ”Sistema de Puesta a Tierra”, ó simplemente ”Tierra Física”, es un conjunto deelementos formados por electrodos, cables, conexiones, platinas y líneas de tierra físicade una instalación eléctrica, que permiten conducir, drenar y disipar al planeta tierra unacorriente no deseada. Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión deartefactos eléctricos y electrónicos a tierra, para evitar que sufran daño, tanto laspersonas como equipos, en caso de una corriente de falla.

FINALIDAD DE LAS PUESTAS A TIERRA

Brindar seguridad a las personas Obtener una resistencia eléctrica lo más baja posible para derivar a tierra fenómenos

eléctricos. Mantener los potenciales producidos por las corrientes de falla dentro de los límites

de seguridad de modo que las tensiones de paso o de toque no sean peligrosas paralos humanos.

Ofrecer en todo momento y por un lapso prolongado baja resistencia eléctrica quepermita el paso de las corrientes derivadas.

Mejorar la calidad del servicio eléctrico, disipar la corriente asociada a descargasatmosféricas y limitar las sobre tensiones generadas.

CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA. Es aquel conductor de un circuito que se

conecta a tierra intencionalmente. Este conductor garantiza la conexión física entre laspartes metálicas expuestas a alguna falla y la tierra. Por medio de este conductor circulala corriente no deseada hacia la tierra.

ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA. Es un cuerpo metálico conductor desnudo queva enterrado y su función es establecer el contacto con la tierra física.

PUENTE DE UNION. Este puente es un conductor que nos sirve para proporcionar laconductividad eléctrica entre partes de metal que requieren ser conectadaseléctricamente.

RED DE TIERRA. Es la porción metálica subterránea de un sistema aterrizado quedispara hacia la tierra todo flujo de corriente no deseado. Esta red se puede componerde varias mallas interconectadas.

RESISTENCIA DE TIERRA. Es la resistencia que nos ofrece el terreno hacia la corrienteen un sistema de puesta a tierra, esta resistencia depende de la resistividad del terreno yárea de los conductores.

RESISTIVIDAD DEL TERRENO. Es la propiedad del terreno que se opone al paso de lacorriente eléctrica, la resistividad varia de acuerdo a las características del terreno.

SISTEMA DE TIERRA. Son varios conductores desnudos que se interconectan con una

o varias mallas o electrodos enterrados.

SUPRESOR DE PICOS. No son más que elementos de protección contrasobretensiones transitorias.


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TIERRA AISLADA. Es un conductor de tierra con aislamiento que se conecta a algúnequipo, este conductor se coloca en la misma soportaría donde se encuentran los cablesde energía.

Símbolo IEC numero 5019

NATURALEZA DEL TERRENO RESISTIVIDAD EN OHM*M

Terrenos pantanosos de algunas unidades a 30

Turba húmeda 5 a 100

Humus 10 a 150

Limo 20 a 100

Margas del jurásico 30 a 40

Arcilla plástica 50

Arena arcillosa 50 a 500

Pizarras. 50 a 300

Margas y arcillas compactas 100 a 200

Calizas blandas 100 a 300

Granitos y gres muy alterados 100 a 600

Arena silícea 200 a 3.000

Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500

Calizas agrietadas 500 a 1000

Rocas de mica y cuarzo 800

Calizas compactas 1000 a 5000

Suelo pedregoso desnudo 1500 a 3.000

Granitos y gres procedente de alteración 1.500 a 10.000

Tabla 1. Valores de resistividad de algunos materiales

Naturaleza del terrenoValor medio de la resistividad en

Ohm*m

Terrenos cultivables y fértiles, terraplenescompactos y húmedos

50

Terraplenes cultivables poco fértiles yterraplenes

500

Suelos pedregosos desnudos, arenas secaspermeables.. 3.000

Tabla 2. Valores de resistividad de algunos suelos


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Electrodo Resistencia de la tierra en ohm

Placa enterrada

Pica vertical

Conductor enterrado horizontalmente

Tabla 3. Como obtener la resistencia de un electrodo

R, resistividad de terreno (ohm*m)P, perímetro de la placa (m)L, longitud de la pica del conductor (m)

Numero de electrodos Valor original El valor original sereduce al

Un solo electrodo 100%Dos electrodos en línea 55%

Tres electrodos en línea 38%Tres electrodos en triángulo 35%Cuatro electrodos en simetría 28%

Ocho electrodos en simetría 16%Tabla 4. Porcentaje de reducción del valor resistivo en función del tipo de configuraciónLos conectores empleados en la malla del sistema de tierras de una subestación debenser de tipo de compresión o soldables.


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POZO A TIERRA HORIZONTAL

Es indispensable que los electrodos de platina, plancha, varilla de cobre o conductores

enterrados, estén colocados dentro de zanjas o fosas rellenas con tierra de cultivo en unárea perimetral al electrodo o conductor de no menos de 0.30 m de radio y la dosificaciónserá de 1 a 3 dosis de tratamiento por m3. Cavar una Zanja de 6m de longitud, 60 cm de profundidad, 40 cm de ancho en la

zona a instalar el Pozo a Tierra. Compactar la tierra de fondo. Colocar 3 bolsas de cemento conductivo de 20 kg, cada uno, luego compactar. Esto va a depender mucho de la resistividad del terreno. Coloque el cable de conexión a tierra en la zanja. Cubra el cable de conexión a tierra totalmente con cemento conductivo. Agréguele tierra y compacte hasta poner al nivel de piso y colocar su caja de registro.

POZO A TIERRA VERTICAL

Se cava un pozo de 2.40 mts de profundidad por metro por lado. Se coloca una barra decobre en el centro del agujero sea de 5/8, ¾ luego se coloca un tubo de pvc de 6" dediámetro alrededor de la barra de una longitud igual o menor a la barra. Luego se rellenacon cemento conductivo y se va apisonando rellenando con tierra de chacra alrededordel tubo compactando en cada 30 cm de altitud y se va retirando el tubo, tal como loindican las fotografías a continuación. Recomendaciones:

Agregar por capa 20 litros de agua (para pozo) Agregar por cada metro 10 Lit. de Agua (para zanja)

Para instalación no se recomienda el uso del espiral de cobre


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Preparación de la puesta a tierra

POZO A TIERRA VERTICAL.-Son las que más se aplican por el mínimo de espacio quenecesitan.Primero Paso:

Excavar un pozo de 1 metro de diámetro por una profundidad de 3 metrosdesechando todo material de alta resistencia, piedra, hormigón, cascajo, etc.

LUEGO. Alistar los materiales que vamos a utilizar para poder realizar nuestro

proyecto.


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Segundo Paso:

Para rellenar el pozo se utilizaremos tierra de cultivo tamizada en malla de ½“ ll ene los primeros 0.30mts y compacte con un compactador y coloque la barra decobre de ¾“de diámetro y de 2.40mts de longitud (con arreglo de electrodo auxiliar.Ver figura), llene los siguientes 0.20mt y vuelve a compactar, repita la operaciónno olvidando que la tierra debe estar húmeda hasta completar la mitad del pozo.

Tercer Paso: (Utili zando dosis química Thorgel)

Disuelva el contenido de la bolsa azul de la primera caja de dosis de Thorgel

en 20Lts de agua y viértala en el pozo y espere que todo sea absorbido, luegodisuelva el contenido de la bolsa crema de la dosis Thorgel en 20Lts deagua, viértalas sobre el pozo y espere que sea absorbido totalmente.

Cuando se utilice otros aditivos químicos como por ejemplo el compuestoquímico Tierragel, se tendrá que mezclar una de las bolsas con tierra decultivo totalmente zarandeada y las dos bolsas Restantes se mezclarán conagua (ver instrucciones dentro de la caja del aditivo químico a emplear)

En la figura observamos la forma como se preparan la mezcla del aditivo químicothorgel de la caja 1 con el agua, luego se vierten a la mitad del pozo, esperandoque sea absorbido todo.


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Cuarto Paso:Repita la aplicación con la segunda caja de dosis de Thorgel, hasta culminar elpozo, coloque una caja de registro de concreto con tapa, por medio de la cual serealizarán las mediciones del pozo y facilitará el mantenimiento periódico (cada 2o 4años para la renovación del pozo) y para la conservación del mismo (cada 4 o6 meses echar al pozo 30 litros de agua)

En la foto se observa la culminación de la puesta a tierra, vertido con ladosi s de la caja 2 del aditivo químico Thorgel.

https://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.siecar.com/public/images/instalacion-sistemas-puestas-a-tierra-1.jpg&imgrefurl=http://www.siecar.com/sistemas-puesta-a-tierra&h=262&w=392&tbnid=0wENNd-IaftpRM:&docid=2UZu9FyVnqN0hM&ei=aueaVquGOoP3mAGQv6z4BQ&tbm=isch&ved=0ahUKEwir456t0q_KAhWDOyYKHZAfC18QMwhbKDYwNg


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TELURÓMETROEl Telurometro es un aparato que nos permite realizar la medición de un SPAT paracomprobar su correcto funcionamiento siendo así el principal indicador del estado del

mismo.Un Telurometro es un equipo profesional para efectuar mediciones en Sistemas de Puestaa Tierra en parámetros de voltaje y resistencia.

TIPOS DE TELURÓMETRO:

TELUROMERO ANALÓGICO. La forma y procedimiento para medir la resistencia del pozo esla misma la única diferencia es que el valor obtenido lo marcará la aguja y este dependerá dela escala que se este utilizando

Marca: TAE KWANG Modelo: TKE-1030

TELURÓMETRO DIGITAL. Son lo que actualmente son mayormente utilizados y suutilización es más precisa al arrojarnos un único valor en el display eliminándose asilos errores de medición por paralelaje.

¿Para qué nos s irve averiguar conocer la resistencia del pozo a tierra? Para mantener la seguridad de las personas que trabajen o estén en contacto con lasinstalaciones, se hace necesario un sistema de puesta a tierra así como mantener encondiciones óptimas de operación los distintos equipos de la red eléctrica.Las distintas medidas que se hacen de la puesta a tierra y de la resistividad del terrenotienen por objeto garantizar ésta seguridad, no sólo en condiciones normales defuncionamiento, sino también ante cualquier circunstancia que anule el aislamiento de laslíneas

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Existen dos parámetros importantes a la hora de diseñar o efectuar el mantenimiento deun sistema de puesta a tierra: la resistencia de puesta a tierra (medida en ohmios) y laresistividad del terreno (medida en ohmios metro).

¿Es impor tante conocer la resistividad del terreno?La resistividad del suelo es la propiedad que tiene éste para conducir electricidad, esconocida además como la resistencia específica del terreno, para nosotros nos es demucha importancia el poder conocer estos datos ya que inf

Electricidad Básica e Instalaciones Eléctricas (3)

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