Jos Roldn

Manual del

ELECTRICISTA

DE TALLER Electrotecnia General

Esquemas

Electromecnica - Motores

Alumbrado

Neumtica Generalidades

OCTAVA EDICiN

l

PARANINFO

THOMSON LEARNING Manual del Electricista de Taller

Jos Roldn Viloria

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INDICE

Primera parte

CONOCIMIENTOS ELECTRICQS

l. FISICA ELECTRICA ..................... . Magnitudes elctricas.-Acoplarnientos de resistencias.-Aco-plamientos de generadores.-Condensadores.- Magnetismo. Fuerzas electromotrices inducidas.-Circuitos de corriente al-terna.-Tringulos de resistencias, tensiones y potencias.-Siste-ma trifsico.-Factor de potencia trifsico.

2. SIMBOLOS ELECTRICOS ....................... . Nociones generales. Esquemas.-Smbolos. (Recopilacin de los smbolos utilizados en la presente obra.)

3 . INSTALACIONES DE ALUMBRADO ............... . Nociones generales. - Colocacin de fusibles. - squemas sobre lmparas: sencilla acopladas en serie, derivacin conmutadas, de escalera, timbres, alarmas etc. Hasta completar 30 diferen-tes esquemas.- Simplificacin de lneas multifllares por unifi-lares.

4. CONTADORES ELECTRICOS .................... . Generalidades. - Contadores monofsicos y trifsicos de ener-ga activa y reactiva.-Contadores III de energa activa y reac-tiva .- Contador fU de energa reactiva con transformadores de intensidad.- ontador III on neutro, para energa activa, con transformadores de intensidad.

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5. CALOR DE ORIGEN ELECfRICO . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84 Generalidades.-Diversos acoplamientos de resistencias com-binadas.

(J. TRANSFORMADORES ......................... 96 Generalidades.-Transformadores 111; conexiones.-Forma-cin de transformadores III utilizando transformadores mo-'nofsicos.-Autotransformador.-Transformadores de medida.

5

7. RECTIFICADORES ELECTRlCOS ................. , 105 Generalidades.-Rectificador de media onda.-Rectificador de onda completa (push-pull).- Rectificador de onda completa (puente de raetz .- Rectificacin de corriente 11 I.-Acopla-miento de rectificadores. - Dobladores de tensin.

8. ARRANQUE DE MOTORES ....... . . . . . . . . . . . . . .. 112 Generalidades sobre los motores IH.-Clases de funcionamien-to y servicios.-Rebobinado de motores.-Mantenimiento de los motores.-Motores sncronos y asncronos.-Placa de carac-tersticas.-Conexin de la placa de bornas (A - ~).-Formas de arranque de los motores 111, utilizando arranques manua-les.-Arranque directo.-Inversin de giro.-Arranque de cone-xin A - ~.-Arranque a travs de resistencias estatricas.-Arranque por resistencias rotricas.-Arranque por autotrans-formador.-Arranque de motores de varias velocidades.-Arran-ques diversos.

Segunda parte

AUTOMATISMOS ELECTRlCOS

9. EL CONTACTOR .............................. 144 Ventajas de su utilizacin.-Partes del contactor. - ircuitos con contactores.-Proteccin de los circuitos.-Generalidades sobre la proteccin de motores.-Rels de proteccin. Trmi-cos, magnetotrmicos, diferenciales Y su representacin. Tem-porizadores.-De tipo trmico.-De tipo mecnico (diversos ti-pos).-De tipo electrnico de condensador.

10. ARRANQUE DE UN MOTOR DE FORMA DIRECTA ..... 166 Generalidades sobre el arranque directo de motores.-Esque-mas utilizados en la representacin de maniobras.-Varios ejer-cicios de este tipo de arranque.

11. INVERSION DE GIRO DE MOTORES III ............. 176 Diferentes maniobras para motores con dos sentidos de giro, como son: Mando desde una caja de pulsadores, fmales de ca-rrera, inversin automtica, temporizada y maniobras varias.

12. ARRANQUE DE UN MOTOR 111 EN CONEXION ESTRE-LLA-TRlANGULO ............................ , 184 Utilizacin de este tipo de arranque.-Esquemas utilizando di-versos tipos de temporizadores.-Arranque A -Resistencia- ~.

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Inversin de giro para arranque en conexin A - ~.-Frenado por c.c. para motor en conexin A - ~ con inversin de giro.

13. ARRANQUE DE MOTORES 111 CON ROTOR EN CORTO-CIRCUITO POR MEDIO DE RESISTENCIAS CONECTADAS AL BOBINADO ESTATORICO . Generalidades s~bre la utilizaci~ ' d~ ~~t~ 'p'o' d~ ~~qu"e: Arranque en vaI?0s p~ntos de tensin.- Iriversin de giro para arranque de .reSIstenclas.- Esquema que imposibilita la puesta en marcha SI no ha transcurrido un tiempo desde la parada.

14. ARRANQUE DE MOTORES m CON ROTOR BOBINADO POR MEDIO DE RESISTENCIAS CONECTADAS AL BOBI: NADO ROTORlCO Generalidades sobre ia' ~tili;~i~ ' d~ ~~t~ 'tipo' d~ ~~~qu"e: ~anqu~ en 4 ~unto~?e resistencia.- Arranque en 4 puntos de reslStel}cla con mverSlOn de giro. En este esquema se han utili-zado. slmbolos llamados 'americanosn

15. ARRANQUE DE MOTORES m POR MEDIO DE AUTO-TRANSFORMADOR Generalidades sobre la' ~tili~a~i~' d~ ~~t~ "tipo" d~ ~~~qu"e: Arr~que en 3 puntos de tensin.-Arranque en dos puntos ~e tenSIn con inversin de giro, utilizando smbolos "america-nos" .

16. MOTORES DE VARIAS VELOCIDADES Motores de 2 velocidades: Devanados indep~~(~~t~s' C~~~~: tacin de .~olos. a) En conexin estrella-rloble estrella (A - AA). b) ConexlOn DAHLANDER.-Inversin de giro.-Ejercicios va-nos.-Motores de 3 y 4 velocidades.

17. MOTORES MONOF ASICOS Motores ~n bobinado auxilia~ 'd~ "~~q~e. S~ ~~~de~~d~; (fase partIda). Con condensador .-Motores universales.-Motor c?n espira e~.cortocircuito .-Esquemas para un solo sentido de guo o mverSlon.

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200

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208

218

18. FRENADO DE MOTORES 111 224 Por ele~trofreno.-Por contraco;rie~te', 'utili~d~' r~~~t~~c'i~s: tem~onzadores y contactos centrfugos, tanto para un sentido de gua como para los dos.-Por corriente continua.

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19. MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA ........... :. 230 Generadores.-Motores de excitacin: Independiente, Sene, Derivacin, Compuesta, Grupo Ward-Leonard.

20. GENERADORES DE C.C. y C.A. .. . . . . . . . . . . . . . . . .. 250 Generalidades. Dinamos de excitacin: Independiente, Serie, Derivacin, Compuesta, Alternador 111.

21. EJERCICIOS VARIOS .... .................. . . :. 254 En este apartado se estudian esquemas sobre maniobras vana das que resultan de fcil co~prensin y q~~ comple~entan la materia tratada en esta 2. parte.- Tamblen estudIamos los programadores mecnicos y de carta, clulas fotoelctricas, as-censores, presostatos, termostatos, rels de intensidad, enela-vamientos, etc.

Tercera parte

NEUMATICA

22. SIMBOLOS NEUMATICOS y ESQUEMAS EXPLICATIVOS 325 Smbolos utilizados en neumtica.-Medicin de la presin. Humedad del aire. - Filtros.- Engrasadores.-Reguladores de presin. - Cilin dros . - Regulador de caudal. - Presostatos. -Selec-tor de circuitos.- Distribuidor manual.-Vlvula antirretorno. Electrovlvula.-Esquemas explicativos.

23. ESQUEMAS NEUMATICOS ....................... 350 40 lminas en las que se tratan diferentes maniobras, utilizan-do material diverso.-Los esquemas estn ordenados de manera que su dificultad vaya aumentando para que su estudio resulte as de ms fcil asimilacin.

24. ESQUEMAS ELECfRO-NEUMATICOS ............. .. 432 28 lminas en las que el pilotaje de los elementos de mando de-ja de ser exclusivamente manual mecnico) y neumtico para pasar a elctrico, con notable ventaja, por lo general, sobre los primeros. Esquemas estudiados en el apartado 23).

Cuarta parte

GENERALIDADES

25. PRINCIPIOS GENERALES DE FISICA . ............ .. 487 Energa.-Rendimiento.-Estados de los cuerpos.-Ley de

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Boyle Mariotte.-Dilatacin de los gases.-Presin.-Tempera-tura.-Movimiento.-Fuerzas.-Dilatacin.-Peso especfico y densidad.-Unidades de: longitud, superficie, capacidad, volu-men y masa.-Sistema cegesimal y M.K.S.-Ecuacin de los ga-ses perfectos.-Mquinas mecnicas.

26. AISLANTE Y CONDUCTORES .................... 509 Estado y constitucin de la materia.-Smbolos de los elemen-tos qumicos.-Rigidez dielctrica.-Materiales aislantes.-Ma-teriales conductores.-Clculo sencillo de seccin, para con-ductores.

27. MEDIDAS MECANICAS y ELECTRICAS ............. 526 Medidas mecnicas: Generalidades.-Medidas lineales.-Medida de ngulos.-Calibre o pie de rey.-Nonius.-Micrmetro y comparador de reloj. Medidas elctricas: Generalidades.-Apa-ratos de comprobacin.-Lmpara.-Lmpara serie.-Amper-metro y electropinza.-Ohmmetro.-Voltmetro.-Frecuen-cmetro.-Vatmetro.-Cosmetro.

28. NOCIONES DE TRIGONOMETRIA ................. 542 Relaciones trigonomtricas en el tringulo rectngulo.-Re-laciones trigonomtricas en la circunferencia.-Representacin grfica del seno, coseno y tangente.-Teorema del seno y cose-nO.-Valor instantneo, medio y eficaz de una funcin senoi-dal.-Perodo y alternancia.-Tablas naturales y funciones tri-gonomtricas.-Areas de figuras geomtricas.

29. CONOCIMIENTOS MECANICOS .. . . . . . . . . . . . . . . . .. 556 Roscado a mano y herramientas utilizadas.-Escariado.-Re-duccin de pulgadas a milmetros.-Conos Morse.-Tabla de rosca WHITWORTH.-Tabla de rosca METRICA.-Transmi-sin de movimiento por poleas.-Transmisin de movimiento por engranaje.-Aceros. Clasificacin de los productos siderr-gicos.-Dureza y su medicin.-Efectos de la corrosin y sus re-medios.-Lubricantes.-Soldadura y empalmes.

JO. DIBUJO INDUSTRIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 591 Generalidades.-F ormatos normalizados.-Representacin de las piezas. Proyecciones ortogonales.-Croquizado.-Dibujo geomtrico . -Tolerancias.

.\1. SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO ........... 615 Generalidades.-Iluminacin.-Tabla de iluminacin.-Precau-ciones con la electricidad.-Higiene.-Botiqun.

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INTRODUCCION

La presente obra va dirigida particularmente a profesionales dedicados al mantenimiento de taller, as como a personal en perodo de aprendizaje.

La evolucin de los automatismos elctricos en la industria es constante, por lo que resulta evidente que el aprendizaje no dura tan slo los aos de Escuela, ya que es nece ario ir adaptndose a las nuevas tcnicas que la in-dustria va adoptando o pena de quedar e anticuado.

El electricista de mantenimiento debe estar preparado para saber interpre-tar esquemas, que resultan bsicos algunas veces, para interpretar el funcio-namiento de una mquina y hasta todo un proceso de fabricacin.

Para facilitar el conocimiento de los esquemas es necesario conocer los ma-teriales y dispositivos que en ellos se simbolizan (motores, elementos de mando, dispositivos de proteccin, etc ... ), as como los elementos de una instalacin y las averas que se pueden originar.

Por otra parte, es ya corriente que las mquinas estn dotadas de dispositi-vos auxiliares neumticos, gobernados de manera manual, mecnica o elc-trica, y por ello nos ha parecido conveniente introducir en esta obra una parte dedicada a dar conocimientos sobre tcnicas de esta naturaleza.

En lo referente al mantenimiento general de una instalacin (taller, fbri-nl, etc.), es necesario atender a la iluminacin general, captulo tratado de manera sencilla.

Dentro de la misma obra hay apartados destinados a conocimientos gene-rales de electricidad y mecnica, que creemos resulten de utilidad.

Esperamos que este libro, al que titulamos Manual del ELECTRICISTA I)E TALLER, cumpla el fin que nos hemos propuesto de ayudar a un mejor tlcscnvolvimiento del electromecnico en las tareas de mantenimiento; misin IInportante, ya que la produccin est ligada a un funcionamiento correcto tll' la instalacin, basado en un mantenimiento preventivo y de reparacin lo ms rpida posible, que reduzca paradas.

11

Primera parte

CONOCIMIENTOS ELECTRICOS

l

1

Fsica elctrica Circuito elctrico

Se entiende por circuito elctrico el conjunto de generador, conducto-res y receptor.

Corriente elctrica

Se llama corriente elctrica al desplazamiento de electronoes a lo largo de un conductor.

MAGNITUDES ELECTRICAS

En el circuito elctrico se han de distinguir las siguientes magnitu-des: diferencia de potencial (d .d.p.), intensidad de corriente y resistencia.

Diferencia de potencial

Se llama diferencia de potencial, o tensin elctrica, al desnivel elctri-co existente entre dos conductores. Su valor viene dado en voltios (V).

Mltiplos del voltio son:

1 KV (kilovoltio) = 1.000 V 1 MV (megavoltio) = 106 V

Submltiplo del voltio es:

1 mV (Milivoltio) == 0,001 V

Se define como voltio la diferencia de potencial necesaria para que en un circuito de 1 ohmio de resistencia circule la intensidad de un imperio.

Intensidad de corriente elctrica

Antes de indicar lo que es corriente elctrica, se defmir como canti-dad de electricidad el nmero de electrones que circulan por un circuito. La unidad es el culombio, que equivale a la cantidad de electricidad neceo

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---- ---- ---- ------~~------

saria para que, al atravesar una disolucin de nitrato de plata, deposite 1,118 mg de sta.

Sabido esto, resultar fcil comprender 10 que es intensidad de co-rriente y su unidad. Cuando el efecto de un culombio se realiza en un se-gundo, la intensidad que circula por un conductor es de un amperio (A), que es la unidad de intensidad de corriente.

La frmula que da el valor de la corriente es:

Q = 1 . t en culombios

Densidad de corriente elctrica

Se da el nombre de densidad elctrica al nmero de amperios que cir-culan por milmetro cuadrado de seccin de un conductor.

1 d= -

S

Ejemplo: Determinar la densidad de corriente de un conductor por el que circulan 24 amperios y es de seccin cuadrada, de 2 mm de lado.

Seccin S=L 2=22=4mm2

Densidad D =!. = 24 = 6 A/mm2 d 4

Resistencia elctrica

A la dificultad ofrecida por el conductor al paso de la electricidad se le llama resistencia. La unidad es el ohmio (n), que se define como la re-sistencia ofrecida por una columna de mercurio de 1,063 metros de lon-gitud y 1 mm2 de seccin a la temperatura de Oc. Se abrevia con la le-tra omega mayscula (n).

Resistividad

A la resistencia propia de cada materia se le llama resistividad. As, un conductor de cobre de 1 m de longitud y 1 mm2 de seccin, a 20C tiene IIIHI resistencia de 0,0172n. Con iguales medidas, un conductor de alu-minio. tiene una resistenci~ especfica dada por p (ro) = 0,028 n m/mm2.

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Resistencia de un conductor

La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su lon-gitud e inversa a su seccin.

R = p !:.- (en ohmios) S

Ejemplo: Determinar la resistencia de un conductor de cobre que tiene una lontitud de 100 m y una seccin de 5 mm2.

R = p ~ = O 0172 ~~ = O 344n S' 5 '

Aumento de la resistencia de un conductor con la temperatura

Al elevar la temperatura de un conductor aumenta su resistencia. A continuacin se presenta la frmula que da dicha resistencia:

R T =R20 [1 + a(t - 20)] R T = Resistencia total a la temperatura t R 2 o = Resistencia a la temperatura ambiente, suporendo que

fuera de 20C. a = Incremento de resistencia con la temperatura. En el cobre

es de 0,004. t = Temperatura final alcanzada.

Seccin de un conductor

La seccin de un conductor circular se puede hallar mediante las tres frmulas siguientes:

En funcin del radio:

(1) S = rrr2

En funcin del dimetro

(2) S = rrd 2 /4 (3) S = 0,785 . d 2

Radio y dimetro de un conductor

(rr/4 = 0,785)

De las frmulas anteriores se han deducido las que dan el radio y el dimetro de un conductor:

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Radior= j!; Dimetro d = j S 0785

Volumen y peso de un conductor

El volumen de un conductor viene dado por la siguiente frmula: "e] volumen es igual a la seccin por su longitud.

V = S . L Si la longitud est dada en metros y la seccin en mm2 , la frmula que da el volumen en dm3 es la si-guiente:

V - S L d 3 ---- m 1.000

Siendo d la densidad del material de que est constituido el conductor en cuestin, 1 dm3 de cobre tiene un peso de 8,9 kg.

El peso de un conductor es igual al producto del volumen por la densi-dad.

(l)P=V'd

(2) P=~'d 1.000

LEY DE OHM

Generalidades

Los experimentos hechos por Ohm determinaron que al aumentar la tensin de una lnea lo hace tambin la intensidad en igual proporcin, mientras que al aumentar la resistencia, disminuye la intensidad tambin en igual proporcin. De ello se deduce que la corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a la tensin V e inversamente proporcional a la resistencia R:

/=~ R

De aqu se deduce que la resistencia R es igual a:

V R=-

/

18

y, por lo tanto, que la tensin ser:

V=R ./

Potencia elctrica

La potencia elctrica viene dada por el valor que resulta de m~dtip1icar la tensin V por la intensidad /.

(1) P = V / en vatios (W) Otras frmulas:

(2) P=R . /2

(3) P=V2 /R

Equivalencias

1 CV = 736 W 1 KW= 1.000W

1 CV = 75 Kgm/s

1 KW= 1,36 CV

Energa elctrica

La unidad de energa es el julio, que equivale a un vatio por segundo.

Comoquiera que emplear el julio como unidad de energa dara cifras muy elevadas, se emplea en su lugar el kilovatio-hora (KW-h) que equiva-le a 1.000 W consumidos durante una hora. '

1 KW-h = ~.6()().OOO julios

Frmulas de energa:

(l) E=P t

(2) E= V' /. t

(3) E = R . /2 . t

(4) E= y2/R' t

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ACOPLAMIENTO DE RESISTENCIAS

Resistencias en serie

Se dice que un agrupamiento de resistencias est en serie cuando todas ellas van conectadas una a continuacin de otra, y por todas circula la misma intensidad, siendo en los extremos de todo el agrupamiento donde se aplica la tensin de la lnea.

La resistencia total del agrupamiento de resistencias en serie ser:

RT=Rl +R2 +R3 + ... Cada resistencia est sometida a una tensin que se lleman parciales y

que son Vi, V2, V3, ...

Vl=RiI V2 =R 2 I V3 =R3 I

La suma de las diferentes tensiones parciales es igual a la total o ten-sin de la lnea.

VT = Vi + V2 + V3 + ... VT=R l I+R 2 /+R3 + ... =I(R i +R2 +R3 + ... )=RTI

En la fig. 1 se representa un esquema de un agrupamiento de resisten-cias en serie.

Resumiendo, se tiene que en un agrupamiento de resistencia~ en serie existe una sola intensidad, comn a todas ellas, y tensiones parcIales, cu-ya suma dar la tensin aplicada a los extremos del agrupamiento, que es la tensin de la lnea.

Resistencias en derivacin

Se dice que dos o ms resistencias estn agrupadas en derivacin cuan-do todas estn sometidas a una misma tensin.

La frmula que da el valor de la resistencia es la siguiente:

1 Re = ---------

__ 1 +_1_+_1_ + ... Rl R 2 R3

La intensidad total absorbida por el conjunto de resistencias en deriva-cin, es igual a:

IT=/l +12 +13 + ... En la fig. 2 puede apreciarse un agrupamiento de resistencias en el que

todas estn sometidas a una misma tensin V, mientras que cada resisten-

20

cia absorbe una intensidad propia, siendo la suma de todas stas igual a la intensidad total / T que absorbe el conjunto.

Resistencias en derivacin de igual valor

Cuando todas las resistencias agrupadas son de igual valor, se calcula su resistencia mediante la frmula que dice: "La resistencia del conjunto es igual a la resistencia de una de ellas, dividido por el nmero de resisten-cias n agrupadas en derivacin".

R = Rl e n

Ejemplo: Determinar el valor de la resistencia de conjunto ofrecida por un agrupamiento de cinco resistencias de 100 n cada una, agrupadas en derivacin.

R = R 1 = 100 = 20 n e n 5

Resistencias en paralelo

Un agrupamiento se llama en paralelo cuando est formado por slo dos resistencias conectadas en derivacin.

R = = ___ = R. R 2 P 1 1 R. + R 2 R . + R 2 -+-

Rl R 2 Rl R2

Agrupamiento mixto

Se 11ama agrupamiento mixto el fonnado por resistencias en serie y re-sistencias en derivacin, como se indica en la fig. 3.

Hjemplo: Siendo el valor de las resistencias R. = 5 n, R2

= 6 n y U.1 = 3 n, y aplicndose a los extremos de una tensin de 28 V, determi-llar los valores de las tensiones parciales, as como las intensidades total y parciales.

R = R 2 -R J =...i2 =2n RT=R. +Rp =5+2=7n p R 2 +R 3 6 + 3

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Vr 28 Intensidad total IT = - = - = 4 A

RT 7

Tensiones parciales V. Y V 2 V. =R . IT = 5 . 4 = 20 V; V2 =Rp . IT = 2 . 4 = 8 V

Intensidades parciales l. e 12

l. ~ ~ = ~ = 1 33 A' R

2- 6 ' ,

La inten idad que circula por la resistencia R. es la total, es decir, 4 A.

ACOPLAMIENTO DE GENERADORES

Generalidades

En primer lugar se dir que los generadores elctricos pueden ser: tr-micos (pilas termoelctricas), quimicos (pilas) y mecnicos (dinamos, al-ternadores ).

Los generadores son mquinas o elementos que transforman la energa mecnica, trmica o qumica en elctrica.

En todo generador se han de distinguir las siguientes magnitudes:

1. Fuerza electromotriz (f.em.), que se define como la causa de que se pongan en movimiento los electrones en el circuito elctrico.

2. Resistencia interior, que puede ser debida a los conductores, a la reaccin magntica, etc.

3. En tercer lugar se cita la intensidad de corriente.

Para medir la f.e m. de un generador basta con aplicar a sus bornes un voltmetro, funcionando en vaco. Al no haber ninguna cada de tensin interna, la tensin en los bornes de salida del generador es igual a la f.em.

Los agrupamientos de generadores de corriente continua pueden ser: a) en serie, b) en derivacin y c) mixto.

Agrupamiento de generadores en serie

Para agrupar generadores en serie se requiere que todos ellos sean de iguales caractersticas: su f.em. y su resistencia interior. La fuerza elec-tromotriz, ser. igual a la suma de las parciales:

ET=El +E2 +E3 + ...

22

FIg.1 Resistencias en SERIE

11 R2

12 IJ R3

F'lg.3 Acopl.mien to "",XTO

SERIE - PARALE LO

ET

I'lg.5 S/mil hldralico

d, un acopiamiento

d, 6ENERADORES

In SERIE

LA"",NA N! 1

IT

Fig.z Res;sten,ias en PARALELO

RI

'"

RT=----...L....L.L ... RI R2 RJ

Ir=.:!... IT=II./2. 13 ... RT

.!!2. ~ 1--0--

11 ~~

12 R3 -----t ..r----

"2 - -"J

FIg.' Generadores ~n SERIE

H

F'ISICA ELEC TRICA

23

l

La resistencia interior total ser igual a la suma de las resistencias inte-riores de cada uno de los generadores.

rt = rl + r2 + r3 + ... La cada de tensin total ser:

Ve =rt

La tensin en bornes Vb del agrupamiento, ser igual a la f.e.m. total menos la cada de tensin Ve.

Vb =ET - Ve

Con un agrupamiento de generadores en serie se consigue aumentar la tensin, mientras que la intensidad corresponde a la de uno de los genera-dores, figs. 4 y S.

Agrupamiento de generadores en paralelo

Con el agrupamiento de generadores en paralelo se consigue lo inverso que en serie, es decir, la tensin total corresponde a la de uno del acopla-miento, mientras que las intensidades se suman (figs. 6, 7.8 Y 9).

CONDENSADORES

Capacidad

Se entiende por c'apacidad la aptitud que tienen dos conductores, se-parados por un aislante, para almacenar cargas elctricas.

La unidad de capacidad es el faradio

1 fi d 1 cUlombio ara 10 = -----

1 voltio

Comoquiera que el faradio (F) resulta en la prctica una unidad muy grande, se emplean submltiplos, como es el microfaradio (J.LF), que equi-vale a la millonsima del faradio, y el picofaradio (J.LJ.LF o pF).

En electrnica se emplea a veces como unidad el centmetro.

Un picofaradio equivale a 0,9 centmetros.

24

/1 --

Fig.1 Simil hidr.illico d. (.In

ACopl.m/ento In PARALELO d.

6ENERADORES

El E2 E3

ET

F'ig.6 Gener. dores In PARALELO

ET=EI = E2

".11.12

F'lg.8 GENERADORES en

opos/c/6n

ET=EI- E2. E3

" Ir

12

F'ig.9 AgrClp.micnto MIXTO

ET=EI. E2. E3.

LA M'NA N! 2 FISICA ELEC TRICA

25

Agrupamiento de condensadores en serie

En un agrupamiento de condensadores en serie (fig. 10), la capacidad total equivale al inverso de la suma de los inversos de las capacidades co-nectadas en serie

1 eT = ---------_1_ +_1_ + _1_+ el e2 e3

Agrupamiento de condensadores en derivacin

En este agrupamiento, la capacidad del conjunto es igual a la suma de las capacidades parciales (ftg. 11).

eT = el + e2 + e3 + ...

MAGNETISMO

Imn

Se llama imn a todo cuerpo capaz de atraer el hierro y sus derivados.

Partes en que se divide un imn

Un imn podemos dividirlo en tres partes:

a) Polos (norte (N) y sur (S)). b) Eje c) Lnea neutra (LN)

~Naturales imanes l Artificiales ~ Temporales l Permanentes

Fuerza magnetomotriz (f.m.m.)

Es la causa de que se mantengan las lneas de fuerza en movimiento.

Unidad - Gilbert

Frmula = 1,25 . Ni

26

CI C2 C3

~t-I --tI 1-1 -.....0111--QI cb Q3

Fig.'O Condensador .. en SERIE

CT:---'---

~C'tQ' e2 Q2 C3 QJ C5 C'

--+--l' H I.....---t--_ 1 r os C6 H~

C

~I~I-

LAMINA N! 3

....L- ' , C, crC'J

Fig.1I Condens.dor .. en PARALELO

CT=C,.C2.C3 . . ,

C71=-'-, , -.-C' C2

C7J. ' I I

CSc-

CT2= __ '-, , C'3. "

FISICA ELECTRICA

27

1 ,25 - Coeficiente

N - Nmero de espiras de la bobina

1 - Intensidad de corriente que circula por la bobina.

Intensidad de campo (H)

Se define como al nmero de lneas de fuerza que pasan por cm2 , en el aire.

Unidad - Oersterd

1 25 . N 1 Frmula H = -'----

L

L - Longitud en cm.

Induccin magntica ((3)

Se define como el nmero de lneas de fuerza que pasan por cm2 , en una sustancia magntica.

Unidad - Gauss

1 25 . N 1 Frmula (3 = ' . J.l

L

J1 - Coeficiente de permeabilidad magntica.

Coeficiente de penneabilidad magntica (J1)

Se llama coeficiente de permeabilidad magntica de un material a la relacin o cociente de dividir el nmero de lneas de fuerza que pasa por una seccin detenninada de ese material y el nmero de lneas de fuerza q lIC pasara por esa misma seccin pero en el aire.

La frmula que lo define es:

_ (3 J1- - -

H

de donde se deduce que la induccin magntica es (3 = J1 . H. tu permeabilidad magntica es:

28

J1 = 1, para el aire

J1 > 1, para los cuerpos paramagnticos J1 ~? para los cuerpos diamagnticos. J1 ,

Reluctancia (R)

Es la resistencia encontrada por las lneas de fuerza al pasar por el cir-cuito magntico.

Frmula R = _L_ S'J1

L - Longitud en cm.

S - Seccin en cm 2

J1 - Permeabilidad .

Flujo magntico (cp)

Es la cantidad de lneas de fuerza existentes en un circuito magntico.

Unidad - Maxvelio

Frmula cp = (3. S 1 ,25 . N . 1 . J1 . S tambin cp = --'-------L

Ley de Hopkinson

Esta ley dice: "El nmero total de lneas de fuerza (cp), en un circuito magntico, es directamente proporcional a la Cm.m. (e), e inversamente a su reluctancia (R).

1,25 . N 1 Frmula cp= ----

L

S'J1

e tambin cp = -

R

Corriente que circula por un conductor

Al pasar una intensidad 1 por un conductor genera un campo magnti-co circular, cuyas lneas de fuerza llevarn una direccin u otra, segn sea el sentido de la intensidad.

29

l

Visto un conductor de frente, cuando la corriente se aleja del observa-dor, veremos su representacin con el signo (+) y cuando se aproxima, con el signo (-).

En la fig. 13 pueden apreciarse los signos y los campos que originan.

FUERZAS ELECTROMOTRICES INDUCIDAS

Un campo magntico es capaz de generar una corriente elctrica, al igual que una corriente elctrica produce un campo magntico.

En la generacin de una corriente inducida en un conductor se pueden presentar dos casos.

F .e.m. inducida en un campo magntico uniforme

Para que, en este caso, haya una f.e.m. inducida, ser necesario que el conductor se mueva dentro del campo magntico. Un ejemplo de este ti-po de fuerza electromotriz inducida es la que se genera en el alternador y l dinamo.

fj' L . v Frmula e - 8

10 en voltios

F .e.m. inducida en un campo magntico variable

Si el conductor en el que se desea que se induzca una f.e.m . est en re-poso, la forma de lograrlo es sometindolo a la influencia de un campo magntiCo variable. Un ejemplo de este tipo de f.e.m. inducida es la que se obtiene con el transformador. (El primario induce una f.e.m. en el se-cundario.)

C" l 4,44 . 0 . F . N 2 rormu a e2 = 8

4,44 - Coeficiente

F - Frecuencia

10 en voltios

N 2 - Nmero de espiras del secundario

0 - Flujo mximo.

30

-- ~

FI,.13

" l~

I ER ., ...

LANINA Nll

Flg.16

X

R S

FII '5

CR

FISICA ELECTRICA

31

N.csistencias en corriente alterna

En un circuito de corriente alterna se han de distinguir tres tipos de re-sistencia, a saber:

a) Resistencia hmica. b) Resistencia inductiva o capacitiva (segn sea una bobina o un con-

densador). c) Impedancia.

Resistencia hmica (R)

Se entiende por resistencia hmica la oposicin encontrada por la co-rriente a pasar por el conductor, debida a la constitucin de su materia.

A un circuito de c.a. que slo tuviera resistencia debida al material se le llamara circuito de resistencia pura.

En este caso, la tensin y la intensidad irn en fase (figs. 16 y 17).

Resistencia inductiva o capacitiva (X)

Para designar ambas sin distinguir, se emplea la palabra reactancia, que podr ser de autoinduccin (XL) o de capacidad (Xc).

Se entiende por reactancia la dificultad o resistencia encontrada por la corriente 1 que circula por una bobina, a consecuencia de una fuerza con-trael~ctromotriz (f.c.e.m.) generada por ella misma y que da lugar a una intensidad i de sentido contrario a /.

Suponiendo que existiera un circuito que slo tuviera reactancia, la tensin (V), ira adelantada de la intensidad (l) en 90 . Este es el caso de unabobina(ftgs.18y 19).

Frmula XL = 2 1T . F L en ohmios

F - Frecuencia en Hz

L - Coeficiente de autoinduccin L = _

f ' 90 Fig.20 Exc

z ~-

R Xb

Exc

V

t?}c:ooor Fig.22

EX V (]EX CZJ ER ER

Fig. 23 Fig.2J.

p

FlfI26

Fig.21

j ~~ X R

Fig. 2S

Flg. 28

Angulo de desfase

Se llama as al adelanto o retraso que Ilt:va la intensidad 1 con respecto a la tensin V. A este ngulo se le designa con la letra tp (fi).

Para un mismo circuito, se logra el mismo ngulo tanto si se construye el tringulo de resistencia como el de potencias. Este ngulo tambin que-da reflejado al hacer la representacin senoidal.

Alternancia, perodo y frecuencia

En primer lugar diremos que se llama corriente alterna la que cambia de sentido a intervalos de tiempo determinados.

Se entiende por periodo el tiempo que tarda la tensin, partiendo de ce ro, en pasar por todos los valores de la sinusoide. A la mitad de un pe-riodo, que corresponde a la parte positiva o negativa de la sinusoide se le llama alternancia.

Por ltimo, se entiende por frecuencia el nmero de perodos o ciclos (sinusoides) que se realizan por segundo.

La frecuencia viene dada mediante la siguiente frmula en hercios ( Ilz).

n F=-p

60

h')rmula que dice: "La frecuencia es igual al nmero de pares de polos de l; mquina (P), por el nmero de revoluciones por minuto (n), partido Jlor O.

Valores instantneo, mximo y eficaz de una funcin senoidal

Se entiende por valor instantneo cada uno de los diferentes valores IIIH.' se pueden considerar en una funcin senoidal.

Ser valor mximo (Vo) el que corresponde a la mxima amplitud de LI sillllsoide.

TI)das las medidas de tensin e intensidad que se hacen con aparatos '\1.' /ten en valores eficaces, tambin llamados efectivos (V).

LAMINA N!5 FISICA ELECTRICA Frmula V= Vo

.Ji

34 35

----_ ............. _-- - - - - - - - - - - - - - -

Frmula que dice: "el valor eficaz V de una funcin senoidal es igual al valor mximo, Vo, dividido por V2.

SISTEMA TRIF ASICO

El sistema trifsico lo forman tres Le.ms. monofsicas, desfc:sadas en-tre s 120

0

En cada una de las tres fases U-X, V-Y Y W-Z, se induce una fuerza electromotriz, a la que se llama tensin de fase Vf' Estas tres fases pue-den conectarse entre s de dos formas diferentes, tal como se indica en las figs. 29 y 30 Y que son: en estrella y en tringulo.

En la conexin en estrella quedan unidos los tres finales de las fases en un punto (X-Y-Z), quedando libres los principios U-V-W.

La tensin compuesta o de lnea, V, es igual a v3 veces la tensin de fase VI'

V=y3' VI La intensidad de lnea en esta conexin es igual a la de fase, 11'

1=11 En la conexin en tringulo se unirn los principios y finales de la si-

guiente forma: U-Z, V-X y W-Y. De estos tres puntos se harn las salidas .

En esta conexin, la tensin de lnea, V ser igual a la de fase VI'

V= VI Por su parte, la intensidad de lnea, 1, ser v3 veces la de fase 11'

1=y3 'lf

Tensiones compuestas o de lnea

En la fig. 33 se representa de forma vectorial el modo de hallar la ten-sin compuesta o de lnea, V, as como los ngulos de desfase , entre las tensiones simples o de fase, VI, y las de lnea.

Las tensiones de fase estn desfasadas entre s en 1200

Con el mismo ngulo lo estn las tensiones compuestas o de lnea.

Potencia en los sistemas polifsicos

En todo sistema polifsico, la potencia total ser igual a la suma de las potencias parciales de las diferentes fases del sistema.

36

- -=----- - - - - -

R--~----------------------.-----------s--;-__ ~----------------~--~------T---r--~----~------------+---~--~---

VL

v

Fig.2J

CONEXION-A

Fig.J'

PERJODO

LAMINA N!6

37

VL

Flg.30

SR

--~~~~ .... --~y w

CONEXION - ~

T

FISICA ELEC TRICA

TS

En los sistemas de corriente alterna se han de distinguir tres clases de potencia, como se indic al hablar del tringulo de potencias. Estas son:

Potencia activa (P) en vatios

Potencia reactiva (Px ) en voltamperios reactivos

Potencia aparente (Pz) en v alta mperio s

Frmula general Pz =q . VI' 11, en la que q corresponde al n-mero de fases del sistema.

P = Pz . cos i{J = q . VI' 11 . cos i{J

Px = Pz . sen i{J = q . VI' 11' sen i{J

Ahora bien, comoquiera que, generalmente, los valores que se conocen son los de lnea y no los de fase, a continuacin se dan las mismas frmu-las para circuitos trifsicos en funcin de la tensin e intensidad de lnea.

Potencias en un sistema trifsico

Potencia activa P = y'3 . V' 1 . cos i{J Potencia reactiva P x = y'3 . V . 1 . sen i{J Potencia aparente Pz = y'3 . V' l.

Representacin senoidal de un sistema trifsico

La fIg. 31 representa cada una de las tres sinusoides del sistema, co-rres~ondientes a cada una de las fases, desfasadas entre s un ngulo de 120 .

F ACTOR DE POTENCIA TRIF ASICO

En las instalaciones, sobre todo industriales, en las que hay conectados a la red un gran nmero de motores o receptores inductivos, los cuales muchas veces trabajan en vaco o a media carga, se origina un retraso de la cor"Rente 1 respecto a la tensin de la red, V. Ello da lugar a que, para conseguir una misma potencia, sea necesario suministrar por parte de la red una mayor intensidad de corriente, lo que repercute sobre la lnea y, en definitiva, sobre los dems usuarios.

Se dice que una lnea tiene el factor de potencia bajo cuando el cose-110 de i{J (cos i{J) tambin lo es, como sera cos i{J = 0,65. En estos casos la

38

forma de compensar el factor de potencia, es decir, de acortar el retraso de la corriente con respecto a la tensin de la red, es colocar condensado-res. Las empresas distribuidoras aplican una tarifa a esta energa consumi da en exceso, que se halla por medio de contadores de energa reactiva.

Cuando el factor de potencia cos i{J es inferior a 0,55, la Delegacin de Industria autoriza la imposicin de los medios necesarios para su corree cin y, en caso contrario, acortar el suministro.

Para hallar el valor del factor de potencia se puede partir de la poten cia o tambin de la energa consumida.

En funcin de la potencia, se tiene:

tg i{J = ~ =~. Partiendo de la tangente de i{J se obtiene el Px VAr

ngulo i{J, y de ste el cos i{J.

En funcin de la energa, se tiene:

E KV-h tg i{J = - = hacindose a continuacin lo que se ha

Ex KVArh indicado para el caso de las potencias.

UNIDADES ELECTROMAGNETICAS MAS IMPORTANTES

Cantidad de electricidad (Q) ...................... Culombio (C) Resistencia (R) ................................. Ohmio (n) Tensin (d.d.p.) ................................ Voltio (V) Intensidad (l) . . ............................... Amperio (A) Densidad elctrica (d) ............................... A/mm2 Potencia (P) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Vatio (W) Energa (E) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Julio (1) - KW-h Cantidad de calor (Q) ... . . . . . . . . . . . . . ........... Calora (Cal) Capacidad (C) ............................ . .. " Faradio (F)

Fuerza magnetomotriz (f.m.m.) ...................... Gilbert (Gi). Intensidad de campo (H) ......................... Oersterd (Oe) Induccin magntica ({3) . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Gauss (G) Flujo magntico (~) ............................ Maxwell (M x)

Reactancia (X) ................................. Ohmio (n) Impedancia (Z) . . . . . . . . . . ..... " .... Ohmio (n)

Frecuencia (E) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Hercio (Hz)

Potencia activa (P) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Vatio (W) Potencia reactiva (Px ) . . ............. Voltamperio reactivo (V Ar) Potencia aparente (Pz) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Voltamperio (VA)

Energa activa (l;) .................................. KW-h Energa reactiva (Ex) .................... KV Ar-h Energa aparente (Ez) . . . . . . . . ................. KV A-h

39

2

Smbolos elctricos

NOCIONES GENERALES. ESQUEMAS

Para la representacin de maniobras que corresponden al funciona-miento de instalaciones de alumbrado, mando por contactores, esquemas electroneumticos, etc., se precisa de esquemas en que, de una forma sen-cilla y simblica, se presenten los aparatos, sus elementos y conexiones.

En electricidad existe una nonnalizacin ms defmida y generalizada que en neumtica. Las nonnas ms utilizadas corresponden a DIN (nor-mas alemanas), a UNE (Una Norma Espaola) ya lEC (Comisin Electro-tcnica Internacional). En neumtica la nonna ms empleada es la nc.

Con respecto a la simbolizacin elctrica, se han de distinguir en pri-mer lugar dos clases de corriente, que son la continua (c.c) y alterna (c.a).

En corriente continua los conductores se marcan como sigue:

Polo positivo ( +) - color rojo Polo negativo (-) - color azul

En corriente alterna los conductores se marcan como sigue:

Fase primera (R) color verde Fase segunda (S) color amarillo Fase tercera (T) color violeta Neutro aislado (O) color gris Neutro a tierra (O) color gris Tierra o masa color negro

I,as lneas principales se representan con trazo grueso, mientras que las derivaciones y circuitos de mando se dibujan con trazo fino.

SIM BOLOS (Recopilacin de los smbolos utilizados en la presente obra)

SCI.',llid:llllellte se representan los smbolos que corresponden a los ele-III\'IIIIIS de illstalacin y maniobra que se utilizan en la presente obra .

40

N.OS

10

9

8

7

6

:)

,~

\

. )

I

SIMBOLOS DENOMINACION

~ Contacto auxiliar conectado por presin o por calor, presostato o termostato, respectivamente

- Contacto auxiliar accionado por presin o por calor -- C>---~ Pulsador de paro (P)

~ -- - , Pulsador de marcha (M) -0- Lmpara (smbolo general)

~- Interruptor

E3 Cortacircuito (tambin llamado fusible)

=n= Derivacin de dos conductores, de una lnea principal a) Lnea principal (trazo grueso) b) Lnea auxiliar (trazo fino)

+ a) Signos de corriente continua (c.c,): (+) positivo, - ( -) negativo .

"" b) Signo de corriente alterna (c.a.)

LAMINA N.O 1 I SIMBO LOS ELECTRICOS 41

~

N.oS SIMBOLOS DENOMINACION .

N.oS SIMBOLOS DENOMINACION

110/11.

20 =(D= Transformador (primario a 220 V, secundario a 24 V) 30

r r-

N.oS SIMBO LOS DENOMINACION N?S SIMBOLOS DENOMINACION -40 C Caja de pulsadores para inversor. Dos marchas y un paro 50 ---c:=:J- Resistencia en general

0'

"~ 39 j Interruptor accionado manualmente 1I 49 ~ Rect ificado r

38 ~~, .. Seccionador con fusibles incorporados 48 4- Rectificador en puente , simplificado 37 o~. Contactos principales de un contactor 1:

o o o 47 (@ Motor monofsico

-

36 m s Contactos principales de un contactor, apoyados en un lado 46 Motor de corriente continua (c.c.) 35 ~~{T-\r Rel de proteccin. Tipo trmico 45 0= Motor trifsico (IlI), con inducido en cortocircuito o jaula de ardilla

1-

34 ~-m-~Mi Rel de proteccin. Tipo magnetotrmico . H ~ Motor trifsico, con inducido bobinado 33 ~. Bobina H ~ Motor de dos velocidades

1'-

e 32 ---ir Condensador . I.~ -0- Voltmetro

31 ~ Resistencia inductiva en general 11 -0- Ampermetro

LAMINA N.o 4 1 SIMBO LOS ELECTRICOS LAMINA N.O 5 I SIMBOLOS ELECTRICOS 44 4S

\

\.

3

Instalaciones de alumbrado Marcaje de las fases en corriente alterna (c.a.)

A la primera fase se la designa con la letra R. A la segunda, desfasada de la anterior 1200 , con la letra S. A la tercera, desfasada de la anterior 1200 , con la letra T. Al neutro se le designa con la letra O.

Otra fonna de designar las fases es con nmeros romanos, por este orden: 1,11,111, O. Con nmeros naturales queda 1,2,3, O.

Marcaje de los hilos de corriente continua (c.c.)

Al polo positivo, con el signo (+). Al polo negativo, von el signo (-).

Marcaje de las fases de un motor trifsico

Los principios de las tres fases se designan con las siglas U-V-W ya los finales con X-Y-Z.

COLOCACION DE FUSIBLES

El fusible o cortacircuito tiene como misin interrumpir el circuito cuando la intensidad que por l circula sobrepasa los lmites normales preestablecidos. Corresponden a intensidades muy elevadas o de cortocir-cuito. Por lo tanto, un fusible no defiende por lo general de sobre intensi-dades; si esto se quisiera habra que disponer de rels.

En el esquema (1) se ha representado la instalacin para una base de enchufe, conectado entre fase y neutro. El fusible se colocar en la fase y no en el neutro. La base de enchufe dispone de una toma para masa, ya que casi todos los aparatos que actualmente se fabrican llevan conexin a masa o tierra.

Cuando el circuito es de dos fases, esquema (2), ambos conductores han de llevar fusibles.

Cuando el circuito es trifsico, esquema (3), los tres conductores lleva-rn fusible.

46

CORRIENTE ALTERNA (C.AJ

fOFase R 1 I

1 .. S 11 1 JO T 111 3 Neutro O O O

CORRIENTE CONTINUA (C.C.)

--------- Polo positivo (.) ------- -- Polo negat NO (-)

w~z

FUSIBLES

R R-----.----- R'-----.-------O S S-----+.------

Mau .~ ----- M---------- r --- r-----+~-----

LAMINA NS I

m~ ~ I I I I I I I I

~ ri'~ (1)

: M--- ., : : 11 I I I I I I I I I I I I I I

1.. I ~t--~ ~ .-~ L .. ~ ...........

(1) (3)

INSTALACIONES

47

Se ha de tener presente que un fusible, por muy sensible que sea (es-tando calibrado), no comienza a actuar, hasta por lo menos 2,5 veces el valor de la intensidad nominal que ha de proteger.

Un circuito, defendido por un fusible calibrado, ser ste sustituido por otro de igual calibre cuando se funda.

Los fusibles se colocarn siempre al principio de la instalacin y en lu-gar de fcil acceso.

ESQUEMA N.o 1. Lmpara senciBa

Esta instalacin la podemos considerar como la primera y base de las dems. El mando se hace por medio de un interruptor situado en el lugar idneo.

El fusible se colocar en lugar de fcil acceso. En instalaciones doms-ticas no se acostumbra poner fusibles en los circuitos parciales, sino uno que proteja toda la instalacin.

La seccin del conductor deber estar en funcin del consumo de la lmpara; como mnimo debera ser de l mm2

ESQUEMA N.O 2. Lmparas en serie

Cuando se desea que las lmparas luzcan por debajo de sus posibilida-des lumnicas, se colocan en serie, de forma que al estar sometidas a ten-siones inferiores a aqulla para la que estn preparadas, luzcan menos.

Cuando se dispone de lmparas que se desea acoplar a una red de ten-sin superior, debern conectarse en serie cuidando de que la suma de sus tensiones de utilizacin no sea inferior a la tensin de la red a que vayan a conectarse.

ESQUEMA N.O 3. Lmparas en paralelo

Si una lmpara sola es insuficiente para iluminar un local, una forma de lograr un aumento de la iluminacin, as como una reparticin ms uniforme del flujo luminoso, es montar varias lmparas en paralelo.

En la instalacin de lmparas en paralelo, todas ellas estn sometidas a la tensin de la red, pudiendo ser de diferentes potencias.

48

R------~~----------------~ s-----......

R---~~r---------------____ __ s---.....

R----~~----~~----~----~ 5-- .......

Esquema N!! 3

'A""'NA N! 2 INSTALACIONES

49

ESQUE~AA N.o 4. Lmpara conmutada

Esta instalacin tiene por finalidad el encendido o apagado de una lmpara desde dos puntos, indistintamente.

En este esquema e usa un nuevo element de mando al que Uamam s e nmutador. Consta de cuatro bornes d s unidos entre s y l s dos re -tantes Jibres. La fase que se desea conmutar se conectar en los bornes unidos a los que se llama puente p y los do hilos restantes a los que se quiere c nmutar la fase se c nectarn a 1 s d s b mes libres que gene-ralmente se marcan con los nmero 1 Y 2.

Como se ha indicado, este conmutador slo tiene dos posiciones, con ninguna intermedia, por lo que (p) conmuta a 1 a 2.

xplicacin del funci namiento: La fa e R se conecta al puente (p); lo dos b mes restante del e nmutad r se conectarn con los bornes 1 y 2 del egundo conmutador. El conduct r que parte del puente (p) del segundo nmutad r se lleva a la lmpara y de sta a la fase S.

El esquema se presenta con la lmpara apagada. Si se cambia la posi-cin de uno de los dos conmutadores, la lmpara se encender.

ESQUEMA N.O 5. Lmpara conmutada (Montaje largo)

El esquema anterior corresponde a una conmutada de montaje corto, mientras que a sta se la llama de montaje largo.

Cuando en los puntos en que se instala el conmutador exista corriente, se puede ahorrar hilo usando este esquema, aunque no es demasiado reco-mendable, por tener corriente los dos conmutadores.

ESQUEMA N.O 6. Lmparas alternativas (Araa)

Por medio de un conmutador de tres posiciones, una de ellas interme-dia (nula) , hacer el encendido o apagado de dos lmparas.

En la posicin 1 del conmutador funciona la lmpara 1 y en la posicin lI,la lI.

Este esquema puede corresponder a la instalacin de una "araa", con la posicin 1 para un grupo de lmparas en paralelo, que se encendern cuando se desee la iluminacin total del local, y la posicin 11 tan slo para la iluminacin transitoria.

so

R S

'NA Nt 3

PIJooIC)-

C1

r---.. I l

I ...

1 o 11

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51

P"C)-

el

r-~

I I L U

Esquem. N! S

11 1

Esquem. N!6

'NS TALA ClONES

ESQUEMA N.o 7. Lmparas en serie y derivacin

Al igual que en el esquema anterior, en ste se emplea un conmutador de tres posiciones. En la posicin 1 funcionan las lmparas a y b en serie. En la posicin 11 slo se ilumina la lmpara b, como lmpara sencilla.

Esta instalacin puede emplearse para iluminar una habitacin, en la que se desee, por las circunstancias que fuere, como sera tener un enfer-mo, una pequea iluminacin. Esto se conseguir poniendo el conmuta-dor en la posicin 1, hacindose total la iluminacin cuando se pone el conmutador en la posicin 11.

ESQUEMA N.o 8. Instalacin de un timbre

Como fcilmente se aprecia, la instalacin de un timbre corresponde a la de una lmpara sencilla, en la que se ha sustituido la lmpara por el timbre y el interruptor por el pulsador.

Respecto a los timbres, diremos que existe una gama muy variada de estos elementos de seales acsticas. En la actualidad han cado en desu-so las campanillas, por repercutir su funcionamiento en aparatos de tele-visin y radio, siendo &ustituidos por zumbadores, campaniles, etc., que son de un sonido ms suave y agradable, adems de ser un objeto de de-coracin, por la elegancia de su presentacin.

ESQUEMA N.o 9. Timbres en derivacin

Con un solo pulsador se hacen sonar dos timbres conectados en pa-ralelo.

Esta instalacin se emplea cuando se desea que una misma llamada oiga simultneamente en dos locales diferentes, tales como aulas, oficio nas, o cuando, por ser el local de gran superficie, no bastara con uno slo,

Si se desea ampliar la instalacin a ms timbres, bastar con ir con tndolos en paralelo con los dos existentes.

52

R--~-.-+ ______________ ~

S

1 o Ir

II I

Esquem. N!1

R--~~r-----------~ S

Esque",. N! 8

-R S

Esqucm. N19

-INSTALACIONES

53

I

ESQUEMA N.o 10

Lmparas desde varios puntos

Realizar el encendido de una o varias lmparas desde varios puntos. Se puede conseguir con el empleo de conmutadores e inversores.

Para la realizacin de la instalacin se tendr presente lo siguiente: los aparatos colocados en los extremos del esquema sern siempre conmuta-dores, mientras que los que se sitan en medio sern inversores.

Esta instalacin puede emplearse para la iluminacin de un pasillo, una escalera o lugares similares, de modo que, por ejemplo, al entrar en la portera y accionar el conmutador, se encienda la luz y al llegar al piso que fuere, accionando el inversor, se apague.

Igual se puede hacer en sentido contrario.

Las minuteras han desplazado mucho esta instalacin, ya que resultan mucho ms sencillas en su empleo.

ESQUEMA N.O 11

Cerradura elctrica

La instalacin tiene por finalidad la apertura y cierre de una puerta a distancia, par medio de una cerradura elctrica accionada o gobernada desde un pulsador, que estar colocado en el lugar ms conveniente y prctico.

54

R 5

CI Inversor Cl

Esquema NI! 11

R--~~~--------------~ S

LAMINA N!l5 INSTALACIONES

55 I

ESQUEMA N.o 12

Tim bre desde dos puntos

En esta instalacin se hace el gobierno de un timbre de dos puntos diferentes, por medio de pulsadores.

Si se desea hacer sonar el timbre desde ms lugares, bastar con conec-tar en paralelo con los anteriores, los nuevos pulsadores.

Esta instalacin puede emplearse como si fuera una alarma, de tal for-ma que se puede accionar desde varios puntos el mismo elemento de alar-ma.

ESQUEMA N.o 13

Timbres de escalera

Esta instalacin corresponde al esquema de timbres de una escalera, con llamada en el mismo piso y desde la portera. La instalacin de cada piso equivale a la estudiada en el esquema anterior (timbre desde dos puntos). Por lo tanto, la instalacin de conjunto equivale a cuatro insta-laciones simples.

El esquema representado corresponde al caso en que el edificio tuviera cuatro plantas de una sola vivienda cada una. Si tuviera dos, para las cua-tro tendra el mismo esquema representado, resultando doble.

Generalmente, la instalacin de timbres y lmparas de escalera tiene su acometida particular, cargando sobre el contador comunitario.

56

RS

- -

Esquema N! 13

-

R_ ..... ~_

s-..... ~-

lAMINA NI 6 INSTALACIONES

57

ESQUEMA N.o 14

Instalacin de una cerradura con timbre

En el presente esquema estn reunidos los esquemas de una cerradura elctrica y un timbre sencillo.

Funcionamiento: La persona que desee que se abra la puerta, pulsar en T, sonando el timbre instalado en el lugar conveniente donde est la persona encargada de la apertura de la puerta.

Al sentir la seal acstica, bastar con oprimir el pulsador e, para que al excitarse la bobina de la cerradura, accione el dispositivo mecnico que realiza la apertura de la puerta.

ESQUEMA N.o 15

Lmpara porttil con transformador

Respecto a las lmparas porttiles, se ha de indicar la conveniencia de que se empleen con tensin reducida, para evitar accidentes con la co-rriente, haciendo la conexin tal como se indica en el esquema, reducien-do la tensin de la red de 220 a 24 V. Las lmparas irn siempre protegi-das y con mango de goma.

Muchas veces se aprecia irresponsabilidad por parte de los mismos en-tendidos, al realizar alargaderas y lmparas porttiles de cualquier forma y sin proteccin alguna, teniendo incluso que utilizarlas con las manos mOladas.

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INS TALACIONES

ESQUEMA N.o 16. Tubo fluorescente de 40 W

En este tubo, al ser mayor su longitud, se necesita una mayor tensin entre electrodos o ftlamentos, para mantenerlos encendidos, por lo que la reactancia se cambia por autotransformador.

En las instalaciones con tubos fluorescentes , por ser bajo el factor de p tencia es nece ario colocar un condensador en derivacin con cada tu-bo para conseguir por 10 menos un cos 'P = 0,85. Otras veces, en lugar de c ] car el e nden ador a cada tubo, bastar con poner uno general que corrija el bajo factor de potencia del conjunto de la instalacin.

La ventaja del tubo fluorescente sobre la lmpara de incandescencia es su mayor rendimiento lumnico, compensando el punto de luz fluores-cente su mayor costo en relacin con el de incandescencia.

ESQUEMA N.O 17. Tubo fluorescente de 20 W Para la instalacin de un tubo fluorescente se requieren los siguientes

elementos:

Un tubo fluorescente de 20 W. La tensin de la red no es necesario in-dicarla ya que viene dada por la reactancia.

Reactancia, que deber ser para la potencia del tubo y la tensin de la red.

La finalidad de la reactancia es la de crear una fuerte sobretensin, ne-cesaria para provocar el encendido o cebado del tubo. Una vez realizado el encendido, hace de estabilizador.

El cebador tiene como finalidad realizar el cebado entre los dos elec-trodos. Cuando se ha realizado el cebado, la misin del cebador ha termi-nado, por 10 que ya no funciona.

Accesorios: Son necesarios, adems del tubo, la reactancia y el ceba-dor ya descritos, una pantalla, dos portalmparas y un portacebador.

En el esquema se representa la instalacin para el mando de un tubo fluorescente por medio de un interruptor.

ESQUEMA N.O 18. Tubos en serie

En el esquema se representa la instalacin de dos tubos fluorescentes de 20 W en serie, con una reactancia de 40 W a 220 V. De esta forma, con una sola reactancia se consigue lo mismo que con dos de 20 W a 127 220 V. (El autotransforrnador slo se utilizar en la alimentacin a 125 voltios.)

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LA MINA NJi 8

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Esquema N9.16

Esquema N! 17

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Esquema N9.18

INSTALACIONES

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ESQUEMA N.o 19

Lmparas de escalera con rel minutero

Una forma, distinta a la estudiada, para el encendido de lm:.aras des-de varios puntos, es la de emplear un rel minutero, tambin Hamado temporizador.

Funcionamiento: Estando el conmutador en la posicin representada, al oprimir cualquiera de los pulsadores se aplicar corriente a la bobina del minutero, la cual, al excitarse, conmuta su contacto y cierra el circui-to de las lmparas, que por estar sometidas a la tensin de la lnea se erl-cendern.

Transcurrido el tiempo previsto de encendido, un mecanismo vuelve el contacto conmutado a su posicin inicial, con lo que las lmparas se apa-gan.

Cuando vuelva a ser necesario el encendido, bastar con oprimir cual-quiera de los pulsadores.

Existen muy variados tipos de munuteros. Generalmente dan mejor re-sultado los de tipo mecnico que los trmicos.

Como puede apreciarse en el esquema, el mando que corresponde a los ', pulsadores es independiente de las lmparas y comoquiera que tan slo han de suministrar corriente a la bobina del rel, se podr establecer su l-nea con hilo de pequea seccin.

Esta instalacin se emplea con preferencia para la iluminacin de esca-lera y pasillos. Cuando es para este ltimo fin, el rel, en lugar de ser tem-porizador, como el empleado en el esquema, est construido sin mecanisr mo temporizador, de forma que al oprimir el pulsador, el rel, por medio de un dispositivo mecnico, conecta las lmparas. La siguiente pulsacin corresponder a la ~esconexin.

El rel tiene dos posiciones de funcionamiento, que son alternativas. Al pulsar, por ejemplo, se conectan las lmparas; al vqlver a pulsar, se des-conectan. Vuelto a pulsar se conectarn, y as sucesivamente. La mani -bra puede hacerse desde cualquiera de los pulsadores de que dispone la instalacin.

El conmutador, en el circuito representado, tiene por finalidad elimi-nar el minutero en caso de avera, haciendo el encendido directament desde el conmutador.

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INSTALACIONES

63

ESQUEMA N.o 20

Instalacin de un cuadro indicador

El cuadro indicador tiene mltiples aplicaciones en colegios, hospita~ les, fbricas, oficinas, etc.

Por ejemplo: supongamos que en un colegio las clases estn numera-das. Para llamar al bedel para realizar un cometido, bastar con oprimir el pulsador yen el lugar en que se halle el bedel aparecer en la caja llamada de "nmeros", el que corresponde a la clase a que deber dirigirse para preguntar la novedad que inspir la llamada.

La instalacin est gobernada con tensin reducida de 24 V. A la vez que aparece el nmero en la ventanilla correspondiente al pulsador opri-mido, sonar un timbre, anunciando la llamada de forma acstica.

Para hacer desaparecer el nmero de la ventanilla, se acta de forma manual, oprimiendo un pulsador que lleva la caja.

Existen cajas de nmeros en las que, la retirada de los nmeros de la ventanilla, se hace de forma elctrica, oprimiendo un pulsador.

ESQUEMA N.O 21

Instalacin de un intermitente

Existen en el mercado muy diversos tipos de intennitentes: trmicos, de motor con contactos de levas, de mercurio, de condensador, etc.

En el esquema representado de fonna funcional se ilustra un intermi-tente para dos circuitos que se encienden de fonna alternativa. De ah la palabra con que denominamos el aparato.

Un motor acciona dos levas, de forma que un tiempo tiene cerrado el circuito 1, mientras el 11 est abierto. En el perodo siguiente, se abre 1 y se cierra 11. Esto se produce de forma continuada, mientras est cerrado el interruptor.

En el circuito de 1 y 11 se podr colocar en paralelo el nmero de lm-paras que se estime necesario, pero siempre (y que esto sirva de recorda-torio) sin sobrepasar el lmite impuesto por la corriente indicada en la placa de caractersticas. Si, por ejemplo, es para 6 A, la carga de cada uno de los grupos no ha de sobrepasar los 6 A indicados.

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Esquem. NI20

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INSTALACIONES

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ESQUEMA N.o 22

Mando de lmparas desde varios puntos

Esta instalacin sustituye a la de lmparas mandadas por conmuta-dores e inversores.

La instalacin funciona como si fuera el mando de un contactor desde varias cajas de pulsadores. Este circuito se estudia en el captulo referente al mando de motores por contactores.

En este esquema, todos los pulsadores de marcha, se conectarn en pa-ralelo, mientras que los de paro estarn en serie. El ltimo de la serie de-ber estar conectado a uno de los bornes de los pulsadores conectados en paralelo.

En este esquema todo el mando se har con hilo de pequea seccin, ya que lo nico que hay que alimentar en la bobina del contactor. En las instalaciones de alumbrado, realizadas con conmutadores e inversores, al pasar por toda la lnea de mando la corriente que alimenta las lmparas, los conductores han de ser de gran seccin para soportar dicha corriente.

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LAMINA NI 11 INSTALACIONES

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ESQUEMA N.o 23. Instalacin de un reloj horario

El reloj horario tiene mltiples aplicaciones, no slo en iluminacin, sino tambin en el gobierno de motores, encendido de calefactores, etc.

En este caso, se estudia un rel horario destinado al encendido de una calle (iluminacin).

El reloj hace de interruptor, de forma que, en invierno, a las 18 horas haga la conexin, para que a las 8 1/2 horas de la maana desconectar. Esta se mantendr hasta que a las 18 horas se inicie de nuevo un ciclo igual al descrito.

En la figura se ha representado un grfico de tiempo de encendido que corresponde a la estacin de invierno. Para el verano se ha puesto otro grfico de tiempo, de forma que se realice el encendido ms tarde y el apagado antes. Para ello bastar con hacer el ajuste del aparato de forma que encienda las lmparas a las 21 horas y las apague a las 6 de la mafia-na.

El dispositivo de relojera se da cuerda automticamente cuando lo ne-cesita, por mediacin de un motorcito que lleva incorporado.

Cuando la carga del circuito de alumbrado pudiera resultar excesiva para la capacidad del interruptor horario, podr utilizarse ste para ali-mentar, no ya la instalacin de alumbrado, sino la bobina de un contac-tor que ser el que en realidad haga de interruptor para la instalacin de alumbrado.

Actualmente se utilizan con ventaja los dispositivos de clula fotoelc-trica en estas instalaciones de alumbrado, pero, no por ello han de descar-tarse las posibilidades que ofrecen los interruptores horarios.

ESQUEMA N.o 24. Instalacin de alumbrado

Como se ha indicado en la anterior instalacin, cuando la corriente a; suministrar al circuito se eleva por encima de la capacidad del reloj hora~ rio, ste slo tendr por fmalidad cerrar L y abrirlo cuando est progra-mado, de forma que cierre el circuito del contacto L y al excitarse la bo-bina de ste cerrar los contactos del contactor, dando corriente a las lmparas que iluminan la calle.

De esta forma, con un pequeo reloj horario se podr hacer el mando de una instalacin en la que la carga pasa a travs del contactor y no por el reloj horario, como lo haca en el caso anterior.

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LA MINA N! 12 INS TALACIONES

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ESQUEMA N.o 25

Instalacin para anuncio luminoso

Este tipo de instalacin se emplea para iluminar escaparates, locales como cines, teatros, salas de fiestas, casetas de fiestas, etc.

El esquema es sencillo de interpretar. Consta de un pequefio motor con reductor que acta unos contactos mviles. A cada uno de los con-tactos fijos en que ellos se apoyarn, va conectado un grupo de lmparas. En la posicin considerada en el esquema, lucirn las lmparas de los gru-pos 2 y 3. En la posicin siguiente de los contactos mviles, en que se apoyarn en los contactos fijos 3 y 1, sern los grupos de lmparas 3 y 2 los que luzcan. En una ltima posicin, en este caso, los contactos mvi-les se apoyarn en los fijos Iy 2 Y sern estos grupos de lmparas los que luzcan. En la posicin siguiente se reinicia el ciclo.

ESQUEMA N.o 26

Alarma elctrica indicadora de sobreintensidad

La instalacin corresponde a la proteccin de un sistema trifsico desequilibrado contra sobreintensidades superiores a valores ya estable-cido.

En las tres fases se han colocado transformadores de intensidad de for-ma que, al acusarse en cualquiera de las tres una sobreintensidad, reaccio-ne un dispositivo, mediante el que se cierre un contacto y ste, a su vez, cierre el cirtuito que alimenta una lmpara y una sefial acstica (una sire-na, un zumbador, ... ).

En el momento en que el aviso se haya acusado, por medio de un inte-rruptor se abrir el circuito dejando de iluminar y sonar respectivamente. De continuar el interruptor cerrado, ambas sefiales dejarn de emitir alar-ma en el momento en el que la intensidad que circula por el circuito en-tre en los lmites normales preestablecidos.

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Esqucmla N!! 26

INSTALACIONES

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ESQUEMA N.o 27

Instalacin gobernada por presstato

Esta instalacin puede emplearse para el mando de un compresor. Cuando la presin decrece, un presstato (contacto accionado por pre-sin) cierra el circuito que alimenta la bobina del contactor que pone en funcionamiento el motor del compresor.

Cuando la presin que ha alcanzado el depsito es la necesaria, el mis-mo presstato desconecta el circuito del contactor.

La instalacin dispone de un interruptor, para, en el momento en que sea necesario que no funcione el compresor, desconectar el equipo. El in-terruptor y el presstato van conectados en serie.

ESQUEMA N.o 28

Fonna de determinar si existe desequilibrio en un sistema trifsico con neutro

En todo sistema trifsico de corriente la suma geomtrica de las inten-sidades de las tres fases debe dar como resultante, cero.

Si el sistema trifsico es con neutro y no existe equilibrio en sus fases, al hacer la suma no da cero, siendo el valor que da el correspondiente a la intensidad que pasa por el neutro.

En el tendido de instalaciones de alumbrado, en que los receptores cargan sobre las tres fases y el neutro , es conveniente que se haga el mejor reparto de las cargas en las tres fases, de forma que al ser el desequilibrio lo menor posible, tenga como consecuencia el que La intensidad que circu-la por el neutro sea mnima. As tambin lo ser la seccin a dar a dicho conductor neutro.

Un mtodo para medir la corriente de los tres conductores de forma fcil es el empleo de la "electropinza", que se estudia en la figura.

En un sistema trifsico en el que las fases estn equilibradas, es decir, que tengan igual carga, la suma de las tres intensidades dar como resulta-do cero, por 10 que la aguja indicadora no se desplazar.

En el caso de que se trate de un sistema trifsico en el que los recepto-res cargan sobre las tres fases y el neutro, si no es equilibrado el sistema, tal como est la electro pinza de la fJgura marcar la intensidad que co-rresponde a la corriente que circula por el neutro.

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INSTALACIONES

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ESQUEMA N.o 29

Instalacin de alarma

En este esquema se representa la instalacin elctrica de alarma pa-ra que, en caso de que la temperatura ambiente sobrepase el lmite pre-fIjado, dicha instalacin 10 acuse.

En los Jugares a proteger se colocarn termostatos, que son contactos que se cierran cuando la temperatura sobrepasa un valor determinado. Al cerrar el circuito, da corriente de una batera a una bobina que, al exci-tarse cierra un contacto, mediante el que se alimenta un aparato de alar-ma sirena) que sonar durante el tiempo que la temperatura sobrepase la predeterminada. Cuando la seal haya sido detectada se quitar la seal acstica abriendo el circuito mediante un interruptor. omo puede apre-ciarse en el esquema, el circuito de alarma se alimenta con la tensin de la red y el circuito de termostatos, por la corriente que suministra una bate-ra.

ESQUEMA N.O 30

Alarma elctrica indicadora de sobretensin

Esta instalacin es muy semejante a la de proteccin contra sobrein-tensidad, pero que, en lugar de actuar por sobreintensidad, 10 hace por sobretensin.

Cuando la tensin, por las circunstancias que fueren, sobrepasase los lmites de tensin establecidos, una seal doble, acstica y luminosa indi-car al funcionar la existencia de dicha anomala de sobretensin en el circuito.

La instalacin de alarma lleva un transformador de tensin que reduce la de la red para su empleo en el circuito. Cuando la tensin de red sobre-pase los lmites nominales, el secundario del transformador tambin ha-br experimentado un aumento proporcional, con lo que la bobina B, al alcanzar la tensin suficiente, se excitar dando de esta forma corriente al circuito de alarma, iluminando la seal luminosa y sonando la acstica.

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LAMINA N! 15 INS TALACIONES

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SIMPLIFICACION DE LA REPRESENTACION DE LINEAS DE

V ARIOS CONDUCTORES

En la lmina n.o 16 se muestran varias aplicaciones del llamado esque-ma uniftlar, establecido para simplificar la representacin esquemtica de circuitos elctricos.

En la fig. 1 mostramos tres ejemplos de simplificacin en la represen-tacin de derivaciones. En cada caso, pueden emplearse dos mtodos: el de las rayitas y el de los nmeros.

La observacin de los grficos hace innecesario todo comentario a este respecto.

Slo cabe sealar, refirindonos a la fig. 3, que las indicaciones 2 X 1 Y 3 X 1 han de interpretarse, respectivamente, como indicativas de 2 con-ductores de 1 mm2 de seccin y 3 conductores de 1 mm2 de seccin.

En la fig. 4 se representa la fonna de simplificar la representacin de conductores que alimentan receptores, que en el presente caso son moto-res trifsicos. De esta fonna se evita el tener que trazar la cantidad de conductores y elementos de mando que requiere el esquema multiftlar o esquema general de conexiones.

El esquema representado por la fig. 5 corresponde al esquema multifi-lar para el mando de tres motores, por medio de interruptores y protec-cin de los motores por medio de fusibles.

En la fig. 6 se representa el mismo esquema de la figura anterior, pero realizado por el mtodo simplificado o uniftlar.

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LA M INA N~ 16 I NS TA L ACIONES

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LAMINA N! 11 INS TALACIONES

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4

Contadores elctricos

GENERALIDADES

El contador de energa tiene por fin medir o contar, como la misma palabra indica, la energa consumida por una red o un aparato receptor.

Existen dos clases de aparatos: los que miden la energa activa en KW-h y los que miden la energa reactiva que lo hacen en KV Ar-h.

Los contadores constan esencialmente de bobinas de intensidad, que son recOp'idas por la corriente del conductor, y bobinas de tensin, some-tidas a la tensin de la red. Adems de las bobinas de intensidad y ten-sin, los contadores llevan un dispositivo mecnico el cual, por medio de un motorcito y su correspondiente equipo de relojera, contabiliza la energa consumida por el receptor. .

Cuando la red es monofsica la bobina se conectar a la fase para as evitar posibles fraudes.

La forma de colocacin de los contadoras ser en el lugar ms idneo, a la altura, presentacin y conexin indicada por la Empresa Elctrica su-ministradora y cumpliendo normas oficiales.

Los contadores ms empleados en las mediciones de corriente alterna son los electromecnicos o de motor y los de induccin o campo mvil.

A continuacin se representan diferentes conexiones de contadores, que corresponden a los ms empleados y de los que se indican sus carac-tersticas y fmalidades.

79

CONTADORES MONOF ASICOS DE ENERGIA

Esquema n.o 1

Contador monofsico de corriente alterna, estando conectados los conductores directamente al contador. En este esquema puede apreciarse fcilmente la bobina amperimtrica, dibujada con trazo grueso y conecta-da en serie con la fase, de forma que por ella circule, como se ha dicho anteriormente, la totalidad de la corriente absorbida por el aparato recep-tor.

La bobina voltimtrica est conectada a los dos conductores. Dicha bobina est dibujada con hilo de trazo fino.

El contador es de energa activa y se mide en KW-h.

Esquema n.o 2

Contador monofsico de energa reactiva (KV Ar-h), conectado direc-tamente a la red. Las conexiones son idnticas a las estudiadas en el con-tador anterior de energa activa. En el interior, la bobina amperimtrica es exactamente igual, variando tan slo la voltimtrica.

CONTADORES TRIF ASICOS DE ENERGIA

Esquema n.o 3

Contador trifsico de energa activa (KW-h), para cargas desequilibra-das, conectado directamente a la red.

Esquema n.o 4

Contador trifsico de energa reactiva (KV Ar-h), para cargas desequili-bradas, conectado directamente a la red.

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ESQUEMA N~1

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ESQUEMA N!. 1,

CALEFACCION

Esquema n.o 5

Contador trifsico de corriente alterna para la medida de la energa reactiva, disponiendo el equipo para su conexin de tres transformadores de intensidad, cuyas caractersticas sern las que se indican en la placa del contador. De no ser as, la medida dada por el aparato ser incorrecta.

Es conveniente que al emplear transformadores de intensidad lleven conectada una toma de tierra.

Por lo general, los circuitos trifsicos son desequilibrados y con ms motivo, naturalmente, los trifsicos con neutro.

Se recuerda que el contador no es instrumento en el que se pueda ma-nipular, ya que se han de respetar sus conexiones y precintos. De no ser as, se expone el propietario de la instalacin a que la compaa suminis-tradora le aplique las sanciones propias a las normas que ha transgredido.

Esquema n.o 6

Contador trifsico de corriente alterna para tres fases y neutro.

Las bobinas amperimtricas se alimentan a travs de transformadores de intensidad.

Las bobinas voltimtricas van conectadas entre fase y neutro, tal como puede apreciarse en el esquema.

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LAMINA Nf!.2

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CALEFACCION

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5

Calor de origen elctrico GENERALIDADES

La importancia del calor en las instalaciones electrodom~~ticas en la actualidad es muy generalizada, ya que se emplea la electncldad como elemento calefactor.

Antes de hacer ningn esquema, se dan unas ideas de tipo terico ~eferentes al calor en general y en particular en lo referente el calor de ongen elctrico.

Efecto Joule

Al pasar la corriente elctrica por los conductores, stos experimentan un calentamiento. A este efecto se le llama de Joule.

El calor desprendido por el conductor puede ser til o perdido. Ser til cuando se aproveche, como sucede, por ejemplo, en una estufa, un horno, etc. . Ser perdido cuando resulte intil y !as ms de ~as veces perjudical, co-

mo lo es el calor que experimenta una lmea que alimenta un receptor.

Medida del calor

El calor se mide en caloras. Se define la calora (calora peque~) como la cantidad de calor necesaria para que un gramo de agua expen-mente el aumento de un grado en su temperatura.

La energa de 1 julio produce 0,24 caloras

1 julio = 0,24 caloras La cantidad de calor Q es igual al producto de la masa m por la tempe-

ratura l.

Q=m t

F,'em!J/o: . Qu cantidad de calor en caloras, se necesita para aumen- , . i, o t '?

lllr unu masa de 1 litro de agua en 20 la temperatura que ema.

84

1 litro = 1.000 g Q = m . t = 1.000 X 20 = 20.000 caloras

Kilocalora o calora grande es la cantidad de calor necesaria para que la masa de 1.000 g (1 Kg) experimente el aumento de un grado en su temperatura.

Las frmulas elctricas que dan la cantidad de calor son las que a con-tinuacin se insertan, sacadas de las frmulas que dan la energa elctrica en julios y partiendo, como anteriormente se ha dicho de que un julio produce 0,24 caloras. .

(O) Q=0,24'E

(1) Q = 0,24 . V l t (2) Q=0,24Rf2t

(3) Q=0,24' J72jR' t

Ejemplo: Determinar el calor producido por una resistencia de 200 n, si circula por ella una corriente de 5 A durante 30 minutos.

(2) Q = 0,24 . R . f2 . t = 0,24 . 200 . 52 30 . 60 = = 2.160.000 caloras

2.160.000 caloras = 2.1 60 kilocaloras

tiempo t = 30 . 60 = 1.800 segundos

Calor til y calor perdido \

El calor total producido, por ejemplo, en el ejercicio anterior, de 2.160 kilo caloras no es todo aprovechado para el fin deseado, como se-ra el calentar un recipiente, por 10 que habr un porcentaje de prdida, dado en tanto por 100. '

Se ha de tener bien presente que en la transmisin de calor siempre existe gran cantidad de calor perdido, siendo en este sentido muyeleva-dos los porcentajes de prdida.

Ejemplo : Suponiendo que el calor til represente el 30 por 100 del to-tal, dett'rminar en el ejercicio anterior el valor del calor til y del perdido.

Calor til Qu = Qt 0,3 = 2.160 X 0,3::: 648 kilocaras Porcentaje perdido 1 - 0,3 = 0,7

Calorperdido Qp = Qt 0,7 = 2.160 X 0,7 -= 1.512 kilocaloras o tambin Qp = Qt - Qu = 2.1 60 - 648 = 1.512 kilocaloras

85

Aumento de la resistencia de los conductores con la temperatura

Como ya se ha dicho, el calor que se produce en un conductor con el paso por l de una corriente elctrica es perjudicial y en la mayora de los casos una prdida. Se produce como consecuencia de la resistencia del conductor y el valor de esta resistencia se eleva, adems, al aumentar su temperatura.

Al aumento de resistencia que experimenta un conductor al elevarse 1 C su temperatura, se le denomina coeficiente de temperatura y se re-presenta con la letra a (alfa).

As, si a una temperatura ambiente de 15 C, un conductor tena una cierta resistencia, RISo, al elevar a 16 C la temperatura ambiente, la re-sistencia, R 16 0, de ese conductor ser

R 16 =R 1S + aR 1s Cada material tiene su propio coeficiente de temperatura a.

Si en lugar de incrementar la temperatura en un grado, lo fuera en ms, se tendra como referencia la temperatura ambiente, que en el caso que se estudia es de 15 C y la temperatura alcanzada por el conductor, T.

Aumento de temperatura T - t

Resistencia total a la temperatura T

Rr = R 1 S + R 1 S a (T - 15) Siendo R 1 S factor comn, la frmula anterior queda de la siguiente ma-nera

Rr =R 1S [1 + a (T - 15)] ' j mplo : Detemnar la resistencia total de un conductor de cobre que

a la temperatura ambiente de 15 tiene una resistencia R = 10 n, si ad-quiere una temperatura de 75 .

En tablas se busca el coeficiente a, que para el cobre vale 0,0039, em-plendose por aproximacin 0,004.

Rr =R 1S [1 + a (T - 15)] = 10 [1 + 0,004 (75 - 15)] = 12,4 n

Incremento de la temperatura

Se llama incremento de temperatura al aumento experimentado en grados por el conductor, y que se deduce partiendo de la frmula que da la resistencia de un conductor a una temperatura dada.

86

~r -1 (T -15)= At= _R_1S __

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Medicin de la temperatura

en grados

La temperatura ambiente o la adquirida por un conductor o sustancia se mide en grados.

Para medir las temperaturas existen tres escalas, que son las ms em-pleadas y estas sn:

Q) Celsius '! centgrada. En ella el agua solidifica a 0 y hierve a 1 oct. b) arenhelt empleada con preferencia en las naciones de habla ingle-

sa. n ella el agua sol difica a 32 y hierve a 212 . e) Reamu~ empleada en el centro de Europa. En ella, el agua se solidi-

fica a O y hierve a 80 .

Relacin entre las tres escalas

A continuacin se da una relacin mediante la cual se puede pasar de una escala a otra.

SR ----J~--.!... __ _

4

R = 4C = 4 (F - 32) 5 9

F = 9C + 32 = 9R + 32 5 4

Ejemplo: Determinar a qu temperatura equivale 40 centgrados en grados Farenheit y Reamur. '

F = ~ - 9 X 40 = 720 5 5

R = 4~ = 4 X 40 = 320 5 S

87

Ciclo del agua

El agua describe un ciclo llamado anmalo al pasar de slido a lquido y gaseoso, como a continuacin puede apreciarse.

En temperaturas inferiores a 0 C, para pasar de un grado al siguiente, cada gramo necesita 0,5 caloras.

A 0, para pasar de slido a lquido siguiendo conservando los 0 C necesita por cada gramo 80 caloras.

En grados positivos y hasta 1 ()(t, a los que el agua hierve, por cada gramo se necesita una calora.

A partir de 100 en los que el agua hierve, para hacerla vapor se nece-sitan 214 caloras por cada gramo.

Ejemplo: Calcular el nmero de caloras para pasar a vapor 1 litro de agua, que est a una temperatura de -10.

Masa = m = 1.000 gramos Hasta 0 slido, QI = m . t . el = 1.000 X 10 X 0,5 = 5.000 caloras. De 0 slido a 0 lquido, Q2 = m . t . e2 = 1.000 X 1 X 80 =

= 80.000 caloras. De 0 a 100, Q3 = m . t . e3 = 1.000 X 100 X 1 = 100.000 caloras. De 100 a vapor, Q4 = m . t . e4 = 1.000 X 1 X 214 = 214.000 calo-

ras.

Cantidad de calor total, QT:

QT = QI + Q2 + Q3 + Q4 = 5.000 + 80.000 + 100.000 + + 214.000 = 399.000 caloras

399.000 caloras = 399 kilocaloras.

Aprovechamiento del efecto Joule

El calor desprendido por los conductores se aprovecha en resistencias calefactoras con el fm de aprovechar ese calor, como elemento de calefac-cin usando conductores apropiados, que soporten una corriente y tem-peratura.

' n la actualidad se emplea mucho lo que se ha dado en llamar calor n r de ir la calefaccin de los locales a base de resistencias calefac-l )(a. I empleo del calor negro tiene la ventaja de que los elementos son m' . u s fciles de instalar y no ofrecen los inconvenientes que tie-n ) p r . mpl , la calefaccin por radiadores a base de agua caliente.

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Clculo de la resistencia de un elemento calefactor

Sea por ejemplo la resistencia de una estufa, cuyas caractersticas son: potencia 1.000 W, tensin 220 V. Determnese el valor de la resistencia intensidad absorbida, seccin y longitud del conductor que constituye l~ resistencia.

Intensidad absorbida 1 =~= 1.000 = 4 54 A V 200 '

Resistencia R = ~ = 220 = 48 45 n 1 4,54 '

Seccin del conductor (resistencia). A las resistencias se les suele dar una densidad grande de corriente, que oscila entre 15 y 20 A/mm2.

En el caso presente le damos una densidad de 20 A/mm2, con lo que se tiene que la seccin ser:

s = -.!.. = 4,54 = O 227 mm2 d 20 '

Para calcular la longitud del conductor se ha de saber el tipo de mate-rial que se emplea como resistencia. En el caso concreto que se estudia es de nichrom, que tiene una resistividad de p = 1 nm/mm2.

De la fnnula que da la resistencia de un conductor, se despeja el valor de la longitud L, quedando,

L - R . S _ 48,45 X 0,227 -11 - -- - - metros p 1

Tabla de resistencia de elementos calefactores

Nichrom ............................ 1 nm/mm2 a 20 Niquelina . . ......................... 0,40" " Manganina ........................... 0,43 Constantn .......................... 0,50

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ESQUEMA N.o 1

Dos resistencias gobernadas por medio de un conmutador de cuatro posiciones

En el presente ejercicio se estudia el mando de dos resistencias por me-dio de un conmutador de cuatro posiciones.

Posicin 1: Las dos resistencias estn desconectadas (apagadas).

Posicin 2: Funciona en derivacin la resistencia 1, a todo su valor ca-lorfico.

Posicin 3: Funciona en derivacin la resistencia 2, a todo su valor ca-lorfico.

Posicin 4: Funcionan en derivacin las dos resistencias, con 10 que 1 potencia calorfica dada por la estufa ser mxima.

Las resistencias 1 y 2 sern diferentes de fonna que en las tres posicio-nes del calentador, se tenga un grado de calefaccin diferente.

Este esquema puede emplearse indistintamente, para estufas, como pa-ra cocinas, hornos, etc.

90

~

~

1!!

2!!

J!

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LA"4INA NJlI

1-

~ R S

! o

R S

o

R S

l o

R S

ESOUEMA N~7

CALEFACCION

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ESQUEMA N.o 2

Dos resistencias gobernadas por medio de un conmutador de tres posiciones

En la posicin O no funciona ninguna de las dos resistencias. En la sicin 1 funciona la resistencia