Definición de Electrotecnia

La electrotecnia es la ciencia encargada de estudiar la aplicación técnica de la electricidad, así como el magnetismo. El origen del término electrotecnia viene de electro y techne, es decir, la tecnología en la electricidad.

Importancia de la Electrotecnia

En el desarrollo humano, la electrotecnia es fundamental, ya que permite la aplicación del conocimiento para la construcción de satisfacciones individuales y sociales.

Aplicación de la Electrotecnia

Su aplicación se basa en fenómenos eléctricos y magnéticos desde un punto de vista determinado.

Código Eléctrico

Son normas o pasos a seguir para la instalación de conductores eléctricos, equipos eléctricos, cables y canalizaciones de fibra óptica.

Sector Eléctrico Venezolano

Generación

El parque de generación del sistema eléctrico nacional asciende a unos 24.000 MW de capacidad instalada y está conformado por un significativo número de infraestructuras localizadas en su gran parte en Guayana, donde funcionan los complejos hidroeléctricos más grandes del país, que ofrecen el 62% del potencial eléctrico del país. El otro 35% de la generación eléctrica proviene de plantas termoeléctricas y un 3% al sistema de generación distribuida.

• Plantas termoeléctricas:
  • Josefa Camejo (estado Falcón)
  • Complejo Termoeléctrico General Rafael Urdaneta (estado Zulia)
  • Argimiro Gabaldón (estado Lara)
  • Planta Centro (estado Carabobo)
  • Termobarranca (estado Barinas)
• Plantas hidroeléctricas:
  • Simón Bolívar (estado Bolívar)
  • Antonio José de Sucre (estado Bolívar)
  • Francisco de Miranda (estado Bolívar)
  • Masparro (estado Barinas)
  • Juan Antonio Rodríguez Domínguez (estado Barinas)
  • General José Antonio Páez (estado Mérida)

Transmisión

Es la parte del sistema de suministro eléctrico constituida por los elementos necesarios para llevar la energía generada en las centrales hidroeléctricas o térmicas a través de grandes distancias hasta los puntos de consumo. Para ello, los volúmenes de energía eléctrica producidos deben ser transformados, elevándose a un nivel de tensión superior. Esto se hace considerando que, para un determinado nivel de potencia a transmitir, al elevar el voltaje se reduce la corriente que circulará, reduciéndose así las pérdidas por efecto Joule. Con este fin, se emplean subestaciones elevadoras en las que dicha transformación se efectúa empleando transformadores, usualmente del orden de 220 kV y superiores, denominados de alta tensión.

Conceptos Básicos de Electricidad

Corriente Eléctrica

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. Su unidad es el amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno llamado electromagnetismo.

Corriente Continua

Se denomina corriente continua al flujo de cargas eléctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente eléctrica a través de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial. Cuando hay corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial no se intercambian entre sí. Es corriente continua toda corriente cuyo sentido de circulación es siempre el mismo, independientemente de su valor absoluto.

Corriente Alterna

Se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinusoidal. En el uso más coloquial, se le conoce como la forma en que llega la electricidad a los hogares.

Corriente Trifásica

Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120° y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase.

Corriente Monofásica

Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro. En la mayoría de los países del mundo, se utilizan valores similares para la generación y transmisión de energía eléctrica. Este tipo de corriente facilita una tensión de 230 V, lo que la hace apropiada para que puedan funcionar adecuadamente la mayoría de los electrodomésticos y luminarias que hay en las viviendas.

Carga Eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad de las partículas subatómicas, y las interacciones magnéticas que se producen son determinadas mediante la atracción y la repulsión que se genera entre ellas. Su unidad es el culombio.

Cargas Capacitoras

Un capacitor almacena energía eléctrica. Las dos superficies conductivas están separadas por un aislante no conductivo. Cuando una corriente eléctrica es aplicada a un capacitor, los electrones se acumulan en la placa adjunta, y cuando la corriente es retirada, los electrones fluirán de regreso a través del circuito para alcanzar la otra terminal del capacitor.

Cargas Inductivas

Un inductor puede ser cualquier material conductor. Cuando un cambio de corriente pasa a través de un inductor, este induce un campo magnético alrededor de sí mismo. Girando el inductor en una bobina se incrementa el campo magnético.

Cargas Combinadas

Todos los conductores tienen alguna resistencia bajo condiciones normales y también exhiben influencias inductivas y capacitivas, pero esas pequeñas influencias son generalmente despreciadas para fines prácticos.

Leyes de Kirchhoff

Son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y las cargas en los circuitos eléctricos.

• En Corriente: Mediante la ecuación de lazo cerrado o mallas y las ecuaciones de la segunda ley de Kirchhoff, se ha establecido el método de las corrientes de malla para la solución de los problemas del circuito.
• En Voltaje: Las fuentes de tensión en un circuito eléctrico originan una corriente en las ramas que, a su vez, da lugar a una caída de tensión en los componentes de la misma. Resolver un circuito consiste en hallar las intensidades con sus sentidos y circulación en cada una de aquellas ramas, o bien determinar las caídas de tensión.

Energía y Potencia

Energía es la capacidad que tiene un cuerpo en un determinado instante para realizar un trabajo. Como característica importante, es que no se puede crear ni destruir, sino únicamente transformar.

Desde un punto de vista material, la energía no es algo que se pueda definir. Potencia es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo, es decir, la cantidad de energía entregada por un tiempo determinado.

Teoría de los Circuitos Eléctricos

Es aquella que comprende los fundamentos para el análisis de circuitos eléctricos y permite determinar los niveles de tensión y corriente en cada punto del circuito en respuesta a una determinada excitación.

Galvanómetro

Un galvanómetro es una herramienta que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos.

Tipos de Galvanómetros

• Galvanómetro D’Arsonval de bobina móvil: Funciona con base en el efecto electromagnético F=NBiL. En su forma más sencilla, el medidor de bobina móvil consta de una bobina de alambre muy fino devanado sobre un marco de aluminio ligero. Un imán permanente rodea a la bobina y el marco de aluminio está montado sobre pivotes que posibilitan que gire libremente, junto con la bobina, entre los polos del imán permanente. Cuando hay corriente en la bobina, esta se magnetiza y su polaridad es tal que el campo del imán permanente la repele.
• Galvanómetro de hierro móvil: Cuando dos barras del mismo material se colocan paralelas y se introducen en un campo magnético, ambas se imantarán con las mismas polaridades, lo que origina que entre ellas se produzca una fuerza de repulsión.
• Galvanómetro de paleta radial: Los medidores de paleta radial son piezas rectangulares que fueron introducidas como núcleo en una bobina. Una de las paletas está fija y la otra puede girar libremente mediante un dispositivo; además, a la paleta libre se le coloca la aguja marcadora de la magnitud proporcional a su movimiento, lo que ocasiona la repulsión con la que está fija.
• Galvanómetro de émbolo: El otro tipo de émbolo móvil consiste en un núcleo móvil de hierro que está colocado, en su inicio, dentro de una bobina fija; en su extremo exterior se coloca la aguja indicadora. Cuando por la bobina circula corriente, se forma el campo magnético y atrae al émbolo; la fuerza de atracción será proporcional a la corriente que produce el campo.

Voltímetro

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Tipos de Voltímetros

• Voltímetros electromecánicos: Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.
• Voltímetros vectoriales: Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión, dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.
• Voltímetros digitales: Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades. El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.

Uso del Voltímetro

Sirve para medir tensión (o diferencia de potencial, es lo mismo), se conecta en paralelo, y su resistencia interna debe ser alta, para que la corriente que se derive por él sea mínima y prácticamente no altere la del resto del circuito. Dado que la corriente interna que circula por el galvanómetro (que es el instrumento dentro del voltímetro) multiplicada por la resistencia interna mide la caída de tensión entre sus extremos, de esta forma está midiendo la diferencia de tensión o potencial entre los puntos seleccionados para hacer la medición.

Amperímetro

Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

Tipos de Amperímetros

• Amperímetros magnetoeléctricos: Para medir la corriente que circula por un circuito se tiene que conectar el amperímetro en serie con la fuente de alimentación y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro. Estos aparatos tienen una bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que se quiere medir, tienen un tamaño muy reducido.
• Amperímetros electromagnéticos: Están constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran sección. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviación máxima es de unos 2 vatios. Para que pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una caída de tensión suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el amperímetro. El rango de valores que abarca este tipo de amperímetros va desde los 0,5 A a los 300 A.
• Amperímetros electrodinámicos: Los amperímetros con sistema de medida»electrodinámic» están constituidos por dos bobinas, una fija y una móvil.
• Amperímetros digitales: Estos amperímetros utilizan una resistencia de derivación y un convertidor analógico-digital (ADC).

Uso del Amperímetro

Sirve para medir corriente en un circuito. Para ello se ponen en serie, y la resistencia interna debe ser muy baja en relación a la del circuito para que no afecte a la total de este.

Instalaciones Eléctricas

Una instalación eléctrica es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos.

Tipos de Instalaciones Eléctricas

• Instalaciones de Alta Tensión: Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es superior a 1.000 voltios (1 kV). Generalmente son instalaciones de gran potencia en las que es necesario disminuir las pérdidas por efecto Joule (calentamiento de los conductores).
• Instalaciones de Baja Tensión: Son el caso más general de instalación eléctrica. En estas, la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 1.000 voltios (1 kV), pero superior a 24 voltios.
• Instalaciones de Muy Baja Tensión: Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 24 voltios.
• Instalaciones Generadoras: Las instalaciones generadoras son aquellas que generan una fuerza electromotriz y, por tanto, energía eléctrica, a partir de otras formas de energía.
• Instalaciones de Transporte: Las instalaciones de transporte son las líneas eléctricas que conectan el resto de instalaciones. Pueden ser aéreas, con los conductores instalados sobre apoyos, o subterráneas, con los conductores instalados en zanjas y galerías.
• Instalaciones Transformadoras: Las instalaciones transformadoras son aquellas que reciben energía eléctrica y la transforman en energía eléctrica con características diferentes. Un claro ejemplo son las subestaciones y centros de transformación en los que se reduce la tensión desde las tensiones de transporte (132 a 400 kV) a tensiones más seguras para su utilización.
• Instalaciones Receptoras: Las instalaciones receptoras son el caso más común de instalación eléctrica, y son las que encontramos en la mayoría de las viviendas e industrias. Su función principal es la transformación de la energía eléctrica en otros tipos de energía. Son las instalaciones antagónicas a las instalaciones generadoras.

Componentes de una Instalación Eléctrica

• Acometida: Se llama acometida en las instalaciones eléctricas a la derivación desde la red de distribución de la empresa suministradora (también llamada de servicio eléctrico) hacia la edificación o propiedad donde se hará uso de la energía eléctrica (normalmente conocido como usuario).
• Acometida Aérea: Cuando la entrada de cables del suministrador se da por lo alto de la construcción, normalmente por medio de una mufa y tubo, desde un poste de la red de suministro. En alta tensión, los cables del suministro suelen ser llevados al usuario por tuberías enterradas para minimizar los peligros desde las redes aéreas de la empresa suministradora.
• Acometida Subterránea: Cuando la entrada de cables del suministrador se da por debajo de la construcción, desde un registro o pozo de visita de la red de suministro.
• Interruptor Principal: Un interruptor eléctrico es, en su acepción más básica, un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno, sus tipos y aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende una bombilla, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora.
• Tablero Eléctrico: Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de conexión, maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y soportes correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema eléctrico.
• Alimentadores: Un alimentador eléctrico es un conductor que, como su nombre lo indica, es el encargado de suministrar toda la corriente que un grupo de cargas consume. Coloquialmente, digamos que es el conductor principal que viene del transformador para alimentar un edificio y llega hasta el interruptor general en el centro de cargas.
• Canalizaciones Eléctricas: Son aquellos dispositivos o elementos (tuberías) que se emplean en las instalaciones eléctricas para contener a los conductores de manera que queden protegidos contra deterioro mecánico y contaminación.
• Tomacorrientes: Un enchufe es un dispositivo formado por dos elementos, la clavija y la toma de corriente (o tomacorriente), que se conectan uno al otro para establecer una conexión eléctrica que permita el paso de la corriente.
• Circuitos Ramales: Son el eslabón entre los equipos de servicio y las cargas o equipos de utilización, parten desde los tableros de distribución y transportan la energía eléctrica hasta los puntos de utilización. Están formados por dos o tres conductores de cobre aislados.

Luminotecnia

La luminotecnia es la ciencia que estudia las distintas formas de producción de la luz, así como su control y aplicación.

Cavidad Zonal

Este método, el cual es el más moderno y recomendado por el IES en 1964, también consiste en encontrar un coeficiente de utilización, pero determinando en una forma un poco distinta, el ambiente se considera formado por tres cavidades o cavidades zonales.

Refracción de la Luz

Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.

Lámpara

Las lámparas, o luminarias, son aparatos que sirven de soporte y conexión a la red eléctrica a los dispositivos generadores de luz (llamados a su vez lámparas, bombillas o focos). Como esto no basta para que cumplan eficientemente su función, es necesario que cumplan una serie de características ópticas, mecánicas y eléctricas, entre otras.

Tipos de Lámparas

• Lámparas de pie: Que se apoyan en el suelo.
• Lámparas de mesa: Aquellas que se sitúan sobre mesas.
• Lámparas de techo: Aquellas que se cuelgan de lo alto.

Luminaria

Aparato que sirve para repartir, filtrar o transformar la luz de las lámparas, y que incluye todas las piezas necesarias para fijar y proteger las lámparas y para conectarlas al circuito de alimentación.

Bombillo

La bombilla eléctrica, también conocida como ampolleta o lámpara incandescente, es una fuente artificial de luz, y funciona justamente mediante la incandescencia. El proceso consiste en corriente eléctrica que fluye a través de un delgado filamento, el cual se calienta y por lo mismo emite luz. La cubierta de vidrio que todos conocemos impide que el oxígeno circundante llegue a este filamento, lo cual ocasionaría su ruptura por oxidación (por lo tanto, el interior de la bombilla está al vacío o relleno con algún gas noble). Este sencillo e ingenioso principio nos ha acompañado silenciosamente durante nuestras vidas y ha revolucionado al mundo.

Fuentes de Voltaje

Es un dispositivo electrónico capaz de generar una diferencia de potencial entre sus terminales (un voltaje) para generar una corriente eléctrica. En otras palabras, son dispositivos que nos proveen el voltaje necesario para que los circuitos electrónicos funcionen; sin una fuente de voltaje, los circuitos simplemente no encienden. Ejemplos de fuentes de voltaje: El lector ha interactuado muchísimo con fuentes de voltaje, por ejemplo, una fuente de voltaje muy usada es la pila eléctrica; la figura muestra varios tipos de pilas.

Fuente de Corriente

En electricidad, se entiende por fuente al elemento activo que es capaz de generar una diferencia de potencial (d. d. p.) entre sus bornes o proporcionar una corriente eléctrica para que otros circuitos funcionen.