Fundamentos de Electricidad
Carga Eléctrica y Corriente
La electricidad es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con el flujo de cargas eléctricas. La carga es una propiedad física de algunas partículas subatómicas que causa fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. El electrón tiene carga negativa y el protón tiene carga positiva.
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados que permite el flujo de corriente eléctrica. La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de electrones a través de un conductor. Los componentes principales de un circuito son:
- Generador: Encargado de proporcionar la energía para el movimiento de los electrones.
- Receptores: Transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía (luz, calor, movimiento, etc.).
- Elementos de mando: Controlan el paso de la corriente eléctrica.
- Conductores: Permiten el transporte de la corriente eléctrica.
Magnitudes Eléctricas
Para que exista corriente eléctrica, debe haber una diferencia de potencial o tensión entre dos puntos. La intensidad de corriente es la cantidad de carga eléctrica que pasa por un conductor por unidad de tiempo. La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente.
La resistividad es una propiedad de cada material que indica su grado de oposición al paso de la corriente. Las propiedades eléctricas de los materiales dependen de su estructura atómica. Los materiales se clasifican en conductores, semiconductores y aislantes.
Ley de Ohm
La Ley de Ohm establece que la intensidad de corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de tensión entre sus extremos e inversamente proporcional a su resistencia: V = R ⋅ I
Potencia y Energía Eléctrica
La potencia eléctrica es la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo. Su unidad es el vatio (W). La energía eléctrica es el trabajo realizado por un circuito en un tiempo determinado. Su unidad es el julio (J).
Tipos de Corriente
- Corriente continua (CC): La tensión no varía en el tiempo. Se produce en pilas, baterías y dinamos. Se puede obtener de la corriente alterna mediante un proceso llamado rectificación.
- Corriente alterna (CA): La tensión varía en el tiempo de forma senoidal. Se produce en alternadores. Es la más utilizada para la distribución de energía eléctrica debido a su fácil transformación y a la posibilidad de elevar la tensión.
Efecto Joule
El efecto Joule es el calentamiento de un conductor cuando es recorrido por una corriente eléctrica. La energía eléctrica se transforma en calor. El calor puede ser útil (como en aparatos de calefacción) o perdido (como en las líneas de transmisión).
Componentes y Sistemas Eléctricos
Armarios y Cajas
Los armarios eléctricos son cajas metálicas que contienen los elementos de una instalación eléctrica. Deben proteger los componentes contra el polvo y la humedad (IP-55).
Conductores
- Hilo: Conductor sencillo, de forma cilíndrica.
- Cable: Conjunto de hilos finos retorcidos.
- Conductor: Conjunto de metal y aislante.
- Manguera: Conjunto de conductores.
Soportes
- Panel fondo: Rejilla para fijar componentes.
- Panel fondo perforado: Para fijar componentes.
- Perfiles: Para ordenar componentes.
Bornes y Borneros
Se utilizan para la conexión de los cables.
Canaletas
Tubos rectangulares para alojar los cables.
Entradas Manuales
- Pulsador
- Interruptor
- Conmutador
- Setas de seguridad
Automatismos
Conjunto de aparatos que realizan la conexión y desconexión de la energía eléctrica. Constan de un circuito de potencia y un circuito de mando.
Contactor
Dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica. Se compone de una bobina, un circuito magnético y contactos eléctricos. Existen diferentes categorías de contactores según su aplicación (AC1, AC2, AC3, AC4).
Protecciones Eléctricas
Las protecciones eléctricas garantizan la seguridad y el buen funcionamiento de las instalaciones.
Cortocircuito
Conexión accidental entre dos puntos de distinto potencial. Se utilizan fusibles y magnetotérmicos para proteger contra cortocircuitos.
Sobrecarga
Aumento de la intensidad de corriente por encima del valor nominal. Se utilizan fusibles, magnetotérmicos y relés térmicos.
Sobretensión
Aumento de la tensión por encima del valor nominal. Se protege mediante el aislamiento de los equipos y la conexión a tierra.
Defectos de Aislamiento
Contactos entre conductores y partes metálicas. Se utiliza el interruptor diferencial para proteger contra estos defectos.
Fusibles
Elementos de protección que se funden en caso de sobrecarga o cortocircuito. Son autodestructivos y deben ser reemplazados.
Magnetotérmicos
Protegen contra sobrecargas y cortocircuitos. Disponen de un sistema térmico y otro magnético. Se clasifican según su tensión, número de polos, intensidad nominal, curva de disparo y poder de corte.
Relé Térmico
Protege los motores contra sobrecargas y desequilibrios entre fases.
Disyuntor Motor Magnetotérmico
Combina las funciones de un magnetotérmico y un relé térmico.
Contactos Directos e Indirectos
- Contactos directos: Contacto con elementos en tensión. Se protegen mediante aislamiento y envolventes.
- Contactos indirectos: Contacto con masas en tensión. Se protegen con interruptores diferenciales.
Interruptor Diferencial
Detecta las corrientes de fuga y desconecta el circuito. Se clasifican por sensibilidad, rapidez de disparo, forma de onda y acoplamiento.
Mantenimiento
Mantenimiento Correctivo
Se realiza cuando se produce una avería.
Las 5 Reglas de Oro
- Interrumpir el circuito.
- Bloquear la desconexión.
- Comprobar la ausencia de tensión.
- Puesta a tierra y en cortocircuito.
- Delimitar y señalizar la zona.
Corte Accidental del Neutro
Puede provocar sobretensiones y subtensiones en los receptores. El neutro es esencial para el equilibrio de las tensiones.