¿Qué es la electricidad?
La electricidad es un fenómeno físico cuyo origen son las cargas eléctricas y cuya energía se manifiesta en fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos y químicos, entre otros.
Se puede observar de forma natural en fenómenos atmosféricos, por ejemplo los rayos, que son descargas eléctricas producidas por la transferencia de energía entre la ionosfera y la superficie terrestre.
¿Qué son los electrones?
Los electrones son componentes fundamentales de la materia. En los átomos hay núcleo y corteza. En el núcleo están los protones (con carga eléctrica positiva), los neutrones (sin carga eléctrica) y el la corteza los electrones (con carga eléctrica negativa y masa despreciable)
MATERIALES CONDUCTORES:
Los conductores son materiales a través de los cuales la corriente eléctrica (electricidad) viaja con facilidad; por eso decimos que tienen baja resistencia eléctrica. Poseen electrones que se mueven con facilidad en su interior.
Ejemplos de estos materiales son todos los metales: el cobre, aluminio, acero, plata, oro, etc.
El agua (de la llave) es un buen conductor de la electricidad.
Es muy importante recordar esto, porque nuestro cuerpo está constituido en gran parte de agua (un 70% aproximadamente), entonces la electricidad puede circular fácilmente a través de nosotros.
Es por eso que los cables eléctricos están recubiertos de algún material de alta resistencia (aislante) , ejemplo el plástico, para que puedan ser manipulados sin peligro.
MATERIALES AISLANTES:
Los aislantes son materiales que resisten el flujo de la electricidad, por lo que los electrones no pueden circular libremente. Ejemplos: el plástico, madera, caucho, tela, aire y vidrio.
La electricidad no circula fácilmente por los aislantes. A los átomos que constituyen los aislantes no comparten sus electrones.
Algunos materiales aislantes son: Plásticos – Vidrios – Cerámicas
Al cubrir los metales que forman los cables eléctricos con aislantes nos aseguramos que la corriente eléctrica circule sin riesgos.
CURIOSIDAD: ¡El agua que sale de la llave y el agua de mar son conductores, pero, el agua pura es un aislante!
MAGNITUDES ELÉCTRICAS:
CARGA ELÉCTRICA
Se denomina carga eléctrica a la cantidad de electricidad que posee un cuerpo o que circula por un conductor.
Se representa con la letra Q. La unidad de carga eléctrica es el Coulomb (en honor al físico francés Charles Coulomb). Se representa mediante la letra C.
DIFERENCIA DE POTENCIAL, VOLTAJE O TENSIÓN
Se denomina diferencia de potencial a la diferencia en el nivel de carga que existe entre los extremos de un conductor, de tal manera que se puede producir un flujo de electrones desde el extremo que tiene mayor carga negativa hasta el de menor carga.
Se representa mediante la letra V. La unidad de diferencia de potencial es el voltio (en honor al físico italiano Alejandro Volta). Se representa con la letra V.
INTENSIDAD ELÉCTRICA
Se denomina intensidad eléctrica a la cantidad de carga que atraviesa una sección de un conductor en la unidad de tiempo. Para que este movimiento se produzca es necesario que entre los dos extremos del conductor exista una diferencia
de potencial eléctrico
Se representa mediante la letra I.
La unidad de intensidad eléctrica es el Amperio (en honor al físico francés André Marie Ampére). Se representa mediante la letra A.
Según su definición la intensidad eléctrica se calcula mediante la siguiente expresión:
Donde:
I = intensidad de corriente (A) I = Q/T
Q = carga eléctrica (C)
t = tiempo (s)
RESISTENCIAS ELÉCTRICAS:
Se denomina resistencia eléctrica a la oposición que ofrece un material a que los electrones se desplacen a través de él. Se representa mediante la letra R. La unidad de resistencia eléctrica es el ohmio (en honor al físico alemán Georg Simón Ohm). Se representa con la letra griega W.
La resistencia eléctrica de un conductor depende de tres variables:
A) Del material con el que está fabricado. Esta variable se recoge en un factor denominado resistividad
B) De la longitud, de tal modo que a mayor longitud mayor es el valor de la resistencia
C) De la sección o área del conductor, de tal modo que a mayor sección menor es el valor de la resistencia
POTENCIA ELÉCTRICA:
Se denomina potencia eléctrica a la cantidad de energía desarrollada o consumida por un aparato en la unidad de tiempo.
Se representa mediante la letra P.
La unidad de potencia eléctrica es el vatio o watt (en honor al ingeniero británico James Watt). Se representa con la letra W.
Según su definición su expresión matemática será:
Donde:
P = potencia eléctrica (W)
I = intensidad de corriente (A)
V = diferencia de potencial (V)
TIPOS DE CORRIENTE:
CORRIENTE CONTINUA
Los electrones se desplazan siempre en el mismo sentido, del punto de mayor potencial (polo negativo) al de menor potencial (polo positivo). Su representación gráfica es una línea recta.
CORRIENTE ALTERNA
Los electrones al desplazarse cambian muchas veces de sentido en intervalos regulares de tiempo. Es la más utilizada, ya que es más fácil de producir y de
transportar. Su representación gráfica es una onda senoidal. En la siguiente página se describen las similitudes existentes entre un circuito eléctrico y uno hidráulico, las cuales resultan de gran utilidad para entender cómo se relacionan las magnitudes eléctricas fundamentales.
VOLTAJE:
El voltaje es el trabajo necesario para mover una carga de 1C de un terminal a otro, a través del elemento.
La unidad es el Volt (Voltio), 1J/1C.
Símbolo V (para CC) y v (para CA).
Proviene del físico italiano Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (XVIII).
Instrumento de medición es el Voltímetro.
Los tipos son análogos al los tipos de corriente.
CIRCUITO EN SERIE:
Las resistencias de un circuito eléctrico están conectadas en serie cuando van colocadas una a continuación de la otra, conectándose el borne de salida de un receptor con el borne de entrada del siguiente, y así sucesivamente.
Esta disposición se caracteriza porque si se desconecta o avería cualquiera de los elementos del circuito, se interrumpe el paso de la corriente a todos los demás
CIRCUITO EN PARALELO:
Las resistencias de un circuito eléctrico están conectadas en paralelo cuando tienen unidos sus extremos en un mismo punto. La asociación de receptores se realiza conectando todos los bornes de entrada entre si y todos los bornes de salida entre si. La conexión en paralelo tiene dos carácterísticas fundamentales:
La intensidad se reparte entre los diferentes ramales en proporción inversa al valor de la resistencia de cada ramal, es decir, a mayor resistencia corresponde menor intensidad.
El voltaje al que están sometidas todas las resistencias del circuito es el mismo.
MATERIALES SEMICONDUCTORES:
Los materiales semiconductores son aquellos que a temperaturas muy bajas se comportan como aislantes, es decir, no conducen la electricidad, pero que cuando la temperatura aumenta por encima de un cierto valor se convierten en muy buenos conductores.
EJEMPLO: SILICIO GERMANIO
Generadores de energía eléctrica elementales:
Una pila eléctrica o batería eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica.
La energía eléctrica resulta accesible mediante dos terminales llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo positivo y el otro el polo negativo.
LEY DE OHM
La Ley de Ohm expresa la relación que existe entre las tres principales magnitudes eléctricas que definen un circuito.
Su expresión matemática es la siguiente:
V = diferencia de potencial (V)
I = intensidad de corriente (A)
R = resistencia eléctrica(W)
RELACIÓN ENTRE CORRIENTE Y VOLTAJE:
La corriente eléctrica en un conductor puede considerarse como el efecto producido por la energía (voltaje) consumida en mantener en movimiento las cargas a través del conductor.
Para el voltaje V, la corriente I depende de la naturaleza del material del conductor y de sus dimensiones.
EMPALMES:
Conjunto de elementos que conectan una instalación interior a la red de distribución; todo empalme está formado por: Acometida, la Bajada, el Equipo de Medida y las respectivas Protecciones. Generalidades de los Empalmes
Toda instalación de consumo se conectará a la red pública de distribución a través de un empalme ejecutado de acuerdo a las normas correspondientes.
Sólo se otorgará empalme a aquellas instalaciones construidas de acuerdo a normas y que cuenten con la certificación o sello establecido en la Ley Nº 18.410. Superintendencia de Electricidad y Combustibles SEC (Se solicita con Anexo I autorizado por el SEC)
ACOMETIDA:
Conjunto de conductores y accesorios, que se conectan a la red de distribución y que a un punto de la fachada de un edificio o casa habitación o a un poste especialmente acondicionado para recibirla.
BAJADA:
Conjunto de conductores y accesorios instalados sobre la fachada o poste que recibe la acometida y que conectan ésta con el equipo de medida y las respectivas protecciones.
EQUIPO DE MEDIDA:
Instrumento destinado al registro del consumo de energía o de otras magnitudes que configuren el suministro eléctrico.
Los tableros son equipos eléctricos de una instalación, que concentran Dispositivos de protección y de maniobra o comando, desde los cuales se puede proteger y operar toda la instalación o parte de ella. La cantidad de tableros que sea necesario para el comando y protección de una instalación se determinará buscando salvaguardar la seguridad y tratando de obtener la mejor funcionalidad y flexibilidad en la operación de dicha instalación, tomando en cuenta la distribución y finalidad de cada uno de los recintos en que estén subdivididos el o los edificios componentes de la propiedad. Los tableros serán instalados en lugares seguros y fácilmente accesibles, teniendo en cuenta las condiciones particulares siguientes:
Los tableros de locales de reuníón de personas se ubicarán en recintos sólo accesibles al personal de operación y administración. En caso de ser necesaria la instalación de tableros en recintos peligrosos, éstos deberán ser construidos utilizando equipos y métodos constructivos acorde a las normas específicas sobre la materia. Todos los tableros deberán llevar estampada en forma visible, legible e indeleble la marca de fabricación, la tensión de servicio, la corriente nominal y el número de fases. El responsable de la instalación deberá agregar en su oportunidad su nombre o marca registrada
CLASIFICACIÓN:
Tableros Generales:
Son los tableros principales de las instalaciones. En ellos estarán montados los dispositivos de protección y maniobra que protegen los (Superintendencia de Electricidad y Combustibles
Instalaciones de Consumo en Baja Tensión NCH Elec. 4/ 2003) Alimentadores y que permiten operar sobre toda la instalación de consumo en forma conjunta o fraccionada.
Tableros Generales Auxiliares:
Son tableros que son alimentados desde un tablero general y desde ellos se protegen y operan sub alimentadores que energizan tableros de distribución.
Tableros de Distribución:
Son tableros que contienen dispositivos de protección y maniobra que permiten proteger y operar directamente sobre los circuitos en que está dividida una instalación o
parte de ella; pueden ser alimentados desde un tablero general, un tablero general auxiliar o directamente desde el empalme.
Tableros de Paso:
Son tableros que contienen protecciones cuya finalidad es proteger derivaciones que por su capacidad de transporte no pueden ser conectadas directamente a un alimentador, sub alimentador o línea de distribución del cual están tomadas.
Tableros de Comando:
Son tableros que contienen los dispositivos de protección y de maniobra que permiten proteger y operar sobre artefactos individuales o sobre grupos de artefactos pertenecientes a un mismo circuito.
Centros de Control:
Son tableros que contienen dispositivos de protección y de maniobra o únicamente dispositivos de maniobra y que permiten la operación de grupos de artefactos, en forma individual, en subgrupos, en forma programada o manual
Atendiendo a la utilización de la energía eléctrica controlada desde un tablero, éstos se clasificarán en:
Tableros de Alumbrado, Tableros de Fuerza, Tableros de Calefacción, Tableros de Control, Tableros de Computación.
ALIMENTADORES
Se clasificarán en:
Alimentadores propiamente tales
Son aquellos que van entre el equipo de medida y el primer tablero de la instalación, o los controlados desde el tablero general y que alimentan tableros generales auxiliares o tableros de distribución.
Sub alimentadores
Son aquellos que se derivan desde un alimentador directamente o a través de un tablero de paso, o bien, los controlados desde un tablero general auxiliar.
En un circuito, a los conductores a través de los cuales se distribuye la energía se denominarán líneas de distribución y a los conductores que alimentan a un consumo específico o llegan al punto de comando de éste se les denominará derivaciones.
PROTECCIONES
Los alimentadores se deberán proteger tanto a la sobrecarga como al Cortocircuito, con las protecciones adecuadas a cada situación.
Son elementos de Protección:
Los Fusibles, Los Disyuntores, El protector Diferencial, El Sistema Tierra de protección
LOS FUSIBLES
Los fusibles son elementos de protección que desconectan con seguridad, corrientes de corto circuito y sobrecargas permanentes.
LOS DISYUNTORES O PROTECTORES AUTOMÁTICOS:
El disyuntor o interruptor magnético-térmico, es un dispositivo de protección destinado a cumplir las siguientes funciones:
Abrir o cerrar un circuito en condiciones normales Abrir un circuito en condiciones de fallas, ya sea por sobrecarga o cortocircuito.
Sobrecarga: Aumento lento de corriente. Cortocircuito: Aumento brusco de corriente en forma instantánea.
Se caracteriza porque puede realizar un elevado número de maniobras y, se diferencia del fusible, ya que puede ser utilizado después del despeje de una falla.
EL PROTECTOR DIFERENCIAL
Este dispositivo de protección está destinado a desenergizar un circuito cuando en él se presenta una falla de aislación. Constituye un núcleo toroidal de material ferromagnético, abrazado por dos bobinas que se asocian en serie con el circuito protegido, más una bobina diferencial. La siguiente ilustración describe más concretamente la estructura y funcionamiento de un protector diferencial.
TIERRA DE PROTECCIÓN
En todas las instalaciones de baja tensión, y especialmente en aquellas de los edificios destinados a vivienda, es necesario garantizar la seguridad de las personas que los habitarán, dotando a las instalaciones de los mecanismos de protección que corresponda. Cuando se trata de instalaciones a las que se conectarán una extensa serie de aparatos eléctricos, fijos o móviles, metálicos o no metálicos, susceptibles de deterioro desde el punto de vista eléctrico, es fundamental la defensa contra los contactos indirecto; por lo que la tierra de protección es la puesta a tierra de toda pieza metálica, que sin ser parte del circuito, en condiciones de falla puede quedar energizada.
TIERRA DE SERVICIO
Es la puesta a tierra del neutro de la instalación.