Manual Electric Id Ad

download Manual Electric Id Ad

of 94

Transcript of Manual Electric Id Ad

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    1/94

    MANUAL DEL ESTUDIANTEINSTRUCCIN TECNICA

    CURSO: Electricidad ITEMA: Principios, Circuitos y Componentes

    Bsicos

    DESARROLLO TCNICO DMSE0024A-2004MAYO, 2004 Preparado por ERI / MSC

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    2/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 1 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -

    Indice_Descrip_Agenda.doc

    INDICE

    Pgina

    INDICE 1

    DESCRIPCIN DEL CURSO 3Resumen 3Programa del Curso 3Objetivos Generales 5Requisitos 5

    AGENDA DEL CURSO 6

    MDULO 1: INTRODUCCIN A LA ELECTRICIDAD 7Leccin 1.1: Cmo trabaja la electricidad 10

    Hoja 1.1: El Atomo 11Hoja 1.2: Desplazamiento de electrones 12Hoja 1.3: Energa elctrica 12Hoja 1.4: Electrosttica 13Hoja 1.5: Diferencia de potencial 13Hoja 1.6: Definicin de Coulomb 14Hoja 1.7: Corriente Continua y Alterna 14Hoja 1.8: Resistencia 15Hoja 1.9: Circuitos elctricos (Leyes y circuitos elctricos) 16

    Ley de corriente de Kirchoff 16Ley de voltaje de Kirchoff 17Ley de Ohm 17

    Hoja 1.10: Conductores elctricos 18Leccin 1.2: Magnetismo 20

    Hoja 1.11: Naturaleza del magnetismo 21Hoja 1.12: Tipos de magnetos 21Naturales 21Artificiales 21Electroimanes 21

    Hoja 1.13: Campos magnticos 21Hoja 1.14: Lneas de fuerza 22Hoja 1.15: Flujo magntico 23Hoja 1.16: Fuerza magntica 23Hoja 1.17: Rels y solenoides 24Hoja 1.18: Induccin electromagntica 25Hoja 1.19: Mecanismos de induccin 26

    Voltaje generado 26Autoinduccin 26

    Induccin mutua 27

    MDULO 2: CIRCUITOS ELCTRICOS 28Leccin 2.1: Ley de Ohm 31

    Hoja 2.1: Elementos de un circuito bsico de corriente directa 32Hoja 2.2: Leyes generales de la Ley de Ohm 32Hoja 2.3: Ecuacin de la Ley de Ohm 33Hoja 2.4: Sistema mtrico de medicin 35Hoja 2.5: Ley de Watt 36Hoja 2.6: Potencia elctrica 37

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    3/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 2 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -

    Indice_Descrip_Agenda.doc

    Hoja 2.7: Rangos de resistencias por potencia 37Leccin 2.2: Circuitos Bsicos 38

    Hoja 2.8: Circuito en serie 39Hoja 2.9: Circuito en paralelo 40Hoja 2.10: Circuito serie - paralelo 43

    Leccin 2.3: Multmetro Digital 45Hoja 2.11: Generalidades 46

    Hoja 2.12: Medicin de voltaje 49Hoja 2.13: Medicin de corriente 51Hoja 2.14: Medicin de resistencia 53Hoja 2.15: Prcticas con circuitos 55

    Leccin 2.4: Fallas en Circuitos 56Hoja 2.16: Circuitos abiertos 57Hoja 2.17: Circuitos en corto 58Hoja 2.18: Circuitos a tierra 61Hoja 2.19: Circuitos con alta resistencia 61Hoja 2.20: Circuitos con fallas intermitentes 61

    MDULO 3: COMPONENTES BSICOS 62Leccin 3.1: Cables Elctricos 65

    Hoja 3.1: Tipos 66Hoja 3.2: Calibres 67

    Leccin 3.2: Soldadura de Cables 68Hoja 3.3: Consideraciones 69Hoja 3.4: Herramientas 70Hoja 3.5: Preparacin de los cables 71Hoja 3.6: Preparacin de las conexiones 72Hoja 3.7: Soldadura 73

    Leccin 3.3: Conectores 74Hoja 3.8: Consideraciones sobre pines y sockets 75Hoja 3.9: Tipos de conectores 76

    VE 76Sure Seal 77Deutsch 77

    Leccin 3.4: Interruptores, fusibles, disyuntores y resistencias 80Hoja 3.10: Interruptores 81Hoja 3.11: Fusibles 82Hoja 3.12: Disyuntores 83Hoja 3.13: Resistencias 84

    Clasificacin por potencia 85Resistencias variables 86Termistores 88

    Leccin 3.5: Capacitores (Condensadores) 89Hoja 3.14: Almacenamiento de energa 89Hoja 3.15: Medicin de capacitores 90Hoja 3.16: Clculo de capacitancia total 90

    Leccin 3.6: Inductores (Bobinados) 91Hoja 3.17: Principio de induccin 91Hoja 3.18: Solenoides 93

    ANEXO 1: INTRODUCCIN A LA ELECTRNICA 94

    ANEXO 2: HOJAS DE TRABAJO 103

    ENCUESTA 131

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    4/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 3 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -

    Indice_Descrip_Agenda.doc

    DESCRIPCIN DEL CURSO

    CURSO: ELECTRICIDAD I

    Tiempo de duracin: 5 das (40 horas)

    Numero de Participantes: 08 Estudiantes

    DIRIGIDO A Este curso a sido diseado para mecnicos y supervisores que trabajan conmaquinaria Caterpillar.

    RESUMEN Este curso introduce a los participantes en los fundamentos de la electricidady la electrnica necesarios para diagnosticar y reparar los sistemas elctricosinstalados en los equipos CAT. El curso no trata de un sistema especfico delas mquinas CAT, a menos que se indique al inicio de la leccin.

    El curso se desarrollar 60% en el aula y 40% laboratorio. La clase de aulaabarcar la descripcin de los fundamentos elctricos, comportamiento de laelectricidad, leyes fsicas, tipos de corriente, tipos de circuitos, clculos ymediciones, uso del multmetro, cables y conectores, y componentes bsicosde los sistemas elctricos. Durante los laboratorios se comprobara de unaforma prctica los conceptos tericos y su adaptacin al mundo real, as comode mejorar las habilidades en el uso de los equipos bsicos de diagnstico.

    PROGRAMA DELCURSO

    MODULO 1: INTRODUCCIN A LA ELECTRICIDADLeccin 1.1: Cmo trabaja la electricidad

    Hoja 1.1: El tomoHoja 1.2: Desplazamiento de electronesHoja 1.3: Energa elctricaHoja 1.4: Electrosttica

    Hoja 1.5: Diferencia de potencialHoja 1.6: Definicin de CoulombHoja 1.7: Corriente Continua y AlternaHoja 1.8: ResistenciaHoja 1.9: Circuitos elctricos (Leyes y circuitos elctricos)

    Ley de corriente de KirchoffLey de voltaje de KirchoffLey de Ohm

    Hoja 1.10: Conductores elctricosLeccin 1.2: Magnetismo

    Hoja 1.11: Naturaleza del magnetismoHoja 1.12: Tipos de magnetos

    NaturalesArtificiales

    ElectroimanesHoja 1.13: Campos magnticosHoja 1.14: Lneas de fuerzaHoja 1.15: Flujo magnticoHoja 1.16: Fuerza MagnticaHoja 1.17: Rels y solenoidesHoja 1.18: Induccin electromagnticaHoja 1.19: Mecanismos de induccin

    Voltaje generadoAutoinduccin

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    5/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 4 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -

    Indice_Descrip_Agenda.doc

    Induccin mutua

    MODULO 2: CIRCUITOS ELECTRICOSLeccin 2.1: Ley de Ohm

    Hoja 2.1: Elementos de un circuito bsico de corriente directaHoja 2.2: Reglas generales de la Ley de OhmHoja 2.3: Ecuacin de la Ley de Ohm

    Hoja 2.4: Sistema mtrico de medicinHoja 2.5: Ley de WattHoja 2.6: Potencia elctricaHoja 2.7: Rangos de resistencias por potencia

    Leccin 2.2: Circuitos BasicosHoja 2.8: Circuito en serieHoja 2.9: Circuito en paraleloHoja 2.10: Circuito serie - paralelo

    Leccin 2.3: Multmetro DigitalHoja 2.11: GeneralidadesHoja 2.12: Medicin de voltajeHoja 2.13: Medicin de CorrienteHoja 2.14: Medicin de ResistenciaHoja 2.15: Prcticas con circuitos

    Leccin 2.4: Fallas en CircuitosHoja 2.16: Circuitos abiertosHoja 2.17: Circuitos en cortoHoja 2.18: Circuitos a tierraHoja 2.19: Circuitos con alta resistenciaHoja 2.20: Circuitos con fallas intermitentes

    MODULO 3: COMPONENTES BASICOSLeccin 3.1: Cables elctricos

    Hoja 3.1: TiposHoja 3.2: Calibres

    Leccin 3.2: Soldadura de CablesHoja 3.3: ConsideracionesHoja 3.4: Herramientas

    Hoja 3.5: Preparacin de los cablesHoja 3.6: Preparacin de las conexionesHoja 3.7: Soldadura

    Leccin 3.3: ConectoresHoja 3.8: Consideraciones sobre pines y socketsHoja 3.9: Tipos de conectores

    VESure SealDeutsch

    Leccin 3.4: Interruptores, fusibles, disyuntores y resistenciasHoja 3.10: InterruptoresHoja 3.11: FusiblesHoja 3.12: DisyuntoresHoja 3.13: Resistencias

    Clasificacin por potenciaResistencias variablesTermistores

    Leccin 3.5: Capacitores (Condensadores)Hoja 3.14: Almacenamiento de energaHoja 3.15: Medicin de capacitoresHoja 3.16: Clculo de capacitancia total

    Leccin 3.9: Inductores (Bobinados)Hoja 3.17: Principio de induccinHoja 3.18: Solenoides

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    6/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 5 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -

    Indice_Descrip_Agenda.doc

    OBJETIVOSGENERALES

    Al trmino de este curso, los estudiantes tendrn los conocimientos bsicosde electricidad y estarn en capacidad de:

    Deducir el funcionamiento de ciertos elementos elctricos yelectrnicos mediante el conocimiento de los fundamentos de laelectricidad.

    Reconocer las aplicaciones de las leyes fsicas de la electricidad(Ohm, Kirchoff, Watt)

    Identificar, resolver, construir y evaluar circuitos elctricos y suscomponentes.

    Trabajar con unidades y prefijos. Utilizar correctamente las herramientas bsicas de diagnostico, como

    el multmetro y el ampermetro de pinza. Identificar los tipos de cables y conectores utilizados en la maquinaria

    Caterpillar y el mantenimiento y reparacin de los mismos.

    REQUISITOS Ninguno

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    7/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 6 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -

    Indice_Descrip_Agenda.doc

    AGENDA DEL CURSO

    PRIMER DIA Maana Presentacin Inicial, Expectativas Pre-Test Modulo 1, Introduccin a la electricidad

    o Como trabaja la electricidadTarde Modulo 1, Introduccin a la electricidad

    o Como trabaja la electricidad (cont.)o Magnetismo

    SEGUNDO DIA Maana Modulo 1, Introduccin a la electricidado Magnetismo (continuacin)o Laboratorios

    Tarde Modulo 2, Circuitos elctricoso Ley de Ohmo Circuitos Bsicos

    TERCER DIA Maana Modulo 2, Circuitos elctricoso Circuitos Bsicos (continuacin)o Ejercicios

    Tarde Modulo 2, Circuitos elctricoso Multmetro Digitalo Laboratorios

    CUARTO DIA Maana Modulo 2, Circuitos elctricoso Laboratorios (continuacin)o Fallas en circuitos

    Tarde Modulo 3, Componentes Bsicoso Cables Elctricoso Soldadura de cableso Conectores

    QUINTO DIA Maana Modulo 3, Componentes Bsicoso Interruptoreso Fusibleso Disyuntoreso Resistencias

    Tarde Modulo 3, Componentes Bsicoso Capacitoreso Inductores (Bobinas)

    Repaso de objetivos Prueba final Encuesta

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    8/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 7 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -

    Indice_Descrip_Agenda.doc

    MATERIAL NECESARIO

    LITERATURA

    _ Manual del Estudiante_ SMHS7531 Instruccin Especial: Uso del 6V3000 Sure Seal Kit_ SEHS9065 Instruccin especial: Uso del CE/VE Connectors Tools_ SEHS9615 Instruccin especial: Servicio de conectores DT_ NEHS0601 Manual de Operacin de Herramienta: Equipo de

    soldadura de campo 9U7560

    LITERATURA DE REFERENCIA

    _ TECD9002 Fundamentos de electricidad_ N/P 834192 Manual del usuario del Multmetro digital Fluke 87

    MATERIAL DE ENTRENAMIENTO

    _ SEVN3198 Usando el Multmetro digital 9U7330_ SEVN3197 Mantenimiento bsico de cables_ AEVN2974 La inteligencia de las conexiones poderosas (The

    intelligence of powerful connections)

    HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

    _ 9U7330 Multmetro digital o equivalente_ 7X1710 Multmetro Probe Group_ 8T0900 Pinza amperimtrica AC/DC, o_ 9U5795 Probador de Corriente AC/DC_ Protoboards_ Cables AWG 14, 16,18_ Bateras 9V, Resistencias, potencimetros, termistores, fotoceldas._ Fuentes de tensin variable, bateras_ Switches (interruptores), sensores, solenoides._ Alicate de corte_ Alicate de puntas semiredondas_ 147-6456 Wedge removal tool_ 6V3000 Sure-Seal Repair Kit_ 6V3001 Crimping Tool_ 6V3008 Insertion Tool_ 4C3406 Deutsch Connector Kit_ 9U7246 Deutsch Connector Kit_ 1U5804 Deutsch Connector Crimp Tool_ 9U7560 Field Soldering Iron Group (opcional)_ 8T9170 Electrical Components Group (si esta disponible)

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    9/94

    Modulo 1INTRODUCCIN A LA

    ELECTRICIDAD

    DESARROLLO TCNICO DMSE0024-2004aMAYO, 2004 E. Roldn / M.Snchez

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    10/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 1 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    b

    MODULO 1: INTRODUCCIN A LAELECTRICIDAD

    El propsito de este mdulo es introducir al estudiante en los conceptos yfundamentos de la teora elctrica.

    OBJETIVOS

    Al trmino de este mdulo, el estudiante estar en capacidad de:

    1. Explicar como trabaja la electricidad.

    2. Explicar como trabaja el electromagnetismo.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    11/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 2 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Leccin 1.1: COMO TRABAJA LA ELECTRICIDAD

    Esta leccin le ayudara a familiarizarse con los fundamentos fsicos yqumicos que conforman la teora elctrica.

    La electricidad es una propiedad bsica de la materia.

    Toda la materia se compone de materiales bsicos llamados elementos. Elhidrgeno, el oxigeno, el carbn, el cobre y el uranio son ejemplos deelementos.

    Ciertos materiales son combinaciones de elementos. El agua, por ejemplo, esuna combinacin de hidrgeno y oxgeno. Otros materiales contienen un soloelemento, por ejemplo el cobre puro.

    Introduccin

    Qu es la electricidad? Decimos que las linternas, los taladros elctricos, losmotores, etc. son equipos "elctricos". Sin embargo, a menudo nos referimosa las computadoras, los televisiones, etc. como equipos "electrnicos". Cules la diferencia?.

    Cualquier cosa que trabaja con electricidad es elctrica, incluyendo linternas ytaladros elctricos, pero no todos los componentes elctricos sonelectrnicos. El trmino electrnico se refiere a los dispositivossemiconductores conocidos como "dispositivos electrnicos". Los dispositivoselectrnicos se nombran como tales porque dependen del flujo de loselectrones para su operacin.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    12/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 3 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.1: EL ATOMO

    Cada uno de los elementos est compuesto de componentes discretosllamados tomos. Cada elemento posee una clase diferente de tomo, esdecir, un tomo con una estructura fsica nica. Estas clases distintas detomos explican los comportamientos diferentes de la materia.

    El centro de un tomo se llama elNUCLEO y est compuestoprincipalmente de unas partculasllamadas PROTONES y otrasllamadas NEUTRONES.Orbitando alrededor de cada ncleoencontramos pequeas partculas

    llamadas ELECTRONES. Estoselectrones son mucho mspequeos en masa que el protn o elneutrn.Normalmente, un tomo tiene un

    nmero igual de protones en el ncleo y de electrones alrededor del ncleo.El nmero de protones o de electrones se llama el "nmero atmico". El "pesoatmico" de un elemento es el nmero total de partculas en el ncleo(protones y neutrones).

    La figura muestra la estructura de uno de los tomos ms simples: el tomode hidrgeno, que contiene 1 protn en su ncleo balanceado por 1 electrnen su rbita.

    La otra figura muestra un tomo de cobre. En el tomo de cobre el ncleocontiene 29 protones (+) y 35 neutrones, en rbita alrededor del ncleoexisten 29 electrones (-). El nmero atmico del tomo de cobre es 29 y elpeso atmico es 64.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    13/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 4 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.2: Desplazamiento de electrones

    Qu sucede si conectamos un cable elctrico entre el borne positivo y

    negativo de una fuente elctrica, como una batera?.

    Un electrn (-) es forzado fuera de rbita y es atrado al extremo positivo de labatera (+).El tomo ahora est cargado positivamente (+) porque tiene unadeficiencia de un electrn (-).

    Este tomo a su vez atrae un electrn del tomo vecino. El vecino recibealternadamente un electrn del tomo siguiente y as sucesivamente hastaque el ltimo tomo de cobre recibe un electrn del borne negativo de labatera.El resultado de esta reaccin en cadena es el movimiento de electrones atravs del conductor desde el extremo negativo al extremo positivo de labatera. El flujo de electrones contina mientras las cargas positivas ynegativas de la batera se mantienen en cada extremo del conductor.

    Hoja 1.3: Energa elctrica

    Hay dos tipos de fuerzas que trabajan en cada tomo. En circunstanciasnormales, estas dos fuerzas estn en EQUILIBRIO. Los protones y loselectrones ejercen fuerzas unos con otros, formando una fuerza gravitacionalo centrfuga. Se ha determinado que adems de masa, los electrones y losprotones llevan una carga elctrica, estas fuerzas adicionales se atribuyen ala carga elctrica que llevan. Sin embargo, hay una diferencia en las fuerzas.Entre las masas, la fuerza gravitacional es siempre de "atraccin" mientrasque las fuerzas elctricas se "atraen" o "repelen" mutuamente. Los protonesy los electrones se atraen uno otro, mientras que los protones ejercen fuerzasde repulsin con otros protones y los electrones se repelen con otroselectrones.

    As aparecen dos clases de carga elctrica: los protones son de cargapositiva (+) y los electrones de carga negativa (-). Los neutrones, como su

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    14/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 5 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    nombre lo indica, son de carga neutra. La calidad direccional de laelectricidad, basada en el tipo de carga, se llama "polaridad." Esto conduce ala ley orgnica de la electrosttica que indica: cargas DIFERENTES seatraen, mientras que cargas IGUALES se rechazan.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    15/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 6 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.4: ElectrostticaLa atraccin o repulsin de cuerpos elctricamente cargados es realizada poruna fuerza invisible llamada campo electrosttico que rodea el cuerpo

    cargado. La figura 1.1.7 muestra esta fuerza entre las partculas como lneaselectrostticas imaginarias entre la carga negativa y la positiva.

    Cuando dos cargas iguales se colocan una cerca de la otra, las lneas de

    fuerza se rechazan segn se ilustra a continuacin.

    Hoja 1.5: Diferencia de potencial

    Debido a la fuerza de este campo electrosttico, una carga elctrica tiene lacapacidad de mover otra carga por la capacidad de atraccin o de repulsin.ATRAER o REPELER se llama "potencial." Cuando el una carga es diferentea otra, existe una diferencia de potencial entre ambas.

    La suma de la diferencia de potencial de todas las cargas en el campoelectrosttico es llamada FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM). La unidadbsica de la diferencia potencial es el "Voltio" (V). El smbolo para el potenciales V, e indica la cantidad de trabajo que debe efectuarse para mover loselectrones. Debido a que se utiliza la unidad Voltio, la diferencia de potencialse llama "voltaje". Existen muchas formas de producir voltaje: mediante lafriccin, la energa solar, la qumica o la induccin electromagntica.

    La atraccin de los pedacitos de papel a un peine que se ha frotado con unpao de lana es un ejemplo del voltaje producido por la friccin. Unafotocelda, como la de una calculadora, sera un ejemplo de producir voltaje apartir de la energa solar.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    16/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 7 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.6: Definicin de Coulomb

    Existi la necesidad de desarrollar una unidad de medida para la carga

    elctrica. Un cientfico llamado Charles Coulomb investig la ley de fuerzasentre los cuerpos cargados y adopt una unidad de medida llamada el"Coulomb."

    La notacin cientfica se expresa como 1 Coulomb = 6.28 x 10*18 electroneso protones. Indicado en trminos ms simples, en un conductor de cobre, unamperio es una corriente elctrica de 6.28 mil millones mil millones deelectrones que pasan en cierto punto del conductor en un segundo.

    Hoja 1.7: Corriente continua y alterna

    Se llama corriente al flujo de electrones en los alambres, por lo tanto, lacorriente es una medida del nmero de electrones que fluyen en un circuito.Mientras ms electrones pasen por segundo por un punto dado de un circuito,mayor es la corriente. La cantidad de corriente que fluye depende del voltaje yde la resistencia del circuito.

    En la teora electrosttica discutida anteriormente, se detallaron las fuerzasentre las cargas. Otra teora que necesita ser explicada es la del "movimientode cargas" en un conductor.

    El movimiento de cargas en un conductor se define como corriente elctrica.Un electrn se ver afectado por un campo electrosttico de manerasemejante como cualquier cuerpo negativamente cargado. Este serrechazado por una carga negativa y atrado por una carga positiva. Ladireccin o movimiento de los electrones constituye la corriente elctrica.

    La corriente elctrica se mide en Amperios, cuyo smbolo segn el SI es A.Un Amperio es el flujo de 1 Coulomb de carga por segundo.

    Hay dos maneras de describir como una corriente elctrica atraviesa unconductor.

    Si nos referimos al sentido enque los electrones fluyen en unconductor, estamos hablandoacerca del flujo de corrienteelectrnica. Segn la teoraatmica la corriente electrnica

    fluye desde la regin con mscarga negativa hacia la regincon ms carga positiva delcircuito externo a la fuente.

    En cambio la corriente convencional fluye desde el terminal positivo de lafuente a travs del circuito externo y regresa al terminal negativo de la fuente.La corriente convencional es utilizada por Caterpillar para el anlisis de todossus circuitos elctricos.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    17/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 8 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Adicionalmente la corriente es clasificada tambin por el tipo de fuente que lagenera de dos formas:

    - Corriente Alterna- Corriente Continua

    La corriente alterna (CA o AC) es un flujo de electrones que comienza en cero

    y se incrementa al mximo en un sentido, entonces disminuye hasta cero,invierte su sentido y llega al mximo en el sentido opuesto. Esta alternanciase repite a intervalos rpidos y regulares. Este es el tipo de corriente quellega a las casas para su uso en aparatos electrodomsticos.

    La corriente continua (CC o DC) es un flujo ininterrumpido de electrones enun sentido. La energa de una linterna es un ejemplo de corriente continua.Los sistemas elctricos Caterpillar utilizan circuitos de corriente continua.

    Hoja 1.8: Resistencia

    Georg Simon Ohm descubri que para un voltaje fijo, la cantidad de corriente

    que atraviesa un material depende del tipo de material y de las dimensionesfsicas del material. Es decir todos los materiales presentan una ciertaoposicin al flujo de electrones.

    Esta oposicin se llama "resistencia". Si la oposicin es pequea, el materiales llamado conductor. Si la oposicin es grande, se dice que es un aislador.

    El Ohmio es la unidad de la resistencia elctrica y el smbolo que representaun Ohmio es la letra griega omega (). Se dice que un material tiene laresistencia de un Ohmio si un potencial de un Voltio da lugar a una corrientede un Amperio.

    Es importante recordar que la resistencia elctrica esta presente en cualquiercircuito elctrico, incluyendo componentes, cables y conexiones. Los circuitoselctricos y las leyes referentes a estos sern discutidos ms adelante enesta unidad.

    Como la resistencia trabaja para oponerse al flujo de corriente, sta cambia laenerga elctrica en otras formas de energa, como por ejemplo: calor, luz omovimiento. La resistencia de un conductor es determinada por cuatrofactores:

    1. Estructura atmica (cuntos electrones libres): Cuanto ms

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    18/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 9 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    electrones libres tenga un material, ofrecer menos resistencia al flujode corriente.

    2. Longitud: Cuanto ms largo sea el conductor, ms alta es laresistencia. Si la longitud del alambre se duplica, entonces laresistencia entre sus extremos tambin se incrementa.

    3. Ancho (rea de la seccin transversal): Cuanto ms grande es el reade la seccin transversal de un conductor, ms baja es la resistencia(una tubera de dimetro ms grande permite que fluya ms agua). Si

    el rea de la seccin transversal se reduce a la mitad, la resistenciapara una longitud dada aumenta cuatro veces.

    4. Temperatura: Para la mayora de los materiales, cuanto ms alta esla temperatura, ms alta es la resistencia. La curva de la figuraanterior muestra el incremento de la resistencia conforme se eleva latemperatura. Sin embargo, algunos materiales se comportan demanera inversa, es decir que la resistencia disminuye conforme latemperatura aumenta.

    Hoja 1.9: Circuitos elctricos (Leyes y circuitoselctricos)

    Un circuito elctrico es la va o grupo de vas interconectadas, capaz de llevarla corriente elctrica. Es una trayectoria cerrada que contiene una fuente ofuentes de voltaje. Hay dos tipos bsicos de circuitos elctricos: circuito seriey circuito paralelo. Ambos circuitos bsicos se pueden combinar para formarcircuitos ms complejos, pero estas combinaciones se pueden simplificar yanalizar como los dos tipos bsicos. Es importante entender las leyesnecesarias para analizar y diagnosticar estos circuitos elctricos. Estas leyesson: leyes de Kirchoff y ley de Ohm.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    19/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 10 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Gustav Kirchoff desarroll dos leyes para analizar los circuitos. Estas son:

    Ley de corriente de Kirchoff (KCL)

    Indica que la suma algebraica de las corrientes en cualquier nudo (junta)de un circuito elctrico es igual a cero. Explicado de una manera simple,toda la corriente que ingresa por un nudo es igual a toda la corriente quesale del nudo. Ninguno se pierde.

    A lo largo de una malla, la suma de fuerzas electromotrices es igual a la sumade las diferencias de potencial producidas en las resistencias.Otra manera de expresar esto es: la suma algebraica de las tensiones a lolargo de una malla es cero. Obsrvese que esta ley no es sino la ley de Ohmgeneralizada.

    Ley de voltaje de Kirchoff (KVL)

    Indica que la suma algebraica de las fuerzas electromotrices y de lascadas de voltaje contenidas en cualquier circuito elctrico cerrado escero. Mejor dicho, si comenzramos en un punto particular en un circuitocerrado y circundramos este circuito sumando las diferenciasindividuales en potencial hasta que todos fueran considerados y el punto

    de partida fuera alcanzado, no habra voltaje adicional y no se dejaraninguno sin contar.

    En un nudo, la suma de las corrientes que entran es igual a las de que salen.Es decir, la suma algebraica de corrientes en un nudo es nula.

    Ley de OhmGeorg Simon Ohm descubri una de las leyes ms importantes de laelectricidad. Esta describe la relacin entre tres parmetros elctricos: voltaje,corriente y resistencia.La ley de Ohm se describe como: La intensidad de corriente en un circuitoelctrico es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcionala la resistencia. La relacin se puede resumir en una ecuacin matemtica:

    Intensidad de corriente = Voltaje / Resistencia

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    20/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 11 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Indicado en unidades elctricas: Amperios = Voltios / Ohmios

    Cuando se usan ecuaciones matemticas para expresar relaciones elctricas,stas se representan por letras. La resistencia es representada por la letra R.El voltaje o diferencia de potencial es representado por la letra V o E (fuerza

    electromotriz). La intensidad de corriente es representada por la letra I.Se usarn estas leyes para calcular los circuitos que sern discutidos msadelante en este curso.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    21/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 12 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.10: Conductores elctricos

    Conductores

    En aplicaciones elctricas, los electrones viajan a lo largo de una trayectoriallamada conductor. Se mueven viajando de tomo a tomo. Algunosmateriales hacen ms fcil el viaje de los electrones y se llaman "buenosconductores", por ejemplo: plata, cobre, oro, cromo, aluminio y tungsteno.Un material se dice que es buen conductor si tiene muchos electrones libres.El voltaje elctrico pone a los electrones en movimiento a travs de unmaterial, dependiendo de cmo ste libere sus electrones.

    Aunque la plata es el mejor conductor, es tambin ms costosa que el cobre.El oro es tambin un buen conductor, pero no tan bueno como el cobre. Laventaja del oro es su alta resistencia a la corrosin comparada con la delcobre. El aluminio no es tan buen conductor como el cobre, pero es menos

    costoso y ms ligero.

    La conductividad de un material determina cuan buen conductor es elmaterial. La tabla muestra algunos de los conductores ms comunes y suconductividad relativa al cobre.

    Tabla de Conductividad de los materiales

    Conductor Conductividad (con relacin alcobre)

    Plata 1.064Cobre 1.000Oro 0.707Aluminio 0.659

    Zinc 0.288Bronce 0.243Acero 0.178Estao 0.018

    Otros materiales hacen difcil el viaje de los electrones y se llaman"aisladores". Un buen aislador mantiene los electrones limitados firmementeen su rbita, por ejemplo: el caucho, la madera, los plsticos y la cermica. Esimportante saber que la corriente elctrica puede atravesar cualquier tipo dematerial, incluso los mejores aisladores pueden fallar y permitir el flujo decorriente si el voltaje aplicado a l excede sus especificaciones. La tablasiguiente muestra algunos de los aisladores ms comunes:

    Aislantes conocidosCaucho PlsticosMica VidrioCera o Parafina Fibra de vidrioPorcelana Madera secaBakelita Aire

    Hay otro tpico que debe ser considerado al discutir aisladores. La suciedad yla humedad pueden servir para conducir electricidad alrededor de un aislador.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    22/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 13 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Si un aislador est sucio o hay presencia de humedad, podra originarse unproblema. El aislador en s mismo no fallar, pero la suciedad o la humedadpuede proporcionar una trayectoria para el flujo de los electrones, por lo tanto,es muy importante mantener los aisladores y los contactos limpios.Cables

    Un cable en un circuito elctrico se compone de un conductor y de unaislador. El conductor est fabricado tpicamente de cobre y el aislador(cubierta externa) se hace de plstico o de caucho. Los conductores puedenser de cable slido o trenzado. En la mayora de aplicaciones de movimientosde tierras el cable es de cobre trenzado con un aislamiento plstico que cubreel conductor.

    Existen muchos tamaos de cable. El cable ms pequeo se identifica con elnmero ms alto. El sistema de numeracin se conoce como la normaamericana de cableado (AWG). La tabla siguiente muestra el estndar AWG:

    AWG Dimetro (mpulg) Ohms por 1000 pie10 102.9 0.9989

    12 80.8 1.58814 64.1 2.52516 50.8 4.01618 40.3 6.38520 32.0 10.1522 25.4 16.1424 10.0 103.2026 3.10 1049.0

    La resistencia tambin puede verse afectada por otras condiciones, como porejemplo la corrosin, lo cual debe ser considerado al realizar mediciones.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    23/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 14 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Leccin 1.2: MAGNETISMO

    Esta leccin le ayudar a familiarizarse con los fenmenos fsicos queintervienen en la formacin del magnetismo y como ste proporciona un nexoentre la energa mecnica y la potencia elctrica.

    Introduccin

    El magnetismo es otra forma de fuerza que origina flujo o corriente deelectrones. Una comprensin bsica del magnetismo es tambin necesariapara estudiar la electricidad. El magnetismo proporciona un nexo entre laenerga mecnica y la electricidad.Mediante el uso del magnetismo, un alternador convierte algo de la energamecnica desarrollada por un motor en fuerza electromotriz (FEM).De manera inversa, el magnetismo permite que un arrancador convierta

    energa elctrica de una batera en energa mecnica para poner en marchael motor.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    24/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 15 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.11: Naturaleza del magnetismo

    La mayora de los equipos elctricos dependen directa o indirectamente del

    magnetismo. Aunque hay algunos dispositivos elctricos que no utilizanmagnetismo, la mayora de nuestros sistemas tal como los conocemos hoy slo utilizan.

    Hoja 1.12: Tipos de magnetosExisten tres tipos bsicos de magnetos (imanes):

    - Los Imanes Naturales- Los Imanes Artificiales- Los Electroimanes

    Imanes NaturalesLos chinos descubrieron los imanes cerca del ao 2637 A.C. Los imanesusados en primitivas brjulas fueron llamados "piedras de veta". Estas eranpiedras de mineral de hierro conocidos como magnetita. Puesto que lamagnetita tiene caractersticas magnticas en su estado natural, seclasificaron como imanes "naturales".

    Imanes Artificiales

    Los imanes artificiales son producidos tpicamente en forma de barras demetal que han sido expuestas a fuertes campos magnticos. Todos sonmanufacturados y se clasifican como imanes "artificiales".

    Electroimanes

    Un cientfico dans llamado Oersted descubri la relacin entre elmagnetismo y la corriente elctrica. l descubri que una corriente elctricaque atravesaba un conductor produca un campo magntico alrededor delmismo.

    Hoja 1.13: Campos magnticos

    Cada imn tiene dos puntos opuestos uno del otro, los cuales atraenfcilmente limaduras de hierro. Estos puntos se llaman polos" del imn: elpolo norte y el polo sur. De igual forma que las cargas elctricas, los polosigual se rechazan y polos opuestos se atraen.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    25/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 16 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Un imn atrae fcilmente limaduras de hierro debido a una cierta fuerza queexiste alrededor del imn. Esta fuerza es llamada "Campo Magntico".Aunque es invisible al ojo humano, su fuerza puede ser demostradaesparciendo pequeas limaduras de hierro en una hoja de cristal o papelsobre una barra magnetizada. En la figura siguiente un pedazo de cristal se

    coloca sobre un imn y la limadura del hierro se dispersa sobre el cristal.Cuando la cubierta de cristal se golpea suavemente las limaduras se movernen un patrn definido que demuestra la fuerza del campo alrededor del imn.

    El campo magntico est compuesto por lneas de fuerza que parecen dejarel imn desde el polo norte, viajando a travs del aire alrededor del imn ycontinan a travs del imn hacia el polo sur formando un lazo cerrado defuerza. Ms fuerte es el imn con mayores lneas de fuerza y donde la mayorcantidad de rea es cubierta por el campo magntico.

    Hoja 1.14: Lneas de fuerza

    Para visualizar mejor el campo magntico sin las limaduras de hierro, elcampo se muestra como lneas de fuerza en la figura siguiente. La direccin

    de las lneas exteriores del imn salen del polo norte, rechazndose entre sien el polo norte del imn y atradas en direccin al polo sur. Dentro del imn,que es el generador para el campo magntico, las lneas van de polo sur alpolo norte.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    26/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 17 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.15: Flujo magntico

    El grupo entero de las lneas del campo magntico, las que son consideradas

    que fluyen desde polo norte de un imn, son llamadas flujo magntico. Ladensidad del flujo es el nmero de lneas del campo magntico por unidad deuna seccin perpendicular al sentido del flujo. La unidad es el nmero delneas por pulgada cuadrada en el sistema ingls, o el nmero de lneas porcentmetro cuadrado en el sistema mtrico. Una lnea por centmetrocuadrado se llama un Gauss.

    Hoja 1.16: Fuerza Magntica

    Las lneas magnticas de fuerza pasan a travs de todos los materiales; nohay aislador conocido contra el magnetismo. Sin embargo, las lneas de flujomagntico pasan ms fcilmente a travs de materiales que pueden sermagnetizados que con los que no se pueden. Los materiales por los que nopasan fcilmente las lneas de flujo magntico se dice que tienen una "altareluctancia magntica". El aire tiene alta reluctancia, mientras que el hierrotiene una baja reluctancia.

    Una corriente elctrica que atraviesa un cable crea lneas magnticas defuerza alrededor del alambre. La figura muestra las lneas de pequeoscrculos magnticos que se forman alrededor del cable.

    Al ser las lneas de flujo magntico circulares, el campo magntico no tieneningn polo norte o sur. Sin embargo, si el alambre se enrolla en una bobina,los campos circulares individuales se combinan. El resultado es un campomagntico unificado con los polos norte y sur segn se muestra en la figura.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    27/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 18 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Mientras la corriente atraviesa el cable, se comporta justo como un imn debarra. Se mantendr el campo electromagntico mientras la corrienteatraviesa el cable. Sin embargo, el campo producido en un cable recto notiene suficiente magnetismo para realizar el trabajo. Para consolidar el campoelectromagntico, el cable se puede colocar dentro de una bobina. La fuerzamagntica de un electroimn es proporcional al nmero de vueltas del cableen la bobina y de la corriente que atraviesa el cable.

    Siempre que la corriente elctrica atraviese la bobina, un campo magntico olneas de fuerza, se acumularn alrededor de la misma. Si las bobinas seforman alrededor de una base de metal, como el hierro, la fuerza magntica

    aumenta considerablemente.

    Hoja 1.17: Rels y solenoides

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    28/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 19 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Algunos tipos de electroimanes usados en las mquinas Caterpillar son losrels y solenoides. Ambos operan bajo el principio electromagntico, perofuncionan de diferente forma. Los rels se utilizan como interruptorescontrolados elctricamente. Un rel se compone de una bobinaelectromagntica, un sistema de contactos y de una armadura. La armadura

    es un dispositivo mvil que permite que los contactos se abran y cierren. Lafigura muestra los componentes tpicos de un rel.

    Cuando una pequea de corriente elctrica fluye por la bobina, la fuerzaelectromagntica hace que los contactos del rel cierren un circuito de mayorcapacidad de flujo de corriente para hacer funcionar otro componente, porejemplo, un arrancador.

    Un solenoide es otro dispositivo que utiliza el electromagnetismo. Como unrel, el solenoide tambin tiene una bobina. La figura muestra un solenoidetpico. Cuando la corriente atraviesa la bobina, el electromagnetismo empujao jala el ncleo dentro de la bobina de forma lineal (movimientos haciaadelante y hacia atrs). Los solenoides se utilizan para encrochar los motoresde arranque, o controlar las cambios en una transmisin automtica.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    29/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 20 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.18: Induccin electromagntica

    El efecto de crear un campo magntico con la corriente tiene una condicinopuesta. Es posible crear tambin corriente con un campo magntico,induciendo un voltaje en el conductor. Este proceso se conoce como"induccin electromagntica". Esto sucede cuando las lneas de flujo de uncampo magntico cruzan a travs de un cable (o cualquier conductor). Noimporta si el campo magntico o el alambre se mueven. Cuando haymovimiento relativo entre el alambre y el campo magntico, un voltaje seinduce en el conductor. El voltaje inducido causa un flujo de corriente.Cuando el movimiento para, la corriente para.

    Si un cable se pasa a travs de un campo magntico, tal como un cable quese mueve a travs de los campos magnticos de un imn de herradura, seinduce voltaje.

    Si el cable se enrolla en una bobina, el voltaje inducido aumenta. Este mtodoes el principio de funcionamiento usado en los sensores de velocidad,generadores y alternadores. En algunos casos el cable es fijo y el imn mvil.En otros casos, el imn fijo y los devanados inductores mviles.

    Un movimiento en direccin opuesta origina un cambio en la direccin delflujo. Por lo tanto, el movimiento hacia adelante y hacia atrs producecorriente alterna. En aplicaciones prcticas, conductores mltiples se enrollanen una bobina. Esto concentra los efectos de la induccin electromagntica ypermite generar corriente elctrica til con un dispositivo relativamentecompacto. En un generador, la bobina se mueve y el campo magntico es

    fijo. En un alternador, el imn rota dentro de una bobina fija.

    La fuerza del voltaje inducido depende de varios factores:

    La fuerza del campo magntico. El velocidad del movimiento relativo entre el campo y la bobina. El numero de conductores de la bobina.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    30/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 21 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Hoja 1.19: Mecanismos de induccin

    Existen tres formas por las cuales se puede inducir voltaje mediante la

    induccin magntica:

    Voltaje generado Autoinduccin Induccin mutua

    Voltaje Generado

    Un generador simple de C.C. se utiliza para demostrar que un conductormvil pasa un campo magntico inmvil para producir voltaje y corriente. Unsolo lazo (espira) del alambre est rotando entre los polos norte y sur de uncampo magntico.

    Autoinduccin

    La autoinduccin ocurre cuando la corriente que atraviesa por un cable(conductor) cambia de sentido de flujo. Puesto que la corriente que atraviesael conductor crea un campo magntico alrededor del cable que se genera yse destruye con los cambios de corriente, un voltaje de igual magnitud seinduce en el conductor. La figura muestra la autoinduccin en una bobina.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    31/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 22 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 1

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo Tcnico E. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante -MODULO 1.doc

    Induccin Mutua

    La induccin mutua ocurre cuando la corriente que cambia en una bobinainduce un voltaje en una bobina adyacente. Un transformador es un ejemplo

    de la induccin mutua. La figura muestra dos bobinas que estn relativamentecerca una de otra. Cuando la corriente alterna atraviesa la bobina L1, seorigina un campo magntico que corta transversalmente la bobina L2, en stabobina L2 se induce voltaje y se produce flujo de corriente.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    32/94

    Mdulo 2

    CIRCUITOS ELECTRICOS

    DESARROLLO TCNICO DMSE0024-2004aMAYO, 2004 E. Roldn / M. Snchez

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    33/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 30 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    MODULO 2: CIRCUITOS ELECTRICOS

    El propsito de este mdulo es introducir al estudiante en los conceptos yfundamentos de la teora elctrica.

    OBJETIVOS

    Al trmino de este mdulo, el estudiante estar en la capacidad de:

    1. Explicar la relacin entre voltaje, corriente, resistencia y energaelctrica usando la ley de Ohm.

    2. Calcular valores y solucionar problemas en circuitos en serie, paraleloy serie-paralelo.

    3. Graficar y explicar circuitos equivalentes para los circuitos de C.C.

    4. Realizar mediciones elctricas utilizando el multmetro digital.

    5. Solucionar averas elctricas bsicas en circuitos elctricos.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    34/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 31 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Leccin 2.1: LEY DE OHM

    Esta leccin le mostrar la relacin entre los diferentes parmetros elctricos,los tipos de circuitos elctricos y las leyes que los rigen. Asimismo lo iniciar

    en el uso correcto de las herramientas de diagnstico y su importancia en lasolucin de fallas en circuitos elctricos bsicos.

    Introduccin

    En 1827 un razonamiento matemtico para la electricidad (ley de Ohm) fueestablecido por George Simon Ohm. La ley de Ohm es la ley fundamental dela electricidad y relaciona los parmetros de voltaje, de corriente y deresistencia en un circuito.La leccin 1 proporciona una revisin de la ley de Ohm y permite que ustedcalcule el voltaje, corriente y los valores de la resistencia en un circuito. Laleccin 1 tambin introduce el sistema mtrico de medidas.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    35/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 32 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.1: Elementos de un circuito bsico decorriente directa

    Un circuito es un camino (o carretera) para la corriente elctrica. La corrientefluye a partir de un extremo de un circuito al otro extremo, cuando stosconectan las cargas opuestas (positivo y negativo). Llamamos generalmentea estos extremos "energa" y "tierra." La corriente fluye solamente en uncircuito cerrado. Si hay una abertura en alguna parte en el circuito, lacorriente no puede fluir. Cada circuito elctrico debe contener los siguientescomponentes:

    - La fuente de energa.- El dispositivo de proteccin (fusible o interruptor).- Una carga, como por ejemplo dispositivo de control de luz.

    Estos dispositivos estarn conectados entre ellos por intermedio deconductores para formar un circuito elctrico completo.

    Hoja 2.2: Reglas generales de la ley de Ohm

    La ley de Ohm establece que la corriente en un circuito es directamenteproporcional al voltaje del circuito e inversamente proporcional a la resistenciadel circuito. Esto significa que la cantidad de corriente en un circuito dependede cunto voltaje y cunta resistencia exista en el circuito.

    La mayora de los circuitos elctricos Caterpillar en equipo mvil trabajan confuente de energa de 12 24 Voltios, la cantidad de corriente estardeterminada por el valor de voltaje o resistencia presentes en el circuito.

    Recuerde, la corriente hace el trabajo. El voltaje es solamente la fuerza quemueve la corriente y la resistencia es oposicin al flujo de corriente.

    Las reglas necesarias para entender, predecir y calcular el comportamientode los circuitos elctricos estn agrupadas bajo la "Ley de Ohm". De laecuacin de la ley de Ohm usted puede derivar las siguientes reglasgenerales:

    1. Asumiendo una resistencia fija o constante:a. Cuando el voltaje aumenta, la corriente aumenta.b. Cuando el voltaje disminuye, la corriente disminuye.

    2. Asumiendo un voltaje fijo o constante:a. Cuando la resistencia aumenta, la corriente disminuye.b. Cuando la resistencia disminuye, la corriente aumenta.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    36/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 33 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.3: Ecuacin de la ley de Ohm

    La ley de Ohm puede ser expresada como una ecuacin algebraica:

    E = I x R

    Donde: "E" representa la fuerza electromotriz (en Voltios)"I" representa la intensidad de corriente elctrica (en Amperios)"R" representa la resistencia elctrica (en Ohmios)

    Si usted conoce los valores de dos parmetros de la ecuacin, usted podrcalcular el tercero. Por ejemplo:

    - Para determinar el voltaje, multiplique la corriente con la resistencia.- Para determinar la corriente, divida el voltaje entre la resistencia.- Para determinar la resistencia, divida el voltaje entre la corriente.

    Circulo Prctico de la ley de Ohm

    El circulo prctico de la ley de Ohm es una manera fcil de recordar cmosolucionar cualquier parte de la ecuacin. Para utilizar el crculo, cubracualquier letra que usted no sepa. Las letras restantes le mostrarn laecuacin para determinar la cantidad desconocida.

    Voltaje Desconocido

    En este circuito se desconoce el valor de la fuente de voltaje. La resistenciade carga es de 2 Ohmios. La corriente del circuito es de 6 Amperios. Como elvoltaje es desconocido, cubrimos la letra en el crculo y la ecuacin resultantees corriente por resistencia (I x R). Entonces, multiplicando 6 Amperios por 2Ohmios obtenemos 12 Voltios. Por lo tanto el voltaje de la fuente de energadel circuito es 12 Voltios.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    37/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 34 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Resistencia Desconocida

    En este circuito se desconoce el valor de la resistencia. La corriente queatraviesa el circuito es de 6 Amperios y la fuente de voltaje es de 12 Voltios.Como la resistencia es desconocida, cubrimos la letra en el crculo y laecuacin resultante es voltaje dividido entre la corriente. Entonces, dividiendo12 Voltios entre 6 Amperios obtenemos 2 Ohmios. Por lo tanto, la resistenciaen el circuito es de 2 Ohmios.

    Corriente Desconocida

    En este circuito se desconoce el valor de la corriente que pasa por l. Laresistencia de carga es de 2 Ohmios y el voltaje de la fuente de energa es de12 Voltios. Como la corriente es desconocida, cubrimos la letra en el crculo yla ecuacin resultante es voltaje dividido entre la resistencia. Entoncesdividiendo 12 Voltios entre 2 Ohmios se obtiene 6 Amperios. Por lo tanto, lacorriente que fluye a travs del circuito es de 6 Amperios.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    38/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 35 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.4: Sistema mtrico de medicin

    Cuando midamos algo, encontraremos un nmero que exprese un valor ocantidad de lo que estamos midiendo. Se utilizan nmeros para expresar el

    resultado de simples clculos. Adicionalmente a los nmeros tenemosunidades que describen o expresan el significado de los nmeros.

    En nuestro caso, estas unidades de medida son conocidas como SistemaMtrico de Medicin.

    Al trabajar en el sistema mtrico hay solamente algunas unidades bsicascon las cuales usted necesita familiarizarse. Bsicamente, usted multiplique odivida la unidad bsica por factores de 10 si necesita una unidad de medidams grande o ms pequea. Estos factores de 10 o mltiplos de 10, tienennombres especiales en el sistema mtrico. Se utilizan los nombres comoprefijos y ellos se unen al inicio de los nombres de las unidades bsicas.

    El siguiente es un ejemplo de un prefijo mtrico: 1 500 Voltios pueden ser

    expresados como 1.5 kV. La ecuacin sera expresada a la potencia de 10como 1.5 x 10^3 o 1.5 x 1000 = 1500. El prefijo k es igual a 1 000, as que laexpresin para 1 500 voltios por lo tanto se indica como 1.5 kV.

    En aplicaciones elctricas y electrnicas trabajaremos con valores grandes ypequeos, haciendo uso de los prefijos cuando sea necesario.

    El sistema mtrico de unidades es el sistema de medicin reconocidointernacionalmente y el mas usado alrededor del mundo. Este es llamadoSistema Internacional de Unidades (SI). Los prefijos ms comunes en elestudio de la electricidad son: Mega (millones), kilo (millares), mili (milsimos)y micro (millonsimos).

    La siguiente tabla enumera algunos de los prefijos ms comunes, sus

    abreviaturas estndar y la potencia de 10 correspondiente:

    Prefijo Smbolo Potencia de 10Mega M 106

    kilo k 103

    mili m 10-3

    micro 10-6

    Todo el sistema mtrico no ser cubierto en este curso, slo aquellos prefijosmtricos ms comnmente usados en la medicin de las propiedadeselctricas y electrnicas.

    Unidades Base

    Unidades base son unidades estndar; unidades sin prefijo. Voltios, Ohmios yAmperios son las unidades base primarias usadas en electricidad. Losprefijos se agregan a las unidades base para cambiar la unidad de medida.

    Mega

    Mega significa un milln y se abrevia con una M mayscula. Un Megohmioes igual a un milln de Ohmios. Para convertir cualquier valor de Megohmiosa Ohmios, mueva el punto decimal seis espacios hacia la derecha. Porejemplo: 3.5 Megohmios pueden ser convertidos a 3500 000 Ohmios.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    39/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 36 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    kilo

    kilo significa mil y se abrevia con una k minscula. Un kilohmio es igual a1000 Ohmios. Para convertir cualquier valor de kilohmios a Ohmios, mueva elpunto decimal tres espacios hacia la derecha. Por ejemplo: 657 kilohmiospueden ser convertidos a 657 000 Ohmios.

    mili

    mili significa un milsimo y se abrevia con una m minscula. Un miliamperioes un milsimo de Amperio. Para convertir cualquier valor de miliamperios aAmperios, mueva el punto decimal tres espacios hacia la izquierda. Porejemplo: 355 miliamperios pueden convertirse a 0.355 Amperios.

    micro

    micro es un millonsimo y se abreviado con el smbolo . Un microamperioes igual a un millonsimo de Amperio. Para convertir cualquier valor demiliamperios a Amperios, mueva el punto decimal seis espacios hacia laizquierda. Por ejemplo: 355 microamperios se convertirn en 0.000355

    Amperios.

    Hoja 2.5: Ley de Watt

    La unidad de medida para la energa es el Watio. La energa es el productode la corriente multiplicado por el voltaje. Un Watio es igual a un Amperio porun Voltio. En un circuito, si la corriente o el voltaje aumentan, la energaaumenta. Si la corriente o el voltaje disminuyen, la energa disminuye. Larelacin entre energa, corriente y voltaje es determinada por la frmula de laenerga. La ecuacin bsica para el frmula de la energa es:

    EIP =

    Expresado en unidades elctricas: Watios = Amperios x Voltios

    Usted puede multiplicar la corriente y el voltaje en cualquier circuito ydescubrir cunta energa es consumida por el mismo. Por ejemplo, unsecador de pelo tpico puede consumir casi 10 Amperios de corriente. Elvoltaje en su hogar es de 220 Voltios. Multiplique 10 por 220 y el resultadodar que la energa producida por el secador de pelo sera deaproximadamente 2 200 Watios.

    El uso ms comn de la clasificacin en Watios es probablemente la bombillao foco elctrico. Las bombillas son clasificadas por la cantidad de Watios queconsumen. Los ejemplos comunes de artculos identificados por la potenciaen Watios son los altavoces de audio, algunos motores y la mayora de los

    electrodomsticos.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    40/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 37 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.6: Potencia elctrica

    La potencia es una medida del rango de energa producida o consumida. Enun motor, el nmero de caballos de fuerza de salida es una medida de su

    capacidad para hacer el trabajo mecnico. En electrnica, la potencia es unamedida del rango en el cual la energa elctrica es convertida en calor por laresistencia dentro de un conductor. En un circuito elctrico, la resistencia esla que utiliza corriente elctrica. Recuerde, sin embargo, que muchas clasesde dispositivos pueden tener resistencia. Dentro de los dispositivos queofrecen resistencia elctrica se incluyen los conductores, los aisladores, lasresistencias, las bobinas y los motores.

    Muchos dispositivos elctricos son clasificados por cunta corriente elctricaconsumen, en vez de por cunta energa producen. El consumo de energase expresa en Watios.

    746 Watios = 1 Caballo de fuerza (HP)

    Hoja 2.7: Rangos de resistencias por potencia

    Las resistencias se clasifican por cuanta resistencia elctrica producen y porcuanta energa pueden manejar. Los rangos ms comunes de potencia paralas resistencia de carbono son de 1/4, 1/2, 1 y 2 Watios.

    Una resistencia convierte la energa elctrica en calor. Mientras que laresistencia funcione, siempre generar una cierta cantidad de calor. Si unaresistencia es forzada para manejar ms energa que la de diseo, generarexcesivo calor. Cuando se sobrecarga demasiado, puede fallarprematuramente.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    41/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 38 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Leccin 2.2: CIRCUITOS BASICOS

    Introduccin

    Esta leccin cubre la teora bsica de la corriente directa repasando los trestipos bsicos tipos de circuitos elctricos y de las leyes que se aplican a cadauno:

    - Circuito en Serie

    - Circuito en Paralelo- Circuito Serie-Paralelo

    Objetivos

    Al trmino de esta leccin, el estudiante ser capaz de:

    - Brindar ejemplos de circuitos serie, paralelo y el circuito serie-paralelo- Explicar las leyes bsicas de los circuitos de C.C.- Calcular la corriente, la resistencia y las cadas de voltaje de un circuito.- Graficar y explicar los circuitos equivalentes y sus usos.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    42/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 39 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.8: Circuito en serie

    Un circuito en serie es el tipo ms simple de circuito. En un circuito en serie,cada dispositivo elctrico est conectado con otros dispositivos elctricos deforma tal que haya solamente una trayectoria para el flujo de corriente. En elcircuito mostrado aqu, la corriente fluye de la batera (+) a travs de unfusible (dispositivo de proteccin) y de un interruptor (dispositivo de control)hacia la lmpara (carga) y luego retorna a tierra por el bastidor. Todos losdispositivos y componentes del circuito estn conectados en serie. Lassiguientes reglas se aplican a todos los circuitos en serie:

    En un circuito en serie, la corriente que atraviesa el circuito es lamisma en cualquier punto del mismo. En un circuito en serie, la resistencia total (o equivalente) del circuito

    es la suma de todas las resistencias individuales del mismo. En un circuito en serie, la suma de todas las cadas individuales de

    voltaje es igual al voltaje suministrado por la fuente de voltaje.

    Una forma simple de expresar estas reglas es:

    El voltaje es la SUMA de todas las cadas de voltaje. La corriente es IGUAL en cualquier punto dado en el circuito. La resistencia es la SUMA de todas las resistencias individuales.

    Aplicando las reglas

    El circuito se compone de varios dispositivos y componentes, incluyendofuentes de energa de 24 Voltios. Puesto que dos de los valores del circuitoson conocidos, encontrar el tercer valor es simple, aplicando las leyes bsicas

    de los circuitos en serie. El primer paso para solucionar en circuito anterior esdeterminar la resistencia total del circuito.La siguiente ecuacin es utilizada para determinar la resistencia total:

    ....,321 RRRRt ++= o ,633 ++=Rt o = 12Rt

    Dado que el valor de la fuente de energa es de 24 Voltios y la resistenciatotal del circuito se ha calculado en 12 Ohmios, el nico valor restante paracalcular es la corriente. La corriente total del circuito es calculada usando elcrculo practico de la ley del Ohm y escribiendo la siguiente ecuacin:

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    43/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 40 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    ,R

    EI = o ,12

    24=I o .2AI =

    El siguiente paso es "aplicar" el valor de corriente en cada una de las cargasdel circuito. Una de las reglas de los circuitos en serie indica que la corrienteera IGUAL en cualquier punto del mismo. Usando la ecuacin IxRE = paracada resistencia se determinar la cada de voltaje a travs de cada carga.Para el circuito antes mencionado las cadas de voltaje son:

    E1 = 2A x 3 = 6VE2 = 2A x 3 = 6VE3 = 2A x 6 = 12V

    Todos los valores del circuito ahora se han calculado. Con el crculo prcticode la ley Ohm, verifique cada respuesta.

    Hoja 2.9: Circuito en paralelo

    Un circuito en paralelo es ms complejo que un circuito en serie porque hayms de una trayectoria para el flujo de la corriente. Cada trayectoria decorriente se llama rama. Como todas las ramas se conectan con el mismoterminal positivo y negativo, todas tendrn el mismo voltaje; cada rama tendruna cada de voltaje igual al voltaje suministrado, sin importar el valor de laresistencia dentro de la rama.

    El flujo de corriente en cada rama puede ser diferente, dependiendo de laresistencia. La corriente total del circuito es igual a la suma de las corrientesde cada rama. La resistencia total es siempre menor que la resistencia mspequea de cualquier rama.

    En el circuito mostrado, la corriente fluye de la batera a travs de un fusible y

    de un interruptor, despus se divide en dos ramas, cada una contiene unalmpara (carga). Cada rama est conectada con la tierra del bastidor. Lassiguientes reglas se aplican a todos los circuitos en paralelo:

    En un circuito en paralelo, el voltaje es el mismo a travs de todas lasramas (mallas).

    En un circuito en paralelo, la corriente total (o equivalente) del circuitoes la suma de todas las corrientes de cada rama individual.

    En un circuito en paralelo, la resistencia efectiva total (o equivalente)es siempre menor que la menor resistencia de una rama.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    44/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 41 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Una forma simple de expresar estas reglas es:

    El voltaje es IGUAL para todas las ramas. La corriente es la SUMA de las corrientes individuales de las ramas. La resistencia equivalente es MS PEQUEA que la resistencia ms

    pequea de cualquier rama individual.

    Aplicando las reglas

    El circuito se compone de varios dispositivos y componentes, incluyendofuentes de energa de 24 Voltios. La resistencia de cada lmpara esconocida, as como el valor del voltaje de la fuente. Antes de aplicar las leyesbsicas de los circuitos en paralelo ser necesario determinar una resistenciaequivalente para sustituir las dos ramas en paralelo de 4 Ohmios.

    El primer paso es desarrollar un circuito equivalente aplicando las reglasbsicas para determinar la resistencia total de las dos ramas en paralelo.Recuerde, la resistencia total de las ramas combinadas ser menor que laresistencia ms pequea de una rama individual. El circuito de arriba tienedos ramas en paralelo, cada una con 4 Ohmios por lmpara, por lo tanto, laresistencia total ser menor a 4 Ohmios. La siguiente ecuacin es utilizadapara determinar la resistencia total:

    2

    1

    1

    11

    RRRt+= =>

    4

    1

    4

    11 +=Rt

    , o 50.025.025.1 =+=Rt

    ,

    o50.0

    1=Rt , o = 2Rt

    Segn lo indicado anteriormente, una de las reglas para los circuitos enparalelo indica que el voltaje es IGUAL en todas las ramas. Como se aplic24 Voltios a cada rama, el flujo individual de corriente puede ser calculado

    usando la ley de Ohm. Usando la ecuacinR

    EI = en cada rama la

    corriente resultante en cada una de ellas es de 6 Amperios. En este casoparticular, el flujo de corriente en cada rama ser igual porque los valores dela resistencia son iguales.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    45/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 42 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hallando el flujo de corriente en un circuito en paralelo

    El circuito mostrado en la figura es un circuito tpico de C.C. con tres ramasen paralelo. El circuito tambin contiene un ampermetro conectado en seriecon las ramas (todo el flujo de corriente en el circuito debe pasar a travs delampermetro).

    Aplicando las reglas bsicas para los circuitos en paralelo la solucin de esteproblema es muy simple. Se da el voltaje de la fuente (24 Voltios) y se da laresistencia de cada rama (R1 = 4; R2 = 4; R3 = 2). Aplicando la regla delvoltaje para los circuitos en paralelo (el voltaje ser IGUAL en todas lasramas) podemos encontrar el valor de la corriente en cada rama usando elcrculo practico de la ley de Ohm, en donde, I = E/R.

    I1 = E1 / R1 o I1 = 24 / 4 o I1 = 6 Amperios.I2 = E2 / R2 o I2 = 24 / 4 o I2 = 6 Amperios.I3 = E3 / R3 o I3 = 24 / 2 o I3 = 12 Amperios.

    La corriente total es la SUMA de todas las corrientes de cada rama, laecuacin para la corriente total es It = I1 + I2 + I3 = 6+6+12 = 24 Amperios.Conocido el voltaje de la fuente (24 Voltios) y la corriente total calculada en24 Amperios, la resistencia total del circuito se calcula en 1 Ohmio (Rt = Et/It).

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    46/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 43 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.10: Circuito serie paralelo

    Un circuito serie - paralelo se compone de una seccin en serie y de unaseccin en paralelo. Todas las reglas discutidas anteriormente son aplicablespara calcular valores desconocidos en el circuito.

    Aunque algunos circuitos serie - paralelo parecen ser muy complejos, se

    resuelven fcilmente usando un razonamiento lgico.

    Las siguientes recomendaciones lo ayudarn a resolver problemas de loscircuitos serie paralelo:

    Examine el circuito cuidadosamente, luego determine la trayectoria olas trayectorias de la corriente dentro del circuito antes de regresar ala fuente.

    Redisee el circuito complejo para simplificarlo. Al simplificar un circuito serie - paralelo, comience en el punto ms

    lejano a la fuente. Sustituya las combinaciones de resistencias enserie y en paralelo una a la vez.

    Un circuito serie - paralelo rediseado correctamente contendr alfinal UNA sola resistencia en serie.

    Aplique las reglas bsicas de los circuitos en serie para determinarlos valores desconocidos.

    Vuelva al circuito original y "aplique" los valores conocidos. Utilice la ley de Ohm para solucionar los valores restantes.

    Resolviendo problemas en circuitos serie-paralelo

    En el circuito serie - paralelo arriba mostrado se encuentran una resistenciade 2 en serie y dos resistencias (una de 6 y otra de 3 ) en una rama enparalelo. Para solucionar este problema es necesario determinar laresistencia equivalente para el ramal en paralelo. Usar la siguiente ecuacinpara hallar la resistencia equivalente (Re):

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    47/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 44 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    2

    1

    1

    1

    Re

    1

    RR+= =>

    3

    1

    6

    1

    Re

    1+= , o 49.33.16.

    Re

    1=+= , o

    5.0

    1Re = , o = 2Re

    Redisee el circuito insertando la resistencia equivalente para la rama enparalelo. Luego resuelva los valores totales del circuito usando las reglas delos circuitos en serie de la ley de Ohm.

    Entonces, segn la ley de Ohm, la resistencia total para el nuevo circuito es:

    Rt = R1 + Re = 2 + 2 = 4 Ohmios

    Teniendo la resistencia total y el voltaje de la fuente se puede hallar lacorriente total del circuito. Otra vez usando el crculo practico de la ley deOhm, la ecuacin para la corriente es I = E / R, o I = 12 / 4, o I = 3 Amperios.Retorne al circuito serie - paralelo original y aplique en los valores conocidos.

    Los clculos del circuito indican que el flujo total de corriente en el circuito es3 A. Como todo el flujo de corriente que sale de la fuente debe retornar,

    entonces los 3 A deben atravesar R1. Es posible ahora calcular la cada devoltaje a travs de R1 usando la ecuacin E = I x R, o E = 3A x 2, o E1 = 6V.Si 6V son consumidos por el resistor R1, el voltaje restante de la fuente (6V)se aplica a ambas ramas en paralelo. Usando la ley del Ohm, se deduce que1 Amperio atraviesa R2 y 2 Amperios atraviesan R3 antes de juntarse en lacorriente total del circuito de 3 A que vuelven al lado negativo de la fuente deenerga.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    48/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 45 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Leccin 2.3: MULTIMETRO DIGITAL

    Introduccin

    Esta leccin cubre funciones y operaciones bsicas del multmetro digital.Aunque un multmetro analgico y una luz de prueba pueden ser utilizadospor un tcnico de servicio, el multmetro digital realiza las medidas mscomplejas en los nuevos sistemas electrnicos. Para hacer ms fcil trabajarcon nmeros grandes, los multmetros digitales utilizan el sistema mtrico.

    Objetivos

    Al trmino de esta leccin, el estudiante ser capaz de:

    Dado un multmetro digital 9U-7330 y un circuito elctrico, conectar las cargasa medir en el circuito elctrico y ajustar el multmetro para medircorrectamente:

    - Voltaje- Corriente- Resistencia

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    49/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 46 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.11: Generalidades

    El multmetro digital es una herramienta altamente exacta y es utilizado paramedir voltaje, corriente o resistencia. Alimentado por una batera alcalina de 9

    voltios, el multmetro est sellado contra la suciedad, el polvo y la humedad.

    El multmetro tiene cuatro zonas principales: Pantalla de cristal lquido,botones pulsadores, interruptor giratorio y bornes de conexin para las puntasde medicin.

    Pantalla de Cristal Lquido

    La pantalla de cristal lquido o LCD, usa un display con segmentos eindicadores de lectura y funcin. Las lecturas digitales se muestran en unapantalla de cuatro dgitos con indicacin de polaridad () y la ubicacin

    automtica del punto decimal.

    Cuando se enciende el multmetro, todos los dgitos e indicadores de funcinaparecen brevemente durante una autoprueba. La frecuencia de barrido de lapantalla es de 4 veces por segundo, excepto cuando se toman las lecturas dela frecuencia, en donde vara 3 veces por segundo.

    El display analgico es un indicador de 32 segmentos que se actualiza 40veces por segundo. Los segmentos del display tienen un indicador que"pasa" a travs de ellos indicando un cambio en la medicin. El displaytambin utiliza indicadores para abreviar varias modalidades y funciones delmultmetro.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    50/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 47 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Botones pulsadores

    Los botones en el multmetro se utilizan para seleccionar funcionesadicionales. Esta seccin cubrir solamente el botn de rango o gama. Losbotones adicionales sern explicados ms adelante.

    Cuando el multmetro es encendido y se realiza una medicin, ste seleccionaautomticamente un rango y muestra la palabra AUTO en la parte superiorizquierda. Presionando el botn de rango el multmetro cambiar a modo de

    rango manual y mostrar la escala del rango en la parte inferior derecha. Concada presin adicional del botn de rango, se mostrar el rango inmediatosuperior. Mantenga presionado el botn para regresar al modo ATUO. Elbotn amarillo se puede utilizar para encender la luz interna de la pantalla.

    Interruptor Giratorio

    Las diferentes funciones del multmetro son seleccionadas rotando elinterruptor giratorio. Cada vez que el interruptor giratorio es movido desde laposicin de APAGADO (OFF) a funcin determinada, todos los segmentos eindicadores del display se encienden como parte de la rutina de autoprueba.Moviendo el interruptor a la derecha desde APAGADO, las primeras tresposiciones se utilizan para medir voltaje C.A, voltaje C.C y milivoltios de C.C.La posicin superior se utiliza para medir resistencia. La posicin siguientepermitir comprobar diodos. Las ultimas dos posiciones se utilizan para medircorriente C.A y C.C en amperios, miliamperios y microamperios.

    Bornes de Medicin

    Dependiendo de la medida que usted desee hacer, los terminales tendrn queser colocados en los conectores correctos. Note que el interior de losterminales entrada son rojos o negros.

    El terminal positivo puede entrar en cualquiera de las entradas de color rojo.El terminal COM o comn es utilizado para la mayora de las mediciones. Elterminal negro siempre se mantendr en el conector COM.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    51/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 48 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    El primer terminal de la entrada, al lado izquierdo del multmetro sirve paramedir corriente en amperios. Esta entrada est protegida hasta corrientes de10 A de alimentacin continua y para 20 A por 30 segundos.

    La siguiente posicin a la derecha sirve para medir miliamperios omicroamperios. No permite medir ms de 400 miliamperios cuando el

    interruptor giratorio se encuentra en esta posicin. Si usted no esta segurodel amperaje de un circuito, usted debe seleccionar el mayor rango permitidopor el instrumento, en este caso el borne de 10 A.

    El terminal de la entrada a la derecha del multmetro est reservado para elvoltaje, la resistencia y la prueba de diodos.

    Display Indicador de Sobrecarga

    Mientras realice algunas medidas usted puede ver que el display muestra lasletras OL. OL indica que el valor medido est fuera de los lmites del rangoseleccionado. Las siguientes condiciones pueden producir la aparicin desobrecarga:

    - En autorango, la lectura de una alta resistencia indicar un circuitoabierto.

    - En rango manual, la lectura de una alta resistencia indicar un circuitoabierto o la seleccin incorrecta de la escala..

    - En rango manual, la lectura de voltaje excede el rango seleccionado.- Cuando se realice la comprobacin de un diodo, lecturas mayores a

    3.0 Voltios o terminales de prueba abiertos, originaran un OL.

    Terminales de Prueba y Limitaciones

    El siguiente cuadro muestra las funciones del multmetro, las lecturas mnimay mxima y las entradas mximas para el multmetro digital 9U-7330.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    52/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 49 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.12: Medicin de voltaje

    Medicin del voltaje de CA y CC

    Los rangos de voltaje del multmetro son de 400 mV, 4 V, 40 V, 400 V y 1000V. Para seleccionar el rango de 400 mV DC, gire el interruptor giratorio a mV.

    Para medir el voltaje de CA o CC, configure y conecte el medidor tal como semuestra en la figura 2.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    53/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 50 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    A continuacin se presentan algunas sugerencias para medir el voltaje:

    Al medir el voltaje, el medidor acta aproximadamente como una impedanciade 10 MW (10000 000 W) en paralelo con el circuito. Este efecto de cargapuede causar errores de medicin en circuitos de alta impedancia. En lamayora de los casos, el error es despreciable (0,1% o menos) si laimpedancia del circuito es de 10 kW (10 000 W) o menos.

    Para obtener una mayor precisin al medir la compensacin de CC o unvoltaje de CA, mida primero el voltaje de CA. Tome nota del rango de voltajede CA y luego seleccione manualmente un rango de CC equivalente osuperior al rango de CA. Este procedimiento mejora la precisin de lamedicin de CC, al asegurar que no se activen los circuitos de proteccin dela entrada.

    - Cuando use el multmetro para medir voltaje es importante recordar que elvoltmetro se debe conectar siempre en paralelo con la carga o circuito bajoprueba.

    - Asegrese que el circuito est encendido.

    - Coloque el terminal negro en el borne de entrada COM del multmetro y elterminal rojo en el borne de entrada VOLT / OHM.

    - Ubique el interruptor giratorio en la posicin CA o CC, segn sea el caso.

    - Coloque el terminal de prueba negro en la posicin ms baja conectada atierra del circuito a ser medido.

    - Coloque el terminal de prueba rojo en la posicin ms alta del lado positivodel circuito a ser medido.

    Observe el circuito en la figura. Los terminales de prueba estn conectadosen paralelo a travs de la carga del circuito. Con una fuente de 12 Voltiosconectada con la carga, el multmetro debe leer una cada de voltaje igual alvoltaje de la fuente o 12 Voltios. Si el instrumento lee una cada de voltajemenor a 12 Voltios, es indicio que existe una resistencia adicional en elcircuito. Un proceso lgico sera medir la cada de voltaje a travs de loscontactos del interruptor. Si existiese una lectura del voltaje indicara que loscontactos del interruptor estn corrodos, requiriendo sustituir el mismo.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    54/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 51 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    NOTA: En medidas reales la lectura de multmetro no igualar exactamente elvoltaje de la fuente, porque los alambres ofrecern una cierta resistencia. Enla mayora de usos prcticos, una cada de voltaje de 0.1 Voltio es aceptablepara las condiciones normales del cableado del circuito. Las medidas devoltaje se deben hacer siempre con el circuito energizado. El multmetrodigital 9U-7330 es ideal para el uso en circuitos controlados por dispositivosde estado slido como por ejemplo, los componentes electrnicos, las

    computadoras y los microprocesadores.

    Hoja 2.13: Medicin de Corriente

    Advertencia

    No trate nunca de realizar una medicin de la corriente en el circuito cuando

    el potencial a tierra del circuito abierto sea mayor que 1 000 V. Es posible quedae el medidor y que sufra lesiones si se funde el fusible durante unamedicin de este tipo.

    Precaucin

    Para evitar la posibilidad de daos al medidor o al equipo bajo prueba,verifique los fusibles del medidor antes de medir la corriente. Utilice losterminales, la funcin y el rango apropiados para las mediciones. No coloquenunca las sondas en paralelo con cualquier circuito o componente cuando losconductores estn enchufados en los terminales de corriente.

    La corriente es el flujo de electrones a travs de un conductor. Para medir lacorriente, deber interrumpir el circuito bajo prueba y luego colocar el medidoren serie con el circuito.

    Los rangos de corriente del medidor son 400 A, 4 000 A, 40 mA, 400 mA,4 000 mA y 10 A. La corriente de CA se muestra como un valor rms.

    Para medir la corriente, consulte la figura y proceda de la manera siguiente:

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    55/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 52 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    1. Apague el suministro elctrico al circuito. Descargue todos los capacitoresde alta tensin.

    2. Inserte el conductor negro en el terminal COM. Para el caso de corrientesentre 4 mA y 400 mA, inserte el conductor rojo en el terminal mA / A. Paracorrientes superiores a los 400 mA, inserte el conductor rojo en el terminal A.

    NotaPara evitar fundir el fusible de 400 mA del medidor, utilice el terminal mA /Asolamente si est seguro que la corriente es menor que 400 mA.

    3. Si est utilizando el terminal A, fije el interruptor giratorio en la posicin mA/A. Si est utilizando el terminal mA / A, fije el interruptor giratorio en laposicin mA para valores de corriente menores de 4 000 mA (4 mA) o en laposicin mA/A para valores de corriente mayores que 4000 mA.

    4. Para medir la corriente alterna, presione el botn azul.5. Interrumpa el camino del circuito que se desea probar. Coloque la sondanegra al lado negativo de la interrupcin; coloque la sonda roja al ladopositivo de la interrupcin. La inversin de los conductores producir unalectura negativa, pero no causar daos al multitester.

    6. Encienda el suministro elctrico del circuito y luego lea la pantalla.Cercirese de observar la unidad que aparece del lado derecho de la pantalla(A, mA o A).

    7. Apague el suministro elctrico del circuito y descargue todos loscapacitores de alta tensin. Retire el medidor y restablezca el circuito para unfuncionamiento normal.

    A continuacin se presentan algunas sugerencias para medir la corriente:

    Si la lectura de la corriente es 0 y usted est seguro que el medidor estconfigurado correctamente, pruebe los fusibles del medidor tal como sedescribe en el tema Prueba de los fusibles.

    Un medidor de corriente deja caer un pequeo voltaje a travs de s mismo,lo cual puede afectar el funcionamiento del circuito, revise el manual deoperacin del multmetro para verificar este voltaje.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    56/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 53 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.14: Medicin de Resistencia

    Precaucin

    Para evitar la posibilidad de causar daos al medidor o al equipo bajo prueba,desconecte el suministro elctrico al circuito y descargue todos loscapacitores de alta tensin antes de medir la resistencia.

    La resistencia es una oposicin al flujo de corriente. La unidad de resistenciaes el Ohmio (). El multitester mide la resistencia al enviar una pequeacorriente a travs del circuito. Debido a que esta corriente fluye a travs detodos los caminos posibles entre las sondas, la lectura de resistenciarepresenta la resistencia total de todos los caminos entre las sondas.

    Los rangos de resistencia del medidor son de 400 , 4 , 40 k, 400 k, 4M y 40 M.

    Para medir la resistencia, configure el medidor tal como se muestra en lafigura.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    57/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 54 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    A continuacin se presentan algunas sugerencias para medir la resistencia:

    Dado que la corriente de prueba del medidor fluye a travs de todos loscaminos posibles entre las puntas de las sondas, el valor medido de unresistor en un circuito frecuentemente es diferente del valor nominal delresistor.

    Los conductores de prueba pueden agregar 0,1 a 0,2 de error a lasmediciones de la resistencia. Para probar los conductores, toque las puntasde las sondas entre s y lea la resistencia de los conductores. Si es necesario,podr utilizar el modo relativo (REL) para restar este valor automticamente.

    Precaucin

    No utilice el rango de 40 M para las mediciones de la resistencia en elcircuito.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    58/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 55 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Hoja 2.15: Practicas con circuitos

    Esta seccin proporciona una serie de laboratorios con el fin de desarrollar lashabilidades del estudiante en la ejecucin de mediciones elctricas. Elestudiante montar varios componentes elctricos y realizar pruebasespecficas usando el equipo de medicin.

    Objetivos:

    Al trmino de esta leccin, el estudiante podr:

    Demostrar y entender los circuitos elctricos y sus leyes, montando y

    midiendo los circuitos elctricos en un mdulo de laboratorio y despusrealizando las medidas elctricas especificadas con un multmetro digital 9U-7330 o equivalente. El estudiante registrar todas las medidas en las hojasdel ejercicio del laboratorio y explicar caractersticas del circuito.

  • 8/4/2019 Manual Electric Id Ad

    59/94

    CURSO: ELECTRICIDAD I 56 Material del EstudianteFSAA - DMSE0024-2004a Mdulo 2

    FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoE. Roldn / M. Snchez May04 Electricidad I Material del Estudiante - MODULO 2.doc

    Leccin