Ejercicio N°1: Conceptos de tensión, corriente, resistencia y potencia eléctrica.
Tensión: La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje1 2 ) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.3
La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.
Corriente: La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electronesen el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.
Resistencia: La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente.
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.
La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así:1
donde R es la resistencia en ohmios, Ves la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios.
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
Potencia eléctrica: La cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).
Cuando una corriente eléctrica fluye en un circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las [[célula fotoeléctrica|c es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. Esto es,
donde I es el valor instantáneo de la corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como,
Ejercicio N°2: Ley de ohm.
Establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directa mente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes.
Ejercicio N°3: Leyes de Kirchoff.
LEY N°1: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
LEY N°2: En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
EJERCICIO N°4: Calcular la resistencia total de los siguientes.
1) RT=
R1+R2
RT=300+200
RT=500
2)RT=R1+R2+R3
RT=1500+100+2
RT=1600
3)RP=1/(1/R1+1/R2)=1(1/50+1/25)=16,666
EJERCICIO Nº6: Para los circuitos del ejercicio anterior, calcular la resistencia disipada en cada resistor y la potencia total del circuito.
1) P=V*I
P=6v*0,02A=0,12w
P1=VR1*I
P1=2v*0,02A=0,04w
P2=VR2*I
P2=4v*0,02A=0,08w
2)P=150v*5A=750w
P1=50v*5A=250w
P2=100v*5A=500w
3)P=10v*2,2A=22w
P1=10v*0,2A=2w
P2=10v*2A=2w
4)P=10v*2,5A=25w
P1=10v*1A=10w
P2=10v*1A=10w
P3=10v*0,5A=5w
5)P=10v*1,35A=13,5w
P1=6,75v*1,35A=9,112w
P2=3,24v*0,54A=1,749w
P3=3,24v*0,81A=2,629w
EJERCICIO N°7:
Buscar una tabla q relacione las secciones
normalizadas de los cables y su carga máxima admisible.
EJERCICIO N°8:
Determinar cual debe ser la potencia de la
fuente de alimentación de una cpu con los sguientes componentes:
-Motherboard= 50w
-Microprocesador intel core i3= 35w
-4 Gb de RAM= 7w
-Disco rigido 1TB (7200 RPM-SATA)= 24w
-Placa de video 16 Byte= 100w
-Lectora y grabadora 3 dvd/cd.= 32w
POTENCIA TOTAL= 250w
-Motherboard= 50w
-Microprocesador intel core i3= 35w
-4 Gb de RAM= 7w
-Disco rigido 1TB (7200 RPM-SATA)= 24w
-Placa de video 16 Byte= 100w
-Lectora y grabadora 3 dvd/cd.= 32w
POTENCIA TOTAL= 250w
EJERCICIO N°9:
Determinar cual es la potencia consumida con una computadora integrada por la Cpu del ejercicio anterior un monitor “led” 19 pulgadas wide y una inpresora laser blanco y negro, y una impresora multifuncion (tinta).-CPU=250w
-Monitor led 19 pulgadas wide=35w
-Impresora laser blanco negro=300w
-Impresora multifuncion=30w
POTENCIA TOTAL=315w
EJERCICIO N°10:
Una UPS es una fuente de suministro eléctrico que posee una batería con el fin de seguir dando energía a un dispositivo en el caso de interrupción eléctrica. Los UPS son llamados en español SAI (Sistema de alimentación ininterrumpida). UPS significa en inglés Uninterruptible Power Supply.
Las UPS suelen conectarse a la alimentación de las computadoras, permitiendo usarlas varios minutos en el caso de que se produzca un corte eléctrico. Algunos UPS también ofrecen aplicaciones que se encargan de realizar ciertos procedimientos automáticamente para los casos en que el usuario no esté y se corte el suministro eléctrico.
EJERCICIO N°11:
Sabiendo que las seccion minima de cable para tomas electricos es de 2,5 mm2 indicar si se puede usar la instakçlacion de 10 computadoras, 5 impresoras laser, y 5 impresoras multifuncion (tinta).10 computadoras = 3000w
5 impresoras laser = 1550w
5 impresoras multifunción = 150w
3000w + 1550w + 150w = 4700w
Potencia total = 4700w
I = P / V
I = 4700W / 220V (Potencia total / Tensión del toma corrientes)
I = 21,3636A
NO SE PUEDE USAR ESTA MEDIDA DE CABLE PARA ESTOS COMPONENTES,
NECESITARÍAMOS UN CABLE DE 4 mm2 QUE PERMITE QUE PASEN 24 A.
EJERCICIO N°12:
Que es una pinza amperometrica. Principio de funcionamiento ,usos ,marcas modelos y precios.
El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos que dicha circulación de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.
Para utilizar una pinza, hay que pasar un solo conductor a través de la sonda, si se pasa más de un conductor a través del bucle de medida, lo que se obtendrá será la suma vectorial de las corrientes que fluyen por los conductores y que dependen de la relación de fase entre las corrientes.
Si la pinza se cierra alrededor de un cable paralelo de dos conductores que alimenta un equipo, en el que obviamente fluye la misma corriente por ambos conductores (y de sentido o fase contrarios), nos dará una lectura de "cero".
Por este motivo las pinzas se venden también con un accesorio que se conecta entre la toma de corriente y el dispositivo a probar. El accesorio es básicamente una extensión corta con los dos conductores separados, de modo que la pinza se puede poner alrededor de un solo conductor.
Si la pinza se cierra alrededor de un cable paralelo de dos conductores que alimenta un equipo, en el que obviamente fluye la misma corriente por ambos conductores (y de sentido o fase contrarios), nos dará una lectura de "cero".
Por este motivo las pinzas se venden también con un accesorio que se conecta entre la toma de corriente y el dispositivo a probar. El accesorio es básicamente una extensión corta con los dos conductores separados, de modo que la pinza se puede poner alrededor de un solo conductor.
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€ 47,79
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€ 15,89
EJERCICIO N°13:
El cuerpo humano y la corriente electrica. Efectos sobre el cuerpo. Para distintos valores de corriente. Medidas para la seguridad electrica.Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano
Los daños que la corriente eléctrica puede causar si pasa a través del cuerpo humano dependen de dos magnitudes:
- El valor de la intensidad de corriente.
- El tiempo durante el cual el cuerpo está expuesto al paso de la corriente.
En la tabla aparecen los daños ocasionados en el organismo por algunas combinaciones de intensidad de corriente y tiempo de exposición.
| Intensidad, I | Duración, t | Efectos en el organismo |
|---|---|---|
| I < 1 mA | Cualquiera | Umbral de la percepción |
| 1 < mA < I < 25 mA | Cualquiera | Músculos agarrotados |
| 25 mA < I < 50 mA | Varios segundos | Aumento de la presión arterial, Tetanización (espasmos), Inconsciencia, Posible fibrilación ventricular |
| 50 mA < I < 200 mA | t < ciclo cardíaco | Contracción muscular, Posible fibrilación ventricular |
| t > ciclo cardíaco | Posible fibrilación ventricular, Inconsciencia | |
| I > 200 mA | t < ciclo cardíaco | Posible fibrilación ventricular, Inconsciencia |
| t > ciclo cardíaco | Quemaduras, Inconsciencia, Paro cardíaco (reversible) |
MEDIDAS DE SEGURIDAD EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS:
- Al realizar una instalación eléctrica deben tenerse en cuenta los dos peligros principales enunciados: descarga eléctrica e incendio o explosión. Afortunadamente en los últimos años han aparecido nuevos materiales y dispositivos que han perfeccionado los sistemas de seguridad.
- Los equipos e instalaciones eléctricas deben construirse e instalarse evitando los contactos con fuentes de tensión y previendo la producción de incendio. Al seleccionar los materiales que se emplearán hay que tener en cuenta las tensiones a que estarán sometidos.
- El control de estas operaciones, así como la puesta en funcionamiento de estos equipos, debe estar a cargo de personal con experiencia y conocimientos. Especialmente cuando se trate de instalaciones de alta tensión eléctrica es necesario impedir que accidentalmente alguna persona o material tome contacto con los mismos. Esto puede lograrse ya sea cercando el lugar peligroso o instalando en lugares elevados o en locales separados a los cuales sólo tengan acceso ciertas personas. Debe ponerse atención a este peligro cuando se realicen trabajos de reparación, pintura, etc. en las vecindades y se quiten provisoriamente las medidas de seguridad.
- Al instalar los equipos eléctricos debe dejarse lugar suficiente alrededor de los mismos como para permitir no sólo el trabajo adecuado sino también el acceso a todas las partes del equipo para su reparación, regulación o limpieza.
- Los lugares donde existan equipos de alta tensión no deben usarse como pasaje habitual del personal.
- Los conductores se señalarán adecuadamente, de manera que sea fácil seguir su recorrido. Deben fijarse a las paredes firmemente y cuando vayan dentro de canales, caños, etc., tendrán, a intervalos regulares, lugares de acceso a los mismos.
- Los conductores estarán aislados mediante caucho, amianto, cambray, etc. en el caso de que no puedan aislarse completamente, por ejemplo: cables de troles, los conductores deben protegerse para impedir contactos accidentales.
- Es preferible que los conductores se ubique dentro de canales, caños, etc. para impedir su deterioro.
- Es necesario que los fusibles estén también resguardados. Esto puede hacerse de varias formas, por ejemplo: encerrándolos o permitiendo el acceso a las cajas sólo al personal autorizado.
- Cuando los fusibles funcionen con alto voltaje es conveniente que estén colocados dentro de un receptáculo o sobre un tablero de distribución y sean desconectables mediante un conmutador. Estos conmutadores podrán accionarse desde un lugar seguro, teniendo un letrero que indique claramente cuando de conectan o desconectan los fusiles.
- Los conmutadores deben instalarse de manera tal que impidan su manipulación accidental.
- Los tableros de distribución se utilizan para controlar individualmente los motores. Para evitar accidentes conviene que estén blindados, encerrados los elementos conectados a fuentes de alta tensión eléctrica para evitar el acceso de personas no autorizadas. El piso alrededor de los mismos debe estar aislado y aquellos elementos conectados a fuentes de alta tensión deben tener pantallas aislantes que permitan su reparación o regulación sin tocarlos.
- Los circuitos de cada uno de los elementos del tablero deben ser fácilmente individualizables y de fácil acceso. Es conveniente poner a tierra las manivelas.
- Para realizar reparaciones debe cortarse el pasaje de electricidad.
- Los motores eléctricos deben aislarse y protegerse, evitando que los trabajadores puedan entrar en contacto con ellos por descuido. Cuando funcionen en lugares con exceso de humedad, vapores corrosivos, etc., deben protegerse con resguardos adecuados.
- Si bien es preferible no utilizar lámparas eléctricas portátiles, cuando no sea posible reemplazarlas por sistemas eléctricos fijos se las proveerá de portalámparas aislados con cables y enchufes en perfectas condiciones y los mismos deberán ser revisados periódicamente.
- Los aparatos para soldadura y corte mediante arco eléctrico deben aislarse adecuadamente, colocando los armazones de los mismos conectados a tierra. Las ranuras para ventilación no deben dejar un espacio tal que permita la introducción de objetos que puedan hacer contacto con los elementos a tensión.
- Al realizar una instalación eléctrica deben tenerse en cuenta los dos peligros principales enunciados: descarga eléctrica e incendio o explosión. Afortunadamente en los últimos años han aparecido nuevos materiales y dispositivos que han perfeccionado los sistemas de seguridad.
- Los equipos e instalaciones eléctricas deben construirse e instalarse evitando los contactos con fuentes de tensión y previendo la producción de incendio. Al seleccionar los materiales que se emplearán hay que tener en cuenta las tensiones a que estarán sometidos.
- El control de estas operaciones, así como la puesta en funcionamiento de estos equipos, debe estar a cargo de personal con experiencia y conocimientos. Especialmente cuando se trate de instalaciones de alta tensión eléctrica es necesario impedir que accidentalmente alguna persona o material tome contacto con los mismos. Esto puede lograrse ya sea cercando el lugar peligroso o instalando en lugares elevados o en locales separados a los cuales sólo tengan acceso ciertas personas. Debe ponerse atención a este peligro cuando se realicen trabajos de reparación, pintura, etc. en las vecindades y se quiten provisoriamente las medidas de seguridad.
- Al instalar los equipos eléctricos debe dejarse lugar suficiente alrededor de los mismos como para permitir no sólo el trabajo adecuado sino también el acceso a todas las partes del equipo para su reparación, regulación o limpieza.
- Los lugares donde existan equipos de alta tensión no deben usarse como pasaje habitual del personal.
- Los conductores se señalarán adecuadamente, de manera que sea fácil seguir su recorrido. Deben fijarse a las paredes firmemente y cuando vayan dentro de canales, caños, etc., tendrán, a intervalos regulares, lugares de acceso a los mismos.
- Los conductores estarán aislados mediante caucho, amianto, cambray, etc. en el caso de que no puedan aislarse completamente, por ejemplo: cables de troles, los conductores deben protegerse para impedir contactos accidentales.
- Es preferible que los conductores se ubique dentro de canales, caños, etc. para impedir su deterioro.
- Es necesario que los fusibles estén también resguardados. Esto puede hacerse de varias formas, por ejemplo: encerrándolos o permitiendo el acceso a las cajas sólo al personal autorizado.
- Cuando los fusibles funcionen con alto voltaje es conveniente que estén colocados dentro de un receptáculo o sobre un tablero de distribución y sean desconectables mediante un conmutador. Estos conmutadores podrán accionarse desde un lugar seguro, teniendo un letrero que indique claramente cuando de conectan o desconectan los fusiles.
- Los conmutadores deben instalarse de manera tal que impidan su manipulación accidental.
- Los tableros de distribución se utilizan para controlar individualmente los motores. Para evitar accidentes conviene que estén blindados, encerrados los elementos conectados a fuentes de alta tensión eléctrica para evitar el acceso de personas no autorizadas. El piso alrededor de los mismos debe estar aislado y aquellos elementos conectados a fuentes de alta tensión deben tener pantallas aislantes que permitan su reparación o regulación sin tocarlos.
- Los circuitos de cada uno de los elementos del tablero deben ser fácilmente individualizables y de fácil acceso. Es conveniente poner a tierra las manivelas.
- Para realizar reparaciones debe cortarse el pasaje de electricidad.
- Los motores eléctricos deben aislarse y protegerse, evitando que los trabajadores puedan entrar en contacto con ellos por descuido. Cuando funcionen en lugares con exceso de humedad, vapores corrosivos, etc., deben protegerse con resguardos adecuados.
- Si bien es preferible no utilizar lámparas eléctricas portátiles, cuando no sea posible reemplazarlas por sistemas eléctricos fijos se las proveerá de portalámparas aislados con cables y enchufes en perfectas condiciones y los mismos deberán ser revisados periódicamente.
- Los aparatos para soldadura y corte mediante arco eléctrico deben aislarse adecuadamente, colocando los armazones de los mismos conectados a tierra. Las ranuras para ventilación no deben dejar un espacio tal que permita la introducción de objetos que puedan hacer contacto con los elementos a tensión.
EJERCICIO N°14:
Proteccion mediante conexión a tierra. Explicar el funcionamiento. Instalaciones de conexión a tierra . La función de la Puesta a Tierra consiste en limitar la tensión que, con respecto a tierra, puedan llegar a presentar las masas metálicas; garantizar la actuación efectiva de las protecciones a personas y disminuir o anular el riesgo que supone algún tipo de avería en el material utilizado.
La Puesta a Tierra involucra toda ligazón metálica directa sin fusible ni otra protección, de sección suficiente, que vincula determinados elementos de una instalación y un electrodo o grupo de electrodos enterrados, para lograr que en el conjunto de las instalaciones del edificio no hayan diferencias de potencial riesgosas, y que además permita el paso a tierra de corrientes de descarga o de falta.
Un sistema de puesta a tierra esta formado por las siguientes partes:
-Tomas de tierra.
-Líneas principales de tierra.
-Derivaciones de las líneas principales.
-Conducciones de protección.
Así, el conjunto de conductores, sus derivaciones y empalmes; que integran las distintas partes de las puestas a tierra, constituyen el circuito de puesta a tierra.
EJERCICIO N°15:
Conexión mediante disyuntor diferencial . Explicar el funcionamiento. Marcas,modelos y costo.
El interruptor Diferencial: Características e instalaciones básicas
El interruptor diferencial, que algunos denominan "salvavidas" es un interruptor electromecánico especial que, gracias a sus dispositivos internos, tiene la capacidad de detectar la diferencia entre la corriente absorbida por un aparato consumidor y la de retorno. Cuando esta diferencia supera un valor (en general 30 mA), el dispositvo interrumpe el circuito, cortando el suministro de
corriente a toda la instalación.
Con el interruptor diferencial podemos interrumpir el suministro de energía eléctrica cuando esta se deriva a una persona en una cantidad superior a 30 mA, evitando que esta corriente aumente y
ponga en peligro la vida. Por esta razón es muy recomendable el tenerlo en toda instalación eléctrica, siendo obligatoria en toda instalación nueva.
Los interruptores diferenciales están provistos de un pulsador, que cuando se aprieta provoca un desequilibrio de corriente de 30 mA, que sirve para un control intermitente de su eficacia. Se recomienda pulsarlos una vez al mes.
Si con una parte del cuerpo se roza el conductor de fase y con otra el neutro, la corriente que atraviesa el cuerpo recorre en igual cantidad ambos conductores y, por tanto, el interruptor diferencial no tiene porqué intervenir. en cambio, sí que intervendrá cuando se halle en presencia de una simple dispersión de corriente (siempre y cuando corresponda a un valor superior al graduado) determinada por una deficiencia de aislamiento de la instalación o de un aparato conectado a ella.
Si la dispersión es ocasional (como la debida a un caso accidental de humedad excesiva) la intervención intermitente del diferencial no permitirá la localización de su origen. Pero si se repite la circunstancia, se puede intentar su localización desenchufando todos los aparatos que tienen, conectándolos luego de uno en uno, hasta provocar el salto del interruptor diferencial. Montaje del interruptor Después de desconectar el interruptor limitador anexo al contador, se desenpalman los conductores que salen del interruptor general.
El interruptor diferencial se aloja dentro del cuadro. A la salida del interruptor diferencial se empalman los conductores de la instalación que antes estaban conectados al interruptor general.
Luego, se empalman los terminales de los cables que van de la salida del interruptor general a la entrada del interruptor diferencial.
A la salida del interruptor diferencial se empalman los conductores de las instalaciones que antes estaban conectados al interruptor general.
El cuadro se tapa con su panel frontal que impide que se pueda producir un contacto accidental con el exterior. La conexión general seria así:
En la mayoría de los interruptores diferenciales suele haber un
pulsador que simula una fuga hacia tierra y que sirve para comprobar
si éste funciona correctamente.
EJERCICIO N°16:
Realizar un listado de materiales para la instalación eléctrica de 10 computadoras como la del ejercicio numero 9, 5 impresoras láser y 5 impresoras multifunción, con ups. Tomar como ejemplo el laboratorio donde se dicta esta materia, organizar un plano.EJERCICIO Nº17:
Buscar y pegar una tabla con los consumos tipicos de artefactos electrodomesticos
• Consumo de artefactos Eléctricos en pesos (Argentina) :
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