corriente altena
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Corriente Altena
Corriente Directa
Conductores
Polos a tierra
Acometidas
Circuitos Ramales
UPS
Cuadro de Cargas
Corriente Alterna
la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente
alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal (figura 1), puesto que se consigue una
transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de
onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.
Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las
empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radiotransmitidas por los cables eléctricos, son también
ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de
la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.
Onda sinusoidal
Figura 2: Parámetros característicos de una onda senoidal
Una señal sinusoidal, a(t), tensión, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemáticamente según sus
parámetros característicos (figura 2), como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:
donde
A0 es la amplitud en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico),
ω la pulsación en radianes/segundo,
t el tiempo en segundos, y
β el ángulo de fase inicial en radianes.
Dado que la velocidad angular es más interesante para matemáticos que para ingenieros, la fórmula anterior se
suele expresar como:
donde f es la frecuencia en hercios (Hz) y equivale a la inversa del período . Los valores más
empleados en la distribución son 50 Hz y 60 Hz.
Valores significativos
A continuación se indican otros valores significativos de una señal sinusoidal:
Valor instantáneo (a(t)): Es el que toma la ordenada en un instante, t, determinado.
Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el
valor máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El
valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2×A0.
Valor medio (Amed): Valor del área que forma con el eje de abcisas partido por su período. El área se
considera positiva si está por encima del eje de abcisas y negativa si está por debajo. Como en una señal
sinusoidal el semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una
onda sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el cálculo integral se puede demostrar que su expresión es
la siguiente:
Valor eficaz (A): su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto
calorífico que su equivalente en corriente continua. Matemáticamente, el valor eficaz de una magnitud
variable con el tiempo, se define como la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores
instantáneos alcanzados durante un período:
En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrático medio), y de
hecho en matemáticas a veces es llamado valor cuadrático medio de una función. En el campo industrial, el
valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con magnitudes energéticas se hacen con
dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente con la letra mayúscula de la magnitud que se trate
(I, V, P, etc.). Matemáticamente se demuestra que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene
dado por la expresión:
El valor A, tensión o intensidad, es útil para calcular la potencia consumida por una carga. Así, si una tensión
de corriente continua (CC), VCC, desarrolla una cierta potencia P en una carga resistiva dada, una tensión de
CA de Vrms desarrollará la misma potencia P en la misma carga si Vrms = VCC.
Para ilustrar prácticamente los conceptos anteriores se considera, por ejemplo, la corriente alterna en la red
eléctrica doméstica en Europa: cuando se dice que su valor es de 230 V CA, se está diciendo que su valor
eficaz (al menos nominalmente) es de 230 V, lo que significa que tiene los mismos efectos caloríficos que una
tensión de 230 V de CC. Su tensión de pico (amplitud), se obtiene despejando de la ecuación antes reseñada:
Así, para la red de 230 V CA, la tensión de pico es de aproximadamente 325 V y de 650 V (el doble)
la tensión de pico a pico.
Su frecuencia es de 50 Hz, lo que equivale a decir que cada ciclo de la onda sinusoidal tarda 20 ms en
repetirse. La tensión de pico positivo se alcanza a los 5 ms de pasar la onda por cero (0 V) en su incremento, y
10 ms después se alcanza la tensión de pico negativo. Si se desea conocer, por ejemplo, el valor a los 3 ms de
pasar por cero en su incremento, se empleará la función sinsoidal:
Representación fasorial
Una función senoidal puede ser representada por un vector giratorio (figura 3), al que se denomina fasor o
vector de Fresnel, que tendrá las siguientes características:
Girará con una velocidad angular ω.
Su módulo será el valor máximo o el eficaz, según convenga.
La razón de utilizar la representación fasorial está en la simplificación que ello supone. Matemáticamente, un
fasor puede ser definido fácilmente por un número complejo, por lo que puede emplearse la teoría de cálculo
de estos números para el análisis de sistemas de corriente alterna.
Consideremos, a modo de ejemplo, una tensión de CA cuyo valor instantáneo sea el siguiente:
Figura 4: Ejemplo de fasor tensión (E. P.: eje polar).
Tomando como módulo del fasor su valor eficaz, la representación gráfica de la anterior tensión será la que se
puede observar en la figura 4, y se anotará:
denominadas formas polares, o bien:
denominada forma binómica.
Corriente trifásica
La generación trifásica de energía eléctrica es la forma más común y la que provee un uso más eficiente de los
conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es común mayoritariamente para uso en
industrias donde muchas de las máquinas funcionan con motores para esta tensión.
La corriente trifásica está formada por un conjunto de tres formas de onda, desfasadas una respecto a la otra
120 grados, según el diagrama que se muestra en la figura 4.
Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas,
arrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí. El retorno de cada uno de
estos circuitos o fases se acopla en un punto, denominado neutro, donde la suma de las tres corrientes, si el
sistema está equilibrado, es cero, con lo cual el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables.
Esta disposición sería la denominada conexión en estrella, existiendo también la conexión
en triángulo o delta en las que las bobinas se acoplan según esta figura geométrica y los hilos de línea parten
de los vértices.
Existen por tanto cuatro posibles interconexiones entre generador y carga:
1. Estrella - Estrella
2. Estrella - Delta
3. Delta - Estrella
4. Delta - Delta
En los circuitos tipo estrella, las corrientes de fase y las corrientes de línea son iguales y los voltajes de línea
son veces mayor que los voltajes de fase y están adelantados 30° a estos:
En los circuitos tipo triángulo o delta, pasa lo contrario, los voltajes de fase y de línea, son iguales y la
corriente de fase es veces más pequeña que la corriente de línea y está adelantada 30° a esta:
El sistema trifásico es un tipo particular dentro de los sistemas polifásicos de generación eléctrica, aunque con
mucho el más utilizado.
Corriente Directa
La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica.
Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batería de las comúnmente utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo en linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos.
Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento.
RMS
Tiene una relación con las disipación de calor o efecto térmico que una corriente directa de igual valor disiparía.
Un valor en RMS de una corriente es el valor, que produce la misma disipación de
calor que una corriente directa de la misma magnitud.
En otras palabras: El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente en C.D.
Ejemplo: 1 amperio (ampere) de corriente alterna (c.a.) produce el mismo efecto térmico que un amperio (ampere) de corriente directa (c.d.) Por esta razón se utiliza el termino “efectivo”
El valor efectivo de una onda alterna se determina multiplicando su valor máximo por 0.707. Entonces VRMS = VPICO x 0.707
Ejemplo: encontrar el voltaje RMS de una señal con VPICO = 130 voltios 130 Voltios x 0.707 = 91.9 Voltios RMS
Valor Pico
Si se tiene un voltaje RMS y se desea encontrar el voltaje pico:
VPICO = VRMS / 0.707
Ejemplo: encontrar el voltaje Pico de un voltaje RMS VRMS = 120Voltios VPICO= 120 V / 0.707 = 169.7 Voltios Pico
El valor promedio de un ciclo completo de voltaje o corriente es cero (0).
Si se toma en cuenta solo un semiciclo el valor promedio es: VPR = VPICO x 0.636
La relación que existe entre losvalores RMS y promedio es:
VRMS = VPR x 1.11
VPR = VRMS x 0.9
Valor promedio = 50 Voltios, entonces:
VRMS = 50 x 1.11 = 55.5 Voltios
VPICO = 50 x 1.57 Voltios= 78.5 Voltios
- El valor pico-pico es 2 x Valor pico - Valor RMS = Valor eficaz = Valor efectivo
Conductores
Conductores son todos aquellos materiales o elementos que permiten que los atraviese el flujo de la corriente o de cargas eléctricas en movimiento. Si establecemos la analogía con una tubería que contenga líquido, el conductor sería la tubería y el líquido el medio que permite el movimiento de las cargas.
BUENOS Y MALOS CONDUCTORES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
Los mejores conductores de la corriente eléctrica son los metales, porque ceden más fácil que otros materiales los electrones que giran en la última órbita de sus átomos (la más alejada del núcleo). Sin embargo, no todos los metales son buenos conductores, pues existen otros que, por el contrario, ofrecen gran resistencia al paso de la corriente y por ello se emplean como resistencia eléctrica para producir calor. Un ejemplo de un metal que se comporta de esa forma es el alambre nicromo (NiCr).
Resistencia de alambre nicromo utilizada como.elemento calefactor en una secadora de pelo.
El más utilizado de todos los metales en cualquier tipo de circuito eléctrico es el cobre (Cu), por ser relativamente barato y buen conductor de la electricidad, al igual que el aluminio (Al). Sin embargo, los mejores metales conductores son el oro (Au) y la plata (Ag), aunque ambos se utilizan muy limitadamente por su alto costo. El oro se emplea en forma de hilo muy fino para unir los contactos de los chips de circuitos integrados y microprocesadores a los contactos que los unen con las patillas exteriores de esos elementos electrónicos, mientras que la plata se utiliza para revestir los contactos eléctricos de algunos tipos de relés diseñados para interrumpir el flujo de grandes cargas de corriente en amper. El aluminio, por su parte, se emplea para fabricar cables gruesos, sin forro. Este tipo de cable se coloca, generalmente, a la intemperie, colgado de grandes aislantes de porcelana situados en la parte más alta de las torres metálicas destinadas a la distribución de corriente eléctrica de alta tensión.
(A) cable o conductor compuesto por un solo alambre rígido de.cobre. (B) cable o conductor compuesto por varios alambres flexibles de.cobre. Ambos tipos de conductores poseen un forro aislante de PVC.
La mayoría de los conductores que emplean los diferentes dispositivos o aparatos eléctricos poseen un
solo hilo de alambre de cobre sólido, o también pueden estar formado por varios hilos más finos, igualmente de cobre. Ambos tipos de conductores se encuentran revestidos con un material aislante, generalmente PVC (cloruro de polivinilo). Mientras mayor sea el área transversal o grosor que tenga un conductor, mejor soportará el paso de la corriente eléctrica, sin llegar a calentarse en exceso o quemarse.
MATERIALES SEMICONDUCTORES Y AISLANTES Existen también otros elementos denominados metaloides, que actúan como semiconductores de la corriente eléctrica. Entre esos elementos o materiales se encuentran el silicio (Si), el galio (Ga) y el germanio (Ge). Los átomos de esos elementos son menos propensos a ceder electrones cuando los atraviesa una corriente eléctrica y su característica principal es dejarla pasar en un solo sentido e impedirlo en sentido contrario.
El cristal de silicio es el elemento más utilizado en la actualidad como material semiconductor para fabricar diodos, transistores, circuitos integrados y los microprocesadores que utilizan los ordenadores o computadoras personales, así como otros dispositivos digitales. A la derecha se pueden ver las patillas de conexión situadas en la parte inferior de un microprocesador Pentium 4.
Microprocesador Pentium 4
Por último están los materiales aislantes, cuyos átomos ni ceden ni captan electrones. Entre esos materiales se encuentran el plástico, la mica, el vidrio, la goma, la cerámica, etc. Todos esos materiales y otros similares con iguales propiedades, oponen total resistencia al paso de la corriente eléctrica.
Si establecemos de nuevo una analogía con un líquido que circule a través del circuito hidráulico de una tubería, como se hizo al principio de este tema con los conductores, el aislador sería el equivalente al mismo tubo del circuito hidráulico, pero en este caso conteniendo líquido congelado, lo cual obstruiría por completo el movimiento de los átomos del líquido a través de la tubería. Esto sería algo similar a lo que ocurre con las cargas eléctricas cuando tropiezan con un material aislante que le interrumpe el paso en un circuito eléctrico. Esa es, precisamente, la función de los aisladores que vemos colgando de las torres de distribución eléctrica, para soportar los cables y evitar que la corriente pase a la estructura metálica o de cemento de la torre.
Aislador empleado para soportar los cables de aluminio que, colgados de las torres de alta tensión, transmiten la energía.eléctrica hasta los lugares que la requieren.
Corrección por temperatura
Temperatura
ambiente
Entre 30º y
40º
Entre 40º y
45º
Entre 45º y
50º
Entre 50º y
55º
Entre 50º y
60º
Para TW
60º
0.82 0.71. 0.85 0.41 __________
Para THW 0.88 0.82 0.75 0.67 0.58
Corrección por numero de conductores
Numero de conductores Factor de Reducción
4 a 6 0.80
7 a 24 0.70
25 a 42 0.60
Mas de 42 0.50
Polos A tierra
Circuito de protección fundamentalmente utilizado para aterrizar corrientes parasitas para q
vallan directamente a tierra física
Acometidas
Son los conductores que se extienden desde las redes de las empresas de servicios (red de distribución) hasta el medio general de desconexión de la instalación interior. El conductor de la acometida deberá tener suficiente capacidad portadora de corriente para manejar la carga total de la instalación y deberán ser aislados para la tensión de servicio. ACOMETIDA AEREA Se componen de los conductores que van desde el último poste u otro poste aéreo, incluyendo los empalmes si los hay, hasta el punto donde estos conductores entren a la canalización de la edificación. ACOMETIDA SUBTERRÁNEA La componen los conductores subterráneos entre la calle o transformador y el primer punto de conexión con los conductores de entrada de acometida en una caja equipo de medida u otro gabinete dentro o fuera del inmueble.
Circuitos Ramales
Los circuitos ramales multihilos se componen de 2 o más conductores vivos y deben alimentar cargas conectadas entre fase y neutro, excepto cuando la protección es multipolar (bipolar). CIRCUITOS RAMALES INDIVIDUALES: Podrá dimensionarse para alimentar cualquier carga pero deberá cumplir lo siguiente: � Si alimenta cargas continuas su capacidad (dispositivo de protección) no deberá ser menor de 125% de esta carga. � La carga conectada no podrá exceder en ningún caso la capacidad del circuito ramal (I demandada).
CIRCUITOS RAMALES QUE ALIMENTAN DOS O MÁS SALIDAS � De 15 ó 20A para Alumbrado y/o tomas de equipos:
� Equipos portátiles no podrá exceder el 80% de lacapacidad del circuito. � Equipos fijos no podrá exceder el 50% de la capacidad del circuito. � De 30A para alimentar iluminación fija con portalámparas de tipo pesado no menores de 660 VA en edificios que no sean para vivienda y tomas sin superar el 80% de la capacidad del circuito ramal. � De 40 y 50A para equipos fijos de cocina, iluminación fija de tipo pesado y tomas para cualquier tipo de utilización. � De 50A solo para cargas diferentes de iluminación
UPS
(Uninterruptible Power Supply - Sistema de alimentación ininterrumpida). Un 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).
Los 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.
Tipos de UPS
* SPS (standby power systems) u off-line: un SPS se encarga de monitorear la entrada de energía,
cambiando a la batería apenas detecta problemas en el suministro eléctrico. Ese pequeño cambio
de origen de la energía puede tomar algunos milisegundos. Más información en: UPS off-line.
* UPS on-line: un UPS on-line, evita esos milisegundos sin energía al producirse un corte eléctrico,
pues provee alimentación constante desde su batería y no de forma directa. El UPS on-line tiene
una variante llamada by-pass.
Componentes típicos de los UPS
* Rectificador: rectifica la corriente alterna de entrada, proveyendo corriente continua para cargar
la batería. Desde la batería se alimenta el inversor que nuevamente convierte la corriente en
alterna. Cuando se descarga la batería, ésta se vuelve a cargar en un lapso de 8 a 10 horas, por
este motivo la capacidad del cargador debe ser proporcional al tamaño de la bateria necesaria.
* Batería: se encarga de suministrar la energía en caso de interrupción de la corriente eléctrica. Su
capacidad, que se mide en Amperes Hora, depende de su autonomía (cantidad de tiempo que
puede proveer energía sin alimentación).
* Inversor: transforma la corriente continua en corriente alterna, la cual alimenta los dispositivos
conectados a la salida del UPS.
* Conmutador (By-Pass) de dos posiciones, que permite conectar la salida con la entrada del UPS
(By Pass) o con la salida del inversor.
Cuadro de cargas.
10 bombillo ahorrador 20w 200w
2 equipo de sonido 250w 500w
2 televisor. 80w 160w
1 dvd.. 20w 20w
1 licuadora 220w 220w
1 nevera 400w 400w
1 plancha 1200w.. 1200w
1 pc de escritorio 300w....300w
5 cargador celular 15w 75w
1.plancha cabello 800w....800w
3. grabadora 12w. 12w
1 impresora 300 w 300w