Electricidad 1 (sango j.)

INSTITUTO TECNOLOGICO
SUPERIOR
«VIDA NUEVA»
ELECTRICIDAD I
SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA
III

NOCIONES BÁSICAS DE ELECTRICIDAD
• Simbología eléctrica
• Origen de la electricidad
• Formas de producir electricidad
• Magnitudes y unidades eléctricas
• Corriente continua (cc)
CIRCUITOS BÁSICOS EN CORRIENTE CONTINÚA
• Ley de ohm
• Circuitos eléctricos
RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS
• Leyes de kirchhoff
• Divisores de voltaje y corriente
III

SIMBOLOGÍA
ELÉCTRICA
III

Símbolos de componentes pasivos
Símbolos de componentes activos
Símbolos de instrumentación
Símbolos básicos de otros componentes eléctricos
Símbolos eléctricos básicos. Para la consulta, el
diseño y la interpretación de
componentes, dispositivos y esquemas de
circuitos eléctricos.
III

ORIGEN DE LA
ELECTRICIDAD
III

¿Qué es la electricidad?
¿Dónde la vemos?
¿Dónde está la electricidad?
¿Cómo se genera?
Nuestra civilización depende
de la electricidad
Algunos aparatos eléctricos
de la vida cotidiana...
¿Cómo sería nuestra vida
sin electricidad?
III

NOSOTROS UTILIZAMOS LA
ELECTRICIDAD
Pero ha existido desde el
origen del universo. Incluso
antes de la formación
de la materia.
III

Existen 2 tipos
de cargas
Un cuerpo está compuesto
por muchas cargas.
Existen 3 tipos de
cuerpos según su
carga eléctrica neta.
Positivas (+)
Negativa (-)
Positivas (+)
Negativa (-)
Neutro
III

+ – + –
+ + +
– + –
– + –
+ + +
– – –
Positivo
Negativo
Neutro
Cargas + = 5
Cargas – = 2
Carga total = +3
Cargas + = 2
Cargas – = 4
Carga total = -2
Cargas + = 3
Cargas – = 3
Carga total = 0
¿Cómo saber la carga total de un cuerpo?
III

¿Qué le ocurre a una peineta de plástico que
ha sido frotada con el pelo?
¿Si los papeles están neutros, por
qué la peineta atrae a los papeles?
¿Qué es la electroestática?
¿Qué es la electrodinámica?
III

saltan más electrones de uno al otro
¿Por qué?
III

c) Electrización por inducción
Cuerpos neutros se inducen cargas
resultado -> cargado negativamente
¿Para qué sirve el electroscopio?
III

FORMAS DE PRODUCIR
ELECTRICIDAD
III

La energía eléctrica
ES La más demandada del mundo industrializado.
DEPENDEMOS
DE ELLA PARA
El transporte, las comunicaciones, la alimentación, el funcionamiento de las
oficinas, fábricas y establecimientos de todo tipo.
El bienestar y la calidad de vida en nuestras casas.
NO SE PUEDE
ALMACENAR
A diferencia del carbón o del petróleo, no podemos almacenarla, lo que nos
obliga a tener una extensa y compleja red que una el proceso de
generación de esta energía con su consumo, y que permita el
abastecimiento de energía eléctrica en situaciones de gran demanda.
SE PRODUCE A
PARTIR
De las fuentes de energía renovables y no renovables, en diferentes tipos
de centrales.
PRESENTA
INCONVENIENTE
S
A pesar de ser una energía limpia, su proceso de producción tiene
consecuencias negativas para el medio ambiente.
III

Cómo son las centrales de producción de energía eléctrica
TÉRMICA
NUCLEAR
HIDROELÉCTRIC
A
GEOTÉRMICA
SOLAR TÉRMICA
SOLAR
FOTOVOLTAICA
EÓLICA
MAREMOTRIZ
III

CENTRALES TÉRMICAS utilizan de forma general combustibles fósiles, esto
es, energías no renovables, como energía primaria; otro inconveniente que
presentan es que emiten gases contaminantes a la atmósfera.
Esquema de funcionamiento de una central térmica
Combustible
Calder
a
Vapor
Agu
a
Generado
r
Transformado
r
Torre de
refrigeración
Línea de
transmisión
Turbinas
III

CENTRALES NUCLEARES funcionan de un modo similar al de una central
térmica, pero aquí su combustibles es uranio, que, tras una reacción nuclear,
desprende una gran cantidad de energía. Su ventaja es que no emiten gases
contaminantes y producen una energía barata; el inconveniente, la generación
de residuos nucleares letales para los seres vivos.
Esquema de funcionamiento de una central nuclear
Reacto
r
Vapor
Barras
de control
Generador
de vapor
Edificio
de contención
Agu
a
Generado
r
Transformado
r
Torre de
refrigeración
Línea de
transmisión
Turbinas
III

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS utilizan una energía renovable, ya que el
agua almacenada en los embalses, que es la energía primaria, es repuesta por
el ciclo hidrológico natural. Junto con las centrales térmicas y las nucleares, son
las más utilizadas en la actualidad.
Esquema de funcionamiento de una central hidroeléctrica
Compuerta
Presa
Embalse
Turbina
Generador
Transformador
Línea de
transmisión
III

CENTRALES GEOTÉRMICAS se pueden aprovechar, tan solo, en zonas
donde las manifestaciones geotérmicas, como géiseres y volcanes, sean más
superficiales; así, su uso está muy poco extendido.
Esquema de funcionamiento de una central geotérmica
Lluvia
Circulación
de agua
Agua
caliente
Bombas
Agua
fría
Bomba
Generador
Condensado
r
Bomba
Terreno impermeable
Torre de
refrigeración
Línea de
transmisiónTurbina
Fuente de
calor
Cambiador
de calor
III

CENTRALES SOLARES TÉRMICAS constan de un campo de heliostatos, que
es una gran superficie cubierta de espejos que concentran la radiación captada
en un receptor, generalmente una torre, en el que se encuentran la turbina y el
receptor.
Esquema de funcionamiento de una central solar térmica
Central solar de media temperatura Central solar de media temperatura
Emplean colectores que concentran la
radiación solar que reciben en un elemento
receptor de superficie muy reducida en las que
se alcanzan temperaturas de hasta 300 ºC.
En ellas, la radiación solar incide en un
campo de heliostatos (grande espejos) que
concentran la radiación solar en un receptor,
generalmente una torre, donde están la
turbina y el generador.
Colectores
Tanques
de aceite Caldera Vapor
Turbina
Alternador
Transformador
Colector
Tanques
de sodio
Caldera
Vapor
Turbina
Alternador
Transformador
Heliostatos
Agua
III

CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS transforman directamente la
energía solar en energía eléctrica, sin necesidad de que exista ningún elemento
móvil, gracias a las células fotovoltaicas, que están fabricadas con silicio. Se
utilizan, además, para suministrar electricidad a satélites y estaciones
espaciales.
Esquema de funcionamiento de una célula fotoeléctrica
Dos capas
de silicio
Contacto metálico superior (+) Contacto metálico inferior (--)
Radiación
solar
III

CENTRALES EÓLICAS aprovechan la energía del viento para producir
electricidad; presenta inconvenientes, como un impacto visual negativo y la
interferencia con las rutas de aves migratorias; además, se ve afectada por las
condiciones meteorológicas.
Esquema de funcionamiento de un aerogenerador
Pala del rotor,
generalmente
construida en
fibra de vidrio Soporte o torre
Generador
III

CENTRALES MAREOMOTRICES aprovechan la energía de las enormes masa
de agua en movimiento de los mares y océanos. En la actualidad solo existe
una, en Francia, ya que, a pesar de la ingente cantidad de energía que tiene el
agua del mar, su aprovechamiento es muy complicado.
Esquema de funcionamiento de una central maremotriz
En la bajamar, el
agua almacenada
sale hacia fuera,
haciendo girar
nuevamente las
turbinas
En la pleamar, al agua pasa a
través del dique en dirección
al río, moviendo las turbinas
El agua se
almacena en el
río, que actúa
como un
pantano
Rejilla (filtro) Turbina
III

Esquema de la red de transporte de energía eléctrica
Planta de
generació
n
Red de
transporte (200
kV-400 kV)
Parque
de generación
Consumo industrial
(132 kV-12,5 kV)
Consumo doméstico
(220 V-380 V)
Subestación
de distribución
Centro de control eléctrico
III

MAGNITUDES Y UNIDADES
ELÉCTRICAS
III

DIFERENCIA DE POTENCIAL,
TENSIÓN ELÉCTRICA O VOLTAJE
Voltaje: diferencia de potencial (de
energía) generada por una pila o
generador, que impulsa el movimiento
de los electrones en un circuito. El
voltaje se mide en voltios (V).
III

DIFERENCIA DE
POTENCIAL
III

INTENSIDAD ELÉCTRICA
Intensidad: Número electrones que
circulan por unidad de tiempo:
I=N/t
Se mide en amperios (A), donde un
amperio
equivale a 6*1018 electrones/segundo.
III

INTENSIDAD ELECTRICA
III

POTENCIA ELÉCTRICA
Potencia: La potencia se define como el
trabajo realizado por un circuito en la
unidad de tiempo. Se mide en vatios (W).
P=T/t=V*I
III

POTENCIA ELÉCTRICA
III

Cuadro comparativo de
magnitudes eléctricas
MAGNITUD SIMBOLO UNIDAD SIMBOLO
RESISTENCIA R OHMIOS Ω
INTENSIDAD I AMPERIOS A
TENSIÓN E VOLTIOS V
POTENCIA P WATIOS W
III

CORRIENTE CONTINUA (CC)
III

CORRIENTE CONTINUA.
Es la cantidad de carga que circula por
unidad de tiempo.
qI = ——t
Se mide en amperios (A); (1 A = 1 C/s)
Se considera una magnitud fundamental, al
ser fácilmente mensurable (amperímetros)
que se colocan siempre en serie, con lo cual
la carga pasa a ser magnitud derivada: q = I
· t.
III

Ley de Ohm.
cociente entre V de dos puntos de un
circuito y la intensidad de corriente que
circula por éste es una magnitud
constante que recibe el nombre de
resistencia eléctrica (R).
V
R = ——
I
La resistencia se mide en ohmios ():
(1  = V/A) SANGO J. 3RO D3 OFIMATICA
III

Ejemplo: Calcula la resistencia de un
conductor si por él circula una corriente de
3 A y entre sus extremos existe una
diferencia de potencial de 12 V.
VA– VB 12 V
R = ——— = ——— = 4 
I 3 A
III

CIRCUITOS BÁSICOS EN
CORRIENTE CONTINÚA
LEY DE OHM
III

¿Qué pasa si medimos el
voltaje y la corriente que
pasa por una resistencia?
Georg Simon Ohm
(1787-1854)
Físico alemán
III

Circuito en serie
 es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos se
conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal
de entrada del dispositivo siguiente.
III

Circuito en paralelo
 es una conexión donde los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos
conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.
III

¡¡Existe una proporción directa entre voltaje y corriente!!
¿Qué pasa si variamos la temperatura de la resistencia?
III

¿Cómo expresamos esta relación matemáticamente?
= constante = R(ohm)
¿De qué depende la resistencia?
¿Qué es la superconductividad?
III

Algunas resistividades…
III

Ley de Ohm (Resistencia R )
RIP
RIIP
VIP
RIV
2




ohmios
amp
volt
R
m
i
v










][
V
i(t)
R
V
P
R
V
VP
VIP
RIV
2









Figura 32
III

Ley de Ohm (Conductancia G )
R
G
1
siemens
volt
amp
G
Gm
v
i








][
i
v(t)
Figura 33
G
I
P
I
G
I
P
GVI
2









2
GVP
VGVP
VIP



III

CIRCUITO
ELÉCTRICO
III

Uno de los circuitos eléctricos más
simples consiste en cables conductores
que llevan corriente eléctrica hacia una
ampolleta.
A este circuito le podemos agregar un
interruptor, haciéndolo así un poco más
complejo.
Circuito eléctrico simple
III

Esquema circuito eléctrico simple sin
interruptor
III

Esquema circuito eléctrico simple con
interruptor
III

Nodo: Es simplemente un punto de
conexión de 2 ó más elementos de un
circuito
Malla: Es cualquier trayectoria cerrada
a través del circuito, en la cual ningún
nodo se encuentran más de una vez
III

M2
M3 M4
M1
Ramas:
Nodos:
Mallas:
8
5
4
III

LCK:
Ley de Corriente de Kirchoff
Sumatorias de Corriente igual a cero
LVK:
Ley de Voltaje de Kirchoff
La suma de cualquier caída de voltaje a
través de una trayectoria cerrada es cero
III

LCK
 
AI
AI
AIA
AAIAA
II salenentran
2
911
119
5654




 
III

LVK
00
01010
052310
0321



 VVVVf
Figura 42
 
 AI
R
V
I
RIV
f
f
1
10
10
523
10





III

Circuitos eléctricos
III

LEY DE KIRCHHOFF
III

La energía se tiene
que conservar en un
circuito cerrado
¿Cómo se escribe la
conservación para los
circuitos en serie y en
paralelo?
Gustav Robert Kirchhoff
Leyes de Kirchoff
III

Leyes de Kirchoff
III

DIVISOR DE VOLTAJE Y
CORRIENTE
III

Herramienta para calcular un voltaje (ó
caída de voltaje) en una resistencia o
en un elemento pasivo en un circuito.
III

eq
ff
R
V
RR
V
i 


21
eq
f
R
eq
f
R
R
R
R
RV
V
R
RV
V
IRV
IRV
2
2
1
1
22
11




RECORDAR: En elementos pasivos:
V
I
≡ (+)
Figura 47
III

Figura 48
Las fuentes de voltaje pueden conectarse en serie sin
importar la polaridad, pero estas deben ser reemplazadas
por una sola fuente equivalente de la siguiente manera.
III

a)
b)
Si V1 + V3 > V2  Vf=(V1+V3)-V2
Si V1 + V3 < V2  Vf=V2-(V1+V3)
Figura 48_a
Figura 48_b
Vf
Vf
III

  231 VVVV 
eq
N
RN
NRN
eq
R
R
VV
iRV
R
V
i



   231 VVVVSi
Figura 49
Figura 49_a
III

Circuito de un solo par de nodos.
Herramienta que sirve para calcular la
corriente por cualquier elemento pasivo,
en un circuito de 1 solo par de nodos.
III

21
:
III
LCK
f 
1
1
:
R
V
I
Ohm
f

Resistencias en paralelo
(R1 y R2 están en Paralelo respecto a cada fuente)
2
2
:
R
V
I
Ohm
f

Figura 50
Vf
III

21
21
21
21
21
111
RR
RR
Rp
RR
RR
RRR
RR
p
eqp





21
21
RR
RR
IV
RIV
ff
pff



En paralelo
Figura 50_a
III

 Reemplazamos (3) en (2)
21
2
1
RR
R
II f


21
1
2
RR
R
II f


III

 Múltiples Fuentes en Paralelo
    231231 IIIIfIII 
Figura 51
• Si
• Si    312231 IIIIfIII 
Figura 51_a
Figura 51_b
If
If
III

 En General
I
R
R
I
R
V
I
J
P
J
J
J


Figura 52
p
j
j
R
V
I
V
RRRRR
I
IIIIII
LCK









11111
:
4321
4321


+
-
V
III

k18
mA1
k9
mA4
kRL 12
mA2
k12
LI
Particular
mA1
kR 4
k12
LI
kR
R
4
12
1
9
1
18
11


mAI
k
k
mAI
L
L
4
1
)124(
4
1



General
kR
kkkkR
P
P
3
12
1
12
1
9
1
18
11


mAI
k
k
mAI
L
L
4
1
12
3
1


III

Encuentre V=?
V18
6
A3 A24
V
3
A4
1I
2I
A1
1N 2N
III

V18
6
A3 A24
V
3
A4
1I
2I
A1
Encuentre V=?
043)1(618 21  VIIA
AI
I
II
4
224
24
2
2
21



LVK:
LCK en N2
1N
LCK en N1
AI
I
2
413
1
1


VV
V
14
0)4(4)2(3618


III

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