El documento describe los sistemas de distribución de energía eléctrica en hogares y automóviles. Explica que los automóviles usan corriente directa mientras que los sistemas domésticos usan corriente alterna debido a que es más fácil elevar y reducir el voltaje. También describe cómo los aparatos están conectados en paralelo para que no se apaguen todos si uno falla, y cómo la corriente está limitada por la resistencia de los cables para evitar sobrecargas.

1. Sistemas de distribución
de energía

2. Análisis breve de los sistemas prácticos de distribución de
energía eléctrica en hogares y automóviles.
• Los automóviles emplean corriente directa (cd), en tanto
que casi todos los sistemas domésticos, comerciales e
industriales usan corriente alterna (ca) por la facilidad para
elevar y reducir el voltaje mediante transformadores.
• Las lámparas, los motores y otros aparatos que operan en
el interior de una casa siempre están conectados en
paralelo a la fuente de energía eléctrica
• Si los aparatos estuvieran conectados en serie, al apagarse
uno se apagarían todos los demás.

3. • En Estados Unidos y Canadá, el voltaje doméstico es
nominalmente de 120 V, y en Europa con frecuencia es de
240 V.
• La cantidad de corriente I establecida por un aparato dado
está determinada por su potencia de alimentación P, dada
por la ecuación: P=VI.
• De ahí que I = P/V. Por ejemplo, la corriente en una bombilla
de 100 W es:

4. Diagrama de las partes de un sistema de cableado de una casa. Sólo se ilustran dos
circuitos del ramal; un sistema real podría tener de cuatro a 30 circuitos de ramal. Las
bombillas y los aparatos se conectan en las tomas de corriente. No aparecen los
alambres de conexión a tierra, que normalmente no conducen corriente.

5. • De manera similar, una waflera de 1500 W toma una corriente de (1500
W)/(120 V) = 12.5 A, y tiene una resistencia, a su temperatura de operación,
de 9.6 Ω.
• Puesto que la temperatura depende de la resistividad, las resistencias de
estos aparatos son considerablemente menores cuando se encuentran fríos.
• La corriente máxima disponible desde un circuito individual está limitada por
la resistencia de los alambres.
• Es común que los cables para las bombillas y tomas de corriente empleen
alambres de calibre 12, que tienen un diámetro de 2.05 mm y pueden
conducir en forma segura una corriente máxima de 20 A (sin sobrecalentarse).
• Los fusibles y los interruptores de circuito, también llamados disyuntores o
breakers, brindan protección contra sobrecargas y calentamiento excesivo.
• Un fusible contiene un enlace de aleación de plomo y estaño que se funde a
temperatura muy baja; el enlace se funde y rompe el circuito cuando se
rebasa su corriente nominal

6. • Si el sistema tiene fusibles y se conectan a una misma toma demasiados
aparatos que toman mucha corriente, el fusible se quemará. Nunca
sustituya un fusible por otro de mayor capacidad, pues se arriesga a que
los cables se calienten en exceso y provoquen un incendio.
• El contacto entre los lados con corriente y neutral de la línea provoca un
cortocircuito.
• En las prácticas aceptadas de cableado, un fusible o interruptor sólo se
coloca en el lado con corriente de la línea, nunca en el neutro.
• Se tiene protección adicional contra los accidentes provocados por
descargas, si se emplea un tercer conductor llamado alambre de conexión
a tierra, que se incluye en todos los sistemas de cableado actuales.

7. • Cableado de viviendas y automóviles
Diagrama de un sistema de cableado común de 120-240 V en una cocina. No se ilustran los alambres de
conexión a tierra. Para cada línea, el lado con corriente es de color rojo, y el lado neutro se muestra en azul. (En
los sistemas reales de cableado doméstico se emplea un código de colores distinto.)

8. • Aunque en el análisis anterior hablamos de potencia, lo que compramos a
la compañía de electricidad en realidad es energía.
• La potencia es energía transferida por unidad de tiempo; esto significa que
la energía es la potencia media multiplicada por tiempo.
• La unidad habitual de la energía que vende la empresa es el kilowatt-hora
(1Kw – h)
• 1 kW * h = ( 103 W ) ( 3600 s ) = 3.6 x 106 W * s = 3.6 x 106 J
• Lo normal es que un kilowatt-hora cueste de 2 a 10 centavos de dólar, en
función de la localidad y cantidad de energía consumida.
• Para operar continuamente una waflera de 1500 W (1.5 kW) durante 1
hora se requieren de energía 1,5 Kw; a 10 centavos por kilowatt-hora, el
costo de la energía es de 15 centavos de dólar

9. Ejemplo:
• En el mismo circuito de 20 A y 120 V se conectan un tostador de 1800
W, un sartén eléctrico de 1.3 kW y una lámpara de 100 W. a) ¿Cuánta
corriente toma cada aparato y cuál es su resistencia correspondiente?
b) ¿Esta combinación hará que se queme el fusible?