ELECTRICIDAD 1DISPOSITIVOS, CIRCUITOS Y MATERIALES nOVENA ediCiÓn thomas kubala ELECTRICIDAD 1 Autor THOMAS KUBALA Revisor Técnico Ing. SATURnInO FERnánDEz UTN - Facultad Regional Buenos Aires . CIRCUITOS Y MATERIALES THOMAS KUBALA NOVENA EDICIÓN .ELECTRICIDAD 1 DISPOSITIVOS. una división de Cengage Learning Inc. . 2011.com. diSPOSitiVOS.ElEctricidad 1.ar Publicado en inglés por Delmar Cengage Learning © 2009 México Corporativo Santa Fe 505. Bodega 27 bajo permiso. circUitS. Thomas Novena Edición Thomas Kubala Electricidad 1: dispositivos. 2. Colombia www.5 cm. circuitos y materiales / thomas Kubala.com Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del texto de la presente obra bajo cualesquiera de las formas.cengage. Cruz Manca. almacenamiento Impreso en Artes Gráficas Buschi S.co Rojas 2128. electrónica o mecánica.Buenos Aires. Saturnino Fernández 9a ed. Cuajimalpa. Bogotá. aNd MatErialS (C1416CPX) Ciudad Autónoma de Buenos Aires.mx Copyright D.R. E-Book. sin el permiso previo y escrito del editor.723 y 25. Pacto andino Cengage Learning™ es una marca registrada usada Carrera 90 #17b-39.Code 00968-1705 Guaynabo. 18. Argentina Ninth Edition www. Electricidad. 1.com www. México DF www.com o vía e-mail a: clientes. digitalización. coordinadora de Marketing y Producción Luciana Rabuffetti CDD 621. Su Tirada de 2000 ejemplares infracción está penada por las leyes 11.cengage. 3 . ISBN ELECTRÓNICO 978-987-1486-62-5 directora General Susana de Luque 1.
[email protected]. incluyendo fotocopiado.cengage. piso 12 Col. Circuitos.. Rojas 2128 dEVicES.319 21 traducción Fecha de Catalogación: 31/05/2011 Studio Dav diseño Sebastián Escandell División Latinoamérica Verónica De Luca cono Sur traducido del libro ElEctricitY 1.446. I.Barrio Capellania Tel: 54 (11) 4582-0601 Suite 201. Título. (C1416CPX) Ciudad Autónoma El caribe de Buenos Aires. Santa Fe 05349. Cengage Learning Argentina.cengage. 188 p. circUitOS Y MatErialES Kubala.cengage. Todos los derechos reservados. Impreso en Argentina. Argentina. adaptado por Saturnino Fernández revisor técnico Ing. contáctenos en www.7 x 23.com. 2009 Cengage Learning Argentina. St. Metro Office Park 3 . 1 2 3 4 5 . en algún sistema de recuperación.11 10 09 08 07 . Puerto Rico Para mayor información.com. COnTEnIDO - Prefacio vii 1 InTRODUCCIÓn 1 2 TEORÍA DEL ELECTRÓn Y LEY DE OHM 7 3 CIRCUITOS En SERIE 15 4 CIRCUITOS PARALELOS 23 5 CIRCUITOS MIXTOS 33 6 EnERgÍA ELÉCTRICA Y POTEnCIA 41 7 BATERÍAS 49 8 COnDUCTORES ELÉCTRICOS Y TAMAÑOS DE CABLES 59 9 CAÍDA DE TEnSIÓn En LOS COnDUCTORES 67 10 RESUMEn DE REVISIÓn DE LAS UnIDADES 1-9 75 11 IMAnES Y CAMPOS MAgnÉTICOS 83 12 ELECTROMAgnETISMO 89 13 gEnERACIÓn DE FUERzA ELECTROMOTRIz 97 14 PRInCIPIOS DE MOTORES DE CORRIEnTE COnTInUA 107 15 RESUMEn DE REVISIÓn DE LAS UnIDADES 11-14 113 16 CIRCUITOS DETIMBRE TÍPICOS 119 17 InTERRUPTORES PAR EL COnTROL DE LOS CIRCUITOS DE ILUMInACIÓn 127 18 MATERIALES PARA CABLEADO 137 19 SISTEMAS DE COMAnDO A DISTAnCIA PARA CIRCUITOS DE ILUMInACIÓn 157 20 RESUMEn DE REVISIÓn DE LAS UnIDADES 16-19 165 Anexo 171 glosario 173 Índice 175 PREFACIO Esta edición de ELECTRICIDAD 1 se ha actualizado para reflejar los materiales y las técnicas actuales en aplicaciones eléctricas, manteniendo al mismo tiempo las características que lo convirtieron en un texto tan popular a lo largo de las ediciones anteriores. Los resúmenes se encuentran al final de cada unidad y se han incluido varios problemas nuevos en las secciones Revisión de Logros. ELECTRICIDAD 1 ayuda al estudiante a lograr una comprensión básica acerca de la teoría eléctrica y su aplicación en dispositivos, circuitos y materiales. El conocimiento adquirido a través del estudio de este libro permite al estudiante avanzar en otros estudios. El desarrollo y el estudio del tema de la electricidad son procesos continuos. La industria eléctrica incorpora constantemente dispositivos y materiales nuevos y mejorados, que a su vez y con frecuencia conducen a cambios en las técnicas de instalación. Los códigos eléctricos sufren revisiones periódicas para mejorar la seguridad y la calidad de las instalaciones eléctricas. El libro es de fácil lectura y se presentan los temas en una secuencia lógica. Los problemas propor- cionados en el libro requieren el empleo de álgebra simple para su resolución. Se le advierte al estudiante que el movimiento de electrones (de negativo a positivo) se utiliza en este libro para definir la dirección de la corriente. Cada unidad comienza con objetivos que advierten a los estudiantes sobre el conocimiento que se espera que aprendan como resultado del estudio de la unidad. Una Revisión de Logros al final de cada unidad evalúa la comprensión del estudiante para determinar si se han cumplido los objetivos. A continuación de los grupos seleccionados de unidades (Unidades 1-9, Unidades 11-14 y Unidades 16-19), se incluye una unidad de revisión que contiene preguntas y problemas adicionales para evaluar la com- prensión del estudiante de una bloque de información. Esta combinación de revisiones es fundamental para el proceso de aprendizaje requerido por el libro. Todos los estudiantes de electricidad encontrarán este libro muy útil, en especial aquellos que participan en programas de formación profesional, en escuelas comerciales y técnicas y en diversos programas ocupacionales. Se recomienda tener disponible como referencia la edición más reciente del Código Eléctrico Nacional® (publicado por la Asociación Nacional para la Prevención de Incendios) cuando los estudian- tes utilizan ELECTRICIDAD 1. Asimismo deben consultarse las normas locales y estatales aplicables cuando se realizan instalaciones verdaderas, específicamente las NORMAS IRAM. Las características de la novena edición comprenden: • Soluciones ejemplo en diversas unidades. • Problemas desafiantes en las revisiones de logros. • Gran cantidad de problemas nuevos para la práctica del estudiante. • Validez acorde a la edición más reciente del Código Eléctrico Nacional®. • Contenido actualizado en base a las sugerencias propuestas por los profesores. • Resúmenes en todas las unidades. vii Ingeniero en Electrónica en la Universidad Tecnológica Nacional. Fernández. instalación de sistemas operativos y aplicaciones cliente-servidor.T N°1 “Ing. Teoría de Circuitos. viii . Electrónica Aplicada. entre otras.REVISOR TÉCNICO Ing. Electrotécnico en E. Saturnino. Docente en las áreas de Eléctrica y Electrónica en ámbitos técnico-secundarios y universitarios desde el año 1980.E. proyectos “llave en mano”. Facultad Regional Buenos Aires. Instalaciones Eléctricas.N. Electrónica Industrial. cursos de perfeccionamiento y capacitación. Técnicas Digitales. Profesional independiente orientado al área de sistemas informáticos: diseño e implementación de redes estructurales. provisión y puesta en marcha de puntos de venta fiscales. Otto Krause”. ECuaCIONES EN baSE a la lEy dE Ohm E E = IR I = E R I R R = E I P P = IE I = P E I E E = P I ix . . Por lo tanto. Se puede trabajar tanto en exteriores como en interiores. renovación de la instalación eléctrica en construcciones viejas. • Debatir la ética y las calificaciones necesarias para la formación profesional en electricidad. Esto resulta especialmente importante cuando el programa implica la capacitación para una profesión continua y duradera. por lo tanto. Las horas de trabajo y las condiciones le permiten al trabajador eléctrico encontrar placer mientras realiza un trabajo de primera clase. Se trata de un oficio en el que se reconocen y premian las aptitudes y destrezas de un individuo. U•n•I•D•A•D 1 InTRODUCCIÓn ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. Muchas de estas áreas son comunes a los campos de potencia y electrónica. la persona debe conocer perfectamente la naturaleza del programa. la conducta personal del trabajador experi- 1 . En muchos trabajos. el estudiante podrá: • Enumerar las áreas de trabajo con las que trabajó el estudiante de electricidad. CONdICIONES labORalES dE la PROFESIÓN El entorno y las condiciones laborales del electricista profesional son favorables. Debido a que se utilizan cada vez más equipos electrónicos. sus valores y requisitos. el electricista aprendiz debe adquirir la información técnica relacionada. mantenimiento y reparación eléctrica. Esto es totalmente cierto en el campo de la electrónica. El trabajo implicado en todos estos campos está estrechamente relacionado a los conceptos técnicos y teóricos de la electricidad que sólo una persona capacitada puede realizar. localización y solución de problemas en equipos e instalaciones eléctricas. La formación requerida incluye las siguientes áreas: instalación eléctrica en nuevas cons- trucciones. se espera que el electricista sea capaz de instalar y mantener estos equipos. Al comenzar un nuevo programa de estudio. • Describir el programa educativo y debatir sus valores. los oficiales tienen la oportunidad de tratar con los clientes. dESCRIPCIÓN dE la FORmaCIÓN PROFESIONal La formación profesional en electricidad constituye uno de los oficios básicos en la industria de la construcción. el trabajo requiere de técnicos calificados. los cuales están controlados por códigos de construcción locales y estatales. sistemas de señalización. La formación profesional en electricidad requiere un alto grado de responsabilidad de parte del técnico capacitado ya que esta persona estará a cargo de interconectar y construir complejos sistemas eléctricos. mantenimiento y reparación de motores eléctricos. y tener ganas de aprender las habilidades y la información necesarias para tener éxito en la profesión. En cada una de las actividades se espera un trabajo preciso y completo. construcción de líneas. Mientras que los hogares modernos.2 Unidad 1 ► Introducción mentado afecta el progreso futuro de la profesión y la industria. ÉTICA PROFESIONAL A los electricistas se los evalúa por la calidad de su trabajo y su actitud para con sus compañeros. . servicio de reparación de equipos y aparatos en electrónica indus- trial. Debido a las crecientes demandas de nuestra sociedad. El creciente uso de esta información por parte de los electricistas convierte a la profesión en un oficio más interesante y atractivo. El aprendiz debe estar familiarizado de estos descubrimientos para avanzar en la profesión. incluidos aquellos que pueden supervisar a los trabajadores durante el trabajo. Un buen electricista se enorgullece por realizar un trabajo de calidad y ofrece un día de trabajo honesto a cambio del pago honesto por dicho día. El aprendiz puede convertirse en un oficial de primera clase a través de la comprensión de nuevas fases del campo eléctrico. las oficinas y las fábricas requieren un mayor nivel de competencia en los trabajos eléctricos. La mayor parte del trabajo se realiza en forma individual y sin supervisión. REQUISITOS DE EMPLEO Educativos El estudiante debe ser graduado de la escuela superior o equivalente. las nuevas oportunidades se desarrollan con rapidez. empleadores y el público. instalación de cables. Un oficial de primera clase puede avanzar hasta alcanzar el puesto de capataz o contratista. OPORTUNIDADES EN LA PROFESIÓN El interés general del público en la construcción de edificios en la actualidad requiere de una mayor cantidad de electricistas altamente calificados. Se espera que el estudian- te posea un conocimiento básico de matemática ya que esto ayuda a comprender fórmulas eléctricas importantes y necesarias. el Código Eléctrico Nacional® y las NORMAS IRAM. Algunos de los campos que ofrecen oportunidades son la construcción eléctrica. los nuevos equipos eléctricos y sus nuevos usos ofrecen crecientes oportunidades laborales para los electricistas calificados. incluido el manejo seguro de los materiales (Figura 1-1). Como resultado. Los avances tecnológicos han generado nuevas mejoras. El aumento constante de los nuevos tipos de construcciones. sistemas de iluminación y energía. ideas y procesos. El uso cada vez más amplio de los equipos electrónicos en el campo de la energía ha demostrado la necesidad de capacitación avanzada por parte de los electricistas. La profesión requiere de individuos con un conocimiento total de las fases técnicas y prácticas del oficio. El estudiante debe tener un buen estado general de salud. Unidad 1 ► Introducción 3 Físicos La persona debe ser lo suficientemente fuerte para llevar a cabo determinadas tareas ya que este oficio requiere una considerable cantidad de movimientos. • Un programa de aprendizaje proporciona una capacitación organizada. . Debe gustarle trabajar con otros en forma cooperativa. El ValOR dE lOS PROGRamaS dE aPRENdIZaJE • El aprendizaje es una experiencia educativa. La profesión requiere una afición tanto por el trabajo en exteriores como en interiores y una buena disposición a compartir el trabajo manual. • Un programa de aprendizaje es beneficioso tanto para el aprendiz. Los electricistas por lo general trabajan de a dos y también con personas de otros sindicatos. Contar con los requisitos más altos es una ventaja. Figura 1-1 – Manejo seguro. escalar y trabajar bajo condiciones que demandan fuerza muscular. • Los electricistas exitosos logran resultados de acuerdo con sus conocimientos y habilidades. Generales Al estudiante debe gustarle trabajar con equipos eléctricos y debe interesarse por la teoría general de la electricidad. el sindicato y la sociedad ya que todos obtienen trabajos de mejor calidad. • El aprendizaje es un medio práctico y eficaz para capacitar a un técnico calificado. el empleador. • Un aprendizaje controlado reúne los factores fundamentales necesarios para convertirse en un técnico calificado. mientras que otras localidades. mantenimiento y reparación. ideas y procedimientos. En determinadas localidades. que deseen aprender para poder adaptarse a las necesidades de la organización del empleador. Cada curso incluye información. que mantengan una buena salud. el tiempo dedicado a la capacitación relacionada no se clasifica como tiempo de trabajo y por lo tanto no es pago. que sean emprendedores y sepan cómo conservar los materiales. cableado comercial. RESPONSabIlIdadES Los programas educativos asociados con las experiencias laborales le brindan al estudiante la oportunidad de adquirir el conocimiento y las habilidades necesarias para convertirse en un técnico calificado. que desa- rrollen iniciativas y capacidad de liderazgo. Es responsabilidad del aprendiz aprovechar al máximo estas oportunidades. Debido a que también se espera la continuación del aprendizaje mientras se avanza. Se espera que los estudiantes estén actualizados acerca de nuevos hechos. Se espera además que los estudiantes sean puntuales. La duración del período de aprendizaje en la profesión de electricista por lo general comprende cinco años. matemática del oficio y teoría y práctica del oficio. Se espera que los estudiantes se interesen por su trabajo. cableado de una planta industrial. un programa de aprendizaje requiere la asistencia del estudiante a clases de temas relacionados por una cantidad mínima de horas. . que planifiquen y organicen su trabajo de manera eficiente. la asistencia a la escuela se considera tiempo de trabajo por lo que el estudiante recibe un pago según la tarifa salarial imperante. El programa de capacitación consiste en cursos en base a las divisiones del trabajo dentro del oficio. el aprendiz debe prepararse para asistir a la escuela para adquirir la capacitación técnica y específica necesaria. que cooperen de diferentes maneras.4 Unidad 1 ► Introducción Figura 1-2 – Casco y antiparras protectoras. tal como ciencia del oficio. El PROGRama dE CaPaCITaCIÓN RElaCIONada Por lo general. por ejemplo cableado residencial. sean prolijos en su apariencia y empleen procedimientos de trabajo seguros en todas las ocasiones con el equipo apropiado (Figura 1-2). El pago se relaciona directamente con el conocimiento y las habilidades de los trabajadores y su capacidad de mantenerse actualizados acerca de los cambios en la industria. apuntes y cuadernillos de ejercicios. 4. codificada . sin control b. Unidad 1 ► Introducción 5 Si los estudiantes ingresan a un programa de capacitación relacionada al mismo tiempo en que se dicta el curso. bajo la supervisión y la asistencia de un instructor. a. educativa d. Mencione tres campos que ofrecen oportunidades en la profesión. Se espera que los estudiantes proporcionen sus propios materiales. recibirá la capacitación en la forma habitual por medio de la asistencia a clases. Los programas de aprendizaje se encuentran en la mayoría de las comunidades en todo el país. Seleccione la mejor respuesta. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Es fundamental la compren- sión sólida de los conceptos eléctricos. según la recomendación del instructor. desorganizada c. Si el curso de capacitación relacionada no se dicta en el momento en que los estudiantes ingresan al programa. Describa brevemente los requisitos educativos y físicos para el empleo. además de las oportunidades de capacitación relacionada en las escuelas locales y en los colegios técnicos municipales. empleadores y el público. El aprendizaje es una experiencia ________________. tales como libros de texto. la información se adquirirá a través del estudio personal. RESUMEN Los electricistas y los trabajadores eléctricos de toda clase se solicitan con mucha frecuencia hoy en día. A los electricistas se los evalúa por la ____________________ de su trabajo y por su ____________________ para con sus compañeros de trabajo. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. REVISIÓN DE LOGROS 1. . ÁTOmOS Un átomo se parece al sistema solar con el sol como centro alrededor del cual gira una serie de planetas. maTERIa Todo aquello que ocupa un espacio y tiene peso se denomina materia. tal como se muestra en la Figura 2-1. ELECTRONES ELECTRONS ELECTRON ÓRBITAS DE ORBITS PROTONS PROTONES ELECTRONES NUCLEUS Y AND NÚCLEO NEUTRONES NEUTRONS 7 . existe una masa relativamente más grande en el centro que se llama núcleo. tensión. Todos los líquidos. En el átomo. • Definir la ley de Ohm. • Describir la estructura de un átomo. Figura 2-1 – Estructura atómica del helio. resistencia y polaridad eléctrica. gases y sólidos son ejemplos de materia en diferentes formas. Los electrones giran con patrones orbitales alrededor del núcleo. el estudiante podrá: • Enumerar las propiedades fundamentales de la materia. U•n•I•D•A•D 2 TEORÍA DEL ELECTRÓn Y LEY DE OHM ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. La materia está constituida por unidades más pequeñas llamadas átomos. • Explicar los conceptos eléctricos básicos de corriente. mayor será la intensidad de la corriente. Los neutrones son eléctri- camente neutros. Un material puede tener una carga eléctrica positiva o negativa. La intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperes (A). Cuanto mayor sea la cantidad de electrones que pasen por un punto determinado de un circuito. El instrumento que se utiliza para medir la corriente se denomina amperímetro tal como se muestra en la Figura 2-2. La letra “I” se utiliza para representar la cantidad de corriente de un circuito. el átomo de aluminio posee trece electrones y trece protones. los neutrones forman la parte restante del núcleo. Los cables de cobre se utilizan con frecuencia para transportar la corriente eléctrica (los electrones en movimiento). • Corriente continua pulsatoria es la corriente en una única dirección y cuya intensidad varía a intervalos regulares de tiempo. PROTONES Y NEUTRONES Parte del núcleo de un átomo está compuesto por protones. los electrones giran alrededor del núcleo. Dos objetos con carga positiva se repelen. Cada protón posee una carga eléctrica positiva y atrae electrones. Dos objetos con carga negativa también se repelen. . Un átomo contiene la misma cantidad de electrones y protones. ELECTRONES Uno o más electrones giran constantemente alrededor del núcleo de un átomo (así como los planetas giran alrededor del sol). es posible hacer salir a los electrones de sus trayectos circulares y hacerlos pasar de un átomo a otro a lo largo de la longitud del cable (conductor). Tipos de corriente Los siguientes tres tipos de corriente se muestran en la Figura 2-3: • Corriente continua (CC) es el movimiento de los electrones en una única dirección en un con- ductor. CORRIENTE Los electrones en movimiento generan una corriente eléctrica. Cuando se aplica presión eléctrica (tensión) de una batería o generador. • Corriente alterna (CA) es una corriente que cambia en cuanto a dirección e intensidad a interva- los regulares de tiempo. No pueden atraer ni repeler otras cargas. Dos objetos con cargas opuestas se atraen entre sí. Todos los electrones son similares independientemente de los átomos de los que forman parte. Por ejemplo.8 Unidad 2 ► Teoría del Electrón y Ley de Ohm CARGA ELÉCTRICA Se dice que un material tiene carga eléctrica cuando atrae o repele otro material con dicha carga. El amperímetro debe conectarse en serie con otros dispositivos del circuito. Los electrones poseen una carga eléctrica negativa y son mucho más livianos en peso que los protones. Para cada átomo de cobre en el cable. Las baterías de almacenamiento son de uso extendido para alimentación de CC en automóviles y aviones. conocida como tensión. el generador es la que se utiliza con mayor frecuencia debido a su adaptabilidad para aparatos comerciales y residenciales. . Un termopar. La diferencia de potencial eléctrica. CORRIENTE CURRENT 0 0 0 TIME TIEMPO TIME TIEMPO TIME TIEMPO DIRECT CURRENT CORRIENTE CONTINUA PULSATING CORRIENTE ALTERNATING CORRIENTE CONTINUA PULSATORIA DIRECT CURRENT ALTERNA CURRENT TENSIÓN Un circuito cerrado y una fuente de diferencia de potencial eléctrica son necesarios para producir una corriente eléctrica. Los generadores se utilizan ampliamente para instalaciones de CA y CC de alta potencia. genera baja tensión al calentarse. Las células fotoeléctricas convierten la energía de la luz en energía eléctrica. El instrumento que se utiliza para medir la tensión se llama voltímetro. El voltímetro debe conectarse en paralelo con la carga a medir. se obtiene de muchas fuentes. Estas células se utilizan como fuentes de tensión en dispositivos operados por luz. La letra “E” se utiliza para representar la tensión. Unidad 2 ► Teoría del Electrón y Ley de Ohm 9 Figura 2-2 – Amperímetro en línea. Figura 2-3 – Tipos de corrientes eléctricas. El volt (V) es la unidad utilizada para expresar la cantidad de diferencia de potencial eléctrica. formado por la unión de dos metales diferentes. De todas las fuentes de tensión mencionadas. Un terminal es el positivo y el otro. El símbolo que representa al ohm es la letra griega omega. El instrumento que se utiliza para medir la resistencia se llama óhmetro. se utiliza este símbolo para representar los ohms y la letra “R” para representar la resisten- cia. La fuente mantiene un suministro de electrones en su terminal negativo. Ω. RESISTENCIa La propiedad de un material que lo hace oponerse al movimiento de los electrones se denomina resistencia. Los electrones fluyen a través del dispositivo desde el terminal negativo de la fuente al terminal positivo de la fuente. Figura 2-4 – Medidor de volts-ohms-miliamperes (Multímetro). negativo. La resistencia se mide en ohms. La potencia eléctrica debe desconectarse del circuito cuando se utiliza el óhmetro. (Cortesía de Triplett Corp) . Estos terminales poseen polaridad eléctrica.10 Unidad 2 ► Teoría del Electrón y Ley de Ohm POlaRIdad ElÉCTRICa Todas las fuentes de CC poseen dos terminales a los que se conectan los dispositivos eléctricos. El medidor que se muestra en la Figura 2-4 se utiliza comúnmente para medir la resistencia. Todos los materiales poseen algún tipo de resistencia. Los que ofrecen mucha resistencia se llaman no conductores o aislantes. En las fórmulas. Los materiales que ofrecen muy poca resistencia al movimiento de electrones se llaman conductores. la tensión y la corriente. I I = E = 24 volts = 6 amperes R 4Ω Ejemplo: Obtenga la tensión que aparece a través de una resistencia de 8 ohms si la corriente a través de la misma es de 10 amperes. Se utiliza una fórmula simple. cuando la tensión es constante. Unidad 2 ► Teoría del Electrón y Ley de Ohm 11 lEy dE Ohm Es sumamente importante comprender los métodos utilizados para determinar la cantidad de corriente en un circuito. se puede cambiar la corriente modificando la tensión: la corriente aumentará cuando aumente la tensión. La corriente es el movimiento de electrones. La relación exacta de tensión. Tenga en cuenta que tanto la resistencia como la tensión afectan la corriente. La ley de Ohm afirma que en cualquier circuito eléctrico la corriente es directamente proporcional a la tensión aplicada al circuito y es inversamente proporcional a la resistencia en el circuito. Las relaciones entre corriente. tensión y resistencia proporcionan la base para comprender varios tipos de circuitos y sistemas eléctricos. para mostrar la relación de corriente. . corriente y resistencia se expresa mediante la ecuación de la ley de Ohm: I= E R E En donde I de=laIRand = intensidad E R =en amperes corriente I E = diferencia de potencial en volts E I =ohms= 24 volts = 6 amperes R = resistencia en R 4Ω A continuación se presentan otras dos formas de la ley de Ohm: E E = IR y R = I= E I R Ejemplo: Si aparece una tensión de 24 voltsEa través de una resistencia de 4 ohms. tensión y resistencia. En forma similar. E = IR = (10 amperes) (8 Ω) = 80 volts RESumEN La ley de Ohm es la fórmula básica para comprender los fundamentos eléctricos. la ley de Ohm. la corriente aumentará cuando disminuya la resistencia y la corriente disminuirá cuando aumente la resistencia. cuando la resistencia de un circuito es constante. obtenga la corriente a través = IRand E de R= la resistencia. Según la ley de Ohm. y la corriente disminuirá cuando disminuya la tensión. ¿Los protones atraen o repelen a los electrones? _______________________________________________________________ 3. ¿Qué unidades de medida se utilizan para la tensión. la corriente y la resistencia? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Enuncie la ley de Ohm y escriba tres formas de la ley de Ohm que utilizan fórmulas. Cuanto menor es la resistencia. Una corriente que cambia de dirección e intensidad a intervalos de tiempo regulares se deno- mina: _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. La resistencia es una propiedad de todos los materiales que tiende a impedir el movimiento de los electrones.12 Unidad 2 ► Teoría del Electrón y Ley de Ohm La tensión es la diferencia de potencial eléctrica que provoca el movimiento de los electrones. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. ________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. Mencione las partículas que giran en patrones orbitales alrededor del núcleo de un átomo. ¿Qué instrumentos se utilizan para medir la tensión. corriente y resistencia. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. mayor es la corriente. Explique el significado de tensión. la corriente y la resistencia? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 7. REVISIÓN DE LOGROS 1. ¿cuál es el valor de la corriente en el resistor? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 14. Si la lámpara del problema 10 se conecta a una fuente de 240 volts. Si se aplican 60 volts a un resistor de 8 ohms. Se conecta una tostadora a una fuente de 120 volts y genera 8 amperes. Una lámpara eléctrica posee una resistencia de 12 ohms y circula por ella una corriente de 0.) _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. ¿Qué corriente generará? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 13. Un calentador de 5 ohms genera 9 amperes de una fuente de alimentación. ¿cuál es el nuevo valor de la corriente? (Suponga que no hay cambios en la resistencia a medida que cambia la temperatura de la lámpara. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 15. Unidad 2 ► Teoría del Electrón y Ley de Ohm 13 8. ¿Qué tensión debe aplicarse para obtener dicha corriente? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. Un resistor de 8 ohms se conecta a un circuito de 120 volts. Encuentre la resistencia. ¿Cuál es la tensión de la fuente de alimentación? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . ¿Qué corriente es tomada por un calentador con una resistencia de 24 ohms cuando se conecta a una fuente de 120 volts? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. Determine la resistencia de una lámpara que genera 3 amperes cuando se conecta a una fuente de 120 volts. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 11.5 amperes. Si el calentador de 5 ohms del problema 15 se reemplaza por uno de 15 ohms. Si se aplica una fuente de 24 volts. ¿Qué tensión debe aplicarse a una lámpara incandescente de 6. ¿Cuál es el término con el que se denomina a todo lo que tiene peso y ocupa un espacio? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . ¿cuál es la corriente? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 20. ¿qué pasará con la corriente si la tensión aumenta? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 21. ¿qué pasará con la corriente si la resistencia aumenta? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 22. Un amperímetro ubicado en un circuito de iluminación registra una corriente de 3 amperes.14 Unidad 2 ► Teoría del Electrón y Ley de Ohm 16. Si un óhmetro mide la resistencia de una carga en 7 ohms y se aplica una fuente de 28 volts. ¿qué corriente generará el calentador de 15 ohms conectado a la misma fuente de alimentación? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 17. Si la resistencia en un circuito se mantiene constante. ¿cuál es la resistencia del circuito? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 19.4 ohms para que desarrolle una corriente de 20 amperes? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 18. Si la tensión en un circuito se mantiene constante. La dirección Figura 3-1 – Tres lámparas de la corriente en el cable es igual a la dirección del conectadas en serie. Conocer determinadas reglas básicas en la L1 L2 L3 operación de circuitos en serie. En realidad. 15 . paralelos y en serie- paralelos resulta importante a la hora de desarrollar una facilidad para localizar fallas en los equipos eléctricos. movimiento de los electrones. corriente y resistencia en un circuito en serie. La tensión RT = 12Ω a lo largo de los componentes es igual a un tercio de Por lo tanto: Therefore. 1 2 3 TENSIÓN 1 2 3 La tensión total que se aplica a un circuito en serie se distribuye a lo largo de los diferentes componentes del circuito en una serie de caídas de tensión.5amperes ampere la tensión total. II T ==0. U•n•I•D•A•D 3 CIRCUITOS En SERIE ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. el estudiante podrá: • Describir las relaciones básicas de tensión. La Figura 3-1 grafica tres lámparas conectadas en serie con una fuente de tensión. la tensión en cada resistor es proporcional a la resistencia. mayor será la caída de tensión en resistores de igual valor en serie. comprender los problemas eléctricos es I imposible si no se tiene este conocimiento.5 0. E Un circuito en serie es un circuito en el que los – + dispositivos se conectan de manera que haya un solo A B camino para la circulación de corriente. Los tres resistores iguales que se muestran en la Figura 3-2 están conectados en serie. • Aplicar la ley de Ohm para determinar las cantidades desconocidas. Cuanto mayor Figura 3-2 – Distribución de la tensión y corriente: sea la resistencia. un circuito en serie. En la Figura 3-3. la suma de las tensiones en los dispositivos individuales es igual a la tensión total aplicada. En otras palabras: ET = E1 + E2 + E3 + … + En SEGUNDA REGLA DE KIRCHHOFF CORRIENTE Debido a que existe una sola ruta de corriente. en serie.16 Unidad 3 ► Circuitos en Serie 3V 9V 1 2 R1 R2 4 12 12 RT = 16Ω16 Por lo tanto: Therefore. IT = 0.75 amperes I = 0. Esta afirmación puede expresarse de la siguiente manera: IT = I1 = I2 = I3 = In En donde IT = corriente total I1 = corriente a través del componente 1 I2 = corriente a través del componente 2 I3 = corriente a través del componente 3 In = corriente a través del componente n . Esto resulta en la importante regla a continuación para circuitos en serie: La suma de las caídas de tensión en los resistores de un circuito en serie es igual a la tensión total aplicada. la corriente en todos los componentes del circuito es igual. (Cortesía de Advanced Test Products) Como se muestra en las figuras anteriores. resistores de distinto valor.75 ampere Figura 3-3 – Distribución de la tensión y corriente: Figura 3-4 – Multímetro digital. ) RESISTENCIa La resistencia total de un circuito en serie es igual a la suma de las resistencias de todos los resis- tores del circuito. por ejemplo un fusible E E quemado o un cable roto. Cuando esto ocurre. hay una corriente Lamp Lámpara Lamp Lámpara muy grande que circula en los cables hacia el punto de contacto y así los cables se recalentarán. o funciona mal. Por ejemplo. La resistencia total en la Figura 3-1 es la resistencia desde el terminal A al terminal B con la fuente de tensión desconectada. Inc. como ser un interruptor. En forma de ecuación: RT = R1 + R 2 + R3 + … + R n En donde RT = resistencia total del circuito R1 = resistencia del resistor 1 R 2 = resistencia del resistor 2 R3 = resistencia del resistor 3 R n = resistencia del resistor n Ejemplo: La resistencia total para la Figura 3-3 es RT = R1 + R 2. Short Corto Abierto Open Un circuito abierto se forma cuando alguna parte del circuito está abierta. Cortocircuito Short Circuit Circuito Openabierto Circuit Figura 3-6 – Cortocircuito y circuito abierto. . si los dos cables que conducen a una lámpara entran en contacto entre sí. Unidad 3 ► Circuitos en Serie 17 Figura 3-5 – Resistencia de alambre devanado (Cortesía de PowerRohm Resistors. RT = 4 Ω + 12 Ω = 16 Ω Una ruta alternativa de resistencia muy baja en un circuito se denomina cortocircuito (Figura 3-6). se forma una ruta de resistencia prácticamente nula. To connected onedetermine the cur- after another. There fuente. ElE2l= I=TR T1R=2 (20)(2) (20)(3) = 40 volts volts E3-7 – Mismo problema. In RESumEN A series circuit means that the resistive loads are connected one after another. Para The total la determinar resistance corriente. The La resistencia current total es la is then the supplied voltage divided by the total resistances in the The current is suma then dethetodas las resistencias supplied voltage del circuito. accounted for. To determine tras otra. There is no current anywhere in the circuit. las is the cargas The sameisinthen resistivas current all parts estén of the una conectadas the supplied circuit. la the total corriente es igual en todasmust las first partes becircuito. T = 240 V E = IITR 2= Figure 3-7 Sample problem. Example: Find shown theintotal Figure 3-7.type this the of total resistance circuit. it will indicate the sourceExample: voltage. the source voltage must be voltage. la total total resistance. open abierto de However. accounted corriente en ningunaisparte If current a voltmeter used del circuito. is debe se the sum of all calcular the primero rent. E3 =the I R3 = of (20)(7) = 140 volts NoteE3that = ITRT3sum = (20)(7) the =voltage 140 voltsdrops is equal to the total voltage. El ++E60 + E3 = E El 40 + E2 +2 E+3 140 = ET=T240 volts 40 + 60 + 140 = 240 volts volts Example: Find the total40 current + 60 +for140 the=circuit 240 volts shown in Figure 3-8. SUMMARY A series circuit means that the resistive loads are connected one after another. resistance. Example: RT = R1 + Rthe + total R current fordelthe circuitdeshown I Figurain3-8. However. must first the current is thebesame calculated. 2 Figure 3-8 Sample problem. The of in all parts total theresistance circuit. Observe que la suma Note that the sum of the voltageEdropsde las caídas de tensión is E es igual equal a latotal tensión total. las caídas voltagede tensión drops for del circuito de la the circuit source voltage. thethe circuito en inresistance current serie circuit. The total resistance is the sum of all the resistances la resistenciain the circuit. Obtenga Ejemplo: Find the la resistencia total. total rent. del calculated. 18 Unit 3 Series Circuits 18 Unit 3 Series Circuits en Serie 3 ►Circuits 18 18 UnitUnidad 3 Series Circuitos wire. Sin embargo. the total resistance. resistance. 2 R == R 2 1Ω+ +R32 +ΩR+3 7 Ω = 12 Ω 2 RT T= R 1 + R2 + R3 2R 2 = 2 Ω + 3240 ΩV + 7 Ω = 12 Ω I T= 2=ΩET+ =3 Ω +7Ω = 20= 12 Ω amperes 32 R R 12 Ω R 1 R2 R3 I T =ETET =240 240 V = 20 amperes T 1 3 3 V 2 3 7 I T = RT= 12 Ω= 20 amperes R1 R3 IT =RIT1 = 12 I2 =ΩI3 1 R 12 R 37 3 1 3 2 7 I = I = I2==(20)(2) I = 40 volts IT ET=l I=1 I=1TRI21= I3 3 volts ET = 240 V E = IITR 1= = (20)(2) == 40 60 volts volts Figure Figura3-7 ETSample = 240 V problem. and voltage drops for the circuit shown in Figure 3-7.circuit. Tthe total voltage. SUMMARY Figure 3-83-8Sample Figura – Mismoproblem. voltage bythe En este tipo divided dethe cur- circuitos. total current. E2E23= I=TR = (20)(3) T2R=3 (20)(3) (20)(7) == 60 = 60 140 140 volts volts voltsvolts Figure 3-7 Sample problem. point in se debe representar la tensión de la wire. un circuito. RT = R1shown + R2 +inRFigure 3 3-7. a the circuit. If a voltmeter is used at an open point in a circuit. There source is no current anywhere in the circuit. be wire. and voltage drops for the circuit Example: Find the total resistance. In SUMMARY this type of circuit. Example: Ejemplo:Find Find thelatotal Obtenga current corriente total for circuito the circuit lashown in Figure 3-8. However. 1 2 3 RT == R +R +R I 21 RT = R12+1+R62 ++2 2R3 3 I 1 E = =2 +106 Ω = 2+6+2 2 2 +2 120 V 2 E 6 = E10 Ω 120 V E 2 I=T = 10 TΩ = = 12 amperes 120 V R 3 26 RT 120 10 Ω 120 V 6 I T =ETET =120 V V = 12 amperes R23 I T = RT= 10 Ω= 12 amperes R3 RT 10 Ω Figure 3-8 Sample 2 problem. divided byLathe corriente total es resistance. the source voltage must be No hayfor. A series circuitthemeans current is the that the same in allloads resistive partsare of the circuit. Figura 3-7. it will indicate the accounted for. Note that the sum of the voltage drops l + Eis2+ equal Eto 3 =to the voltage.Figure 3-8. Si se is no utiliza un anywhere voltímetro en un in at puntothe ancircuit. source indicará la it will tensión indicate voltage de must the fuente. total current. problema. . Inthe rent. Toisdetermine the sum oftheallcur- this typeEnofun resistances circuit. total. resistance must first be calculated. entonces la tensión suministrada dividido la resistencia total. corriente total yand current. If a voltmeter is used at an open point in a circuit. 7 tres _____________________________________________________ amperes. Find __________________________________________________________________________________________________________________________________ the resistance of a resistor if the voltage drop across it is 51 volts. and the current through it is 3 amperes. __________________________________________________________________________________________________________________________________ R1 = 5 R2 = 10 R3 = 15 RT = ________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ I T = ________________ E1 = ___ E2 = ___ E3 = ___ 5.7 amperes. One load fails to operate. Obtenga la caída de tensión en un resistor de 10 ohms. . 6. La tensión a lo largo de los dispositivos restantes es de 40 volts. __________________________________________________________________________________________________________________________________ . cargas fallan. E 2 =__________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________ 150 V E 3 =__________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________ Figure 3-9 Series circuit. ¿De 3. Statequé three fallacharacteristics of a series circuit. if the current through the resistor Enumere is3. Four 1. + Rn ACHIEVEMENT REVIEW REVISIÓN dE lOGROS 1. Obtenga la resistencia de un resistor si la caída de tensión es de 51 volts y la corriente circulante E1 =es de ________________ 3 amperes. Una de las cargas falla. Four__________________________________________________________________________________________________________________________________ loads are connected in series across 120 volts and a 3-ampere current exists. The voltage across each of the other devices is 40 volts. si la corriente que circula por el resistor ___________________________________________________________________ es de 1. la cuarta load. Solve__________________________________________________________________________________________________________________________________ for the unknown values in the circuit in Figure 3-9. Seloads are connected conectan cuatro cargasin en series serieacross 110 volts a una fuente de 110DC. Unit 3 Series Circuits 19 Unidad 3 ► Circuitos en Serie 19 Rules Reglas for a circuito de un series circuit: en serie: ET = El + E2 + E3 + . ________________________________________ 4. + En IT = Il = I2 = I3 = In RT = Rl + R2 + R3 + . voltsThe loads de CC. 1. __________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. En A voltmeter connected un voltímetro in en conectado succession across each forma consecutiva device a lo largo readsdispositivo de cada 0 across se theleefirst 0 en las threeprimeras loads and tres 110 volts cargas y 110across the volts en fourthcarga. Lasfail to operate. . . características de un circuito en serie.¿Qué Whatfalla circuit fault isse indicated del circuito encuentra en at la cuarta carga? the fourth load?_____________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. 2. . Find the voltage drop across a 10-ohm resistor. ______________________________ del circuito se trata? ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. Secircuit What conectan cuatro fault is cargas en serie________________________________________ indicated? a una de 120 volts y hay presente una corriente de 3 amperes. 2020 Unit Unit 3 Series 3 Series Circuits Circuits Resuelva 7. Resuelva los valores desconocidos en el circuito de la Figura 3-9. Solve for the unknown values if IT =T 10 amperes in Figure 3-10. Find the resistance of a resistor if the voltage drop across it is 51 volts. R1 = 5 R2 = 10 R3 = 15 RT = ________________ 720_03_unit03_p015-022. and the current through it is 3 amperes. 8.3-10. E = E = 80 volts 1 2 E E=1 = E E=280 = 80 volts volts 1 2 R1 = 4 R 2 = ___ E1 = ________________ R1R1= 4= 4 R 2R 2= ___ = ___ E E=1 = ________________ ________________ EG = 1 ________________ E EG= = ________________ ________________ EG RT = G ________________ EG R RT= = ________________ ________________ EG Tensión Total total Voltage R2 = T ________________ Total Total Voltage Voltage R R2= = ________________ 2 ________________ Figure 3-10 Figura 3-10– Circuito Series circuit. 3-12.qxd 4/24/08 4:51 PM Page 20 I T = ________________4:51 PM Page 20 E1 = ___ E2 = ___ E3 = ___ E1 = ________________ E 2 = ________________ 150 V 20 E 3Unit = 3________________ Series Circuits Figure 3-9 Figura 3-9– Series Circuito circuit. en serie.find findE Einin Figure 3-13.9. for 7. 2 30 2 2 1 3030 E = 128 V 1 1 10 1 1 E E= 128 = 128 V V 1 1010 in Figure 9. 5. 1 Figure Figure 3-12Finding 3-12 Finding total total voltage. Find E1 and E2 in the circuit in Figure 3-11. Solve for the unknown values if I = 10 amperes in 7. volts. Figure 3-11 FindingFigure 3-11 voltages. 7. voltage. 2 2 Finding voltages. 3-11. Obtenga 8. 8. 6. 10. circuit. Figure Figure 3-13Finding 3-13 Finding voltage.10.8. Find E1Eand 1 andE2 ininthe circuit circuit ininFigure Figure3-11.qxd 4/24/08 4:51 PM Page 20 00720_03_unit03_p015-022. – Obtener tensiones.Find FindE Einin Figure T T Figure 3-12. Figure 3-12 Finding total voltage. Find9.ETObtenga 3-12. Figure Figure 3-10Series 3-10 Series circuit. 1 1 8 Figura 3-12 – Obtener tensión total. el valor de ET en la Figura 3-12 9. 1 1 Figure 3-13. en serie. If E2 = 54 volts. 2 2 2 . Solve los valores the unknown desconocidos values si ITamperes if IT = 10 = 10 amperes en la Figura in Figure 3-10. Figure 3-11 2 Finding Figura 3-11 voltages. find E1 in Figure 3-13. ________________________________________ 20 Unidad 3 ► Circuitos en Serie ___________________________________________________________________ 6. Find E1 y E22en elthe circuito de la Figura 3-11. Figure 3-13 Finding voltage.qxd4/24/08 00720_03_unit03_p015-022. voltage.If IfE2E=2 =5454volts. 8 8 E 2 E E 6 2 2 I = 3A 6 6 R = 3A 3 I I= 3A R3R3 12 1212 10. Figure 3-10. Solve for the unknown values in the circuit in Figure 3-9. For the circuit 14. 10. if I 15. In 16. 2 .qxd 4/24/08 4:51 PM Page 21 9 R1 1 R3 3 Unit 3 Series Circuits 21 ET 11. Usando el circuito del problema 10. Para el circuito del problema 12. In Figure 3-14. obtener el valor de E2 si E1 = 6 V. obtener ET si R 2 = 4 Ω 13. 3 2 . En la Figura findsithe IR2 current through no se conoce Rde y E3 es 3 if15Evolts. En la Figura 3-14.12. Obtenga E1 y E3 en la Figura 3-14. R2 I = 4A R2 E1 R1 R3 E3 2 5 ET Figure 3-14 Finding voltages.Figure 3-14. find E1. 11. 2 R2 00720_03_unit03_p015-022. obtener la corriente changes to 6A and R is unknown. ¿cuál es el valor de E ? ET if Ra26A IR2 cambia 2 3 14. Para in del el circuito problem 12. Find E1 and E3 in Figure 3-14.find problema = 4y RΩ. Using the circuit in problem 10. valor 1? 2 16. find E R a través de R 3 si E1 = 182volts e I R2 no se conoce.10. For the circuit in problem 12. find E2 if E1 = 6 V. 12. if IR is unknown and E3 is 15 volts. Figura 3-13 – Obtener tensiones. 13. Figura 3-14 – Obtener tensiones.3-14. 1 = 18 volts ¿cuál and es el IR deisEunknown. ¿cuál es 54 volts. Figura 3-13? 2 1 Figure 3-13 Finding voltage. el valor find E indeFigure E1 en la 3-13. 12. 15. E 2 6 I = 3A R3 Unidad 3 ► Circuitos en Serie 21 12 Si EIf2 =E54=volts.no se conoce. . los circuitos paralelos se usan con mayor frecuencia que otros tipos de circuitos. • Obtener un procedimiento para la resolución de problemas en circuitos paralelos. en paralelo. El hecho de que todos los componentes en un circuito paralelo funcionen a la misma tensión se expresa en la siguiente ecuación: ET = E1 = E2 = E3 = En En donde ET = tensión total E1 = tensión en el componente 1 E2 = tensión en el componente 2 E3 = tensión en el componente 3 En = tensión en el componente n 23 . TENSIÓN El circuito que se muestra en la Figura 4-1 es un ejemplo de un circuito paralelo simple. Debido a sus características únicas. Esto hace que cada resistor funcione a la misma tensión que la fuente. Observe que R1 R2 R3 cada resistor está ubicado directamente a lo largo de la ET 3 6 8 principal fuente de tensión. Un compo- nente eléctrico nunca debería ubicarse en un circuito paralelo si posee una tensión nominal menor a la de la Figura 4-1 – Resistores desiguales conectados fuente de tensión. Un circuito paralelo posee más de una ruta de corriente. el estudiante podrá: • Describir las características de los circuitos paralelos. La distribución de la energía en una gran ciudad se logra mediante un laberinto de líneas de alimentación todas conectadas en paralelo. U•n•I•D•A•D 4 CIRCUITOS PARALELOS ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. El número de trayectos separados por donde circula corriente es igual al número de componentes en paralelo. La corriente total de un circuito paralelo es igual a la suma de las corrientes en los componentes separados. La ley de Ohm (RT = ET/IT) muestra que la resistencia total del circuito disminuye a medida que aumenta la corriente en los circuitos paralelos. (Cortesía de Advanced Test Figura 4-3 – Resistores iguales conectados en paralelo. la afirmación se convierte en: ET 15 15 15 Figura 4-2 – Pinza amperométrica CC-CA. Expresada en forma de ecuación. Products) . Resistores iguales Como se puede observar en la Figura 4-3. RT siempre será menor que la R más pequeña del circuito cuando dos o más resistores estén presentes. la resistencia total del circuito es numéricamente igual al valor de resistencia de un dispositivo dividido el número de dispositivos conectados en paralelo.24 Unidad 4 ► Circuitos Paralelos CORRIENTE Los componentes de un circuito paralelo funcionan independientemente unos de otros. en un circuito para- lelo compuesto por dispositivos de igual resistencia. Cada componente toma la corriente de acuerdo con su resistencia. La ecuación que expresa esta afirmación se presenta a continuación: IT = I1 + I2 + I3 + … + In PRIMERA REGLA DE KIRCHHOFF En donde IT = corriente total I1 = corriente a lo largo del componente 1 I2 = corriente a lo largo del componente 2 I3 = corriente a lo largo del componente 3 In = corriente a lo largo de nº de componentes RESISTENCIa A partir del estudio de la ecuación anterior resulta evidente que agregar más ramificaciones paralelas al circuito aumentará la corriente total. agregar ramificaciones paralelas resulta en la disminución de la resistencia total. Por lo tanto. formula may be applied to 1 any 1 parallel Conocida como la fórmula “recíproca”. . this statement becomes N 3 Where RT = total resistance in ohms En donde RT = resistencia total en ohms Where RTR = total RT = R = resistance resistance in15 of =one of= the ohms equal valued resistors in ohms 5 ohms R = resistencia de uno N de los 3 resistores de igual valor en ohms R N = resistance = number of of parallel one of theresistors equal valued resistors in ohms N = número de resistores paralelos N RT = WhereResistance = number of parallel total resistance resistors in ohms Unequal In practice. The total ET can = total voltageby in voltsthe following formula.mediante la siguiente fórmula. total de with parallelthecircuits un circuito paralelo. . apply a known source voltage to the Para obtener In voltage. No simple rule laIn Enapplies practice. with . this statement becomes Unidad 4 ► Circuitos Paralelos 25 one device divided by the number of devices connectedUnit in parallel. This de ramificaciones paralelas. =se expresa 1 circuit + como: + 1 . apply a known source voltage to the IT circuit and determine the total Where current.al applied circuit and determine total current. this statement becomes R 15 RT = = = 5 ohms N 3 one device divided by the numberRT = Rof=devices connected in parallel. . circuit appliesand in this case because determine the totaleach resistor current. in this parallel loscase circuitos circuits eachwith paralelos because conresistors takesthat resistores resistor aque have poseenunequal different valores value values of are for desiguales current more sethe fre- utilizan samecon mayorquently used frecuencia quethan applied voltage. IT To find the total resistance of a parallel R = E T T circuit. This Known as thecircuit resistance “reciprocal” also formula. applied voltage. takes Ohm’sRT = E lawa Tdifferent is then value used to of find current the for total the same resistance. práctica. No values. Expressed 4 Parallel Circuits as an 25 equation. Expressed as an equation. This T = total circuit resistance in ohms formula may be applied IT =tocorriente any paralleltotal circuit en ampereswith any number of parallel branches. any + 1 number of parallel branches.of circuits resistance Lawith aley de Ohm resistors parallel sethat circuit. .la resistencia practice. La resistencia total del circuito también 1 it is = puede 1 expressed + obtenerse + 1 as + 1 .resistors Ohm’s law thatishave then unequal values used to find the are totalmore resistance. Known as the “reciprocal”Where RT R1it isRexpressed formula. descubrir source No latoresistencia simple voltage rule the total. los parallel circuitos circuits paralelos with con resistors resistores that de have igual equal valor. RTOhm’s lawcircuit = total is thenresistance used to find the total resistance. Known as the “reciprocal” 1 formula. Expressed as an 15 = 5 ohms equation. Esta fór- The total circuit resistance mula puede aplicarse a cualquier circuitoRalso Rcan T paralelo1 be R found con 2 R by cualquier 3 using Rthe n following número formula. of + resistance resistor 1 + 1 RT RR12 R R3 =2resistance Rn R1 = resistance of of resistor resistor 12 R3 resistance = resistance of of resistor 23 Where R R2T = = total resistanceresistor En donde R Rn total = resistance of nth resistance R3 = RT = resistencia= resistance 1 resistance ofof resistor resistor 31 R th resistance Rn2 = R1 = resistencia resistance = del resistor of resistance 1 n of resistor 2 R 2 = resistencia del resistor 2 R3 = resistance of resistor 3 R3 = resistencia Rn = del resistor of resistance 3 nth resistance R n = resistencia del resistor n . the same To find the total resistance of a parallel circuit.R parallel = resistance of with circuits one of the equal resistors thatvalued resistors values have unequal in ohms are more fre- Unequal Resistencia Resistance desigual quently used than N parallel = number circuits of with resistors parallel resistors that have equal values. 2 R3 as Rn R = total resistance T Where1 =RT1R1 += total =1 resistance 1 . in ohms Where RTET =Rtotal = total T = voltage Ecircuit T in voltsin ohms resistance I T current En donde E IT = total RT = resistencia T = total total del ininvolts circuito voltage enamperes ohms E = tensión total en volts resistanceIRTalso The total circuit TWhere =can total becurrent found by in amperes using the following formula. se aplica No simple ninguna rule regla simple Unequal en esteapplies caso pero in Resistance cada this resistor case lleva because un each valor diferente resistor takes de a corriente different para value la ofmisma currenttensión for aplicada. aplicar una fuente de tensión conocida fre. Unit 4 Parallel Circuits 25 Unit 4 Parallel Circuits 25 one device divided by the number of devices connected in parallel.utiliza haveentonces apply aequal known para values. . circuito y determinar quently To used latotal than find the corriente parallel total. beexpressed it is found using as formula may be applied to any parallel circuit with IT = total current in amperes any number of parallel branches. 6 T== 24 = . Figure 4-4 Sample problem. laDetermine resistencia their combinada. 4Ω IT Figure 4-4 Sample problem. Example: For the circuit in Figure 4-4. in parallel. + circuit 1R 824 + 4 +243 24 denominator is 24 1 = 1 T+=1 + 1 = 15 RT 3 1 6 8 +84 + 3 24 R T 24 1R ==415 (cross = 15 Lowest common 1 8 T 24 3 24 cruzada) multiply) (multiplicación = RT+ 24+ denominator is 24 R T 24 24 24 1 = 15 (cross multiply) Solving Resolver RT for RT R 1 = 8 +TT4=+24 15R 324= 15 Solving for RT RT 15R RT24 24 248 = 1.625 circuits values) is called the “product over the sum” method. consisting of only two resistors in parallel (with Example: either equal A or 3-ohmRT =resistor unequal 1. 6 find 9 the total current and the current in R2. Determinar parallel.125 RT =1 1 1 RT = 0. combined 1 R 2 = 3 × 6 = 18 = 2 ohms R 1 + R 2 3 + 6 9 Example: For the circuit in Figure 4-4. find the total current and the current in R2. El método simple para la resolución de circuitos compuestos por sólo dos resistores conectados en A simple method Determine their combined resistance.6 ohms RT 24RT = An alternate solution 15 5 is as follows: to this problem Una Solving solución for RT alternativa 15Ra este problema es: T = 24 An alternate solution toRthis 1 = problem is as follows: RT = 24T = 81/3 + 1/6 = 1.333 0. RT = R1 × R2 = 3 × 6 = 18 = 2 ohms R1 +inR2Figure Example: For the circuit 3 + 4-4.6values) ohmsand isa 6-ohm called the “product resistor over the sum” are connected method.167 + 0. suma”. find the total current and the current in R2. R × RT = resistance. ohms 15 1 = 15 (cross multiply) 5 24 = 8 = 1.qxd4 4/24/08 Parallel ► Circuits Circuitos 5:02 Paralelos PM Page 26 26 Unit 4 Parallel Circuits Ejemplo: Obtener la resistencia total del circuito de la Figura 4-1. Ejemplo: Para el circuito E de la Figura 4-4. (with either equal or unequal values) is called the “product over the sum” method. R1 I1 I2 R2 24 V 6Ω E R1 4Ω IT I1 I2 R2 24 V 6Ω E R1 4Ω I 1I T I2 R2 24 V 6Ω Figure 4-4 Sample problem. Ejemplo: Un A resistor 3-ohm de 3 ohmsand yTun de 6 ohmsare Example: resistor aR6-ohm 1 + R 3 + 6están resistor 2 9conectados connected in en paralelo.167 + 0.625 RT = RT = 1 RT = +1.6 + 1/8 15R =5 1ohms RTT= 1/3 + 1/61 + 1/8 An alternate solution to this problem 0. .625 ohms 0. RT 3 6 8 26 Unit 4 Parallel Circuits 1 = 1 + 1 + 1 El mínimo Lowest común common 1RT = 83 + 46 + 38 denominador es 24 denominator is 24 RT 24 24 24 Example: Lowest Find common the total resistance1 = of8 the 4 + 3 in Figure 4-1. ohmsconsisting of only two resistors in parallel circuits RT = 1 T R = 1.125 1 0.333 1 RT +=1/6 + 1/8 1/3 + 0. Determine Rtheir R combined = resistor 3 × 6 = 18 = 2 ohms 1 × R2 = resistance. 26 26 Unidad Unit 4 00720_04_unit04_p023-032.6 0. Example: Find the total resistance of the circuit in Figure 4-1.333 is as +follows: 0.125 1 A simple method of solving . Example: Find the total1 resistance = 1 + 1 of+ the 1 circuit in Figure 4-1.6 (with either equal or unequal A simple method of solving 0. obtener la corriente total y la corriente en R 2. paralelo (ya Example: sea con Aof3-ohm valores solving iguales circuits oresistor diferentes) consisting and 6-ohmofresistor seadenomina only two método de resistors sobre are“producto connectedin parallel in laparallel.167 + 0. 1 = 1 + 1 + 1 RT 1 R1 1R2 1R3 1 = 4-5 –+Problema Figura + de ejemplo. Unidad 4 ► Circuitos Paralelos 27 E R1 0720_04_unit04_p023-032. ITI = I= Therefore. + I + = 4 + 6 = 10 amperes. 1 =RT1 +R11 R + 2 1 R3 RT 1 6 1 12 1 16 1 = + + 1 =RT1 6 8 121 16 × + ×4 + 1 ×3 RT 1 6 1 8 812 1 4 416 1 3 3 .4 . I 1 = E1 = 24 = 4 amperes T Find I1: R2 6 Find I1I:1: I 1 = E1 = 24 = 4 amperes Obtener R2 6 Therefore. T 1 I12+ I2 = 4 + 6 = 10 amperes. and I2. Note: IT may also be found by adding Note:I también Nota: IT maypuede also obtenerse be foundsumando by adding the currents las corrientes I1 e II21.4 Ω I T = ET =R124 6 + 4 10 + R=2 10 amperes RT 2.qxd 4/24/08 5:02 PM Page 27 4Ω IT Unit 4 Parallel Circuits Figura 4-4 – Problema de ejemplo.4 =TE=2 E=1 24 I2 E = E=2 6 amperes R2 E 4 24 I2 = 2 = = 6 amperes R2 4the currents I1 and I2. Example: Find IT in the circuit shown in Figure 4-5. T I I I E R1 R2 R3 120 V E 6Ω 12 Ω 16 Ω R1 R2 R3 E 120 V 1 R Ω 6 12RΩ 2 16 ΩR 3 120 V 6Ω 12 Ω 16 Ω Figure 4-5 Sample problem. Ω R1 +RR×2 R 6 + 64 × 410 24 RT = 1 2 = = = 2.en la Figura 4-5. 27 Unit 4 Parallel Circuits 27 RT = R1 × R2 = 6 × 4 = 24 = 2. Ejemplo: Example:Obtener Find el I valor in the IT en el circuito de circuit shown que se muestra in Figure 4-5.qxd 4/24/08 5:02 PM Page 27 R2 24 V I1 I2 6Ω 00720_04_unit04_p023-032.4 I T = ET = 24 = 10 amperes ET = E1 =RE T 2 2. Por lo tanto. IT = I1 + I2 = 4 + 6 = 10 amperes. Figure 4-5 Sample problem. . 8 ohms. 12 ohms. Rules Rules forparallel for Reglas para parallel circuits: circuitoscircuits: paralelos: EET T==EE1 1==EE2 2==EE3 3. Si se suman las corrientes de la ramificación. the the mina por la cantidad de resistencia en la ramificación.2._______________________________________________________ resistance. but the current may not be the same in each branch. tensión The es la misma current is a lo largo determined cada ramificación. La corriente se deter- by amount resistance ininthe branch. parallel. and 16 ohms. 12-ohm 12-ohm resistors resistors resistores are are de 12 connected connected ohms ininparallel. Four FourCuatro 1. están conectados Calculate Calculate en paralelo.The Theresistance resistancevalues valuesare are44ohms. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ . Four Fourresistors resistorsare areconnected connectedininparallel. 8 ohms. each La branch. .++I In T 1 2 3 n 11 == 11 ++ 11 ++ 11 .==EEn n I IT==I I1++I I2++I I3. The current is determinedde Los branch. together.The Thevoltage voltageisisthe thesame sameacross acrosseacheach branch. thetotal the Calcule latotal circuittotal del circuit resistencia resistance. .qxd denominator = + denominadorises48 48 48 48 48 1 = 15 Cross RT 48 Multiplicación cruzada multiply 28 28 Unit44Parallel Unit ParallelCircuits Circuits 15RT = 48 48 = 3.2 RR T T== 48 = 3. Calculate the total circuit resistance. circuitos but the paralelos current poseen may notramificaciones be the same de inresistencia. .5. branch.2 3. 1 = 1 + 1 + 1 RT R1 R2 R3 1 = 1 + 1 + 1 RT 6 12 16 1 = 1 × 8 + 1 ×4 + 1 ×3 RT 6 8 12 4 16 3 Lowest common 00720_04_unit04_p023-032.qxd 4/24/08 5:02 5:02PMPM Page 8Page2828 4 + 3 El mínimo común 4/24/08 00720_04_unit04_p023-032. 12 ohms. Calculate the total circuit resistance. AA RR T T 3. . 6Ω 12 Ω 16 Ω 28 Unidad 4 ►Figure Circuitos Paralelos 4-5 Sample problem. bythe the amountofofpero la corriente resistance no thepuede ser equivalente en cada una de ellas. . IfIfthe thebranch branch currents currents areadded are added together. resistance. ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. and 16 ohms. ΩΩ 15 15 E 120 37. suma corresponde a la corriente total. dichacurrent. .5 I TI T==ET T==120 ==37. _______________________________________________________ circuito.2 SUMMARY SUMMARY RESumEN AAparallel parallelcircuit circuithas hasbranches branchesofofresistance. ohms. .2. .++ 11 T T RR RR 1 1 RR2 2 RR33 RRn n ACHIEVEMENT ACHIEVEMENT REVISIÓN REVIEW REVIEW dE lOGROS 1.1. el sum sum is the total is thedetotal resultado current. parallel. Obtenga la tensión total. ET. Si el circuito del problema 4 está conectado a una alimentación de 150 volts. Los resistores mencionados en el problema 2 están conectados en paralelo a través de un suministro de 120 volts de CC. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Cuatro resistores están conectados en paralelo. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. a. b. Los valores de resistencia son 4 ohms. 60 Figura 4-6 – Obtener las tensiones totales. 40 3A __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Calcule la resistencia total del circuito. Obtener la resistencia total del circuito. en el circuito que se muestra en la Figura 4-6. 12 ohms y 16 ohms. Unidad 4 ► Circuitos Paralelos 29 2. Obtener la corriente total. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. Calcular la corriente en cada resistor. Determine la resistencia total de un circuito compuesto por un resistor de 10 ohms y uno de 30 ohms conectados en paralelo. c. 8 ohms. ¿cuál es el valor de corriente en cada resistor? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. ¿cuál es el valor de R 3? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. Figura 4-8 – Obtener la resistencia. 3A 6A ? R1 R2 R3 E 10 Ω 5Ω __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 8. 15 A Figura 4-7 – Obtener la corriente. E 75 volts R1 R2 = _ 10 __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. ¿Cuál es la corriente total en el problema 9? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Para el circuito del problema 7. si la resistencia total del circuito es 7.5 ohms.30 Unidad 4 ► Circuitos Paralelos 7. Obtener la corriente que circula por R 3 en el circuito que se muestra en la Figura 4-7. Obtener el valor de R 2 para el circuito que se muestra en la Figura 4-8. Utilizando el circuito de la Figura 4-10. 9A E 4A R = Ω R2 = 60 Ω R3 = Ω R1 = 30 Ω __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. Obtener los valores de R 3 y RT. Los amperímetros del circuito de la Figura 4-9 indican 4 amperes y 9 amperes. tal como se muestra en la imagen. Figura 4-10 – Obtener la corriente. Para el problema 11. Figura 4-9 – Obtener la resistencia. 10 Ω 100 V ET 20 Ω 20 Ω IT __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 14. Obtener IT para el circuito de la Figura 4-10. ¿cuál es la corriente que circula a través del resistor de 10 ohms? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . ¿cuál es la tensión total. E? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 13. Unidad 4 ► Circuitos Paralelos 31 11. 32 Unidad 4 ► Circuitos Paralelos 15. y ET se cambia a 120 volts. si el resistor de 10 ohms se cambia a 20 ohms. si hay un corte en el resistor de 10 ohms que produce un “circuito abierto” en la ramificación de 10 ohms. ¿cuál es el valor de IT? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 16. ¿cuál será la corriente total. IT? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . En la Figura 4-10. En la Figura 4-10. el estudiante podrá: • Explicar las características de circuitos mixtos. El reóstato R. en especial R1 R3 baterías. Al combinar los circuitos en serie y paralelo R por lo general resulta necesario cumplir los requisitos eléctricos y agrupar los dispositivos en un circuito E para obtener un valor determinado de resistencia. R1 y E R3 están conectados en serie y R2 y R4 también. es aconsejable agrupar las fuentes de tensión. U•n•I•D•A•D 5 CIRCUITOS MIXTOS ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. La Figura 5-2 representa otro circuito mixto. para obtener la tensión y la capacidad de corriente correctas. está conectado en serie con L1 y L2 como un grupo. En este circuito. L1 L2 En los circuitos mixtos también es necesario agrupar los dispositivos en los circuitos de control para la iluminación en auditorios y escenarios así Figura 5-1 – Circuito mixto. utilizado para controlar la corriente E en este circuito. En la Figura 5-3. Los resistores R3 y R4 constituyen otra com- binación en paralelo. Figura 5-2 – Circuito mixto. En muchos casos. 33 . los resistores se agrupan en otra configuración de circuito mixto. En este circuito. Las dos ramificaciones en serie ahora están en paralelo. Los resistores R1 y R 2 están conectados en paralelo R1 R3 3 6 entre sí. Figura 5-3 – Circuito mixto. • Demostrar un procedimiento para la resolución de problemas que impliquen circuitos mixtos. El circuito que se muestra en la Figura 5-1 es R2 R4 un ejemplo de un circuito mixto. La combinación en paralelo de R2 R4 R1 y R 2 está conectada en serie con la combinación 9 12 en paralelo de R3 y R4. como para el control de motores. las lámparas L1 y L2 constituyen el circuito paralelo. En la Figura 5-6.34 Unidad 5 ► Circuitos Mixtos CIRCuITOS EQuIValENTES Los métodos utilizados para determinar la corriente. la resistencia equivalente de los resistores en paralelo R 2 y R3 es de 12 ohms. En este caso. RESOluCIÓN dE uN CIRCuITO Una vez que se obtiene la resistencia total de un circuito. Figura 5-7 – Circuito equivalente. RC. equivalente en valor a la suma de R1 y R3. R1 y R3 se combinan como una resistencia simple R A. La resolución de problemas en los circuitos mixtos se facilita por la resolución de estos circuitos en circuitos equivalentes. R1 R1 8 8 E E 120 V R 2. la tensión y la resistencia en circuitos en serie y paralelos se aplican también en los circuitos combinados. RA R 9 C 6. se puede determinar la corriente total así como la corriente en otras partes del circuito según la ley de Ohm. R B reemplaza a R 2 y R4. La corriente total en el circuito mixto original. 3 R2 R3 120 V I 20 30 T 12 6A Figura 5-6 – Circuito mixto. Figura 5-3.3 RB 21 E E Figura 5-4 – Circuito equivalente. La Figura 5-4 es equivalente a la Figura 5-3. para concluir en el circuito final equivalente de la Figura 5-5. R A y R B pueden combinarse en un solo resistor. es equivalente a la corriente del circuito en serie simple de la Figura 5-5. De igual manera. Figura 5-5 – Circuito equivalente. . 6 amperes 8 8 8 I I 3I 2 is I R 3 3 I22 =I20 72ohms volts 72 volts = 3. the current through R1 1 R8 R 1 I3 IR = 72 volts = 3.4 amperes I2 20 R 20 20 30 30 30 3I = the current 72 through volts = 2. Example: Find the total current (IT) in the circuit shown in Figure 5-9.6 amperes E I I 6A 8I I 20 ohms 20 ohms T T T 3 andI 2the = 72 volts current = 3. as shown in Figure 5-8.= amperes T 1 2 = 3. 2 combination of RR23. Ejemplo: Example: Obtener Findlathe corriente total (I(I total current T)Ten ) inelthe circuito circuitque se muestra shown en la5-9. largovolts. problem. the voltage es 72Rvolts. 00720_05_unit05_p033-040.6 amperes through R 3 is E120 E VE 6 A6 A 6 A I I2 R2 72 V R3 I andand the20 theohms current through current throughR3 isR is 120 120VV120 V T 2 I 2 RI 2 2 R 20 R 722V 72 72 R3 R R Y la72 corriente a través de R 3 es3 E 6A 2 V V 3303 I and= 72 volts volts = 2.and R 3. I 3 = 72 30 ohms volts = 2.T 3× =R62. 30 ohms Figure 5-8 Circuit problem.6 . R1 RR 2R 2isesis 2Finally.3 parallel = 6 amperes of R2 =and × 12 ohms 72 volts. across the these current resistors through across is these RFinalmente.4 amperes 330 ohms 20 30 Figure 5-8 Circuit problem. resistors la corriente the equivalent aislo isresistance 72 72 volts. Circuit Problema de problem. largo de estos resistores across R2. circuito. 8 8 12 12 Figure 5-9 Sample problem. in Figure Figura 5-9.3 Finally.3 = 6 amperes × 12 ohms = 72 volts. Figure 5-9 Figure 5-9 Sample Sampleproblem. as shown asdeshown of in Figure the parallel in Figure 5-8. as ofshown incombination the parallelFigure 3 5-8.3 × R T en 2. combination of R2 and R3. 3Tes IT20 resistance across R xofR is the ohms = 6 parallel x 12 ohms = 72 = 6 combination I2.3amperes amperes × 12 = of volts.qxd 4/24/08 5:04 PM Page 35 00720_05_unit05_p033-040. R2across Finally.qxd 4/24/08 5:04 PM Page 35 00720_05_unit05_p033-040.voltage Rvolts.4 R amperes 3 is 120 V 2 72 V R 3 3 I30=ohms = 2. 8 12 8 12 8 12 12 8 12 8 12 120 V 120 V 120 V 2 120 V120 V 22 2 2 RT = 2 + 8 × 8 + 12 ×12 8 + 8 8 ×128+12 ×12 =2T+2=8+×28+8×+812+ ×12 12×12 RR TT =R + 12 8 +88+88+128+12 12 12+ + 12 12 RT = 2 + 4 + 6 = 12 Ω IRTRT ==RE2TT+==42120 = 2 + +4+6+4==6+10 6AΩ 12= =1212ΩΩ TR 12 E T 120 I T = I T E=T=ET 120 T ==120 10 A= 10 A I T =RT R= 12 T 12= 10 A RT 12 .3 is the como The equivalent se muestra voltage acrossresistance is Iof enRla2.3 these resistors is the equivalent is 72resistance volts. 5-8.3 paralelo de R y R × .R2. amperes Figure Figura 5-8 Circuit Figure5-8 –5-8 problem.qxd 4/24/08 5:04 PM Page 35 Unit 5 Series-Parallel Unidad Circuits 5 ► Circuitos Mixtos 3535 Por lo tanto. la Figura 5-7 es el circuito en serie equivalente de la Figura 5-6. the voltage is2. Example: Example: Find Find the thetotal totalcurrent current (IT)(IinT)the in circuit the circuitshown shown in Figure in Figure 5-9.12 la ohms tensión a 72 lo volts. ohms =Dado R2 and que R 2. 3 es la 3.the Because voltage Finally.3 is120 20 ×20 ITohms volts ohms R2. 8 12 12 Figure Figura 5-9 5-9 Sample – Mismo problem. problema.3 is I 2.3Laistensión theThe a lo largo de equivalent voltage R 2. Because The total current is I = 6 amperes = amperes R2. 5-9.3Figura ×the T 5-8. 2.4. y la resistencia total Unit 5 Series-Parallel Circuits 35 es resistance la siguiente: is as follows: Unit 5 Series-Parallel Circuits 35 R = R1 + R2 × R3 resistance is as follows: T R2 + R3 Unit 5 Series-Parallel Circuits 35 resistance is as follows: R2 × R3 1 +× 30 =T 8=+RR20 RT R × resistance is as follows: RT = R1 + 20 +R330 2 R 2 + R3 R2 +×20 R3 RT =RRT1 =+ R 2+ R3× 30 8600 +R×2 +30 RTRT= =8 +820 R=3+830 20 + 12 20 5030 + RT =R8T+=208×+ 60030 = 8 + 12 20Ω RTRT= =8 +20 600 +=30 50 8 + 12 50 +=600 RT =R8T120 20 =Ω8 + 12 volts TheLatotal current corriente totalises: RITT==20 Ω50 = 6 amperes 20 ohms The total current is RT =I T20=Ω 120 volts = 6 amperes The total current is I T = 120 volts = 6 amperes The voltage across R2. theBecause 72Because resistencia The voltage equivalente across de la R combinación 2. these the the resistors current currentis through 72 through volts. ¿qué componentes del circuito se encuentran conectados en serie? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 1 b. Mediante el empleo de la ley de Ohm.36 Unidad 5 ► Circuitos Mixtos RESumEN En un circuito mixto simple. ¿Qué componentes del circuito están conectados en paralelo entre sí? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Esta corriente pasa a través de las resistencias que se encuentran en serie con la fuente de tensión. En la Figura 5-6. y la resistencia total es la suma. REVISIÓN dE lOGROS 1. Esta resistencia se conecta luego en serie con otras resistencias del circuito. la corriente total es equivalente a la suma de las corrientes en cada una de las ramas . a. Suponer que cada uno de los resistores de la Figura 5-2 posee una resistencia de 100 ohms. a. La corriente total también puede calcularse convirtiendo el circuito mixto en un circuito en serie. ¿qué componentes del circuito están conectados en serie? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ R1 R2 Figura 5-10 – Conexión en serie y paralelo. R3 R4 M V EG . se puede calcular la corriente total. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Obtener la resistencia total del circuito. En la Figura 5-10. Las resistencias de las ramas pueden convertirse en una resistencia simple. Si 120 volts se conectan a través de los puntos A y B en el circuito que se muestra en el problema 6. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ Figura 5-12 – Obtener B la resistencia total. Determinar la corriente total en el circuito de la Figura 5-11. Determinar la corriente a través de un resistor de 6 ohms para el circuito utilizado en el pro- blema 4. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ Figura 5-11 – Obtener la corriente total. Determinar la resistencia total del circuito de la Figura 5-12 entre los puntos A y B. ¿Qué componentes están conectados en paralelo? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿cuál es la corriente a lo largo del resistor de 4 ohms? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . 10 5 7 A 4 12 7. 8 3 120 V 6 5. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. Unidad 5 ► Circuitos Mixtos 37 3 b. ¿cuál es el valor de Eg e I3? 10 Figura 5-14 – Obtener la tensión y corriente. I3 I2 IT Eg 45 V 15 9 __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Los dos resistores en la ramificación A-B del circuito tienen igual valor. Cinco resistores de 4 ohms están conectados de manera que su resistencia combinada será igual a 5 ohms. A Figura 5-13 – Obtener la resistencia. Si IT = 8 amperes en el circuito de la Figura 5-14. Dibujar el diagrama del circuito. 8A R 240 V 120 R B ¿Cuál es el valor de cada resistor si el amperímetro indica 8 amperes? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. Para el circuito del problema 9 (Figura 5-13).38 Unidad 5 ► Circuitos Mixtos 8. 9. ¿cuál es la tensión a través de uno de los resistores R? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 11. Para el circuito del problema 11 (Figura 5-14). si la tensión a través de las ramas en paralelo pasa de 45 volts a 90 volts. Dibujar el diagrama del circuito en serie equivalente para el circuito del problema 11 (Figura 5-14). IT? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 13. obtener la tensión a través del resistor de 4 ohms. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 16. 14. ¿Cuál es el valor de la tensión a través del resistor de 8 ohms en el problema 14? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Unidad 5 ► Circuitos Mixtos 39 12. Utilizando el circuito del problema 14 (Figura 5-15). ¿cuál es la corriente total. 6 8 Figura 5-15 – Obtener la corriente total. 4 12 IT 72 V __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 15. Obtener la corriente total para el circuito que se muestra en la Figura 5-15. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 18. Obtener la corriente a través del resistor de 6 ohms en el circuito del problema 14.40 Unidad 5 ► Circuitos Mixtos 17. ¿Cuál es el valor de la corriente a través del resistor de 12 ohms en el diagrama de circuito del problema 14? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . todos los equipos eléctricos son clasificados por el fabri- cante. La unidad de trabajo es kilogramo-metro (kgm). se utiliza o se consume energía. medida en kgm. se clasifica según la salida de potencia eléctrica. Por lo tanto. el trabajo realizado es equiva- lente a 2 x 3. Es decir. o cuando una fuerza de 1 kilogramo actúa a través de una distancia de 1 metro. es equivalente a la fuerza en kilogramos multiplicada por la distancia en metros. La cantidad de trabajo realizado. debe existir una fuerza que lo ponga en movimiento. el estudiante podrá: • Debatir la relación del trabajo con la potencia. Un electricista no puede instalar un motor eléctrico y esperar que funcione correctamente y con seguridad a menos que se conozcan los requisitos de caballos de fuerza de la carga. Cuando los electrones circulan en un circuito. cuando se realiza un trabajo. U•n•I•D•A•D 6 EnERgÍA ELÉCTRICA Y POTEnCIA ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. Esta información le permite al usuario calcular el costo operativo antes de adquirir el producto. • Aplicar los conceptos de energía y potencia en problemas prácticos. la tensión y el tipo de corriente requerida por lo general se especifican en la placa de identificación del componente. Para asegurar una operación correcta. La fuerza produce o tiende a producir movimiento o cambios en el movimiento. que expresa la cantidad de trabajo realizado cuando se levanta un peso de 1 kilogramo verticalmente a 1 metro. o Trabajo = fuerza x distancia Si se levanta un peso de 2 kilogramos a una distancia de 3 metros. La energía es la capacidad de generar trabajo. Es necesario comprender el significado exacto de todos los tipos de clasificaciones eléctricas. Los daños en el generador resultan de un uso con salidas superiores a esta clasificación. una fuerza debe hacerlos circular. Un generador. por ejemplo. 41 . TRabaJO Para que un objeto se mueva. Para levantar un peso se requiere trabajo. ó 6 kgm. 5 segundo El watt (W) se utiliza como la unidad de energía eléctrica. una para tensión y otra para corriente. .) Trabajo realizado (kgm) Potencia (kgm por segundo) = Tiempo (segundos) Una unidad de potencia comúnmente utilizada es caballos de fuerza (hp): kilogramo-metro 1 caballo de fuerza (hp) = 76. La potencia mecánica por lo general se expresa en kilogramo-metro por segundo (kgm/seg. se necesitará más potencia que si se levantara el mismo peso a 3 metros en 5 minutos. Cuanto más rápido se realice una determinada cantidad de trabajo. POTENCIa La potencia es la tasa a la que se realiza un trabajo.42 Unidad 6 ► Energía Eléctrica y Potencia El trabajo no es una función del tiempo. mayor será la potencia necesaria. Un motor elevador realiza prácticamente la misma canti- dad de trabajo al elevar rápidamente un automóvil hacia la parte superior de un edificio que al elevarlo lentamente. Bobina de tensión Voltage coil Bobina de corriente Current coil Figura 6-1 – El vatímetro contiene dos bobinas. El instrumento que se utiliza para medir la energía se llama vatímetro (Figura 6-1). Si se levanta un peso de 2 kilogramos a 3 metros de altura en 1 minuto. Si bien el trabajo es casi el mismo. el motor debe ser mucho más potente en la primera instancia que en la segunda. en las que I representa el número de amperes. En los circuitos de CC. Si se utiliza 1 watt por 1 hora. un kilowatt/hora es la energía consumida cuando se utiliza 1 kilowatt por 1 hora. Unidad 6 ► Energía Eléctrica y Potencia 43 Cuando hay 1 amper en un circuito por la presencia de una fuente de 1 volt.000 La energía eléctrica puede convertirse en energía mecánica a través de un motor eléctrico. La energía consumida en los circuitos eléctricos se mide en watts-hora (W-h). se proporcionará 1 caballo de fuerza de potencia mecánica. 746 watts = 1 caballo de fuerza (hp) En realidad. Costo de energía utilizada = kilowatts/hora usados x pesos por kWh Costo = kWh x pesos/kWh Determinar el costo de un televisor que funciona durante 6 horas. El kilowatt/hora (kWh) es equivalente a 1.5 centavos 1. entonces por cada 746 watts de potencia eléctrica aplicada al motor. La energía consumida se mide con un instrumento denominado contador watt/hora. está pagando por la energía utilizada. la fricción de los rodamientos y la fricción de aire. Se puede utilizar una fórmula simple para determinar el costo de energía consumida: watts x horas usadas x pesos por kWh Costo = 1. El equipo está clasificado a 150 watts y el costo de energía es a una tasa de 5 centavos por kWh. La potencia que proporciona no siempre es equivalente a la potencia suministrada. Siempre ocurren pérdidas debido a la resistencia interna del motor. no la potencia.000 watts/hora. la energía eléctrica en watts siempre puede obtenerse a través de una de las siguientes fórmulas.05 Costo = = $0. 150 x 6 x 0. se utiliza 1 watt de potencia en dicho circuito.045 ó 4.000 watts.pérdidas . Si el motor pudiera proporcionar exactamente la misma cantidad de potencia que la que recibe. el motor no es 100 por ciento efectivo. Entrada = salida + pérdidas Salida = entrada . ya que parte de la potencia entregada es utilizada por las pérdidas que se producen en el motor. 1 kilowatt es equiva- lente a 1.000 Ó Es decir. En otras palabras. La potencia suministrada al motor debe ser mayor a la que este proporciona. la cantidad de energía consumida es 1 watt/hora. R es el número de ohms y E es el número de volts: E2 Potencia = I X E Potencia = Potencia = I2 X R R El kilowatt (kW) es una unidad de energía eléctrica comúnmente utilizada. Cuando abona la boleta de la luz en su hogar. obtener la siguiente información: minute a. Percent Efficiency = Output power × 100 Input power IT = E = 45 = 5 A R1 + RLAMP 7 + 2 a.05 = $0. El costo Power operativo=I×E de la lámpara por 24 horas2 a 4 centavos por kWh. significa que necesita 60 watts de potencia para hacerla encender.2. La potencia proporcionada a la lámpara. y siempre es menor al 100 por ciento. Cuando el trabajo se realiza en un período de tiempo.000 × Cost per kWh 1. Un caballo de fuerza de potencia mecánica es equivalente a 746 watts de potencia eléctrica. pagamos por la potencia en un período de tiempo (watts en cantidad de horas). Si una bombilla indica 60 watts. 1.8 cents La energía es la capacidad de generar trabajo. la unidad de energía que abonamos se expresa en watts-horas.048 24 × 0.000 Cost = 150 × 6 × .000 ó 4.000 = 50 ×= 0.44 Unidad 6 ► Energía Eléctrica y Potencia El porcentaje de rendimiento de una máquina es la proporción entre la potencia de salida y la potencia de entrada. . Es decir.04 = 1. min potencia de salida Porcentaje de rendimiento = x 100 Power (foot-pounds per minute) = Work done (foot-pounds) potencia de entrada Time (minutes) 1 horsepower (hp) = 33. Power = E R R1 2 Power = I × R 7Ω = Watts × Hours Used × Dollars2 per kWh Lamp Lámpara 45 V Cost E Ω 1. b.000 foot-pounds Ejemplo: En el circuito que se muestra en la Figura 6. Cuando adquirimos el servicio de electricidad de una compañía eléctrica.045 or 4. se genera potencia.8 centavos RESumEN = 0. La compañía eléctrica vende energía en kilowatt-horas.04 b.000 50 x 24 x 0.5 cents 1.000 Figuras 6-2 – Mismo problema.048 or 4. La energía eléctrica es equivalente a la energía mecánica. PLAMP = IT2 R LAMP = 52 (2) = 50 watts P LAMP = IT 2 RLAMP = 52 (2) = 50 watts watts x horas x costo por kWh Costo = Cost = Watts × Hours 1. ¿Qué especificación en caballos de fuerza se necesita para el motor? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿Cuál es la potencia utilizada en watts? ¿Y en kilowatts? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Tostadora eléctrica con una especificación de 1. a una velocidad constante. Un soldador eléctrico requiere de 5 amperes a 110 volts. Un motor debe levantar un elevador de autos que pesa 1000 kilogramos a una altura de 400 metros en 4 minutos.000 watts a 120 volts. Unidad 6 ► Energía Eléctrica y Potencia 45 REVISIÓN DE LOGROS 1. Obtener el costo operativo de 10 lámparas de 100 watts.100 watts. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. a tensión nominal. durante 11 horas a una tasa de 10 centavos por kilowatt-hora. ¿Qué corriente se necesita si funciona a 110 volts? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Dispositivo con una especificación de 1.5 amperes al conectarse a una fuente de 240 volts. ¿Qué corriente gene- rará? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Determinar el rendimiento total de un motor que proporciona 2 hp a una carga si genera 7. El circuito primario de un transformador (entrada) genera 12 amperes cuando se lo conecta a una fuente de 2.400 volts. Un elemento térmico de 5 ohms genera 20 amperes desde la fuente de alimentación. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. R1 R2 12 V 4 8 __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Un amperímetro conectado en el circuito secundario (salida) indica 115 amperes a 240 volts. ¿Qué potencia usará? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 8.46 Unidad 6 ► Energía Eléctrica y Potencia 7. Calcular el porcentaje de rendimiento del transformador. La tostadora del problema 6 (mismo elemento térmico) se conecta a un circuito de 240 volts. Determinar la potencia que toma R 2 en la Figura 6-3. ¿Cuántos kilowatts de potencia se proporcionan a este elemento? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 11. Figura 6-3 – Obtener la potencia. Determinar el costo operativo de un reloj eléctrico de 2 watts por 365 días a 3 centavos por kilowatt-hora. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. ¿cuál es la potencia total de los dos resistores combinados? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 13. Obtener la potencia en R 3 en la Figura 6-4. obtener la potencia total del circuito. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 15. Para el circuito del problema 11. ¿Cuál es la potencia que toma R4 en el circuito del problema 13? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . 9A 10 7A R1 ET 6 R4 R3 3 __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 14. R1 Figura 6-4 – Obtener la potencia. Unidad 6 ► Energía Eléctrica y Potencia 47 12. Para el circuito del problema 13. . • Enumerar los aspectos más importantes acerca del mantenimiento de las baterías. las lámparas portátiles y las instala- ciones eléctricas de emergencia. El número de celdas utilizadas depende de la tensión total necesaria. el estudiante podrá: • Describir las características eléctricas de las baterías de plomo-ácido. CEldaS La unidad básica de una batería se llama celda (Figura 7-1). Figura 7-1 – Celdas primarias. probar. Una batería por lo general está constituida por un grupo de celdas individuales conectadas en serie. La habilidad de instalar. (Cortesía de GE Industrial Systems. U•n•I•D•A•D 7 BATERÍAS ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. los aviones. Fort Wayne. Miles de baterías se usan para los automóviles. Indiana) 49 . cargar y mantener las baterías es una ventaja importante para cualquier electricista aprendiz bien capacitado. • Demostrar cómo se prueban y cargan las baterías. Un depósito de electrolitos elimina la necesidad de agregar agua. llamadas electrodos. una característica que no se encuentra en las baterías tradicionales. ya que cuando se descargan. caucho. . Un grupo de placas forma el electrodo positivo. Este tipo de batería no requiere agregar periódicamente agua a la solución de electrolitos gracias a su diseño. como separadores para evitar que los electrodos entren en contacto. baTERÍaS TRadICIONalES Las características internas de una batería de plomo-ácido tradicional se muestran en la Figura 7-2. baTERÍaS lIbRES dE maNTENImIENTO La Figura 7-3 presenta una batería moderna libre de mantenimiento. La celda secundaria puede recargarse mediante el paso de corriente continua en la dirección correcta. La batería libre de mantenimiento debe comprarse con los bornes ubicados en la parte superior o lateral para cumplir con los diferentes requisitos de instalación. Se utilizan materiales aislantes como vidrio. etc. El recipiente de cada celda cuenta con una ventilación y una tapa de ventilación. Conector Tapón de Tapón de ventilación de enlace llenado Borne Tuerca hermética Orificio de llenado Borne terminal Tubo de llenado en la cubierta Manija para Cinta Junta Conector transportar positiva del borne terminal Cinta Carcasa Placa positiva negativa Cinta Separador de de placa cauho (aislante) Nivel del electrolito Depósito Separador de madera Placa negativa Placa Carcasa negativa Placa Espacio para Separador positiva depósitos (sedimentos) Nervadura Espacio para depósitos Nervadura (sedimentos) Figura 7-2 – Batería de acumuladores tradicional. por lo general se desechan. Dos grupos de placas de plomo cubiertas. Este tipo de baterías pueden usarse una sola vez. mientras que el restante forma el electrodo negativo.50 Unidad 7 ► Baterías Las celdas primarias y las celdas secundarias son tipos de celdas de uso extendido en el campo de la electricidad. Dos tipos comunes de baterías son las de celdas de níquel-cadmio y las de celdas de plomo- ácido. Estos dispositivos permiten la liberación de los gases a través de la celda durante la carga y la adición de agua destilada que se pierde por evaporación y durante la carga. A las celdas primarias se las conoce comúnmente como celdas secas. se sumergen en una solución diluída de ácido sulfúrico conocida como electrolito.. En términos generales. La tensión de una celda. las baterías de tensión más alta contienen más celdas. . una batería grande posee una clasificación por amperes-hora alta. Unidad 7 ► Baterías 51 Disponible con bornes superiores o laterales Depósito de electrolitos que Tapa de no requiere colector para agregar agua evitar fugas de ácido Conector a través de la pared para proporcionar la ruta conductora más corta Placas positivas y negativas con separadores de vidrio Figura 7-3 – Batería libre de mantenimiento. La corriente suministrada por una batería de acumuladores depende de la tensión. no depende del tamaño o del número de placas. una división de Chloride Incorporated) ClaSIFICaCIONES dE baTERÍaS Las baterías se clasifican según la capacidad de tensión y amperes-hora. Cuando cada una de las celdas de una batería de plomo-ácido se clasifica a 2. la tensión total de la batería es 6. Una batería clasificada a 100 amperes-hora se descargará por completo en 100 horas a una tasa de 1 amper por hora. con tres celdas conectadas en serie (posi- tivas ó negativas). la cual está determinada por el estado del electrolito. Por lo tanto. ClaSIFICaCIÓN POR amPERES-hORa El tiempo necesario para descargar una batería a una corriente de carga determinada se establece por medio de su capacidad de amperes-hora. o en 50 horas a una tasa de 2 amperes por hora.0 volts. (Cortesía de Chloride Battery Division. las condiciones físicas y la resistencia del circuito de carga. Por lo general. y por el tamaño y número de placas. no obstante. La salida de corriente máxima se ve limitada por la resistencia interna de la celda.0 volts. una celda más grande tiene la capacidad de suministrar mayor corriente que una celda más pequeña. La clasificación por amperes-hora es función del tamaño y del número de placas en una batería. conocida como el estado de carga. La ecuación que expresa esta afirmación es la siguiente: Peso del volumen de una sustancia Peso específico = Peso de un volumen equivalente de agua dulce Por ejemplo.84 Kg. Cuanto menos se hunda la boya. un litro de ácido sulfúrico concentrado pesa aproximadamente 1. El peso específico se determina de la siguiente manera: Peso específico = 1. Un litro de agua dulce pesa aproximadamente 1 Kg. El estudiante debe tener un conocimiento general como mínimo sobre el significado de peso específico para probar una batería de acumuladores.52 Unidad 7 ► Baterías El número de horas que durará la batería a una corriente de carga determinada puede extraerse a partir de la siguiente fórmula: Horas = amperes-hora Amperes Por ejemplo. Peso específico El peso específico es la proporción entre el peso del volumen de una sustancia y el peso de un volumen equivalente de agua dulce. La condición de una batería. el instrumento que se utiliza para medir el peso específico. La boya se sumerge en un líquido hasta un cierto nivel.).84 = 1.84 1 La parte importante del hidrómetro. .84. la boya se hundirá hasta que la superficie del líquido alcance los 1. Las baterías deben cargarse siempre y cuando su estado descienda por debajo del valor normal. se mide tomando una lectura de su peso específico con un hidrómetro de baterías. menor será el valor de peso específico. es la boya con la que se marca la balanza de pesos específicos. Por lo tanto. según el peso específico. ¿por cuánto tiempo una batería totalmente cargada entregará 10 amperes si está clasificada a 60 amperes-hora? Horas = amperes-hora Amperes Horas = 60 10 Horas = 6 ESTadO dE CaRGa Descargar una batería de plomo-ácido por completo antes de recargarla es una mala práctica. en el ácido sulfúrico. el electrolito pierde densidad y el peso específico es menor. .15. El peso específico de una celda con carga completa es aproximadamente 1. Se trata simplemente de un amperímetro combinado con un circuito de carga. PRuEba dE baTERÍaS El estado de carga para una batería tradicional por lo general se mide abriendo el tapón de ventila- ción de la celda y haciendo fluir el electrolito hacia el barril del hidrómetro (Figura 7-4). se retira la tapa del colector para la prueba con el hidrómetro. El amperímetro en este instrumento por lo general se calibra en términos del estado de carga. Una lectura alta indica una batería con carga completa y una lectura baja indica que debe ser cargada. Figura 7-4 – Hidrómetro. La lectura en escala de la boya a nivel del líquido corresponde a la lectura del peso específico. También se pueden probar baterías mediante el empleo de un multímetro de descargas de alta corriente. Una disminución permanente de la capacidad de amperes por hora. Las lecturas de pesos específicos bajos son el resultado de descarga normal o que se permitió dejar la batería inactiva. Como resultado.15. Para las baterías libres de mantenimiento.28. Unidad 7 ► Baterías 53 aCCIÓN dE laS CEldaS dE PlOmO El electrolito líquido de una batería con carga completa está compuesto por ácido sulfúrico y agua. Cuando la celda se descarga. debido al endurecimiento de los químicos en ambos electrodos. se produce a partir de haber dejado la batería sin carga. Las baterías descargadas por completo deben recargarse en forma inmediata. el ácido deja el electrolito y se combina con el plomo de las placas. CaRGa dE baTERÍaS Las baterías que se utilizan para suministro de energía de emergencia deben cargarse una vez por mes o siempre que su peso específico descienda a 1. Una celda normal sin carga posee un peso específico de 1. En todos los casos. . es decir. la tensión debe rectificarse.54 Unidad 7 ► Baterías Índice de carga El índice de carga normal. en otras palabras. El resultado es un índice de carga alto al principio y bajo hacia el final. se puede utilizar un valor unas pocas veces mayor que el valor normal si la temperatura del electrolito se mantiene por debajo de los 40° C. A medida que se carga la batería. En cada caso. Una corriente de carga se produce mediante la conexión de la batería a un cargador con polaridades eléctricas como se indica en la Figura 7-5(B). En un sistema de tensión constante. I (Movimiento (electron movement) (Movimiento (electron movement) de electrones) + de electrones) + + R CARGADOR CHARGER E _ _ _ (A)(A) DESCARGA DISCHARGE (B) CARGA (B) CHARGE (+ a ( + TO ++ y – a––TO AND ) –) Figura 7-5 – Corriente de la batería. Corriente de carga Tanto corriente CC o CC pulsatoria pueden utilizarse para cargar las baterías. Esto es muy conveniente ya que el índice de carga depende del estado de la batería. el índice de carga permanece igual independientemente del estado de la batería. reduciendo así el la tensión diferencial entre la batería y el cargador. En los vehículos a motor. las baterías se cargan mediante un alternador que se monta en el vehículo. en general. una carga a tensión constante. la batería se descargaría conduciendo electrones hacia el cargador. es la corriente especificada en la placa de identificación o en la documentación del fabricante. las baterías pueden cargarse directamente desde la fuente utilizando un sistema de circuitos limitador de corriente adecuado. su tensión aumenta ligera- mente. la tensión del cargador debe ser mayor que la tensión total de la batería. Para una carga rápida. Cuando se utiliza una fuente CA. En el sistema de corriente constante. Si la tensión del cargador fuese inferior. la dirección de la corriente de carga (movimiento de electrones) debe ser opuesta a la corriente durante la descarga tal como se muestra en la Figura 7-5(A). cambiarse a CC antes de ser aplicada a la batería. El índice de carga depende de la diferencia de tensión entre la tensión de la batería y la tensión de la fuente de carga. Sistemas de carga Los cargadores de baterías funcionan en el sistema de corriente constante o tensión constante. Cuando se encuentra disponible una fuente CC de alta tensión. la tensión del cargador se mantiene constante en un valor apenas superior a la tensión de la batería. 3. Al cargar la batería. Si las celdas liberan gas libremente. 8. seleccionar un índice de carga compatible con el tiempo de carga disponi- ble. Nunca agregar electrolitos o ácido a la batería. 4. El área utilizada para recargas debe estar bien ventilada. mantener el nivel del electrolito por encima de la parte superior de los separadores de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Mantener la carga hasta que la misma lectura de peso específico se indique en tres intervalos consecutivos de media hora. el agua del electrolito se convierte en gas de hidrógeno y oxígeno que circula a través de los orificios de ventilación. Nunca desconectar los conductores a la batería mientras se está cargando. Las baterías libres de mantenimiento no experimentan esta pérdida de electrolito. Evitar derramar electrolitos cuando se prueba la batería con el hidrómetro. utilizar el índice de carga normal indicado en la documentación del fabricante del producto. Probar las baterías periódicamente. Las reglas importantes para el cuidado de una batería se presentan a continuación: 1. y debe hacerse lentamente. 11. 12. Si alguna vez es necesario preparar electrolitos. 10. por ejemplo en un automóvil. 6. Por lo general. 9. Si es necesario cargar una batería a un índice de carga muy alto. donde el terminal negativo se conecta a un bastidor o motor. verificar la temperatura del electrolito y nunca dejar que exceda los 40° C. las baterías libres de man- tenimiento no requieren la adición de agua. no retirar los tapones de ventilación. recordar que el ácido debe agregarse al agua. 7. con poco cuidado o sin él . 13. se puede cargar una batería mientras está montada permanentemente en su posición. La lectura entonces indicará un estado de la carga por debajo del estado real de la batería. Nunca intentar cargar las baterías a un peso específico definitivo. Siempre utilizar antiparras de seguridad y ropa protectora para protegerse del ácido de la batería. Agregar agua destilada en forma inmediata antes de recargar una batería de plomo-ácido. En el proceso de carga de una batería tradicional. Si se dispone de tiempo. En muchas ocasiones. Al colocar una batería a cargar. Si la batería está completamente descargada. Nunca tomar una lectura de peso específico inmediatamente después de agregar agua destilada a una batería. El agua debe reponerse para mantener el nivel del electrolito. 5. La combinación de hidrógeno y oxígeno es altamente volátil. Éstos evitan que el ácido alcance la superficie superior de la batería y permiten que los gases se liberen como se men- cionó en el punto 7 anteriormente. La chispa que se produce en los bornes puede encender el gas y provocar una explosión. a menos que se haya determinado definitiva- mente la pérdida de algún electrolito. Ocurrirá el deterioro rápido de la batería si se deja mantener el nivel del electrolito por debajo de la parte superior de los separadores. Por medio de la adición regular de agua destilada solamente. Si recibe un buen cuidado. 2. puede quedar destruida en un mes. recárguela de inmediato. durará varios años. La adición de agua destilada diluye el electrolito y disminuye el peso específico. el conductor negativo del cargador debe conectarse al bastidor en lugar de al terminal. disminuir el índice de carga al índice normal. Unidad 7 ► Baterías 55 MANTENIMIENTO DE LA BATERÍA La vida útil de una batería de plomo-ácido depende del uso y el cuidado que se le de. . Para reducir las posibilidades de una explosión. Nunca utilizar un fósforo para proporcionar luz mientras se verifica el nivel del electrolito. usar baterías adicionales conectadas en paralelo. La presencia de un depósito blanco verdoso en los bornes de la batería indica corrosión. Probar las baterías con mayor frecuencia en los climas muy fríos que en los más cálidos. Retirar los depósitos que se puedan formar en los bornes de una batería para que no se corroa el metal. No generar una corriente de descarga pesada excepto por períodos cortos de tiempo. 16.56 Unidad 7 ► Baterías 14. Aplicar una solución potente de bicarbonato de sodio y agua en todas las partes corroídas para neutralizar el ácido que aún queda. Por último. cubrir los bornes con vaselina u otro material adecuado. Una batería descargada se congela más fácilmente. Retirar este material limpiando profundamente las partes afectadas con un cepillo de alambre. Figura 7-6 – Baterías de plomo-ácido. 15. Si es necesario una corriente alta por un período prolongado. Lavar la batería con agua dulce y secarla con aire comprimido o un paño. (Cortesía de GNB Industrial Power) . recargan. En los puntos 5 a 13. La condición eléctrica de una batería se conoce como su ___________ de___________. La salida máxima posible de corriente de una celda se determina por: _____________ a. 3. c. las deja sin utilizar. 4. óhmetro b. lámparas. 7. completar las afirmaciones con una palabra o frase para que sean correctas. Las baterías se clasifican según la capacidad de tensión y _______________________. no la tensión terminal. Esta unidad en estudio se centra en las baterías que se utilizan para sustituir los sistemas de energía comerciales en situaciones de emergencia en los entornos indus- triales. el conector de enlace. El estado de carga de una batería se mide con un: _____________ a. termómetro c. la tensión del cargador es menor que la tensión de la batería. amperímetro e. . b. hidrómetro 6. El instrumento que se utiliza para determinar el peso específico es el _______________. auriculares. el índice de carga. los bornes no están recubiertos. Cuando las celdas secundarias están descargadas. desechan. d. La clave de la preparación de una batería es el peso específico. Las baterías deben estar cargadas por completo y estar listas para operar en todo momento. la temperatura del electrolito excede los 40° C. 2. la resistencia interna de la celda. Cuando se carga una batería a un índice alto. ponen en un tester de tiempo. c. e.15 e. seleccionar la mejor respuesta para que cada afirmación sea correcta. Para este propósito se utiliza un banco de baterías como se muestra en la Figura 7-6. entre otros. 8. la resistencia de carga. voltímetro d. el material separador de la batería. c. Unidad 7 ► Baterías 57 RESUMEN Hoy en día se utilizan una variedad de tipos de baterías para hacer funcionar juguetes. La información a utilizar para cargar una batería se encuentra en su ________________. descargan más allá de 1. d. REVISIÓN DE LOGROS En las preguntas 1 a 4. b. Colocar la letra de la respuesta en el espacio provisto. equipos de audio. 1. el índice debe disminuirse hasta el índice normal si _____________ a. 5. por lo general se _____________ a. b. Las baterías deben verificarse en forma regular y realizarse las tareas de mantenimiento adecuadas. 90 amperes-hora. d.58 Unidad 7 ► Baterías d. menor punto de congelación. 11. 12. se carga a un índice elevado. b. debe ser reemplazado. b. la resistencia interna aumenta. 10. e. Las baterías de acumuladores se clasifican según la capacidad amperes-hora y _________ a. la clasificación de tensión. la cantidad del electrolito. se deja que el nivel del electrolito se mantenga por debajo de la parte superior de los separadores. si proporciona una corriente constante de 15 amperes a una carga. e. la resistencia interna. b. El deterioro rápido de una batería ocurrirá si _____________ a. debe verificarse la temperatura del electrolito. la energía. e. mayor resistencia interna. d. c. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . b. se torna más denso. b. las celdas liberan gas libremente. 14. El estado de una batería se determina por _____________ a. c. c. desarrolla un peso específico mayor. más vida útil. d. e. c. Una gran celda. se utiliza CC pulsatoria para cargarla. más capacidad de corriente. Mencione la ecuación para determinar el tiempo necesario para descargar por completo una batería totalmente cargada de 12 volts. la tensión. la clasificación por amperes-hora. Mientras se descarga una celda. se deja que quede descargada. se carga con mucha frecuencia. la tensión terminal bajo carga. el electrolito _____________ a. e. e. c. el peso específico del electrolito. d. 9. mayor tensión. la potencia. se torna menos denso. d. la corriente. en comparación con una pequeña. 13. posee _____________ a. En general. El número y tipo de componentes que actúan como circuito de carga. R R 2 1 R 6 6 1 6 R 3 6 R R R R R = 18 2 R =2 1 2 3 T 6 T 6 6 6 R =9 T R 3 6 Figura 8-1 – Resistencia total de circuito. La resistencia de los conductores que transportan energía a los componentes desde la fuente. U•n•I•D•A•D 8 COnDUCTORES ELÉCTRICOS Y TAMAÑOS DE CABLES ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. • Usar las tablas de conductores. La energía eléctrica se distribuye por un sistema de conductores. el estudiante podrá: • Describir los factores que determinan la resistencia de un conductor. La resistencia de los componentes de conmutación y control. por lo tanto. El tipo de disposición dentro del circuito de estos componentes. una fase práctica importante del trabajo de cualquier electricista. el primero y el segundo factor determinan la porción principal de la resistencia total de un circuito. La Figura 8-1 representa el efecto que tienen los dispositivos agrupados en la resistencia total del circuito. cinco factores contribuyen a la resistencia total del circuito: 1. 3. 2. 5. 4. 59 . RESISTENCIa TOTal dEl CIRCuITO Es importante conocer los factores que contribuyen a la resistencia total de un circuito y los con- ductores son parte de ella. La resistencia interna de la fuente de tensión. Observe los diferentes valores de resistencia total. En cualquier circuito. La selección e instalación de los conductores es. • La temperatura del conductor. • La longitud del conductor. En la Figura 8-2. menor es la resistencia y la corriente pasa mas fácil. Las aleaciones de cobre y varios otros metales se utilizan ampliamente en la construcción de elementos térmicos y para otros dispositivos eléctricos. • La sección transversal del conductor. material La plata es el mejor material para conductores de electricidad. pero es usado en pocas ocasiones por su costo. Los grandes conductores utiliza- dos en el circuito del motor de arranque de un automóvil son necesarios debido a la baja resistencia del circuito de carga. es relativamente económico y resulta adecuado para la mayoría de los tipos de cableado. El aluminio se utiliza cuando la liviandad de peso es un factor importante. .60 Unidad 8 ► Conductores Eléctricos y Tamaños de Cables Cuando la resistencia del circuito de carga es muy baja. SECCIÓN TRANSVERSAL (CSA) Figura 8-2 – Sección transversal. longitud La resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud. Cuanto más grande el conductor. 3 metros tienen tres veces la resistencia de 1 metro. la resistencia de los conductores puede convertirse en una parte apreciable de la resistencia total del circuito. En un cable particular. son sus siglas en inglés) de un cable es la superficie en el extremo de un cable cortado en ángulo recto al eje del cable. El cobre es casi tan bueno como el conductor de plata. Sección transversal La sección transversal (CSA. RESISTENCIa CONduCTORES La resistencia de un conductor depende • Del tipo de material utilizado para el conductor. por ejemplo cobre o aluminio. Parte de la tensión total aplicada a la carga existe a lo largo del conductor. la sección sombreada es la sección transversal. 2 metros posee el doble de resistencia que 1 metro. La selección del tamaño de cable adecuado es a menudo un acuerdo entre la caída de tensión permisible y el costo de la instalación de conductores que proporcionarán una caída de tensión menor. Es siempre aconsejable mantener esta caída de tensión en la menor proporción posible. 5 milímetros de diámetro Radio = diámetro / 2 = 0.5 Plata 0. Unidad 8 ► Conductores Eléctricos y Tamaños de Cables 61 En términos más precisos. elevando al cuadrado este número y multiplicándolo por el número Pi ( 3.111 Plomo 0.0 Cobre 0.028 Carbón 40.0159 Platino 0. Ejemplo: Obtener la sección transversal de un cable de 1. Material Resistividad ( Ω · mm2 / m ) a 20º C Aluminio 0. la sección transversal se expresa itud) L (l1' ong0'' en milímetros cuadrados.75 milímetros Radio al cuadrado = 0. Para obtener la resistencia de un cable conductor. la resistencia de un d0. SECCIÓN TRANSVERSAL se determinando el radio (la mitad del diámetro = d/2) del cable. Figura 8-3 – Sección transversal.0172 Constatan 0. también llamado resistencia específica en ohms x milímetro cuadrado / metro.5625 x 3. Este coeficiente es característico de cada material. puede determinarse fácilmente su diámetro. se utiliza la siguiente fórmula: R = Ρ L S R = resistencia eléctrica en Ohms.14 Sección transversal = 1.0549 Figura 8-4 – Tabla del coeficiente de resistividad para distintos materiales. . La sección transversal de cualquier conductor (expresada en milímetros cuadrados) puede obtener. Normalmente. L = longitud en metros S = sección transversal en milímetros cuadrados Ρ = (letra griega rho) = coeficiente de resistividad.205 Tungsteno 0.14).5625 milímetros Sección transversal = radio al cuadrado x Pi ( ∏ ) Sección transversal = 0.001'' (diámetro) cable conductor es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección transversal.766 milímetros cuadrados Si se conoce la sección de un cable.489 Nicromo 1. 62 Unidad 8 ► Conductores Eléctricos y Tamaños de Cables Ejemplo: Obtener la resistencia de un cable de cobre de 100 metros de longitud y 4 milímetros cuadrados de sección transversal, a 20° C. De la Figura 8-4 se obtiene el Ρ (coeficiente de resistividad) del cobre a 20° C, igual a 0,0172 0,0172 X 100 R= = 0,43 ohms 4 Temperatura La resistencia de un circuito o un conductor es por lo general constante y no depende de la corriente o tensión. No obstante, si la corriente es excesiva, la temperatura puede subir y provocar un aumento en la resistencia. Cuando el filamento de una lámpara incandescente está caliente, posee una resistencia mucho mayor que cuando está frío. El carbono es una excepción a esta regla ya que su resistencia dismi- nuye a medida que aumenta la temperatura. Determinadas aleaciones, como la manganina, mantienen casi constante la resistencia a través de amplias variaciones de temperatura. La corriente que circula por un conductor genera calor dentro del mismo. El aumento resultante en la temperatura establece un límite en la cantidad de corriente que puede pasar por un conductor. La resistencia de un conductor también varía si hay una variación en la temperatura del entorno que rodea al conductor. En el caso del cobre, si la temperatura aumenta, la resistencia disminuirá. El calor producido dentro de un conductor se irradia hacia el espacio o se conduce hacia fuera por medio de materiales en contacto con el cable. Si se produce calor más rápido que de lo que se disipa, el conductor podría derretirse. Por razones obvias de seguridad, las Normas IRAM establecen valores de corriente admisibles para distintos valores de sección transversal y factores de corrección para distintas temperaturas (IRAM 2183). Sección del conductor de cobre según IRAM 2183 Corriente máxima admisible S (mm2) I (A) 1 9,6 1,5 13 2,5 18 4 24 6 31 10 43 16 59 25 77 35 96 50 116 70 148 95 180 Corriente máxima admisible según la sección transversal del conductor Temperatura ambiente hasta Factor de corrección T ( ° C) K (Fc) 25 1,33 30 1,22 35 1,13 40 1 45 0,86 50 0,72 55 0,5 Factores de corrección por temperatura Unidad 8 ► Conductores Eléctricos y Tamaños de Cables 63 Figura 8-5 – Instalación de cables. 64 Unidad 8 ► Conductores Eléctricos y Tamaños de Cables RESUMEN El grosor y la longitud de un cable determinan su resistencia. La temperatura también es un factor determinante. Todos los materiales de cables tienen resistencia, y el cobre es un metal común que se utiliza para alambres y cables. La resistencia de un cable resulta en ahorro de energía en términos de la cantidad de kilowatts por hora utilizados. Cuando se realiza la instalación de cables, como en la Figura 8-5, es importante seleccionar el tamaño y la longitud correctos, no sólo hacer el trabajo correctamente sino ahorrar dinero. REVISIÓN DE LOGROS Seleccionar la mejor respuesta para los puntos 1 a 10 para que cada afirmación sea verdadera, y colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. 1. La resistencia de un conductor de cobre es inversamente proporcional a __________. a. la sección transversal b. la temperatura del entorno. c. la corriente que circula por el conductor. d. la longitud. 2. Un conductor tiene una resistencia de 6 ohms. Un conductor del mismo material y longitud pero con el doble de sección transversal tendrá una resistencia de __________. a. 1/3 ohms. b. 2 ohms. c. 3 ohms. d. 6 ohms. e. 12 ohms. 3. Un conductor tiene una resistencia de 10 ohms. Un conductor del mismo material pero con el doble de diámetro tendrá una resistencia de __________. a. 1/5 ohms. b. 2,5 ohms. c. 5 ohms. d. 10 ohms. e. 20 ohms. 4. Un conductor tiene una resistencia de 12 ohms. Un segundo conductor del mismo material y una sección transversal cuatro veces mayor tiene una resistencia de __________. a. 1/3 ohms. b. 3 ohms. c. 6 ohms. d. 12 ohms. e. 48 ohms. la longitud. la resistencia de cada conductor. Mencionar cuatro factores que afectan la resistencia de un conductor. Unidad 8 ► Conductores Eléctricos y Tamaños de Cables 65 5. a. la resistencia de los cables. el tamaño de los conductores. la conductancia. a. 8. pulgadas cuadradas. b. la resistencia de los componentes de control. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. y multiplicarlo por el número Pi. a. la temperatura a la que los conductores se derriten. la resistencia interna de la fuente de tensión. 6. e. la tensión de cada conductor. el diámetro. La sección transversal de los cables se mide en __________. la resistencia. d. c. la resistencia de carga. Al elevar al cuadrado el valor del radio de un cable. la capacidad de transporte de corriente de los conductores. b. el resultado es __________. e. c. b. milésimas de pulgada. La porción más grande de la resistencia total de un circuito se determina por el tipo de disposición de circuito y __________. 9. e. Mencionar los cinco factores que determinan la resistencia total de un circuito. d. milímetros cuadrados. c. milímetros. 7. El número de conductores separados en un caño eléctrico o cable es un factor principal en la determinación de __________. d. la sección transversal b. a. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . c. la resistencia de los componentes de conmutación. d. Determinar la resistencia de un cable de cobre de 70 milímetros cuadrados de sección trans- versal a 20 °C si mide 600 metros. Cuál es su sección transversal? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 15.07 ohms. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 13.66 Unidad 8 ► Conductores Eléctricos y Tamaños de Cables 11. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Si 300 metros de cable de cobre (a 20 °C) tienen una resistencia de 3. Obtener el diámetro de un cable con una sección transversal de 35 milímetros cuadrados. ¿cuál es la su sección transversal? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 14.00777 ohms. Un trozo de 1 metro de cobre a 20 °C tiene una resistencia de 0. ¿Cuál es la resistencia de 10 metros del cable utilizado en el problema 14? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 16. Obtener la sección transversal de un cable con un diámetro de 7 milímetros _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. si un conductor tiene una resistencia de 5 ohms y transporta una corriente de 7 amperes. el estudiante podrá • Debatir los principios de la caída de tensión en los conductores. La selección de un conductor es por lo general un acuerdo entre los costos y la caída de tensión permitida. entonces la resistencia total puede obtenerse multipli- cando la longitud total por la resistencia por metro. La resistencia de 180 metros de cable sería como se muestra a continuación: ohms 180 metros x 0. Este efecto se produce cuando un dispositivo de baja resistencia se conecta directamente a la línea de alimentación.6 volts. este efecto de atenuación puede reducirse mediante el uso de grandes conductores con baja resistencia y una mayor capacidad de transporte de corriente. La caída de tensión es la pérdida de potencial eléctrico en un conductor debido a su resistencia. E = IR = 20 X 0.000 = 0. Debido a este efecto molesto.01 ohms por cada mil metros.1818 ohms metro Si hay una corriente de 20 amperes en el cable. la caída de tensión en el conductor es 7 x 5 ó 35 volts.00101 = 0.01/1. tendrá lugar una caída de tensión de 3.00101 ohms por metro. Los efectos de la caída de tensión en conductores pueden observarse en la intensidad de las luces cuando se conecta una tostadora ó una plancha eléctrica. Suponiendo que la fuente de alimentación posee capacidad de energía eléctrica suficiente. La resistencia en un conductor es función de su longitud y de su sección transversal ó su diámetro. Si la resistencia se otorga por metro de longitud. La resistencia de cualquier conductor provoca una caída de tensión que se determina por E = IR. o bien 1. • Demostrar las técnicas de resolución de problemas implicadas en la selección de conductores. U•n•I•D•A•D 9 CAÍDA DE TEnSIÓn En LOS COnDUCTORES ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad.6 volts 67 . La longitud de un cable tiene una resistencia de 1.18 = 3. Por ejemplo. las com- pañías eléctricas limitan las clasificaciones de potencia de los componentes eléctricos que se conectan directamente a la línea de alimentación y especifican controladores limitadores de corriente para que se utilicen en motores y otras cargas de corriente alta. Los conductores son cables de cobre de 4 mm 2 . la tensión aplicada al motor es la siguiente: VM = EG – V D = 180 – 3. L Vd = Ρ I S En donde Vd = caída de tensión permisible. 4 de mm2 cobre 8WIRE COPPER M 257 V V =? M Figura 9-2 – Caída de tensión.68 Unidad 9 ► Caída de Tensión en los Conductores Si se utiliza el cable en estudio para conectar un generador con 180 volts a un motor.Obtener la tensión que se aplica al motor si el generador funciona a 257 volts.0172 . Ejemplo: La Figura 9-2 muestra un generador de CC que suministra 50 amperes a un motor ubi- cado a 80 metros de distancia. En volts S = sección transversal en mm 2 I = corriente en amperes L = longitud del circuito en metros Ρ = coeficiente de resistividad del cobre a 20 °C = 0. como se muestra en la Figura 9-1. Se puede utilizar una simple fórmula para determinar la caída de tensión en el cable.4 volts EG 180 V G 584metros 180 FT.4 V Figura 9-1 – Tensión aplicada al motor. OFde WIRE cable M I = 20 A V 176. 80250 metros FT I = 50 A E G G Cable NO.6 = 176. 4 Teniendo en cuenta la Tabla de tamaños de cables IRAM 2183.4 volts. Si se permite una caída del 2 por ciento en la tensión de la línea.6 volts (tensión total caída en los cables) 8 VM = EG – Vd = 257 – 8. 0. Siempre utilice un tamaño de cable equivalente o más grande que la respuesta obtenida a partir de la fórmula. el tamaño de cable apropiado es el de 6 mm 2 de sección transversal. Unidad 9 ► Caída de Tensión en los Conductores 69 Por lo tanto.0172 x 80 x 50 Vd = = 8. ¿cuál es el tamaño de conductor más chico a utilizar en una línea de 30 metros de longitud? 30100 metros FT EG G M 220 V Figura 9-3 – Determinación del tamaño del conductor. la caída de tensión no se ve afectada por el aislamiento en un conductor. pero la caída de tensión puede no mantenerse al mínimo. los tamaños de los conductores por lo general se determinan considerando primero la caída de tensión y luego seleccionado un aislamiento apropiado para la temperatura y la ubicación específicas. La caída total de la línea es 2 por ciento de 220 ó 4.0172x30x50 S= I= = 5.86 milímetros cuadrados Vd 4. Los aislantes se especifican en función de la temperatura y de la corriente nominal de los conductores que protegen de acuerdo a las normas IRAM. Cuando se ven implicadas grandes distancias.40 volts en el motor La Figura 9-3 muestra un motor que funciona a partir de una fuente CC de 220 volts y consume 50 amperes en carga total.6 = 248. . para el ejemplo de la Figura 9-2. Ρ L 0. Para todos los fines prácticos. la caída de tensión es una función del material del cable. una caída de tensión tendrá lugar en esta resistencia como si se tratara de un resistor de un circuito. Si la corriente en la Figura 9-1 cambia a 35 amperes. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Obtener la caída de tensión en la línea en la Figura 9-1 si la longitud total del cable es 240 metros en lugar de 180 metros. obtener la tensión aplicada al motor. el grosor del cable. la corriente que pasa a través del cable y la longitud del cable. REVISIÓN dE lOGROS 1. (Cortesía de Advanced Test Products) RESumEN Debido a que los conductores eléctricos contienen resistencia. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Esta caída de tensión debe tomarse en cuenta para proporcionar la energía necesaria a un motor u otro dispositivo similar.70 Unidad 9 ► Caída de Tensión en los Conductores Figura 9-4 – Tester de tensión. En las líneas de distribución de energía. 0172. con 180 metros necesarios. ¿cuál es la tensión aplicada al motor? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.0172. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . En el problema 4. La caída de potencial de la línea per- misible es 1. Una fuente de CC de 110 volts suministra 25 amperes a un circuito de carga a 150 metros de distancia. Obtener: a. La tensión en el tablero de control es 120 volts. Determinar el tamaño correcto de los conductores de cobre necesarios para abastecer a un grupo paralelo de cinco lámparas de 300 watts que se encuentran a 25 metros del tablero de control. Un motor de CC consume 100 amperes a carga completa desde una fuente de CC de 220 volts a 100 metros de distancia. Ρ = 0. Si el circuito del problema 6 usa cables de cobre de 4 mm 2 de sección. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 7.0172. Ρ=0. Se utilizan cables de cobre de 10 mm 2 de sección para los conductores de la línea. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 8.0172. Si se permite una pérdida de tensión de línea del 3 por ciento. ¿cuál es la sección del cable a utilizar para los conductores de la línea? Ρ=0. la caída de potencial de línea. ¿cuál es la tensión en la carga? Ρ= 0. Si el cable de la Figura 9-1 cambia de manera que su resistencia es 0. ¿cuál es la tensión en todo el motor? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. b. la tensión en la carga.2 volts. Unidad 9 ► Caída de Tensión en los Conductores 71 3.4 ohms por cada 300 metros. 13. a.72 Unidad 9 ► Caída de Tensión en los Conductores 9. alto. la tensión a través de los componentes de control. e. c. d. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. las tablas de cables. Si la distancia en el problema 8 es de 80 metros. b. a. El tipo de cable que se utiliza es una aleación y se desconoce su sección transversal. igual a la combinación entre la resistencia de carga y la resistencia de fuente. la tensión a través de los componentes que constituyen la resistencia de carga. la resistencia de los conductores de la línea deberían ser __________. la tensión fuente. c. el valor se calcula directamente a partir de __________. . Para una pequeña caída de tensión de la línea. 12. igual a la resistencia de otros dispositivos de la línea. más alto que la resistencia de otros dispositivos de la línea. determinar el tamaño de los conductores. la tensión de carga. La tensión aplicada a un motor es de 238 volts. El efecto molesto de regular las luces en un hogar a veces tiene lugar cuando se desconecta el dispositivo de una línea y tiene un valor de resistencia que es __________. El motor se encuentra a 70 metros de la fuente de tensión. igual a la resistencia de carga. Cuando se especifica un porcentaje permitido de caída de tensión de línea en un problema. 11. d. Ubicar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. b. igual a la resistencia de fuente. d. a. medio. Si la caída de potencial de línea es igual a 2 volts. bajo. un pequeño porcentaje de la resistencia total del circuito. c. e. ¿cuál es el valor de la fuente de tensión? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ En los puntos 11 a 16 seleccionar la mejor respuesta que convierte cada afirmación en ver- dadera. e. un porcentaje mayor de la resistencia total del circuito. b. la resistencia. . la sección transversal. la sección transversal del conductor. c. La caída de tensión de línea es inversamente proporcional a __________. la longitud del circuito. la corriente que circula a través de la carga. la caída de tensión de la línea. la tensión de la línea. e. e. b. d. la corriente a través del conductor. los componentes de carga. 15. la capacidad de transporte de corriente del conductor. d. b. Dos importantes factores generales que deben considerarse a la hora de seleccionar conductores son la caída de tensión permisible y __________. los costos. a. si los conductores deberían ser de plata o cobre. a. Unidad 9 ► Caída de Tensión en los Conductores 73 14. 16. la tensión fuente. e. c. La tensión que se aplica a la carga es igual a __________. la caída de tensión de línea menos la tensión fuente. d. a. b. c. la tensión fuente menos la caída de tensión de línea. . 4. 75 . • La fuerza a través de la distancia es igual al trabajo. • El estado de una batería de plomo-ácido sólo puede determinarse verificando el peso específico del electrolito mediante un hidrómetro. 3. El símbolo que representa la fuente de tensión es la letra __________________________ . 5. En los puntos 1 a 10. PuNTOS a RECORdaR • Las relaciones eléctricas básicas entre corriente. Si la tensión se mantiene constante y la resistencia aumenta. • La resistencia de un cable de cobre es una función de su longitud y de su sección transversal. • En un circuito paralelo. la tensión es la misma a través de cada ramificación. La potencia es la tasa de generar trabajo y se mide en watts. 1. • En un circuito en serie. El potencial eléctrico se mide en _____________________________________________ . La corriente eléctrica se mide en _____________________________________________ . agregar la palabra o frase que convertirá cada afirmación incompleta en verdadera. tensión y resistencia se encuentran en la ley de Ohm. • Los electrones se mueven a lo largo de los cables para crear corriente. la corriente es la misma a través de cada uno de los dispositivos. Un corriente eléctrica es el movimiento de _____________________________________ . 2. U•n•I•D•A•D 10 RESUMEn DE REVISIÓn DE LAS UnIDADES 1-9 ObJETIVOS • Evaluar el conocimiento y la comprensión adquiridos durante el estudio de las nueve unidades anteriores. El símbolo que representa la resistencia es la letra _______________________________ . El potencial eléctrico se denomina tensión. y la suma de las corrientes de cada ramificación equivale a la corriente total. la corriente dis- minuirá. y la suma de las caídas de tensión equivale a la tensión total. La resistencia de un cable varía g. varía directamente con su ____________________________ b. conectando baterías en _ _____________________________ q. plata. 19. sección transversal. en serie. un óhmetro. milímetros cuadrados. se expresa por lo general en ___________________________ f. 12. longitud. En las tablas de tamaños de cables. se debe mantener r.76 Unidad 10 ► Resumen de Revisión de las Unidades 1-9 6. Para operar correctamente. 17. La resistencia eléctrica se mide con un instrumento conocido como ____________________ o. el diámetro de un cable se expresa en _ __________________ k. 14. en carga hasta que no haya ningún aumento en ____________ s. un voltímetro. 21. Al cargar una batería. peso específico. cobre. El símbolo que representa la corriente es la letra __________________________________ . l. oro. tensión. La sección transversal de un cable e. milímetros 16. n. 8. _______________________ . 11. seleccionar la mejor palabra o frase de la derecha para que cada una sea verdadera. Para cada una de las afirmaciones incompletas de la izquierda en los puntos 11 a 20. mixto. La potencia eléctrica se mide en _ _____________________________________________ . La energía eléctrica se mide en _______________________________________________ . La resistencia de un conductor a. con mayor frecuencia es _ ____________________________ j. El conductor de electricidad utilizado i. 15. energía. paralelo. contador watt/hora. inversamente con su _ _______________________________ h. 18. La energía por unidad c. los componentes eléctricos conectados en un circuito en serie deben tener la misma clasificación con respecto a (a) la tensión (b) la corriente (c) la resistencia (d) la potencia (e) el aislamiento. El símbolo que representa la potencia eléctrica es la letra ___________________________ . Un circuito paralelo tiene más de un trayecto para _ ________________________________ m. 13. 7. de tiempo es _______________________________________ d. 10. La resistencia se mide en ____________________________________________________ . potencia. Una tensión más alta se obtiene p. 20. Ubicar la letra correspondiente a la palabra o frase en el espacio provisto. milímetros cuadrados. 9. Seleccionar la mejor respuesta para convertir las afirmaciones del punto 21 a 52 en verdaderas y ubicar la letra correspondiente en el espacio provisto. corriente. la resistencia de la ramificación C-D (a) aumentará (b) disminuirá (c) se mantendrá constante (d) cambiará a cero. Si R1 desarrolla repentinamente un “cortocircuito” (resistencia cero). no sólo R1. leerá (a) 2. ______________________ 25. ______________________ .5 B X Y Figura 10-1 – Circuito de resumen de revisión. R1 R2 C 2. la resistencia total a lo largo de los puntos X e Y (a) aumentará (b) disminuirá (c) se mantendrá constante (d) equivaldrá a 2. La resistencia de una ramificación A-B es (a) 2. La parte principal de la resistencia en un circuito eléctrico correctamente cableado por lo general se encuentra en (a) los cables de conexión (b) los componentes del circuito (c) la fuente de alimentación (d) los instrumentos de medición (e) los interruptores cerrados. Unidad 10 ► Resumen de Revisión de las Unidades 1-9 77 22. ______________________ Remitirse a la Figura 10-1 para los problemas 24 a 30. La Figura 10-1 es un (a) circuito en serie (b) circuito paralelo (c) circuito mixto (d) circuito derivado (e) circuito recíproco.5 ohms (d) 10 ohms (e) menos de 2.5 D R3 R4 A 2. Si R1 desarrolla repentinamente una “abertura”. Para operar correctamente.5 ohms (b) 5 ohms (c) 7.5 ohms. ______________________ 28.5 2. los componentes eléctricos de un circuito paralelo deben tener la misma clasificación con respecto a (a) la tensión (b) la corriente (c) la resistencia (d) la potencia (e) la energía.5 ohms (b) 5 ohms (c) 20 ohms (d) 0 ohms (e) infinita.) ______________________ 27.5 2. ______________________ 26. (Nota: considerar el circuito entero. ______________________ 23. Si se conecta un óhmetro a través de R1.5 ohms. 24. Un voltímetro conectado a lo largo de R2 presenta una lectura de cero. ______________________ 30. ______________________ . 31. ______________________ 35. La tensión a lo largo de R3 es (a) 2 volts (b) 4 volts (c) 5 volts (d) 8 volts (e) 10 volts. La corriente total del circuito es (a) 4 amperes (b) 10 amperes (c) 15 amperes (d) 20 amperes (e) 25 amperes. Esto indica que (a) un resistor está abierto (b) R1 o R2 está abierto (c) R3 o R4 está abierto (d) un resistor de cada ramificación está abierto (e) tanto R1 y R2 están abiertos. Un óhmetro se conecta a través de los puntos X e Y. R1 R3 5 5 E 20 V R2 R4 5 5 Figura 10-2 – Circuito de resumen de revisión. Un óhmetro conectado a través de los puntos X e Y presenta una lectura de cero. ______________________ 34. Esto significa que (a) R1 hizo cortocircuito (b) R2 hizo un cortocircuito (c) R3 está abierto (d) R2 está abierto (e) ninguna conclusión es posible. ______________________ 33. ______________________ 32. Esto indica que (a) R1 y R2 hicieron cortocircuito (resistencia cero) (b) un resistor de cada ramificación hizo cortocircuito (c) R2 y R4 hicieron cortocircuito (d) R1 hizo cortocircuito y R4 está abierto. ______________________ Remitirse a la Figura 10-2 para los problemas 31 a 35. La corriente a través de R2 es (a) 1 amper (b) 2 amperes (c) 4 amperes (d) 8 amperes (e) 16 amperes. Si un voltímetro conectado a lo largo de R1 presenta una lectura de 20 volts.78 Unidad 10 ► Resumen de Revisión de las Unidades 1-9 29. Presenta una lectura de infinito. significa que (a) R1 está abierto (b) R3 hizo un cortocircuito (c) R1 hizo un cortocircuito (d) R2 está abierto (e) R2 y R4 deben estar abiertos. Respecto unas de otras. 38. ______________________ . En la Figura 10-3. Una fuente de alimentación de 40 volts se conecta a través de los puntos A y B de la Figura 10-4.6 amperes (b) 2 amperes (c) 4 amperes (d) 8 amperes (e) 16 amperes. la resistencia total del circuito es (a) 0. En la Figura 10-4. la resistencia total a través de los puntos A y B es (a) 5 ohms (b) 10 ohms (c) 15 ohms (d) 20 ohms (e) 25 ohms (f) no se puede obtener. Unidad 10 ► Resumen de Revisión de las Unidades 1-9 79 36. ______________________ 10 5 A 10 B Figura 10-4 – Circuito de resumen de revisión. ______________________ 39.25 ohms (b) 1 ohm (c) 4 ohms (d) 8 ohms (e) 16 ohms. La corriente a través de uno de los resistores de 10 ohms es (a) 1. 37. ______________________ 4 4 4 4 RT Figura 10-3 – Circuito de resumen de revisión. las tres lámparas de la Figura 10-5 están conectadas (a) en serie (b) en paralelo (c) con desviación (d) en circuito mixto (e) en un circuito Norton. Si la corriente total es de 5 amperes. ______________________ 47. Cinco lámparas. Las palabras “estado de carga” se refiere (a) al costo de carga de la batería (b) la cantidad de horas necesarias para cargar la batería (c) la corriente de carga (d) la tensión de la fuente de carga (e) el costo del cargador de la batería. ______________________ 45. Cinco resistores de igual valor están conectados en paralelo a una fuente de CC de 125 volts. ______________________ 44. La tensión a lo largo de cada lámpara es (a) 5 volts (b) 25 volts (c) 125 volts (d) 625 volts (e) no se puede obtener. Si la corriente fuente total es de 8 amperes. El amperímetro de la Figura 10-5 está (a) en serie con la batería (b) en paralelo con la batería (c) en paralelo con el voltímetro (d) en paralelo con las lámparas (e) en un cortocircuito. En la Figura 10-5. ______________________ 41. La tensión a lo largo de cada lámpara es (a) 2. con valores de resistencia iguales. el voltímetro está (a) en serie con las lámparas (b) en paralelo con las lámpa- ras (c) en serie con la batería (d) en paralelo con el amperímetro (e) en paralelo con la lámpara central. ______________________ 42. 40. ______________________ 46. la corriente que circula por uno de los resistores es (a) 1 amper (b) 5 amperes (c) 10 amperes (d) 15 amperes (e) 25 amperes. la corriente a través de una de las lámparas es (a) 2 amperes (b) 4 amperes (c) 8 amperes (d) 16 amperes (e) 32 amperes. están conectadas en serie a una fuente de 125 volts.5 volts (b) 25 volts (c) 120 volts (d) 400 volts (e) no se puede obtener. ______________________ . Cuatro lámparas. están conectadas en paralelo a una fuente de alimentación de CC de 120 volts. El término “índice de carga” se refiere (a) al costo de carga de la batería (b) la cantidad de horas necesarias para cargar la batería (c) la corriente de carga (d) la tensión de la fuente de carga (e) el costo del cargador de la batería. con valores de resistencia iguales. ______________________ 43. Cuatro lámparas con valores de resistencia diferentes están conectadas en serie a una fuente de 117 volts.80 Unidad 10 ► Resumen de Revisión de las Unidades 1-9 L L L V A E Figura 10-5 – Circuito del resumen de revisión. Una batería de acumuladores grande. La caída de potencial de línea permisible es 2 volts y Ρ = 0. _______________________ 59. Calcular el rendimiento total de un motor de CC que consume 40 amperes desde una fuente de 115 volts y entrega 5 caballos de fuerza a una carga.0172. Dos resistores conectados en paralelo tienen una resistencia combinada de 12 ohms. Uno de ellos es un resistor de 48 ohms. _______________________ 52. Determinar la tensión de alimentación. _______________________ 56.0172). ¿Cuál es la resistencia del otro resistor? _______________________ 57. El peligro de permitir que una batería permanezca en un estado de descarga es que (a) resultará en una reducción permanente de la capacidad de amperes-hora (b) requerirá de más tiempo para recargarse (c) liberará gas en forma violenta al momento de la carga (d) se dañará a bajas temperaturas o altitudes muy altas (e) no llegará a corriente total durante la carga. en comparación a una pequeña. _______________________ . Una batería debe cargarse a un índice de carga alto si (a) el índice se mantiene por debajo de 150 amperes (b) el tiempo de carga es menor a 3 horas (c) la tensión no excede los 7. ¿Cuál es la resistencia de una tostadora que consume 10 amperes cuando se conecta a un circuito de 120 volts? _______________________ 54. Obtener la resistencia total de 400 metros de cable de cobre de 4 mm 2 a 75 °C si la resistencia del cable por cada mil metros es de 1. _______________________ 55. Determinar los conductores de tamaño correcto para una carga de 500 watts que se encuentra a 30 metros de distancia de un tablero de control de 250 volts. _______________________ 51. La tensión a lo largo del resistor de 8 ohms es de 80 volts. Determinar la resistencia de un cable de cobre de 400 metros que posee un diámetro de aproxi- madamente 1 milímetro (Ρ = 0.01 ohms a dicha temperatura. _______________________ 53.300 (d) la temperatura alcance los 43 °C (e) la lectura del peso específico deje de aumentar. _______________________ 50. posee (a) una tensión mayor (b) una vida útil más prolongada (c) una clasificación mayor por amperes-hora (d) un menor punto de congelación (e) una resistencia interna mayor. Una batería clasificada en 120 amperes-hora proporcionará una corriente de 5 amperes por aproximadamente (a) 5 horas (b) 12 horas (c) 24 horas (d) 120 horas (e) 600 horas. Unidad 10 ► Resumen de Revisión de las Unidades 1-9 81 48. 8 ohms y 12 ohms están conectados en serie. Resistores de 4 ohms. _______________________ 58. _______________________ 49.5 volts (d) la temperatura del electrolito se mantiene por debajo de los 43 °C (e) el nivel de agua es adecuado. Una batería debe cargarse hasta que (a) la tensión alcance los 6 volts (b) las celdas comiencen a liberar gas (c) el peso específico alcance los 1. R1 5A 2Ω 2A R3 R4 E 6Ω R2 3Ω Figura 10-7 – Circuito del resumen de revisión. ______________________ 61. Obtener la potencia en R4 en la Figura 10-7. Obtener la tensión que hay en la carga del problema 59. ______________________ 62. Determinar la potencia que toma R2 en la Figura 10-6. ______________________ R1 25 R2 18 E 120 V Figura 10-6 – Circuito del resumen de revisión. .82 Unidad 10 ► Resumen de Revisión de las Unidades 1-9 60. el acero. la mayoría de los materiales no tienen una cantidad útil de esta propiedad y. La mayor parte de los equipos eléctricos en la actualidad funcionan por el magnetismo. El extremo del imán que apunta geográficamente al norte se denomina polo norte (N) y el otro extremo se llama polo sur (S). maTERIalES maGNÉTICOS Al hierro y su derivado. pueden considerarse no magnéticos. el estudiante podrá: • Determinar las propiedades de los imanes. Los motores y los generadores funcionan según el principio del magnetismo. Éstos son de dos tipos y se los ha designado como polos norte y sur debido a que un imán sostenido en el aire libremente alineará su eje en una dirección norte-sur. 83 . ImaNES PERmaNENTES y TEmPORalES El acero duro se utiliza para la construcción de imanes permanentes. • Discutir los principios básicos del magnetismo. U•n•I•D•A•D 11 IMAnES Y CAMPOS MAgnÉTICOS ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. Los efectos magnéticos de los imanes se concentran en áreas llamadas polos. Es fundamental que el estudiante de electricidad comprenda este fenómeno. El acero suave es más fácil de magnetizar. Esta pequeña cantidad de magnetismo que es retenida por el acero suave se conoce como magnetismo residual o remanente y es recomendable e importante en el funcionamiento de equipos eléctricos. Esta propiedad. Si bien todos los materiales tienen algún grado de propiedad magnética. el cobalto y el gadolinio. se les puede dar la propiedad de atraer otras piezas de hierro y acero. conocida como magnetismo. El hierro y el acero combinados con estos y otros materiales magnéticos producirán una aleación con mucha más fuerza magnética. a los fines prácticos. pero retendrá un grado relativamente débil de magnetismo cuando se extrae la fuerza magnética. la posee en un grado mucho menor el níquel. .84 Unidad 11 ► Imanes y Campos Magnéticos ElECTROImaNES Un imán temporal muy poderoso puede construirse al colocar una barra de acero suave dentro de una bobina de cable que transporta corriente eléctrica. el efecto es sólo temporal. la lEy dE lOS ImaNES Si se acercan dos imanes entre sí. INduCCIÓN maGNÉTICa Los materiales magnéticos también pueden magnetizarse al colocarlos cerca de un imán. En el caso del acero suave. o bien al colocar el material dentro de la bobina misma. La intensa fuerza magnética creada se reduce a una fuerza residual débil no bien se interrumpe la corriente. ocurrirá lo siguiente: • Los polos iguales se repelen. El mag- netismo que se produce en el material por este método se denomina magnetismo inducido. • Los polos opuestos se atraen. Un electroimán también puede utilizarse para magnetizar materiales magnéticos al colocar el material a través de los polos del electroimán como se ve en la Figura 11-1. MATERIAL MaterialTO a BE magnetizar MAGNETIZED A cargador TO de CC DC CHARGER Figura 11-1 – Carga magnética. El magnetismo se pierde no bien se extrae el imán. La Figura 11-2 grafica esta ley. denominadas conjuntamente flujo magnético. Estas líneas invisibles. Esta concentración. En otras palabras. Fuerza de campo La concentración de las líneas de fuerza es una indicación de la fuerza magnética en diferentes puntos de un campo magnético. CamPOS maGNÉTICOS Los imanes se influencian entre sí a una distancia sin tener que hacer contacto realmente. Unidad 11 ► Imanes y Campos Magnéticos 85 REPULSION Repulsión Repulsión REPULSION Atracción ATTRACTION Figura 11-2 – Los polos iguales se repelen. N S Figura 11-3 – Patrón de flujo. Las líneas magnéticas de fuerza no pueden bloquearse o aislarse. Un polo N y un polo S se atraen. . a medida que aumenta el número de líneas de flujo a través de la sección transversal. Dos polos N y dos polos S se repelen entre sí. se muestran en el espacio que rodea la barra de imán en la Figura 11-3. los polos opuestos se atraen. atravesarán o pasarán por dentro de cualquier material. a menudo conocida como la densidad del flujo. La fuerza en sí puede representarse por medio de líneas magnéticas de fuerza que se supone que existen en el espacio entre los polos del imán. El espacio que rodea a un imán a través del cual actúa esta fuerza invisible se conoce como campo magnético. el campo magnético es más potente. es el número de líneas de flujo por milímetro cuadrado sección transversal. La cantidad de flujo se denomina densidad de flujo. b. 5. RESUMEN Los imanes contienen polos N y S y establecen campos magnéticos denominados flujos. c. El flujo magnético es invisible. imán permanente. atraviesa todos los materiales. 3.86 Unidad 11 ► Imanes y Campos Magnéticos Propiedades del flujo magnético Las propiedades del flujo magnético aceptadas que se presentan a continuación resultan muy útiles para explicar el funcionamiento de una amplia variedad de equipos eléctricos que usan circuitos magnéticos: 1. tienden a agrandarse y aumentar su longitud a medida que se desarrollan lejos del imán. 2. El tipo de imán que está compuesto por una bobina de cable alrededor de una barra de acero se llama _______________________ a. Los lazos. e. potente. c. transformador. electroimán. 1. Las líneas de fuerza tienen dirección. pero son difíciles de determinar en los materiales no magnéticos. formados por las líneas de fuerza. más potente será la cantidad de flujo. Las líneas de fuerza se concentran en los polos y desarrollan la máxima fuerza del campo ahí mismo. imán de polo. 4. Las líneas de fuerza son lazos cerrados que atraviesan el imán y el espacio que lo rodea. que se extienden desde los extremos norte a sur de los imanes. flujo. Grandes cantidades de líneas de flujo se establecen fácilmente en los materiales magnéticos. por ejemplo el aire. d. REVISIÓN DE LOGROS Seleccionar la mejor respuesta para que cada una de las afirmaciones sea verdadera y ubicar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. 2. el tipo de magnetismo que queda se llama _______________________ a. No hay ningún aislante para el flujo magnético. 6. 7. electromagnetismo. El flujo está compuesto por líneas de fuerza. Las líneas de fuerza nunca se cruzan entre sí. d. pero su efecto puede observarse de muchas maneras. Emergen desde el polo N e ingresan al polo S. b. débil. . Cuanto más potente es un imán. remanente. Cuando se retira la fuerza magnetizante de un material. las leyes de los imanes. imán temporal. magnetismo permanente. c. b. d. La densidad de flujo es una indicación de _______________________ a. 5. El número de líneas de fuerza por sección transversal es una medida de _______________________ a. 9. d. emergen a partir del polo S. e. el flujo. pueden aislarse con aire. los patrones de flujo. influencias atrayentes. ¿Qué tipo de aislante puede usarse para bloquear un flujo magnético?_ _________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . b. d. d. 8. c. atraviesan el imán. d. 6. Las líneas magnéticas de fuerza _______________________ a. la densidad de flujo magnético. e. b. c. 4. repulsión. magnetismo inducido. Las propiedades magnéticas son una característica _______________________ a. electroimán. magnetismo aislado. inducción. e. b. El magnetismo presente en una pieza de acero suave que se mantiene cerca de un imán se denomina _______________________ a. de los materiales mencionados en (a) y (b) solamente. Las líneas magnéticas de fuerza se conocen como _______________________ a. e. Unidad 11 ► Imanes y Campos Magnéticos 87 3. del níquel. magnetismo remanente. del hierro y acero solamente. b. c. fuerza de campo. del acero duro y suave solamente. de todos los materiales. d. imán permanente. polos. electromagnetismo. 7. cobalto y gadolinio solamente. e. forman lazos que se mezclan y se cruzan. la intensidad magnética. c. c. aparecen solamente en los imanes temporales. b. flujo. 88 Unidad 11 ► Imanes y Campos Magnéticos 10. ¿Cuál será el resultado si dos imanes se acercan entre sí? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 13. El acero suave por lo general no se utiliza en imanes permanentes. Los motores y los generadores funcionan según el principio de _______________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . ¿Por qué? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. ¿A qué se refiere el término “densidad de flujo”? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 11. La Figura 12-3 también muestra que la dirección del flujo magnético (flujo conductor) depende de la dirección de la corriente. – + El patrón formado por las limaduras de hierro indica la presencia de un campo magnético circular alrededor del conductor. es decir. motores. alternadores. • Demostrar cómo se determina la dirección de un campo magnético. En casi todas las instancias. las atraerá. relés y muchas otras máquinas eléctricas importantes. como se muestra en la Figura 12-1. un campo magnético puede determinarse en cualquier dirección controlando la dirección de Figura 12-1 – La corriente eléctrica está la corriente del conductor. Si se lo coloca cerca de limaduras de hierro. acompañada por un campo magnético. Los circuitos magnéticos se emplean en generadores. Por lo tanto. 89 . Para comprobar que este campo tiene dirección. el estudiante podrá: • Discutir los principios básicos del electromagnetismo. transformadores. La Figura 12-3 muestra que las brújulas magnéticas. U•n•I•D•A•D 12 ELECTROMAgnETISMO ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. que normalmente apuntan hacia el norte y el sur. la fuerza magnetizante se produce por los efectos de una corriente eléctrica en una bobina con núcleo de hierro. • Explicar cómo se crea un campo magnético en una bobina de cable. La Figura 12-2 representa el efecto que pro- duce un conductor que transporta corriente en las limaduras de hierro ubicadas sobre una superficie en ángulo recto al conductor. se deben colocar pequeñas brújulas magnéticas en las proximidades del conductor. se dispondrán en círculo. perpendicular al mismo. FluJO CONduCTOR Un cable que transporta una corriente eléctrica presenta características magnéticas. Un punto indica que la corriente se dirige hacia el observador. N S CORRIENTE CURRENT Figura 12-4 – Método de punto y cruz para indicar la dirección de la corriente (dirección del movimiento de electrones). Las dos vistas transversales de la Figura 12-5 representan la distribución y dirección del flujo alrededor de un conductor que transporta corriente en ambas direcciones de corriente. LIMADURAS DE IRON FILINGS HIERRO ELECTRICAL CONDUCTOR CONDUCTOR ELÉCTRICO Figura 12-3 – Dirección del flujo alrededor CURRENT CORRIENTE del conductor. Si bien un conductor que transporta corriente posee un campo magnético. Observe que la densidad de flujo es mayor cerca del cable y que las líneas individuales de flujo son lazos cerrados. como se muestra en la Figura 12-5. La dirección del flujo alrededor de un conductor que transporta corriente puede determinarse al colocar una brújula magnética cerca de un cable. Un polo se define en la Unidad 11 como el punto en el que se concentra el magnetismo y como los puntos en los que emergen las líneas de flujo de un imán y reingresan al imán.90 Unidad 12 ► Electromagnetismo Figura 12-2 – Campo magnético alrededor de un conductor. una cruz indica que la corriente se dirige en dirección contraria al observador. Estos puntos no existen en los conductores. no tiene polos. El método de puntos y cruces se grafica en la Figura 12-4. . CORRIENTE CURRENT HACIA (electrons) CORRIENTE HACIA CURRENT (electrons) OUT (electrones) FUERA IN DENTRO (electrones) Se utilizan determinados símbolos para simplificar la indicación de la dirección de la corriente en un conductor. La dirección del polo N de la brújula define la dirección del flujo en el punto en donde se ubica la brújula. Al agregar lazos adicionales. Las líneas emergen del polo N y reingresan por el polo S. se forma una bobina. éste adoptará las características polares de un imán. . El campo magnético que se produce en la proximidad de la bobina se muestra en la Figura 12-8. Un conductor recto que transporta corriente no posee polos. Los dedos luego rodearán al conductor en la dirección del flujo. también llamadas vueltas. Unidad 12 ► Electromagnetismo 91 FLUJO EN SENTIDO FLUX CONTRARIO FLUJO EN EL SENTIDO DE FLUX A COUNTERCLOCKWISE LAS AGUJAS DEL RELOJ LAS AGUJAS DEL RELOJ CLOCKWISE N S S N S N N S CORRIENTE HACIAINADENTRO CURRENT CURRENT CORRIENTE OUTFUERA HACIA (electrones) (electrones) Figura 12-5 – Vista transversal de la dirección del flujo. REGla dE la maNO IZQuIERda (FluJO CONduCTOR) La Figura 12-6 representa la regla de la mano izquierda que se utiliza para determinar la dirección del flujo conductor. FLUJO CONDUCTOR CONDUCTOR FLUX CURRENT CORRIENTE La Figura 12-7 muestra la dirección que adoptan las líneas de fuerza alrededor de la barra de imán. Observe que este patrón de campo es similar al de una barra de imán. Figura 12-6 – Regla de la mano izquierda (flujo conductor). No bien se disponga el mismo conduc- tor en forma de lazo. Colocar la mano izquierda alrededor del conductor con el pulgar apuntando en la dirección del movimiento de los electrones. No es necesario tocar el conductor. 92 Unidad 12 ► Electromagnetismo Figura 12-7 – Dirección del flujo en una barra de imán. N S I I Debido a que el flujo emerge por el lado izquierdo. El flujo reingresa por el otro lado de la bobina. N S Figura 12-8 – Polaridad magnética de una bobina. REGla dE la maNO IZQuIERda dE la bObINa La Figura 12-9 representa la técnica de usar la regla de la mano izquierda de la bobina. por lo que este extremo posee las propiedades del polo S. La polaridad magnética de la bobina se determina al colocar los dedos de la mano izquier- da en la dirección de la corriente (movimiento de electrones) a medida que se presenta a través NORTH NORTE de las vueltas del cable. este extremo posee las propiedades de un polo N. I I Figura 12-9 – Regla de la mano izquierda de la bobina. E . El pulgar apuntará hacia la dirección del polo N. a mayor corriente a través de la bobina. la magnitud de la corriente. el número de vueltas de la bobina y el tipo de material del núcleo insertado en la bobina. El término amperes-vuelta significa el producto de corriente en amperes y el número de vueltas en la bobina. mayor potencia tendrá el campo magnético. la aguja de la brújula. con los amperes-vueltas. se forma un campo magnético. c. Si el cable está enrollado en una bobina. El electromagnetismo es el concepto básico de los motores. se establece un campo magnético muy fuerte. generadores. un polo N solamente. es decir. e. d. . • El número de vueltas en la bobina. RESUMEN Cuando la corriente atraviesa un cable. los materiales se insertan en una bobina para aumentar su fuerza magnética. un polo magnético. b. la dirección de la corriente. La dirección del flujo conductor depende de _______________________ a. d. • El tipo de material utilizado como núcleo. la corriente es el único factor que puede afectar la fuerza magnética. el núcleo. Para un determinado material. Estos materiales se denominan núcleos. Si una bobina posee un número constante de vueltas alrededor de un núcleo. La fuerza magnética puede expresarse en amperes-vuelta para un determinado material como núcleo. dos polos magnéticos. Si se inserta una barra de acero suave en la bobina como material del núcleo. Esto se denomina electromagne- tismo. Un conductor recto que transporta corriente posee _______________________ a. Por lo tanto. 2. la magnitud de la tensión aplicada. Unidad 12 ► Electromagnetismo 93 FUERZA MAGNÉTICA La fuerza magnética de una bobina depende de: • La cantidad de corriente en la bobina. en comparación al campo producido a partir de la utilización de un núcleo de aire. La fuerza de un campo magnético es una función de la cantidad de corriente del cable. un campo similar al de una barra de imán. 1. b. la corriente puede crear un campo de flujo muy potente. c. relés y transformadores. Colocar las respuestas en los espacios provistos. REVISIÓN DE LOGROS Seleccionar la mejor respuesta en los problemas 1 a 7 para que cada afirmación sea verdadera. En muchos casos. e. ningún polo magnético. la fuerza magnética cambiará con una variación en la corriente y el número de vueltas. La fuerza magnética de la bobina depende de _______________________ a. un cable recto. Las propiedades de un imán están presentes en _______________________ a. d. e. agregar un centro de hierro. e. la dirección de la corriente. 4. esto indica _______________________ a. c. 8. la fuerza de un campo magnético. La fuerza magnética de la bobina puede aumentarse al _______________________ a. d. disminuir la corriente. la magnitud de la tensión aplicada. un lazo de cable que transporta corriente. la dirección del flujo. Cuando las limaduras de hierro se atraen a un conductor que transporta corriente. b. el punto en el que emerge el campo. c. b. un lazo de cable. un cable recto que transporta corriente. la magnitud de la corriente. la magnitud de la corriente. con un núcleo de aire. e. La polaridad magnética de una bobina se determina por _______________________ a. Una bobina de 20 vueltas. la dirección de la corriente. transporta una corriente de 2 amperes. disminuir levemente la caída de tensión en toda la bobina. muchas vueltas de cable. el número de vueltas. agrandar las vueltas. la magnitud de la corriente. la presencia de un campo magnético. la regla de la mano izquierda. b. b. c. 7. la dirección de un campo magnético. revertir la dirección de la corriente. 6. c. ¿Cuál es la función de la regla de la mano izquierda en un trozo recto de cable? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ .94 Unidad 12 ► Electromagnetismo 3. la fuerza magnética. c. d. 5. un polo N. e. d. e. b. d. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. Explicar el método de “puntos y cruces” para señalar la dirección de corriente. Unidad 12 ► Electromagnetismo 95 9. ¿qué pasará con la fuerza del campo magnético? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 11. Si se extrae una barra de hierro del centro de una bobina y la corriente se mantiene constante. ¿Qué indica la regla de la mano izquierda en términos de una bobina de cable? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. el número de vueltas de la bobina y _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . La fuerza de un campo magnético depende de la cantidad de corriente del cable. . • El ángulo con el que el conductor atraviesa Figura 13-1 – Inducción de una fuerza el campo. la cantidad de tensión inducida que se produce en un conductor es directamente proporcional a: 0 • La fuerza del campo magnético. se mueve rápidamente hacia abajo en un campo magnético. CONDUCTOR MOVIMIENTO MOTION DESCENDENTE Es evidente que el movimiento es responsable DOWNWARD DEL CONDUCTOR de la tensión producida ya que no hay corriente si se mantiene quieto el conductor. Ambas máquinas funcionan según el principio de tensión inducida. La fuerza electromotriz (FEM) es necesaria para producir una corriente eléctrica. electromotriz. En general. • La velocidad con la que el conductor atravie- sa el campo. • Explicar de qué manera se genera tensión a partir del movimiento mecánico. AMPERES • La longitud del conductor en el campo. hay una desviación de la aguja del medidor que indica la presencia de una corriente eléctrica producida por una tensión inducida. La producción de corriente eléctrica a gran escala no puede lograrse en términos económicos usando baterías. la aguja del medidor se desvía en dirección opuesta si el conductor se mueve hacia arriba a través del campo magnético. En la Figura 13-1. La mayor parte de la electricidad producida hoy en día se crea a partir del uso de generadores y alternadores. que tiene sus terminales conectados a un amperímetro sensible. U•n•I•D•A•D 13 gEnERACIÓn DE FUERzA ELECTROMOTRIz ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. el estudiante podrá: • Discutir los principios implicados en la producción de una fuerza electromotriz. La dirección en la que se produce la tensión N S inducida depende de la dirección del movimiento del conductor. un conductor. En consecuencia. 97 . Además. una tensión alta puede crearse mediante el corte de un campo magnético potente con una serie de conductores movién- dose a alta velocidad. se utilizan electroimanes potentes para obtener un campo magnético potente. Un gran número de conductores se utiliza de manera que las tensiones individuales de todos los conductores actúen en serie para producir una tensión mayor. Si se coloca la mano con el pulgar en dirección al movimiento del conductor y el primer dedo en dirección al campo magnético. En generadores y alternadores. la única variable real es la velocidad del conductor. la fuerza del campo magnético y la longitud del conductor son cantidades fijas. En resumen. Los conductores se montan sobre una armadura (llamada rotor) y rotan a altas velocidades a través de este campo. . REGla dE la maNO IZQuIERda dEl GENERadOR La Figura 13-2 muestra cómo determinar la dirección de una tensión inducida cuando se conocen la dirección del campo magnético y la dirección del movimiento del conductor. La tensión inducida crea una corriente que posee una dirección igual a la de la tensión inducida. Este método se conoce como regla de la mano izquierda del generador. se cortan más líneas de fuerza por segundo y la tensión inducida aumenta en magnitud. Colocar el pulgar. A medida que aumenta la velocidad del conductor. el primer dedo de la mano. El ángulo de corte depende de la rotación del conductor. Movimiento Regla de la mano izquierda que Corriente muestra la corriente inducida en inducida Regla de la mano izquierda que muestra la porción A-B de la bobina (dirección la corriente inducida en la porción C-D de los de la bobina electrones) Corriente inducida Líneas (dirección de los B de fuerza electrones) N Rotación en Líneas C el sentido de A Movimiento de fuerza las agujas del reloj S D Anillos colectores I Escobillas I Resistencia externa Figura 13-2 – Regla de la mano izquierda del generador. el dedo medio de la mano izquierda en ángulo recto entre sí. Por lo tanto. entonces el dedo medio apuntará en dirección a la corriente inducida (dirección de los electrones).98 Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz En las máquinas que generan energía eléctrica. se proporciona un circuito eléctrico completo Figura 13-3 – Bobina rotatoria. alcanza la posición que se muestra en la Figura 13-4. a través de los contactos deslizantes en los anillos colectores. Para usar la tensión inducida en un circuito externo. En esta N S instancia. Asumamos que la bobina está forzada a rotar en el sentido de las agujas del reloj en el campo magnético. que en la totalidad de la bobina. no se genera tensión y no hay corriente en ninguna parte de la bobina o del circuito externo. un lado del bucle se muestra en N S negro y el otro en blanco. Observe cuidadosamen- te la dirección de la corriente en el circuito externo. En esta instancia. Figura 13-5 – Bobina rotatoria. Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz 99 GENERadOR dE Ca Las piezas fundamentales de un gene- rador se muestran en la Figura 13-3. Para la posición que se muestra en la Figura 13-3. El circuito externo se conecta SLIP RINGS Anillos colectores Escobilla BRUSH a estos anillos mediante una escobilla que presiona contra cada anillo. no se genera tensión. los conductores que forman los lados de la bobina se mueven en paralelo a las líneas de fuerza. posición 2. no obstante. Se coloca una bobina conductora simple de manera que pueda rotar en el espacio entre los dos polos opuestos de un electroimán. las tensiones están en la misma dirección. Esto significa. La aplicación de la regla de la mano izquierda del generador Figura 13-4 – Bobina rotatoria. Ambos lados de la bobina ahora cortan flujo pero en direcciones opuestas. A medida que se rota la bobina. los conductores no cortan ningún flujo. A medida que la bobina alcanza la N S posición que se muestra en la Figura 13-5. cada uno de los extremos de la bobina se conecta a un Escobilla BRUSH anillo colector. posición 3. se completa media revolución y ambos lados de la bobina se mueven nuevamente en paralelo al flujo magnético. Para simplificar la explicación. posición 1. por lo tanto. En otras palabras. muestra que la tensión se induce en direcciones opuestas en los lados opuestos de la bobina. . se puede determinar la corriente en las secciones negras y blancas N S de la bobina. 1 1 3 0 1 4 2 4 ONE REVOLUCIÓN UNA REVOLUTION INDUCIDA EMF + INDUCED 0 FEM – GENERadOR dE CC La bobina simple que rota en un campo magnético puede utilizarse para suministrar corriente continua a un circuito de carga externa por medio de un dispositivo simple conocido como conmutador (un dispositivo rectificador). la bobina ha alcanzado su posición original y la tensión y la corriente se encuentran en cero nuevamente. Después de una revolución. alcanza la posición que se muestra en la Figura 13-6. Aquí. . posición 4. o cuando el conductor se mueve en forma perpendicular a las líneas de fuerza. La corriente alterna se invierte cada media revolución y está presente en el circuito externo. 1 2 3 4 1 Figura 13-7 – FEM alterna. 2. La tensión inducida en la bobina tiene la dirección inversa cada media revolución. Observe cuidadosamente que la corriente tanto en la bobina como en el circuito externo está invertida a la que se indica en la posición 2. La tensión máxima se crea siempre que la bobina corta flujo a su índice de veloci- dad más rápido. En la Figura 13-7 se representan las variaciones de la tensión inducida (FEM) para una revolución completa de la bobina. La tensión y la corriente resultantes son pulsatorias. Figura 13-6 – Bobina rotatoria.100 Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz A medida que la bobina gira más. La parte del gráfico por debajo del eje horizontal indica la tensión en dirección opuesta. 3. Al aplicar la regla de la mano izquierda del generador. Deben destacarse tres hechos importantes acerca de la bobina rotatoria: 1. ha completado tres cuartas partes de una revolución. hacia el segmento blanco. Dos escobillas conectadas a los N S terminales del circuito de carga. Figura 13-11. la bobina se Figura 13-9 – Bobina rotatoria. Asumamos que la bobina rota en el sentido de las agujas del reloj. posición 1. que se muestra en la Figura 13-9. La Figura 13-12 N S representa la tensión desarrollada a través de las escobillas de una bobina simple rotada en un campo magnético – + para una revolución completa. En la posición 2. A pesar de que la corriente de la bobina es CA. La tensión inducida y la corriente resul- tante son pulsatorias en su naturaleza. encuentra ahora en posición vertical y no hay tensión ni corriente en ninguna parte del circuito. de izquierda a derecha a través del medidor. En la Figura 13-8. la corriente inducida se ha invertido en ambos lados de la bobina. . En la posición 3. Figura 13-11 – Bobina rotatoria. La tensión inducida en la bobina se invierte una vez por cada media revolución. posición 3. posición 2. Deben destacarse tres hechos importantes en relación a este circuito: Figura 13-10 – Bobina rotatoria. La escobilla negra es el terminal positivo N S y la escobilla blanca es el terminal negativo del generador. no obstante. Debido a que la bobina rotará. En la posición 4. 1. los lados de la bobina cortan el flujo. Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz 101 La Figura 13-8 representa una bobina simple cuyos conductores terminan en un conmutador compuesto por un anillo colector a lo largo de dos segmentos separados. posición 4. que la corriente del cable negro atraviesa el circuito de carga por medio de la esco- billa blanca. Figura 13-10. corriente presentes en ninguna parte del circuito. hacia la escobilla blanca y hacia el circuito de carga. se apoyan contra estos segmentos del conmutador. Observe. también hay corriente CC en el circuito de carga. Note cuidadosamente que la escobilla N S blanca aún es negativa y que la corriente mantiene la misma dirección en el circuito de carga. la bobina se encuentra en posición vertical y no hay tensión ni Figura 13-8 – Bobina rotatoria. La ten- sión inducida en la bobina produce una corriente a partir del cable blanco. Observe la dirección de la corriente – + en el circuito de carga. se necesita un contacto deslizante para traer corriente al circuito de carga. 2. 3. Esto tiene el efecto de aumentar la tensión y reducir las fluctuaciones en la salida de tensión. Esto es el resultado de la fuerza electromotriz (FEM) producida. En un generador de CA. la FEM producida se alterna en la bobina de cable a medida que atraviesa el campo magnético. armadura (rotor). Estos factores incluyen: (1) el número de polos. se debe utilizar un dispositivo llamado conmutador (rectificador). Muchos factores determinan la salida de tensión de un generador. Un estudio en profundidad de cada uno de estos factores es necesario para la comprensión total del funcionamiento de los generadores. Los generadores eléctricos funcionan según este principio. . Entre las aplicaciones prácticas de un generador de CC podemos mencionar un sistema de soldadura portátil como el que aparece en la Figura 13-15. RESumEN Cuando un cable se mueve a través de un campo magnético. Figura 13-13 – Armadura (rotor) de una Figura 13-14 – Corte esquemático de una máquina de CC. el corte esquemático de dicha armadura. INDUCIDA INDUCED FEM EMF 1 REVOLUCIÓN REVOLUTION Figura 13-12 – FEM en una bobina simple. Los generadores comerciales usan muchas bobinas montadas sobre un cuerpo rotatorio. (3) el número de conductores en la armadura (rotor) y (4) la velo- cidad de la armadura (rotor). la corriente se establece en el cable. En la Figura 13-13 se muestra una armadura y en la Figura 13-14. (2) el flujo por polo. Para convertir esta FEM alterna y la corriente resultante en un gene- rador de CC.102 Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz La salida de un generador de bobina simple es demasiado pequeña y pulsatoria para cualquier uso práctico. d. c. aumentar la longitud del conductor. REVISIÓN dE lOGROS En los problemas 1 a 7. . Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz 103 Figura 13-15 – Aplicación de generador de CC. d. e. un conmutador. anillos colectores. invertir las conexiones del medidor. seleccionar la mejor respuesta para que la afirmación sea verdadera y colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. electroimanes. b. c. invertir la dirección del campo. Se puede suministrar corriente continua a una carga por medio de una bobina de cable que rota a través de un campo utilizando ______________________ a. escobillas. La dirección de la tensión inducida en un conductor puede cambiarse al ______________________ a. un conductor. b. disminuir el tamaño del conductor. aumentar la fuerza del campo. 1. 2. e. utilizar un conmutador. d. c. aumentar el número de líneas cortadas por segundo. valor cero. 4. b. c. 7. una vez cada media revolución. a un índice lento de velocidad. c. b. e. no tan perpendicularmente a las líneas de fuerza. e. la fuerza del campo magnético. dos veces por cada revolución. La tensión inducida en una bobina simple se invierte _______________________ a. e. una polaridad variable. la dirección de la corriente. perpendicularmente a las líneas de fuerza. disminuir la longitud del conductor. c. d. utilizar anillos colectores. e. c. la dirección del campo. b. la velocidad del conductor. paralelamente a las líneas de fuerza. d. La regla de la mano izquierda del generador por lo general se utiliza para determinar _______________________ a. b. e. d. frente al lado del polo N. la dirección rotativa. .104 Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz 3. un valor constante. una polaridad constante. aplicar correctamente la regla de la mano izquierda del generador. dos veces por cada media revolución. la tensión en las escobillas posee _______________________ a. 6. d. La tensión máxima se induce en una bobina simple cuando los lados de la bobina pasan _______________________ a. tres veces por cada revolución. una vez por cada revolución. 5. b. una magnitud muy grande. Cuando se utiliza un conmutador en una bobina simple. La tensión inducida puede aumentarse en magnitud al _______________________ a. ¿qué se establece en el cable? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 11. no hay tensión ni corriente en ninguna parte del circuito. Unidad 13 ► Generación de Fuerza Electromotriz 105 8. Mencione cuál es una aplicación práctica de un generador de CC. Los generadores comerciales usan muchas bobinas de cable montados sobre un dispositivo giratorio llamado ________________________________. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. Mencione tres más. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. ¿Por qué? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. Una fuerza electromotriz es necesaria para producir una ____________ eléctrica. La velocidad de la armadura (rotor) es uno de los factores que determinan la salida de tensión de un generador. 13. En la Figura 13-10. . Cuando un cable se mueve a través de un campo magnético. . U•n•I•D•A•D 14 PRInCIPIOS DE MOTORES DE CORRIEnTE COnTInUA ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. que no trasporta corriente. Una conversión simple de energía eléctrica en energía mecánica se muestra en la Figura 14-1. La Figura 14-1 (C) representa el campo magnético resultante. La incorporación de los campos por encima del conductor. el campo producido por la corriente actúa en forma aditiva con el campo creado por los polos. el estudiante podrá: • Determinar la dirección del movimiento de un conductor que transporta corriente en un campo magnético. Si esta energía se convierte en energía eléctrica. usar motores eléctricos para cambiar la energía de nuevo a forma mecánica en el punto de la aplicación. Por encima del conductor. se retira el campo y se crea la corriente en el conductor por medio de una fuente de tensión externa. 107 . Una gran parte de la energía que se utiliza a nivel mundial se crea a partir de instalaciones hidroeléc- tricas y por la combustión de carbón y petróleo. Por debajo del con- ductor. se resuelve el problema de distribución. • Discutir los principios básicos de los motores de CC. el campo del conductor actúa en oposición al campo del polo. Es necesario. F F Figura 14-1 – Fuerza en un conductor que transporta corriente. Observe el campo alrededor del conductor que se crea por el traspaso de corriente (electrones) saliendo de la página. La Figura 14-1 (A) muestra un campo magnético uniforme en el que se ubica un conductor. sin embargo. En la Figura 14-1 (B). Esta energía potencial se encuentra en forma mecánica y no puede distribuirse como tal a distancias lejanas de su fuente. hace que el conductor se mueva en dirección descendente. con la reducción del campo por debajo del conductor. En la Figura 14-4. alimentación SOURCE Figura 14-2 – Regla de la mano derecha del motor. el primer dedo y el dedo medio de la mano derecha en ángulo entre sí. entonces el pulgar apuntará en dirección al movimiento del conductor. a través de las escobillas y el conmutador (colector) produce flujo alrededor de todas las partes de esta bobina. En este caso. . Antes N Movimiento MOTION I de poder aplicar este principio a un motor real. las condiciones son inversas y el lado de la bobina es forzada en forma ascendente.108 Unidad 14 ► Principios de Motores de Corriente Continua En la Figura 14-1 (D). tiene un equilibrio por el cuarto de revolución anterior y por lo tanto traspasa esta posición neutral. sin embargo. La incorporación de corriente en la bobina Figura 14-3 – Armadura de bobina simple. Éste se llama flujo conductor (descrito en la Unidad 12). si el primer dedo apunta en dirección del flujo del campo y el dedo medio está en dirección S N a la corriente del conductor (dirección de los electrones). MOTION Movimiento MOTION Movimiento manentes. En la parte derecha de la bobina. En la parte izquierda de la bobina. La Figura 14-3 muestra la armadura (rotor) de una bobina simple colocada en el campo magnético entre dos imanes per. REGla dE la maNO dERECha dEl mOTOR La regla de la mano derecha del motor se explica colocando el pulgar. la dirección de Movimiento MOTION la corriente (electrones) en el conductor se Líneas LINES OFde fuerza FORCE LINES invierte. Como se ve en la Figura 14-2. No hay corriente en la bobina ni fuerza para continuar la rotación en esta posición neutral. FORCE ductor y opuestas por encima del conductor. la bobina ha alcanzado una posición vertical y las escobillas se apoyan sobre el espaciador aislado entre los segmentos del conmutador (llamado también colector). Si esta bobina está montada sobre un eje y queda libre para rotar se produce movimiento en el sentido de las agujas del reloj. de manera que Líneas Corriente CURRENT OF de fuerza las líneas son aditivas por debajo del con. entrante a la página. la dirección del conductor es S Corriente CURRENT ascendente. posición 1. la aplicación de la regla de la mano derecha del motor muestra que esta bobina es forzada en forma descendente. El flujo que determina el imán permanente se denomina flujo de campo. debe formularse una regla de manera I que la dirección del movimiento del conductor pueda determinarse cuando se conoce la de la + Fuente POWER de – corriente (movimiento de electrones). El movimiento del conductor que RESULTING Rotación ROTATION I se muestra en la Figura 14-1 es el principio resultante básico que rige la acción de un motor. La bobina. Unidad 14 ► Principios de Motores de Corriente Continua 109 En la Figura 14-5. Como resultado. la mínima se produce cuando está en posición vertical. única dirección. . no hay una reducción notable en la variación 11REVOLUCIÓN REVOLUTION de par de torsión entre los valores máximos y mínimos. desarro- llada por esta bobina simple depende direc- tamente de las fuerzas del flujo del campo y el flujo conductor. La fuerza de giro máxima se desarrolla cuando la bobina está S N en posición horizontal. La cantidad de par de torsión. la armadura continúa su movimiento de manera que los segmentos del conmutador intercambian posiciones en las escobillas y la corriente se invierte en la bobina. Para fortalecer el flujo del campo. posición 2. posiciones de par de torsión máximo y dos de par de torsión mínimo. la rotación de la bobina se mantiene en una Figura 14-4 – Armadura de bobina simple. Si bien el par de torsión sigue siendo pulsatorio. Esto significa que a medida que cada lado de la bobina pasa por un polo. El par de torsión aplicado al eje del motor es débil y pulsatorio incluso con un campo electromagnético. De esta manera. Una armadura de bobina simple posee poco valor práctico para las aplicaciones de motores comerciales. La Figura 14-6 representa el par de torsión desarrollado por la armadura de una bobina simple por un período de una revolución completa. de torsión La Figura 14-7 muestra el gráfico de par de ParMOTOR torsión de una armadura de bobina doble. se acostumbra usar electroimanes para los polos del campo de un motor. hay una inversión en la dirección del flujo conductor tanto en las S N secciones blancas como negras de la bobina. Figura 14-6 – Gráfico de par de torsión para una armadura de bobina simple. posición 3. (llamado también par motor) o fuerza de giro. Observe que hay dos Figura 14-5 – Armadura de bobina simple. la corriente de la bobina siempre está en la misma dirección con respecto a dicho polo. mientras que para fortalecer el flujo conductor debe aumen- tarse la corriente del cable. Las pulsaciones indeseables en el par de motor de torsión de una armadura de bobina simple TORQUE pueden eliminarse agregando más bobinas y los segmentos de conmutador necesarios. Colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. La mejora en la uniformidad del par de tor- sión.110 Unidad 14 ► Principios de Motores de Corriente Continua TORQUE 1 1 3 1 4 2 4 REVOLUCIÓN REVOLUTION Figura 14-7 – Gráfico de par de torsión para una armadura de bobina doble.8 presenta una armadura CONDUCTORES (rotor) típica para un motor de arranque de CC CENTRO DEL comercial. RESumEN En un generador debe moverse la bobina de cable a través de un campo magnético para producir una corriente en dicha bobina. Cuando la bobina de cable gira. En un motor. El par de torsión es una función de la cantidad de corriente en el cable. el número de bobinas y la fuerza del campo magnético entre los polos. la corriente debe atravesar la bobina de cable para generar movimiento en dicha bobina. La Figura 14. sin embargo. debido a las bobinas adicionales. o una fuerza de giro. produce par de torsión. REVISIÓN dE lOGROS Seleccionar la mejor respuesta para los problemas 1 a 7 para que cada afirmación sea verdadera. puede compararse con la incorporación de cilindros en los motores de los automóviles. Figura 14-8 –Armadura de motor de arranque. Este movimiento se conoce como el principio del motor. Esta armadura posee muchas bobinas EMULADOR ARMAzÓN de cable pesado con segmentos adicionales de conmutador para invertir la corriente en las bobinas individuales en el momento preciso. . descendente. la cantidad de corriente en el conductor. 4. c. anillos partidos. la dirección de la rotación. La regla de la mano derecha del motor por lo general se usa para determinar ______________________ a. c. Para obtener acción en el motor se suministra corriente a una bobina de cable en un campo magnético por medio de ______________________ a. . N c. la dirección de la corriente en el conductor. b. b. e. la fuerza. d. d. la dirección del flujo. e. nunca es el valor máximo. la densidad del flujo. b. constante. 5. S Figura 14-9 – Movimiento del conductor. constante. d. b. ascendente. d. Unidad 14 ► Principios de Motores de Corriente Continua 111 1. c. d. escobillas. e. hacia la izquierda. la regla de la mano izquierda. 2. 3. la dirección del campo magnético entre los dos polos. El par de torsión de un cable de bobina simple en un campo magnético es ______________________ a. e. la corriente inducida. e. un conmutador. equivalente al flujo de campo. anillos colectores. b. En la Figura 14-9. la fuerza de giro. la velocidad del conductor. la dirección del movimiento del conductor. el movimiento del conductor será ______________________ a. escobillas y un conmutador. hacia la derecha. c. La magnitud del par de torsión en un conductor que transporta corriente en un campo magnético depende de ______________________ a. la conversión de energía mecánica en energía eléctrica. b. la conversión de la energía eléctrica en energía mecánica. d.112 Unidad 14 ► Principios de Motores de Corriente Continua 6. ¿Se puede utilizar la regla de la mano derecha para determinar la dirección de las líneas de fuerza? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . ¿Verdadero o falso? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10. Los motores se utilizan para convertir energía eléctrica en energía mecánica. c. un fenómeno impredecible. b. d. predecible con la regla de mano izquierda. 7. El principio de la acción del motor es _______________________ a. Si se agrega otra bobina de cable para formar una armadura de bobina doble. la dirección de la corriente de la bobina se ve afectada. c. debe reducirse el número de segmentos del conmutador. el par de torsión se torna menos uniforme. e. ¿Cómo se puede aumentar el flujo conductor? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. el campo magnético disminuye en valor. 8. la conversión de energía química en energía eléctrica. _______________________ a. el par de torsión se torna más continuo. e. El par de torsión en un motor es la función del flujo del campo y flujo conductor. intensidad magnética se ______________________________________________ c. magnetismo inducido 113 . Colocar la letra de la respuesta seleccionada en el espacio provisto. corriente d. b. Este movimiento genera electricidad. Las líneas de fuerza son ______________________ cerrados g. Los imanes están hechos de hierro y ___________ de hierro a. bobinas 5. Para los puntos 1 a 10. La fuerza de un campo se expresa en ___________________ j. Las propiedades de un conductor que transporta h. se crea una corriente en el conductor. PuNTOS a RECORdaR • Los efectos magnéticos de los imanes se concentran en los polos con designaciones norte y sur. • Un electroimán se crea cuando la corriente pasa a través de un conductor formando un campo magnético. U•n•I•D•A•D 15 RESUMEn DE REVISIÓn DE LAS UnIDADES 11-14 ObJETIVOS • Evaluar el conocimiento y la comprensión adquiridos durante el estudio de las cuatro unidades anteriores. Cuando se acercan los polos iguales de un imán. repelen 4. aleaciones 3. • Cuando un conductor atraviesa un campo magnético. densidad de flujo corriente pueden describirse como ____________________ i. 1. • Cuando hay corriente en un cable que se encuentra en un campo magnético. seleccionar la palabra o frase de la derecha para que cada afirmación incom- pleta sea verdadera. núcleo f. • Un campo magnético está compuesto por líneas de fuerza o flujo magnético. círculos 2. se produce el efecto motor. Las líneas magnéticas de fuerza en el campo magnético se denominan ____________________________ e. tensión 6. La fuerza de torsión creada por un motor con armazón de q. la velocidad del conductor. La fuerza de un electroimán depende de la cantidad de m. un resistor de carga. .114 Unidad 15 ► Resumen de Revisión de las Unidades 11-14 7. la sección transversal del conductor. el voltímetro externo. b. c. d. 13. tamaño de cable bobina simple se conoce como _ _______________________ En los puntos 11 a 30. Las líneas de fuerza _______________________ a. Una FEM alterna puede obtenerse a partir de un generador con _______________________ a. 12. son impredecibles. un anillo partido. se cruzan a menudo. un conmutador. el número de vueltas y _______________________ n. b. neutralizan que se acerca al polo N del imán se llama _ _______________ p. d. cobalto. 11. acero. b. c. La dirección del flujo alrededor de un conductor que transporta k. El tipo de magnetismo que se encuentra en una pieza de hierro o. b. La tensión inducida en un conductor es una función de la fuerza del campo. el tamaño del cable del conductor. par de torsión 9. d. c. la longitud del conductor y _______________________ a. seleccionar la mejor respuesta para hacer que las afirmaciones sean verdaderas. atraen corriente. aire. níquel. magnética 8. Los campos magnéticos potentes pueden establecerse mejor con un núcleo compuesto por _______________________ a. tensión inducida 10. nunca se cruzan. Colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. c. 14. d. anillos colectores. se cruzan sólo bajo determinadas circunstancias. flujo corriente se determina por la dirección de ________________ l. 18. magnético. c. norte-sur. con dos polos es _______________________ a. pequeña. b. cuarto de revolución. en dirección paralela. c. c. a una magnitud constante. en dirección perpendicular. a una velocidad baja. unidireccionales. El tipo de magnetismo que permanece en un material cuando se extrae la fuerza magnetizante se llama _______________________ a. d. continuas. alternas. c. adecuada para la mayoría de las aplicaciones. b. 17. muy constante. lejos de los lados de los polos. b. Las tensiones que se inducen en los conductores de la armadura de un generador de CC son _______________________ a. b. La FEM alterna generada en la armadura de bobina simple de un generador de dos polos se invierte una vez por cada _______________________ a. 19. d. d. polarización. dos revoluciones. media revolución. d. Unidad 15 ► Resumen de Revisión de las Unidades 11-14 115 15. c. Por lo general. La tensión máxima se desarrolla en la armadura de un generador de bobina simple cuando los conductores de la bobina se mueven en relación al campo magnético _______________________ a. residual (remanente). 16. . revolución. la tensión de salida de un generador de bobina simple. d. b. grande. 116 Unidad 15 ► Resumen de Revisión de las Unidades 11-14 20. La dirección del movimiento del conductor que se muestra en la Figura 15-1 es _______________________ a. descendente. b. ascendente. c. hacia la derecha. S N d. hacia la izquierda. Figura 15-1 – Movimiento del conductor. 21. La fuerza de un electroimán depende principalmente de _______________________ a. la tensión y el tamaño del cable. b. la corriente y el tamaño del cable. c. la tensión y el número de vueltas. d. la corriente y el número de vueltas. 22. La tensión generada en la armadura de un generador de bobina simple es _______________________ a. CC. b. CC pulsatoria. c. alterna. d. unidireccional. 23. El conmutador de un generador de CC _______________________ a. invierte la dirección de la corriente en la armadura. b. cambia la CA a CC dentro de la armadura. c. mantiene la corriente en una dirección en el circuito de carga. d. actúa sólo como un contacto eléctrico deslizante. 24. Las escobillas son necesarias en un motor de CC para _______________________ a. proporcionar contacto deslizante. b. cambiar la dirección de la corriente en la armadura. c. respaldar el conmutador. d. cambiar la dirección de la corriente en el circuito externo. 25. El campo electromagnético se utiliza en los motores de CC para _______________________ a. conmutar la corriente más fácilmente. b. invertir la rotación. c. darle al motor mayor velocidad. d. darle al motor mayor par de torsión. Unidad 15 ► Resumen de Revisión de las Unidades 11-14 117 26. Cualquier imán puede tener _______________________ a. dos tipos de polos. b. muchos tipos de polos. c. tres tipos de polos. d. un tipo de polo. 27. Las líneas de fuerza magnética _______________________ a. forman lazos cerrados que apuntan hacia el polo N. b. apuntan de N a S dentro del imán. c. comienzan en el polo S y terminan en el polo N fuera del imán. d. cruzan el centro del imán. 28. La armadura de un generador de CC comercial posee muchas bobinas de cable y muchos segmentos de conmutador para_ ___________________ a. proporcionar una ruta de alta resistencia. b. equilibrar la armadura. c. provocar la corriente en las bobinas para que estén constantes. d. provocar una salida de tensión alta uniforme. 29. En un generador de CC, la dirección de la FEM inducida en la armadura depende _______________________ a. del número de líneas de fuerza. b. de la velocidad de la armadura. c. la acción del conmutador. d. la polaridad magnética de los polos del campo. 30. El conmutador de un motor de CC _______________________ a. actúa como contacto deslizante solamente. b. invierte la corriente en los conductores de la armadura. c. actúa como punto de giro para el conmutador. d. invierte la corriente en el circuito de carga. pulsa- dores y transformadores de timbre. Conectar un conductor del otro lado de la fuente de PUSHBUTTON PULSADOR tensión al punto de control o pulsador. 2. Observe que una de las conexiones está ENTRADA INPUT 120VVAC 120 CA hecha directamente desde el terminal de salida del transformador al timbre. U•n•I•D•A•D 16 CIRCUITOS DE TIMBRE TÍPICOS ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. 119 . tales como timbres. el estudiante podrá: • Construir circuitos de timbre típicos de baja tensión. El segundo conductor conecta el otro terminal de salida del transformador al interruptor o pulsador. Esta unidad abarca los procedimientos utilizados para conectar circuitos de timbre típicos. TRANSFORMADOR BELL TRANSFORMER La Figura 16-1 muestra un timbre controlado desde un pul. zumbadores. simple. REGlaS PaRa lOS CIRCuITOS dE TImbRE TIMBRE BELL El cableado de los circuitos de timbre de baja tensión simples resulta fácil si se siguen estas tres reglas: 1. Prácticamente todas las instalaciones eléctricas incluyen algún tipo de circuito de señalización. transformadores de timbre y cables utilizados en los circuitos de señalización de baja tensión. así como información de pulsadores. • Describir la acción de señalización de los dispositivos. El resultado es un Figura 16-1 – Circuito de timbre circuito en serie simple. 3. También se proporciona información sobre cómo funcionan los diferentes tipos de dispositivos de señalización. Conectar un conductor de un lado de la fuente de tensión al timbre. Conectar un conductor del pulsador al timbre que se controlará. DEL TIMBRE sador utilizando un transformador para sonido de campana como fuente de alimentación. 8. Se pueden utilizar diversos dispositivos de señalización. BELL TIMBRE BUZZER zUMBADOR BELL TIMBRE FRONT PULSADORES PUSHBUTTONS PULSADOR PULSADOR DOOR REAR DE PUERTA DEPUSH- PUERTA DOOR TRASERA DELANTERA BUTTON SALIDA: OUTPUT: 6. El zumbador. . Como se muestra en la Figura 16-4.120 Unidad 16 ► Circuitos de Timbre Típicos CIRCuITOS dE TImbRE y VIbRadOR El timbre puede controlarse desde varios pulsadores en diferentes ubicaciones. el timbre o la campanilla se controlan desde un pulsador ubicado en la puerta principal. el terminal derecho al pulsador de la puerta delantera y el terminal izquierdo al pulsador de la puerta trasera. se controla desde un pulsador ubicado en la puerta trasera. PUSH- 6. UNIDAD COMBINATION UNIT COMBINADA FRONT PULSADOR DOOR PULSADOR REAR DE PUERTA PUSH- DE PUERTA DOOR TRASERA BUTTON DELANTERA PUSH- BUTTON BELL TRANSFORMER TRANSFORMADOR DEL TIMBRE INPUT ENTRADA 120VVCA 120 AC Figura 16-4 – Conexiones para la unidad combinada timbre-zumbador. 8. se utilizan con frecuencia las unidades combinadas que contienen un timbre y zumbador en un solo dispositivo. cada dispositivo debe tener uno diferente. Observe que los pul- sadores están en paralelo y la combinación de pulsadores está en serie con el timbre. cada uno controlado desde un pulsador independiente. Note que el circuito de la Figura 16-3 es un circuito mixto. 12. En general. o un timbre con un tono diferente. con el mismo transformador de timbre. En este caso. tal como se muestra en la Figura 16-2. Este tipo de dispositivo de señalización posee tres terminales. para distinguir entre los dispositivos de señalización operados desde diferentes pulsadores. Muchos hogares tienen pulsadores tanto en la puerta delantera como en la trasera.or1224 ó 24 V V BUTTON BELL TRANSFORMER Transformador del Timbre INPUT ENTRADA 120 V INPUT ENTRADA V CA AC 120VVCA 120 AC Figura 16-2 – Timbre controlado Figura 16-3 – Circuito timbre-zumbador. se aplican las tres mismas reglas de cableado. Los terminales se conectan de la siguiente manera: el terminal central al transformador. Sin embargo. desde múltiples ubicaciones. por los puntos de contacto B y C y la armadura denominada D. Este proceso se repite cada vez que el martillo golpea el gong y continúa mientras que el circuito de timbre esté energizado. De hecho. al soltar el botón. básicamente son similares en el funcionamiento. B Al energizar el trayecto del circuito. se trata de un interruptor pequeño de un solo contacto normalmente abierto. el resorte de contacto y el martillo vibran rápidamente. Figura 16-5 – Timbre zumbador. el circuito está cerrado. Los pul- sadores por lo general se montan en el marco de madera de las puertas en las entradas principales y tra- seras. Unidad 16 ► Circuitos de Timbre Típicos 121 PulSadORES El dispositivo utilizado para abrir y cerrar un circuito de timbre es el pulsador. Dos pequeñas GONG GONG bobinas de cable aislado montadas sobre núcleos de hierro forman un electroimán. Los electroimanes y los puntos de contacto están sin conexión a tierra. Como se muestra en la Figura 16-6. Si bien existen muchos tipos de pulsadores de montaje embutido o en la superficie para diferentes aplicaciones. El TImbRE dE la PuERTa Las conexiones internas de un timbre de puerta típico se muestran en la Figura 16-5. Debido a que este ciclo de operación ocurre rápidamente. Al presionar el botón. al mismo tiempo. a su vez. hace que el C martillo golpee el gong y. hace que los SPRING RESORTE D contactos B y C se separen por la acción de la armadura A en movimiento (B y C son contactos flotantes). Está compuesto por una tapa de metal que sostiene un pequeño botón aislado en la parte superior de un contacto de resorte. la armadura. Figura 16-6 – zumbador. La corriente pasa desde el terminal A al terminal E en forma de electroimanes. mientras que la armadura y el terminal HAMMER MARTILLO E están conectados a tierra a través de la carcasa. las dos bobinas se convierten en electroimanes y atraen la armadura hacia los núcleos de hierro. . Esto. Ahora el circuito está abierto y las bobinas ya no E atraen a la armadura. el circuito está abierto. pero es similar al timbre en lo que respecta a conexiones y funcionamiento. El ZumbadOR SPRING RESORTE Para distinguir entre el tono de dos dispositivos de ARMATURE ARMADURA señalización controlados desde diferentes pulsadores. El resorte regresa a la armadura a su posición original y el circuito está nuevamente cerrado. el zumbador no cuenta con un gong y martillo. se puede utilizar un timbre y un zumbador. También pueden obtenerse transformadores que proporcionan una combinación de tensiones tales como 4. Las campanillas vienen en versiones de una sola nota. tono repetitivo (en el que las dos notas siguen sonando mientras esté presionado el pulsador) y el estilo más elaborado de ocho notas (cuatro tubos). la campanilla puede conectarse de manera que la melodía de ocho notas (o tono repetitivo) indique la Figura 16-7 – Combinación puerta principal. las dos notas indiquen la puerta lateral y la nota timbre y zumbador. La bobina superior es el electroimán del timbre y la bobina inferior es el electroimán del zumbador. Debido a las bajas tensiones invo- . En el caso de la campanilla de ocho notas. En lugar de un fuerte repique o zum- bido. Un tipo de cable está compuesto por un conductor de cobre cubierto con dos capas de algodón envuelto en direcciones opuestas. los contactos en una biela impulsada a motor se disponen para hacer sonar las notas de una melodía simple en una secuencia predeterminada. Los transformadores de campanillas para los hogares se encuentran disponibles con una clasifi- cación de 16 volts. Ambas capas de esta envoltura de algodón se impregnan con parafina. 8. Otro de los requisitos es que la tensión secundaria no debe exceder los 30 volts bajo condiciones de circuito abierto. simple indique la puerta trasera. Otro tipo de cable se aísla con un compuesto termoplástico. Los últimos dos estilos son particularmente útiles en hogares con tres entradas. CamPaNIllaS PaRa PuERTa Muchas instalaciones residenciales utilizan campanillas en lugar de timbres y zumbadores. TRaNSFORmadOR dEl TImbRE Los transformadores necesarios para operar las campanillas de la puerta por lo general son de mayor capacidad que los transformadores utilizados con los timbres o vibradores. El requisito habitual es que la corriente secundaria de este tipo de transformadores no debe exceder los 8 amperes bajo condiciones de cortocircuito. La salida de tensión de un transformador de campanilla por lo general es de 10 a 24 volts con una clasificación de 5 a 20 volts-amperes. Un transformador de timbre generalmente tiene una salida de tensión de 6 a 10 volts con una clasificación de 5 a 20 volts-amperes. se produce una campanada o tono musical. 12 y 24 volts. CablE dEl TImbRE El cable utilizado para circuitos de timbre y campanillas de baja tensión se denomina comúnmente cable de timbre. Por ejemplo. de dos notas.122 Unidad 16 ► Circuitos de Timbre Típicos COmbINaCIÓN TImbRE y ZumbadOR La Figura 16-7 es un diagrama de la combinación timbre y zumbador montados en una carcasa simple. Estas capas pueden sujetarse para evitar que se deshaga el aislamiento en los terminales o empalmes. REGLAS BÁSICAS PARA LA INSTALACIÓN DE CIRCUITOS DE TIMBRE En general. Referirse a las NORMAS IRAM para obtener más información sobre instalaciones específicas. el pulsador de la Planta A hará funcionar al zumbador de la Planta B. Los requisitos particulares de la instalación determinan cómo se sujetarán los conductores. Los transformadores convierten la tensión regular del hogar en tensiones más bajas y seguras requeridas por los timbres. los cables de timbre con aislamiento de baja tensión no deben instalarse en la misma carcasa o caño eléctrico que los de iluminación o los de dispositivos de potencia. el cable de timbre con aislamiento de baja tensión no debería entrar a una caja de salida o caja de interruptor que contiene iluminación o conductores eléctricos a menos que se utilice una barrera para separar los dos tipos de cables. cables de timbre e interruptores-pulsadores. También se dispone de cables multiconductores de dos. . En la Figura 16-8. Este tipo de cable es comúnmente utilizado en las instalaciones eléctricas ya que otorga una apariencia prolija al cableado y hay menos peligro de daño en los cables individuales. El cable del timbre debe sujetarse directamente a las superficies con grampas aisladas o bien pueden instalarse dentro de los caños eléctricos. REVISIÓN DE LOGROS 1. los aislamientos con parafina y termoplástico resultan satisfactorios. Se dispone únicamente de una fuente de alimentación en la Planta A y se utilizarán sólo tres cables entre las dos plantas. RESUMEN Se utiliza una amplia variedad de campanillas de timbre y zumbadores en los entornos residen- ciales. Además. Unidad 16 ► Circuitos de Timbre Típicos 123 lucradas. Por lo general se utilizan conductores de pequeña sección ya que la corriente necesaria en los circuitos de timbre es baja. Los cables de timbre no deben estar a menos de 5 centímetros de la iluminación abierta o conductores eléctricos a menos que estén separados permanentemente de la iluminación o conductores para dispositivos de potencia por algún tipo de aislamiento aprobado además del aislamiento del cable en sí. los cables de alimentación bajo tierra y los cables armados cumplen este requisito. La codificación por color de los conductores dentro de los cables facilita la identificación del circuito. Todos incluyen la utilización de transformadores. La cubierta externa de los cables con forro no metálico. Completar el diagrama de cableado. tres o más cables simples que se incluyen en una única cubierta protectora. El pulsador de la Planta B hará funcionar al timbre de la Planta A. En un zumbador. circuito combinado. los puntos de contacto. c. . d. su capataz lo considera apropiado. el sonido se realiza empujando la armadura hacia ______________________ a. b. se está conectando un circuito de campanilla. circuito mixto. circuito paralelo. c. se utiliza una partición metálica. El circuito que está formado por un timbre simple controlado desde una ubicación se llama ______________________ a. Los cables de timbre con aislamiento de baja tensión podrían entrar a una caja de salida que contiene conductores eléctricos si _____________________ a. 3. c. 2. d.124 Unidad 16 ► Circuitos de Timbre Típicos PLANT AA PLANTA PLANT BB PLANTA SOURCE FUENTE 120 120VVAC CA 120VVAC 120 CA Figura 16-8 – Diagrama de cableado. el pulsador. e. b. d. b. En los puntos 2 a 6. circuito en serie. 4. el cable de timbre es del tamaño normal. los terminales. la carcasa conectada a tierra. los electroimanes. seleccionar la mejor respuesta para hacer que las afirmaciones sean ver- daderas y colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. e. circuito Norton. e. hay una gran diferencia de tensión. 6. Un timbre puede ser controlado desde una sola ubicación. deben tener diferentes tonos. Unidad 16 ► Circuitos de Timbre Típicos 125 5. Los cables de timbre con aislamiento de baja tensión pueden instalarse en el mismo caño eléctrico con conductores de iluminación. d. Los transformadores de timbre _______________________ a. c. Los cables de timbre deben sujetarse directamente a las superficies con grampas aisladas. deben colocarse en las puertas principales y traseras. _______________________ 9. _______________________ 8. Las campanillas de las puertas requieren transformadores con mayor capacidad que los timbres y los zumbadores. responder verdadero (V) o falso (F). Una de las reglas de los circuitos de timbre es conectar un conductor del pulsador al timbre que se va a controlar. pueden utilizarse con un solo dispositivo de señalización. sólo pueden utilizarse con un pulsador simple. Los transformadores convierten la tensión regular de los hogares en tensiones más bajas y seguras en los circuitos de timbres. b. 7. Para los puntos 6 a 11. _______________________ 11. e. _______________________ 10. pueden utilizarse con varios dispositivos de señalización. _______________________ . . INTERRuPTOR dE PalaNCa El interruptor de palanca o de acción rápida es el tipo de interruptor usado con mayor frecuencia en los circuitos de iluminación. Figura 17-1 – Interruptor de Figura 17-2 – Interruptor de palanca unipolar. • Discutir los circuitos de interruptores y describir el uso de diferentes tipos de interruptores. tal como se aprecia en la Figura 17-1. El electricista instala y conecta varios tipos de interruptores de iluminación. es nece- sario saber el funcionamiento de cada tipo de interruptor y las conexiones estándar para cada tipo de interruptor. U•n•I•D•A•D 17 InTERRUPTORES PARA EL COnTROL DE LOS CIRCUITOS DE ILUMInACIÓn ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. En la Figura 17-2 aparece un interruptor de palanca de tres vías. (Cortesía palanca de tres vías. Se encuentran disponibles cuatro tipos de interruptores de palanca: unipolar. Se monta en la caja de interruptor. Por lo tanto. de tres vías. Inc. (Cortesía de Pass & Seymour. Inc. de cuatro vías y bipolares.) 127 .) de Pass & Seymour. sólo sobresale la manija o palanca aislada. el estudiante podrá: • Describir los diferentes tipos de interruptores que se utilizan para controlar los circuitos de ilu- minación. Debe comprender el significado de corriente y tensión nominal marcadas en los interrup- tores de iluminación y estar familiarizado con los requisitos de las NORMAS IRAM para la instalación de estos interruptores. se oculta en la pared. • Enumerar las clasificaciones y categorías de los interruptores. y negros que se utilizan como un lazo La alimentación está en el interruptor. siempre está marcado con la tensión y la corriente nominal. Observe que la fuente de 120 volts suministra BLANCO WHITE NEGRO BLACK corriente directamente a través del WHITE BLANCO BLACK NEGRO interruptor. pueden controlar cargas inductivas que no excedan la mitad de la clasificación de amperes del interruptor a tensión nominal. En la Figura 17-4. • Categoría 1. Referirse a las NORMAS IRAM para obtener los requisitos de instalación de los interruptores. la fuente de 120 volts suministra corriente SOURCE FUENTE SOURCE FUENTE directamente al portalámparas de la luz. Estos interruptores también pueden estar marcados como CA solamente. Interruptor unipolar Los interruptores unipolares se BLANCO WHITE LáMPARA LAMP utilizan cuando deben controlarse una LAMP LáMPARA luz o un grupo de luces. Los interruptores de la categoría 2 están marcados como CA además de la tensión y corriente nomi- nal.128 Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación Clasificación de interruptores Underwriters Laboratories. Pueden controlar cargas de lámparas de filamento de wolframio. por lo tanto. . Los interruptores de acción rápida CA/CC de uso general pueden controlar cargas resistivas y no se debe exceder la clasificación de amperes del interruptor a tensión nominal. por ejemplo 15A. 10A 125V ó 5A 250V-T. sin exceder los 2 caballos de fuerza (HP). Se requiere la clasificación 277-volts en sistemas de 277/480 volts. (Se impone esta última condición porque una lámpara de filamento de wolframio adopta una corriente muy alta en el momento que se cierra el circuito y.) El interruptor de acción rápida CA/CC de uso general usualmente no está marcado como CA/CC. 120-277V CA. desde un punto de conmutación. o cualquier otra carga. cargas resistivas e inductivas que no excedan la clasificación de amperes del interruptor a 120 volts. lleva al interruptor a un aumento severo de corriente. La Figura 17-3 muestra una NEGRO BLACK aplicación típica de un interruptor s unipolar que controla una luz desde WIRE TUERCA s DE CABLE NUT un punto de conmutación. por ejemplo. Esto se realiza por medio de un cable de dos hilos. con hilos blancos Figura 17-3 – Circuito con interruptor unipolar. clasifica a los interruptores de palanca utilizados en los circuitos de iluminación en interruptores de acción rápida de uso general y divide estos interruptores en dos categorías. Inc. Sin embargo. y pueden controlar las cargas de las lámparas de filamento de wolframio que no excedan la clasificación de amperes del interruptor a 125 volts cuando están marcados con la letra T. • Categoría 2. Los interruptores de acción rápida CA de uso general se utilizan en circuitos de corriente alterna solamente. BLACK NEGRO Este tipo de interruptor se conecta en CABLE serie con el cable sin conexión a tierra o cable de la fase alimentando luego a BLANCO WHITE NEGRO BLACK la carga. y pueden controlar las cargas del motor que no excedan el 80 por ciento de la clasificación de amperes del interruptor a tensión nominal. RE-IDENTIFIED NUEVA IDENTIFICACIÓN WIRE TUERCA DE NUT CABLE NEGRO BLACK BLANCO WHITE EMPALME SPLICE BLACK NEGRO WHITE BLANCO FUENTE SOURCE SPLICE EMPALME BLANCO WHITE NEGRO BLACK FUENTE SOURCE LAMP LáMPARA BLANCO WHITE BLACK NEGRO LAMP LáMPARA CABLE El Theconductor negro debe black conductor mustconectarse be al terminal central connected del portalámparas to the center terminal de of alalamp luz y outlet el hiloand blanco. La alimentación está en el interruptor que controla el portalámparas de la luz. La alimentación está en la lámpara. Interruptor bipolar Los interruptores bipolares se utilizan cuando se necesita desconectar (abrir) ambos conductores de un circuito. (Como información adicional ver Artículo 200-7(c)(2) en el National Electrical Code®). al que se conecta siempre la cuchilla del interruptor. NEGRO BLACK s s RE-IDENTIFIED NUEVA IDENTIFICACIÓN NUEVA RE-IDENTIFIED IDENTIFICACIÓN WHITE BLANCO Figura 17-4 – Circuito con interruptor unipolar. wire to the identified terminal. la cuchilla del interruptor se conecta entre el terminal común y uno de los terminales del cable de recorrido. Sin embargo. el conductor negro debe conectarse entre el interruptor y la carga. El tomacorriente es independiente del interruptor. la cuchilla del interruptor se conecta entre el terminal común y el otro terminal de recorrido. al terminal the white identificado. denominado terminal común. existen otros dos terminales llamados terminales de cable de recorrido. La Figura 17-5 muestra otra aplicación de control con un interruptor unipolar. El circuito de lámpara para una estación distribuidora de combustible se ve representado en la Figura 17-6. Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación 129 entre el toma de la luz y el interruptor unipolar. Además. . Interruptores de tres vías Los interruptores de tres vías tienen un terminal. El National Electrical Code® (norma estadounidense) permite usar un hilo blanco en el lazo del interruptor unipolar y debe ser identificado nuevamente. En la otra posición. En una posición. Observe que este requi- sito se cumple en la Figura 17-4. INTERRUPTOR DOUBLE-POLE BIPOLAR SWITCH BLACK NEGRO LAMP ON EN LáMPARA GASOLINE- UNA ESTACIÓN DISPENSING DISTRIBUIDORA Figura 17-6 – Aplicación de un ISLAND DE COMBUSTIBLE BLANCO WHITE interruptor bipolar.130 Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación WHITE BLANCO WHITE BLANCO LáMPARA LAMP ROJO RED BLACK NEGRO s WHITE BLANCO BLACK NEGRO CONVENIENCE WIRE TUERCA RECEPTACLE DE NUT CABLE TOMACORRIENTE FUENTE SOURCE NEGRO BLACK BLACK NEGRO CABLE RED ROJO BLANCO WHITE WIRE TUERCA DENUT CABLE ROJO RED LAMP LáMPARA WHITE BLANCO s WHITE BLANCO BLACK NEGRO NEGRO BLACK CONVENIENCE TOMACORRIENTE RECEPTACLE WHITE BLANCO FUENTE SOURCE Figura 17-5 – Circuito de una lámpara controlada por un interruptor y de un tomacorriente de techo. . que son de color bronce natural. El terminal común es de color más oscuro BLACK NEGRO que los dos terminales de cable BLANCO WHITE de recorrido. BX CABLE CABLE BX ve que una luz se controlará desde uno de los puntos de NEGRO BLACK WHITE BLANCO conmutación. La Figura 17-7 muestra LáMPARA LAMP BLANCO WHITE las dos posiciones de un inte- rruptor de tres vías. obser. . Observe BLACK NEGRO LAMP LáMPARA que el interruptor de tres vías es en verdad un interruptor BLACK NEGRO unipolar bidireccional. Este interruptor RED ROJO BLANCO WHITE puede identificarse por sus tres terminales. no hay marcaciones BLACK NEGRO FUENTE de ON/OFF en la palanca del BLACK NEGRO RED ROJO s3 interruptor. Para lograr esto. En con- secuencia. como se muestra en la Figura 17-8. El interruptor de tres s3 BLANCO WHITE vías no tiene posición ON/OFF (Encendido/apagado). u otra carga. Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación 131 TERMINALES DE TRAVELER CABLES DE TRAVELER WIRES RECORRIDO RECORRIDO TERMINALS COMMON TERMINAL TERMINAL COMÚN Figura 17-7 – Dos posiciones del interruptor de tres vías. En la Figura 17-8. se BLACK NEGRO utilizan los interruptores de tres vías. Siempre es conveniente poder controlar una luz de un Figura 17-8 – Circuito de control con interruptor de tres vías. La alimentación en este circuito se encuentra en la terminal común del primer SOURCE FUENTE SOURCE FUENTE interruptor. El interruptor de tres NEGRO BLACK vías se utiliza cuando una luz s3 o grupo de luces. WHITE BLANCO rentes. BLANCO WHITE deben conectarse desde dos s3 RED ROJO puntos de conmutación dife. Se requiere que los interruptores de tres y cuatro vías estén conectados de manera que la conmu- tación se realice sólo en el conductor del circuito sin conexión a tierra (es decir. o la luz de un garaje ya sea desde la vivienda o el garaje. La alimentación se encuentra en la luz con el recorrido del cable desde la fuente del techo hasta cada uno de los puntos de control del interruptor de tres vías. BLANCO FUENTE LáMPARA BLANCO CABLE WHITE BLANCO A NEGRO ROJO ROJO NEGRO NEGRO ROJO NEGRO WHITE BLANCO BLANCO Figura 17-10 – Circuito de control con interruptor de tres vías. BLACK NEGRO CABLE CABLE BLANCO WHITE WHITE BLANCO SOURCE FUENTE BLACK NEGRO ROJO RED WHITE BLANCO BLACK NEGRO s3 s3 BLACK NEGRO BLACK NEGRO LAMP LáMPARA BLANCO WHITE Figura 17-9 – Circuito de control con interruptor de tres vías. La alimentación está en la luz. La Figura 17-9 muestra una disposición de circuito diferente utilizando un interruptor de tres vías para la alimentación de la luz. Es necesario usar el hilo blanco del cable como parte del lazo del interruptor de tres vías en este circuito.132 Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación vestíbulo tanto desde arriba o abajo. El hilo negro se utiliza como cable de retorno al portalámparas de la luz. que se ubican a cada lado del portalámparas de la luz. La Figura 17-10 representa otra disposición de un control de interruptor de tres vías. . La alimentación está en la luz. la fase). Es similar al o interruptor de tres vías en que posee dos posiciones y que ninguna de esas posiciones es ON/OFF. Siempre asegúrese de que los dos cables de recorrido de uno de los interruptores de tres vías estén conectados a los dos terminales de un lado Figura 17-11 – Dos posiciones de un interruptor del interruptor de cuatro vías. El interruptor conectado a la fuente y el interruptor conectado a la carga deben ser interruptores de tres vías. mientras que los dos de cuatro vías. En cam- bio. Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación 133 Control de interruptor de cuatro vías El interruptor de cuatro vías puede compararse con el interruptor bipolar bidireccional. . Dos de las posiciones del interruptor de cuatro vías se muestran en la Figura 17-11. La Figura 17-12 grafica un circuito típico en el que la lámpara se controla desde uno de los tres puntos OR de conmutación. En el resto de los puntos de control se utilizan o interruptores de cuatro vías. WHITE BLANCO WHITE BLANCO ROJO RED ROJO RED LáMPARA LAMP FUENTE SOURCE BLACK NEGRO BLACK NEGRO BLACK NEGRO s3 s4 s3 NEGRO BLACK TUERCA WIRE DE NUT CABLE BLANCO WHITE BLANCO WHITE BLANCO WHITE BLANCO WHITE FUENTE SOURCE NEGRO BLACK ROJO RED NEGRO BLACK RED ROJO NEGRO BLACK BLACK NEGRO s3 s4 s3 LáMPARA LAMP Figura 17-12 – Circuito de control con interruptor en tres ubicaciones diferentes. El interruptor de cuatro vías se usa cuando deben controlarse una luz o grupo de luces. u otra carga. el interruptor de cuatro vías no posee las marcas de ON/OFF (Encendido/apagado) en la palanca del OR interruptor. Debe tener cuidado al conectar los cables de recorrido a los terminales correctos del interruptor de cuatro vías. desde más de dos puntos de conmutación. cables de recorrido del otro interruptor de tres vías estén conectados a los dos terminales del otro lado del interruptor de cuatro vías. Para controlar un grupo de luces desde un punto de control. Asumir que la instalación está hecha en cables. REVISIÓN dE lOGROS 1. Completar las conexiones de la Figura 17-13 de manera que los dos portalámparas del techo se controlen desde un interruptor unipolar. LAMP LáMPARA LAMP LáMPARA BLANCO WHITE WHITE BLANCO BLACK NEGRO 120-VOLT FUENTE DE RED ROJO S L L BLANCO WHITE 120 VOLTS SOURCE BLACK NEGRO BLACK NEGRO Figura 17-13 – Diagrama de cableado. 6. ¿Qué tipo de interruptor se usa para controlar un grupo de luces desde dos puntos de control diferentes? ______________________ 5. _________________ 3. Hay inte- rruptores unipolares. _________________ c. bipolares. WHITE BLANCO LAMP LáMPARA S WHITE BLANCO NEGRO BLACK 3 120-VOLT FUENTE DE BLACK NEGRO BLANCO WHITE 120 VOLTS SOURCE L ROJO RED RED ROJO BLACK NEGRO S3 Figura 17-4 – Diagrama de cableado. ¿Cuál es el estilo de interruptor de iluminación usado comúnmente? ______________________ 2. a. Completar las conexiones de la Figura 17-14 de manera que la luz del techo pueda controlarse desde interruptores de tres vías. Los requisitos del trabajo eléctrico establecen los tipos de interruptores a usar. _________________ d. Consultar las NORMAS IRAM por los métodos actuales de instalación. . Enumere cuatro tipos de interruptores de iluminación. de tres vías y cuatro vías. formas y colores. ¿cuál es el tipo de interruptor más conveniente para usar? ______________________ 4. _________________ b.134 Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación RESumEN Los interruptores eléctricos se encuentran en una variedad de tamaños. unidireccional. baja.Unidad 17 ► Interruptores para el Control de los Circuitos de Iluminación 135 7. dos de cuatro vías y uno de tres vías. la corriente a través del interruptor es inicialmente ______________________ a. 10. dos de tres vías y uno de cuatro vías. d. c. b. muy alta. b. c. se deben usar los siguientes interruptores: ______________________ a. d. dos bipolares. interruptor unipolar. b. c. Al encender una lámpara de filamento de wolframio. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ En los problemas 9 a 11. mostrar las conexiones de un portalámparas de techo que se controla desde una de las tres ubicaciones del interruptor. e. d. Si una luz será controlada desde tres ubicaciones diferentes. seleccionar la mejor respuesta para completar la afirmación y colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. bidireccional. Determinar qué tipo y clasificación de interruptor es necesario para controlar siete lámparas de filamento de wolframio de 200 watts que están conectadas en paralelo a una fuente de 120 volts. moderada. bidireccional. tres de tres vías. dependiente de la resistencia del interruptor. interruptor unipolar. La fuente de 120 volts se encuentra en la luz. 8. unidireccional. e. interruptor bipolar. 11. En la Figura 17-15. Un interruptor de tres vías es similar a un ______________________ a. constante. pero aumenta. interruptor de cuatro vías. 9. interruptor bipolar. tres unipolares. . e. Figura 17-5 – Control de interruptor. . Los artículos del Code® relacionados con las secciones de esta unidad deben comprenderse en profundidad de manera que el electricista posea una comprensión completa sobre por qué deben utilizarse estos materiales de cableado en diversas aplicaciones y ubicaciones. Estos cables también vienen con un cable de puesta a tierra. En usos y aplicaciones en nuestro país referirse a las NORMAS IRAM. U•n•I•D•A•D 18 MATERIALES PARA CABLEADO ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. el estudiante podrá: • Enumerar los diferentes tipos de materiales disponibles para cableado. limi- taciones y aplicaciones. Referirse al National Electrical Code® durante el estudio de esta unidad. que generalmente es un conductor de cobre desnudo (sin aislamiento). sus tamaños varían desde el Nº 14 al Nº 2 en conductores de cobre y en tamaños Nº 12 a Nº 2 en conductores de aluminio. blanco y rojo para los cables de tres hilos. El código de color de estos conductores es negro y blanco para los cables de dos hilos. CablE CON ENVaINadO NO mETÁlICO Los cables con envainados no metálicos se encuentran disponibles con dos o tres conductores que transportan corriente. entre ellos sus ventajas. • Explicar las ventajas y las limitaciones de cada material de cableado. El aislamiento de los conductores que transportan corriente se clasifica a 90º C (194º F) y por lo general es un termoplástico termo resistente. THNN. 137 . Este tipo de conductores se utiliza sólo para conexiones a tierra. Los siguientes tipos de materiales se utilizan en las instalaciones eléctricas: • Cable con envainado no metálico • Cable armado • Caño metálico flexible • Caño no metálico flexible • Caño metálico rígido • Caño metálico de paredes finas • Caño no metálico rígido • Cable-canal metálico • Cable de conductor plano En esta unidad se abordan los materiales de cableado mencionados. negro. Posee una cubierta retardadora de llamas (antiflama) y resistente a la humedad. Se prefiere su instalación en aquellos edificios con ambientes de un grado alto de corrosión. a los hongos y a la corrosión. Cuando se utilizan cables con vaina no metálica. como el que se muestra en la Figura 18-2.5 metros. es necesario retirar la cubierta externa para realizar las conexiones necesarias en la caja de salida y la caja del interruptor. • El tipo de cable NMC se puede utilizar tanto en trabajos expuestos como ocultos en ubicaciones secas. Para obtener la lista completa o las excepciones consultar el Artículo 334 del Code®. La Figura 18-1 muestra un cable de dos hilos con cable de puesta a tierra. se utilizan para asegurar el cable con envainado no metálico a tomacorrientes tales como cajas de fusibles y cajas de dispositivos. El National Electrical Code® enumera varias ubicaciones en donde no deberían utilizarse los cables tipo NM. deben protegerse contra daños físicos de ser necesario. húmedas o incluso en aquellas con presencia de corrosión. por ejemplo. hormigón. Inc. Por último. se ajusta bien la contratuerca al conector por dentro de la caja de salida. Puede colocarse en los espacios profundos de los bloques de mampostería o en las paredes de azulejos que no estén expuestas a humedad excesiva. La sección roscada del conector luego se desliza a través del orificio ciego en la caja de salida. tal como se representa en la Figura 18-3. Puede utilizarse en los espacios profundos de los bloques de mampostería. (Cortesía de Southwire Company) Algunos tipos de conectores primero se ajustan fuertemente al cable. sitios de reunión pública y áreas peligrosas. (B) conductor “de conexión a tierra” desnudo (sin aislante) y (C) conductor blanco “de conexión a tierra”(neutro). no deben doblarse a un radio menor a cinco veces el diámetro del cable y deben utilizarse en circuitos de 600 volts o menos.138 Unidad 18 ► Materiales para Cableado Underwriters Laboratories. Los cables tipo NMS poseen una camisa externa no metálica resistente a la humedad y retardadora de llamas (antiflama). entre otros. Posee una cubierta retardadora de llamas (antiflama) y resistente a la hume- dad. Los trabajos de mampostería que estén en contacto directo con la tierra no se consideran ubicaciones húmedas. A B C Figura 18-1 – Cable con envainado no metálico tipo NM-B que muestra: (A) conductor negro “subterráneo” (fase). Los conectores especiales. Esto se realiza cortando la vaina . cables de entrada de servicio. empastes o yeso. NMC y NMS. Este tipo de cable se utiliza en circuitos de “vivienda inteligente”. Los cables tipo NM no deben instalarse en lugares expuestos a humos corrosivos o vapores y no deben incrustarse en mampostería. Estas ubicaciones incluyen. • El cable tipo NMS contiene conductores eléctricos aislados así como también conductores de señal en la misma vaina. divide los cables con blindados (envainados) no metálicos en tres clasificaciones: • El cable tipo NM se puede utilizar tanto para trabajos expuestos como ocultos en ubicaciones normalmente secas. Ambos tipos de cables envainados no metálicos deben atarse o sujetarse con grampas a no más de 30 cm de la caja o accesorio y en intervalos que no superen los 1. Desde el desarrollo de los aislamientos termo- plásticos. negro-blanco- con blindados no metálicos. El código de color es el siguiente: para los cables de dos hilos. además de la corona de acero flexible. Luego se extraen la vaina y el papel de los cables. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 139 con un “cutter”. El cable del tipo CA es un cable armado con conductores aislados cubiertos por un revestimiento retardador de llamas (antiflama) y resistente a la humedad. inclusive. negro-blanco. los cables armados se fabrican generalmente con distintos tipos de aislamiento . Puede encontrarse información adicional en el Artículo 320 del Code®. Se denominan cables de tipo ACT. CablE aRmadO El cable armado. REVESTIMIENTO ANTISHORT BUSHING AISLAMIENTO CON ANTI CORTOCIRCUITO CODE INSULATION CÓDIGO DE COLOR GALVANIZED CORONA DE ACERO BONDING STRIP TIRA DE PAPER WRAPPER ENVOLTURA COTTON BRAID TRENzADO COPPER CONDUCTOR GALVANIzADO STEEL ARMOR CONEXIÓN DE PAPEL DE ALGODÓN DE COBRE CONDUCTOR Figura 18-4 – Cable armado. se . rojo-azul. es necesario cortar la corona metálica entre 15 y 20 cm del extremo del cable. La corona también proporciona protección mecánica a los conductores. Figura 18-3 – Cajas de los cables armados y cables para los cables de cuatro hilos. Se debe tener mucho cuidado al retirar las cubiertas exteriores para que no se dañe el cable y su aislamiento. Para evitar daños a los conductores. tres o cuatro conductores que vienen en tamaños Nº 14 AWG a Nº 1 AWG. Este tipo de cable es relativamente liviano en peso y fácil de instalar. se encuentra disponible con dos. Siempre que se realiza una conexión en una caja de salida o en una caja de interruptor. Figura 18-2 – Conectores de cable con blindado no metálico. hace de este tipo de cables una buena opción cuando se requiere un sistema con conexión a tierra. Esta tira metálica. que se muestra en la Figura 18-4. Es por eso que se utiliza ampliamente en las instalaciones residenciales. para los cables de tres hilos. negro-blanco-rojo. Se requiere que los cables armados cuenten con una tira de conexión interna de cobre o aluminio en contacto directo con la corona en toda su longitud. Los cables con envainados no metálicos constituyen un método de cableado económico. La cubierta metálica debe ser continua y ajustada. En la Figura 18-7 se pueden ver los dispositivos utilizados tanto para los cables armados como los cables con blindados no metálicos. En la Figura 18-5 se describen los pasos necesarios para retirar la corona e insertar el revestimiento de fibra (llamado revestimiento anti cortocircuito) entre los conductores y la corona. Off Paper Close y arrancar to Bushing el papel cerca del revestimiento. Los cables con revestimiento metálico (MC) son similares a los cables armados. además no deben doblarse a un radio menor a cinco veces el diámetro del cable. Insertel Insertar Bushing Between revestimiento entre el Untwist Conductors Desenroscar and Tear los conductores Cut Armor and Slide Off Paper Wrap envoltorio and yArmor de papel la corona. y pueden incrustarse en los acabados de yeso en las paredes de mampostería si esas ubicaciones no son húmedas. Figura 18-6 – Conectores de cables armados. La cubierta puede ser una metálica suave. Los conectores para el cable armado se muestran en la Figura 18-6. pero la instalación debe ser conforme al Artículo 330 del Code®. colocarse a través de paredes y tabiques. Figura 18-7 – Caja para cables armados y cables blindados no metálicos.140 Unidad 18 ► Materiales para Cableado debe insertar un revestimiento de fibra entre la corona metálica y los cables en el punto de corte de la corona. Figura 18-5 – Extracción de la corona e inserción del revestimiento. Por lo general. una metálica corrugada o un blindaje de cinta metálica entrelazada. Estos tipos de cable deben sujetarse a no más de 30 cm de cada caja de salida o accesorio y a intervalos que no excedan los 140 cm. . Cortar la corona y deslizarla. los cables del tipo CA y ACT pueden usarse en circuitos de hasta 600 volts. utilizarse en trabajos abiertos y ocultos en ubicaciones secas. deben usarse los caños metálicos flexibles. Inc. se llama en algunas ocasiones tubo Greenfield. aberturas para elevadores. enroscada en forma de espiral y entrelazada para proporcionar la máxima resistencia y mayor flexibilidad. que permite que el caño sea apropiado en ubicaciones sujetas al petróleo. salas de baterías. fuerte y resistente a la corrosión. (Cortesía de Carlon Electrical Sciences. Figura 18-8 – Conducto metálico flexible. Un material para cableado muy similar al caño metálico flexible es el caño metálico flexible estanco. Consultar el Artículo 348 del National Electrical Code® para obtener las reglas sobre el uso de caños metálicos flexibles (consultar NORMAS IRAM). Es fácil de trabajar con este tipo de caños. inclusive. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 141 CaÑO mETÁlICO FlEXIblE El caño metálico flexible. que se muestra en la Figura 18-8. Este tipo de caños se utiliza para proporcionar caminos flexibles en equipos con movimiento como motores montados en una base ajustable para transmisiones por correa. Este caño es similar a los cables armados. Figura 18-9 – Instalación típica de un caño no metálico estanco. Es liviano. el agua. Se recomienda para instalaciones de cableado temporarias en las que los códigos locales especifi- can que el cableado debe ser con caños metálicos. determinados químicos y atmósferas corrosivas. ubicaciones peligrosas o en lugares donde las condiciones pudieran tener un efecto de deterioro sobre el aislamiento del conducto. Otro material similar es el caño no metá- lico estanco. no deja bordes irregulares al cortarse y permanece redondeado en las curvaturas del radio. Se aprueba este tipo de caños en muchas ubicaciones excepto en ubicaciones húmedas. Este tipo de caños poseen una camisa externa estanca sobre la vaina. El electricista debe insertar los cables conductores en este caño. La Figura 18-9 muestra una instalación típica. El caño se encuentra disponible en tamaños de 3/8 pulgadas a 4 pulgadas. Este caño flexible se mide por el diámetro interior y se clasifica en tamaños de 3/8 pulgadas a 4 pulgadas.) . Siempre que en un sistema de caños rígidos se requiera una sección flexible para cumplir con las condiciones de instalación difíciles. Está formado por una sola tira metálica galva- nizada. Inc. livianos y resistentes.) Figura 18-12 – Terminador a caja de salida. El ENT puede cortarse muy fácilmente con un cortador de conductos como se muestra en la Figura 18-13. (Cortesía Figura 18-13 – Corte del ENT. Pueden usarse en lugar de los caños metálicos flexibles y los metálicos de paredes finas. Los ENT vienen en diámetros que oscilan entre ½ pulgada a 2 pulgadas con pesos de 6 Kg. Son corrugados. Inc. Están hechos del mismo material usado para fabricar caños no metálicos rígidos.) (Cortesía de Carlon Electrical Sciences. Es fácil de trabajar con este tipo de caños ya que pueden doblarse con la mano. a 10 Kg. Inc. cada 30 metros. del ENT. (Cortesía de Carlon de Carlon Electrical Sciences. siglas en inglés) pueden usarse en una amplia variedad de aplicaciones.) . Las Figuras 18-11 y 18-12 grafican el uso de un terminador de conexión rápida para ajustarse a una caja de salida. La Figura 18-10 muestra un eficaz acoplamiento para una conexión entre dos piezas de ENT.) Electrical Sciences.142 Unidad 18 ► Materiales para Cableado CaÑO NO mETÁlICO FlEXIblE (ENT) Los caños no metálicos flexibles (ENT. (Cortesía de Carlon Electrical Sciences. Figura 18-10 – Acoplamiento de conexión rápida Figura 18-11 – Terminador de conexión rápida. Inc. curtiembres y ubicaciones similares. La combinación de la capa de zinc y la capa de laca protege al caño de la humedad y de los humos corrosivos. refinerías de metales. La mayor parte de los tamaños pequeños de caños se doblan por medio de curvadores manuales o aparatos para curvar. El caño galvanizado posee un recubrimiento pesado. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 143 De acuerdo con el Artículo 362 del National Electrical Code®. Figura 18-15 – Codos para caños rígidos. de zinc aplicado tanto en las superficies externas como internas. se cuece una capa de laca aislante en todas las superficies internas y externas para producir un espacio a través del cual puedan introducirse los cables conductores con un mínimo esfuerzo. Viene en longitudes de 3 metros y se obtiene con un acabado galvanizado. Para acoplarlos están disponibles elementos de acoplamiento denominados cuplas. El caño galvanizado también está disponible sin la capa de laca. Los codos doblados en fábrica se encuentran disponibles para todos los tamaños de caños rígidos desde ½ pulgada a 6 pulgadas. Los tramos de 3 metros de longitud vienen roscados en ambos extremos. CaÑO mETÁlICO RÍGIdO El caño metálico rígido es un tipo de material extremadamente durable y los cables conductores deben insertarse al igual que en los caños metálicos flexibles. También se encuentran disponibles caños con revestimiento plástico. La Figura 18-14 muestra un conducto galvanizado. mientras que los tamaños más grandes se doblan con la ayuda de curvadores hidráulicos. como se muestra en la Figura 18-15. los ENT pueden usarse en cual- quier edificio de tres pisos o menos. Este caño está templado y tratado tér- micamente para que pueda doblarse fácilmente. pero suave y uniforme. . Una vez aplicado el zinc. Otras restricciones pueden encontrarse en el Code® (ver NORMAS IRAM). Estos caños son resistentes a los entornos sumamente corrosivos que se encuentran en determinadas áreas de las plantas de tratamiento de aguas residuales. los electricistas gene- ralmente los curvan en el lugar de trabajo. No pueden usarse en ubicaciones peligrosas o para soportar accesorios o equipos. paredes y pisos. Figura 18-14 – Caño y acoplamiento galvanizado rígido. y pueden instalarse en techos. Sin embargo. 394 1.073 5. 1½ 1. Esta contratuerca se gira en el extremo roscado del caño con los dientes formados por las muescas en dirección a la caja. algunas de sus características son: • Tienen aproximadamente un tercio del peso de los caños galvanizados.063 1. revestimientos. se debe instalar una contratuerca tanto dentro y fuera de la caja.660 11 ½ (referirse a las NORMAS IRAM).315 11 ½ requisitos del National Electrical Code® 1¼ 1. correas. . Los accesorios para caños. A título de ejemplo.489 2.900 11 ½ Se puede obtener información más 2 2. 3½ 3.093 6.000 8 Los caños se fabrican en tamaños 4 4. Al usar anillos terminales hechos en su totalidad de material aislante (como plástico). caños y ½ 0.375 11 ½ detallada sobre determinados accesorios 2 ½ 2. en el extremo del caño lo más fuerte posible.836 1.624 1.050 4. se reduce la pérdida de energía.632 0. que se muestran en la Figura 18-19.625 8 El tamaño de los caños rígidos siempre se determina por el diámetro interno e incluso este valor es apenas mayor que el tamaño nominal.083 2. • Son resistentes a la corrosión. La tabla anterior proporciona los diámetros internos y externos en pulgadas para cada tamaño de caño rígido. son roscados y pueden ajustarse con seguridad al extremo roscado del caño. Los dientes de la contratuerca deben coincidir con el metal de la caja de salida para asegurar que el caño esté bien sujeto a tierra. La Figura 18-16 grafica dos tipos de cajas para caños. Los accesorios se encuentran disponibles en los mismos tamaños que los de los caños. ¾ 0.090 3.875 8 en los catálogos y especificaciones del 3 3. Luego el caño se desliza a través del orificio ciego y se atornilla el anillo metálico terminal. 6 6.563 8 que oscilan entre ½ pulgada a 6 pulgadas. • Son no magnéticos y como resultado presentan una menor caída de tensión por cada longitud dada en comparación con los caños metálicos.144 Unidad 18 ► Materiales para Cableado También se encuentran caños de aluminio y poseen varias ventajas sobre otros tipos de caños. La Figura 18-17 grafica la contratuerca utilizada con los caños rígidos. A continuación se ajusta bien fuerte la contratuerca contra la pared externa de la caja de salida.500 8 5 5.570 4.050 14 Estos accesorios se fabrican conforme a los 1 1. que se muestra en la Figura 18-18. Por lo tanto. Tamaño en Diámetro en pulgadas Roscas por pleta línea de codos de aluminio. pulgadas Interno Externo pulgada contratuercas.500 8 fabricante. Por ejemplo. cajas de salida y cajas de fusibles por medio de contratuercas y anillos terminales. Se encuentra disponible una com. accesorios para caños Los caños rígidos se sujetan a cajas de empalme.840 14 otros accesorios de diferentes fabricantes. El anillo en el extremo de la rosca del caño lo sujeta a la pared interna de la caja de salida y protege los cables de posibles daños del borde del caño. Se encuentra disponible una línea completa de accesorios para cualquier problema de instalación que implique caños rígidos. un caño de ½ pulgada requiere un accesorio de caño de ½ pulgada. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 145 (A) 4-INCH OCTAGON BOX (A) CAJA OCTOGONAL DE 4 PULGADAS (B) 4-INCH SQUARE BOX. Figura 18-17 – Contratuerca. mientras que otros tipos se utilizan para tomas de iluminación. . Figura 18-18 – Anillo terminal. Determinados tipos de accesorios permiten el montaje de dispositivos para cableado embutido. (B) CAJA CUADRADA DE 4 PULGADAS Y1 1½1/2 INCHES DE PULGADAS DEEP PROFUNDIDAD Figura 18-16 – Dos tipos de cajas para caños. Los que tienen cubiertas y orificios para cables pueden usarse como toma- corrientes en motores y equipos de control. Los accesorios para caños poseen espacio de cableado lo suficientemente grande para permitir los empalmes y el encintado. Inc. (Cortesía de Crouse-Hinds Electrical Construction Materials. Constituyen un método estándar de cableado y pueden usarse en casi todas las situaciones.146 Unidad 18 ► Materiales para Cableado Los caños rígidos le proporcionan máxima protección a los conductores.) Se utilizan en cableados ocultos en edificios en donde los mismos se entierran en hormigón o mampostería. Cuando el cableado quedara expuesto y sujeto a daños mecánicos. Este tipo de caño también actúa como una efectiva puesta a tierra para los equipos. TIPO LB TIPO TA TIPO LR TIPO TB TIPO E TIPO C TIPO T TIPO X Figura 18-19 – Accesorios para interconexión de caños. . se recomienda el método de cableado de caños rígidos. División de Cooper Industries. este ½ 0. Diámetro en pulgadas Tamaño nominal Grosor de pared Además.380 1. Para la mayoría de los 1 1. el tiempo es 1¼ 1. . pueden instalarse en ubicaciones peligrosas. como se puede ver en la Figura 18-20. sus siglas en inglés) son un tipo de caños metálicos rígidos no roscados. Los caños metálicos son livianos y fáciles de manejar.197 0.922 0.065 un factor importante y los minu- 1½ 1. El Artículo 344 del National Electrical Code® abarca todos los tipos de caños rígidos e instalacio- nes que implican este tipo de caños. Con los accesorios adecuados. y los conectores con encastre a presión se utilizan para sujetar los caños metálicos a las cajas de salida y empalme. no pueden instalarse en empastes de ceniza a menos que estén prote- gidos por materiales resistentes a la corrosión adecuados para este fin. de paredes finas considerablemente más livianas que las de los caños metálicos rígidos.) Las curvaturas en los caños que contienen conductores sin vaina de plomo deben tener un radio no menor a seis veces el diámetro del caño.067 2. Este ácido es muy corrosivo a los conductos de acero.740 0.610 1.065 tos que se ahorran se traducen en 2 2.065 dinero ganado. no ofrecen la misma protección contra daños mecánicos o contra la acción corrosiva del agua o de los químicos que los caños metálicos rígidos.042 tipo de caños pueden ensamblarse ¾ 0. El diámetro interno es apenas mayor que el tamaño mencionado. (Ciertos tipos de cenizas forman ácido sulfúrico ante la presencia de humedad.706 0.163 0.824 0.622 0.049 rápidamente. Figura 18-20 – Caño metálico. Los caños metálicos de paredes finas no son roscados. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 147 Los caños metálicos rígidos son uno de los pocos permitidos por el National Electrical Code® para usar en sistemas que funcionan a más de 600 volts.057 trabajos de cableado. Las que se encuentran en conductores con vaina de plomo deben tener un radio no menor a diez veces del diámetro del caño. En cambio. Los EMT vienen en longitudes de 3 metros y en tamaños que oscilan entre ½ pulgada y 4 pulgadas.510 0. CaÑO mETÁlICO dE PaREdES FINaS (EmT) Los caños metálicos de paredes finas (EMT. con el uso de acoplamien. en pulgadas en pulgadas Interno Externo tos y conectores.049 1. Los acoplamientos con encastre a presión se utilizan para unir los tramos de caños metálicos. Por lo tanto. La tabla enumera algunos de los tamaños disponibles en pulgadas de los caños metálicos y los diámetros internos y externos para cada tamaño. que se muestran en la Figura 18-21 y 18-22. El Anexo C del Code® hace referencia a las tablas de capacidad de caños para determinar la cantidad de conductores y alambres en función del diámetro interno del caño (ver NORMAS IRAM). 216 25 por ciento del peso de tamaños 5 5.154 los impactos. retardadores de ½ 0. Para más información.147 puedan usarse bajo tierra. de espesor como mínimo.375 0.375 .148 Unidad 18 ► Materiales para Cableado Los accesorios usados con este tipo de caños se llaman accesorios EMT. Los caños metálicos pueden usarse en trabajos abiertos y ocultos en los que no queden expuestos a daños mecánicos severos o vapores corrosivos.133 efectos de las bajas temperaturas y a 2 2. un conector usado para sujetar el caño metálico a las cajas de salida y empalme.109 llamas (antiflama). La Figura 18-22 muestra otro accesorio EMT.500 0.218 o incrustados en concreto.957 1. Los EMT no pueden usarse en los sistemas de cableado interno si la tensión es mayor a 600 volts. son livianos. Figura 18-21 – Acoplamiento para caño Figura 18-22 – Conector para caño metálico de paredes finas.049 1. Los caños rígidos no metálicos ½ 0.900 3.315 0. La Figura 18-21 muestra un acoplamiento sin rosca (cupla) usado para unir tramos de caños metálicos. resistentes a los 1 1.375 0. Pared pesada mación por calor.066 3.179 2 1.047 5.813 5. CaÑO RÍGIdO NO mETÁlICO Los caños rígidos no metálicos Tamaño nominal Diámetro en pulgadas Grosor de pared son fáciles de instalar. El tamaño máximo del caño que puede usarse con cualquier número o combina- ción de conductores es el tamaño de 4 pulgadas.939 2.315 0.067 2. o a menos que el caño esté al menos a 45 cm. Pesan alrededor de un 3 3. Los caños menores que ½ pulgada no pueden utilizarse excepto bajo condiciones especiales espe- cificadas en el Code®. (Ver NORMAS IRAM).546 0.563 0. bajo el empaste. enterrados 1 0.563 0.500 0.258 similares de caños metálicos y gene- ralmente pueden instalarse en menos Pared extra pesada tiempo. No puede utilizarse en hormigón a base de ceniza o empastes a menos que se protejan todos sus lados con una capa de hormigón de otro tipo de 5 cm. metálico de paredes finas. 3 2.622 0.840 0.300 5 4. en pulgadas Interno Externo en pulgadas resistentes a la corrosión y a la defor. consultar el Artículo 358 del Code®.840 0. Figura 18-24 – Una instalación con varias curvaturas en los caños no metálicos.) Estos caños vienen en tamaños nominales que varían desde 2 pulgadas a 6 pulgadas. (Cortesía de Carlon Electrical Sciences. La Figura 18-24 muestra una instalación en la que se requieren varias curvaturas. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 149 Figura 18-23 – Varios tamaños de caños rígidos no metálicos. Hay tres pasos básicos para curvar los caños no metálicos: calentar el caño. Se emplean acoplamientos para unirlos. La Figura 18-23 muestra una instalación en la que se utilizan varios tamaños diferentes de caños. que se adjunta. formar la curvatura. Los caños no metálicos de paredes finas también se encuentran disponibles principalmente para instalaciones subterráneas incrustadas en hormigón. con o sin acoplamientos.) . También pueden fabricarse en longitudes menores o mayores a los 3 metros. Inc. Se aplica cemento de contacto a las piezas y se deja fijar la unión por aproximadamente 10 minutos. y dejarlo enfriar. En la tabla se muestran algunos de los tamaños disponibles. Se debe tener especial cuidado de no dañar el caño y no reducir el diámetro interno. Observe la diferencia en el grosor de pared para los caños de pared extra pesada en comparación con los de pared pesada. Los caños rígidos no metálicos pueden comprarse en longitudes estándar de 3 metros que incluyen un acoplamiento. (Cortesía de Carlon Electrical Sciences. Los caños de pared pesada y pared extra pesada se utilizan de acuerdo con los requisitos de instalación. Inc. La cubierta o tapa se sujeta directamente al canal o base. Debe tener especial cuidado de cumplir las limitaciones de temperatura asociadas con el caño a utilizar (referirse a las NORMAS IRAM). La base o canal se sujeta firmemente al techo o a la superficie de la pared por medio de tornillos. No puede usarse para trabajos ocultos en ubicaciones expuestas a daños mecánicos severos o en donde estén sujetos a vapores corrosivos o en aberturas para elevadores y ubicaciones peligrosas. El National Electrical Code® permite colocar cablecanales metálicos superficiales en ubicacio- nes secas para trabajos expuestos o superficiales. CablECaNal mETÁlICO SuPERFICIal El cablecanal metálico superficial es un conducto metálico. Algunos de ellos se muestran en la Figura 18-25. edificios públicos y algunas plantas industriales para hacer ampliaciones a las instalaciones existentes o en donde son probables cambios futuros. y no pueden instalarse en determinadas ubicaciones peligrosas.150 Unidad 18 ► Materiales para Cableado Figura 18-25 – Accesorios y cajas no metálicas. . los caños no metálicos no pueden usarse para soportar artefactos. Este tipo de conductos generalmente se usa en edificios de oficinas. El cablecanal metálico superficial es prolijo y no resta valor a la apariencia de una sala. plano y de dos piezas que puede mon- tarse en techos y paredes. El cablecanal puede extenderse a través de paredes secas.) De acuerdo con el National Electrical Code®. Inc. tabiques secos y pisos secos si se utiliza una longitud continua del cablecanal a lo largo de toda la sección oculta. Se encuentra disponible una variedad de accesorios y cajas no metálicas para su utilización. (Cortesía de Carlon Electrical Sciences. Los cablecanales son relativamente pequeños y pueden usarse con accesorios especiales para rodear vigas y esquinas. ). y Wiremold. Asimismo. cuatro o cinco hilos en tamaños equivalentes a los Nº 10 y Nº 12 AWG para mane- jar circuitos de hasta 30 amperes. escolares u hospitales. (Referirse a las Figura 18-28 – Wiremold.) Figura 18-27 – Mordaza de National Metal Molding. en ubicaciones húmedas. Este tipo de sistema de cableado se utiliza principalmente para los proyectos de renovación en oficinas y establecimientos comerciales. (Cortesía de Carlon Electrical Sciences. Inc. cajas de transición y herramientas de instalación. No pueden utilizarse en edificios residenciales. La Figura 18-30 muestra varias partes de un sistema eléctrico de cables-conductores planos con blindajes metálicos. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 151 Dos tipos de cablecanal metálicos superficia- les se conocen como National Metal Holding. Wiremold se encuentra disponible en longitudes estándar de 3 metros. (Ver Artículo 386 del Code®. en la Figura 18-28 y Figura 18-29. Artículo 324. Además. conectores y terminales. Figura 18-26 – National Metal Molding.) CablE dE CONduCCIÓN PlaNO El cable de conducción plano es un sistema de cableado que puede usarse debajo de cuadrados de alfombra en las superficies de piso sólidas. suaves y uniformes. NORMAS IRAM). (Cortesía de The Wiremold Company) . esquinas. no pueden usarse en exteriores. El cable se encuentra disponible con tres. receptáculos. peligrosas o en donde hay vapores corrosivos. (Cortesía de National Electric Products Corporation) El Code® especifica que el cable debe insta- larse con un blindaje metálico en la parte superior para cubrir todos los recorridos de cable. los cuadrados de alfombra no deben ser más grandes que 36 pulgadas por 36 pulgadas (90x90 cm. Se encuentra disponible una completa línea de accesorios para cada una de estas marcas de cablecanal. que se muestran en la Figura 18-26. debe instalarse un blindaje inferior debajo del cable. De acuerdo con el National Electrical Code®. (Cortesía de The Wiremold Company) .152 Unidad 18 ► Materiales para Cableado Figura 18-29 – Accesorios de Wiremold. (Cortesía de The Wiremold Company) Figura 18-30 – Sistema eléctrico de cable-conductor plano. ) (Cortesía de Burndy Corp. (Cortesía de Burndy Corp. __________________________________________________ . a. así como también los caños y molduras disponibles. REVISIÓN dE lOGROS 1. Con esta herramienta. La clave consiste en seleccionar el tipo de cable adecuado para el trabajo. __________________________________________________ e.) El cable tiene código de color como se muestra en la Figura 18-31 y viene en rollos de varias lon- gitudes. Los cables de conducción planos constituyen sistemas eléctricos altamente flexibles que pueden instalarse en forma conveniente en una variedad de proyectos de renovación de oficinas. __________________________________________________ d. __________________________________________________ c. a las NORMAS IRAM). (Referirse además. Figura 18-32 – Herramienta de instalación. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 153 Figura 18-31 – Cable con código de color. se realizan con facilidad conexiones considerablemente confiables. Las derivaciones y empalmes de cables planos se conectan mediante la herramienta de instala- ción. Es importante conocer las capacidades de cada tipo de cable. según el entorno físico. las condiciones climáticas y las oportunidades de daños. Enumerar cinco materiales estándar usados en cableados. tal como se muestra en la Figura 18-32. Referirse al Artículo 324 del Code® para mayor información. RESumEN Los materiales para cableado son necesarios para cualquier tipo de instalación eléctrica. __________________________________________________ b. ___________________________________________________ e. Mencionar dos aplicaciones en las que no pueden usarse los ENT. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. ___________________________________________________ b. a. ___________________________________________________ b. ___________________________________________________ b. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ . Mencionar cinco lugares en donde no pueden usarse los cables envainados no metálicas. ___________________________________________________ d. ___________________________________________________ d. ___________________________________________________ e. _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. ___________________________________________________ 8. ___________________________________________________ c. Mencionar la diferencia entre los cables armados flexibles y los caños metálicos flexibles. ___________________________________________________ 4. ___________________________________________________ 3. a. ___________________________________________________ b. Enumerar dos aplicaciones de caños metálicos flexibles.154 Unidad 18 ► Materiales para Cableado 2. Enumerar cinco ubicaciones en donde no pueden usarse los cables armados. a. ___________________________________________________ 6. Explicar por qué los caños rígidos galvanizados pueden usarse en prácticamente cualquier aplicación de cableado. ___________________________________________________ c. ___________________________________________________ b. Determinar el radio mínimo al que se puede doblar este cable. a. ___________________________________________________ 7. Enumerar dos ventajas de los caños metálicos rígidos por sobre los caños metálicos de paredes finas. a. Un trozo de cable armado tiene un diámetro de ¾ pulgadas. . cablecanal metálicos. Unidad 18 ► Materiales para Cableado 155 10. 13. d. _____________________________________________________ En los puntos 13 a 21. cablecanal metálicos. b. _____________________________________________________ b. son más resistentes. cables no metálicos. d. b. c. Mencionar dos ventajas de los caños rígidos de aluminio en comparación con los caños rígidos galvanizados del mismo tamaño. b. e. cables armados flexibles. EMT. e. 14. resisten los daños mecánicos de mejor manera. ¿Cuál es el tipo principal de proyecto en el que se usan los cables de conducción plano? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. La ventaja de los EMT por sobre los caños rígidos (del mismo tamaño) es que _______________________ a. cables armados. a. cables no metálicos. caños metálicos rígidos. son más livianos. d. e. El revestimiento anti cortocircuito se utiliza en _______________________ a. caños metálicos rígidos. c. c. seleccionar la mejor respuesta para completar cada afirmación y colo- car la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. 15. ¿Cuál es el uso principal de los cablecanal metálicos? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 11. resisten la acción corrosiva del agua de mejor manera. EMT. Los accesorios para caños se utilizan para _______________________ a. poseen un diámetro externo mayor. b. 21. 17. Los cables de conducción planos pueden usarse en _______________________ a. los caños metálicos flexibles. el diámetro interno. el caño metálico flexible. el cable armado. e. . d. el ½ pie. los caños metálicos rígidos. el caño de paredes finas. viviendas. c. d. el cablecanal metálico. b. c. d. Para un determinado conjunto de requisitos de una instalación eléctrica. e. los 4 ½ pies. b. no se incrustan en hormigón. el diámetro externo. el material menos costoso para usar es _______________________ a. oficinas. 19. no se adquieren con una pared extra pesada. d. c. un pie. e. El tamaño de los caños metálicos rígidos se determina por _______________________ a. no se usan para apoyar artefactos. b.156 Unidad 18 ► Materiales para Cableado 16. el estilo de caño. La distancia máxima desde una caja a la que se deben sujetar con grampas los cables con blindados no metálicos no debe exceder _______________________ a. ubicaciones húmedas. los cables de conducción planos. cinco veces el diámetro. el tipo de revestimiento. d. los 2 pies. b. el radio de curvatura que puede hacerse. los caños de paredes finas. escuelas. c. el cable con envainado no metálica. Los ENT pueden usarse en lugar de _______________________ a. hospitales. c. e. d. Los caños no metálicos rígidos _______________________ a. c. e. no son resistentes a los impactos. b. e. 20. no pueden enterrarse. los cablecanal metálicos. 18. dos o más ubicaciones. En el sistema telefónico. Los sistemas de cableado de control remoto utilizan dispositivos de control tales como relés. 157 . El sistema de control remoto de baja tensión permite tener un control de interruptores múltiples con sólo un pequeño aumento de costo. Los circuitos de control remoto de baja tensión pueden instalarse en 2 cables de dos o tres hilos de baja sección transversal. Los interruptores se instalan fácilmente y la instalación de uno o varios interruptores no supone problemas. Los sistemas de control remoto se han desarrollado para controlar circuitos de iluminación. Estos sistemas están compuestos por relés de baja tensión (24 volts) que operan contactos de 120 volts desde interruptores de control de baja tensión. No se requieren cables especiales en las conexiones de los interruptores de tres vías y cuatro vías. el estudiante podrá: • Explicar los principios básicos de los sistemas de control remoto. 1 4 TO AL TRANSFORMER TRANSFORMADOR INTERRuPTOR dE CONTROl 3 El interruptor que se utiliza en los sistemas de con- trol remoto de baja tensión es un interruptor de contacto momentáneo (pulsador) unipolar. • Enumerar y describir los dispositivos usados en los sistemas de control remoto. U•n•I•D•A•D 19 SISTEMAS DE COMAnDO A DISTAnCIA PARA CIRCUITOS DE ILUMInACIÓn ObJETIVOS Al concluir el estudio de esta unidad. los relés a distancia se operan girando el dial o presionando los botones del teléfono. lo cual resulta económico y fácil de instalar. aparatos y otros equipos en varias situaciones. bidireccional que por Figura 19-1 – Interruptor de baja tensión. Se utiliza el mismo tipo de interruptor de baja tensión inde- pendientemente de si las luces se controlan desde una. El sistema de teléfono de disco probablemente sea uno de los sistemas de cableado de control remoto más conocidos. La Figura 19-1 grafica un tipo de interruptor de baja tensión. Este tipo de interruptor de control es de aproximadamente un tercio del tamaño de un interruptor unipolar estándar. el terminal Nº 1 no se conecta a los contactos del interruptor. Los dos conductores de alta tensión dentro de la caja de salida se conectan como un interruptor unipolar. bidireccionales. RElÉ dE baJa TENSIÓN Se utiliza un relé de bobina partida en los sistemas de control remoto de baja tensión para operar contactos en el circuito de iluminación de 120-V Contactos Bobina 2 "ON" COIL 120 volts. todos deben funcionar como interruptores de contactos momentáneos (pulsadores) unipolares. Figura 19-2 – Conexiones del relé. CONduCTORES Se usan conductores de cobre en los sistemas de control remoto y la sección transversal de alambre depende del número de relés y la longitud del recorrido de la instalación. cuatro terminales o tres hilos guías con código de color. y los otros dos conectores se conectan al relé o a otros interruptores de baja tensión. Los tamaños varían desde el Nº 12 AWG al Nº 20 AWG. que es en realidad una corriente continua pulsatoria. El relé. Una CONTACTS de 120 V “encendida” bobina cierra el circuito de 120 volts y la otra bobina 1 abre los contactos en el circuito de 120 volts. RECTIFICadOR El relé opera con una corriente alterna rectificada. La pared de la caja de salida sirve como tabique entre las tensiones altas y bajas. se usa sólo para propósitos de conexión de manera que no son necesarios los empalmes. (consultar NORMAS IRAM). La onda senoidal se rectifica obteniéndose una onda de corriente continua pulsatoria a causa del rectificador. Independientemente del tipo de interruptor utilizado. Las conexiones a este interruptor de baja tensión se realizan de la siguiente manera: el terminal Nº 4 se conecta a la fuente de alimentación. Pueden adquirirse cables de conductores múltiples además de los cables blindados de dos hilos. Esto deja los dos conductores de alta tensión dentro de la caja de salida mientras el terminal de baja tensión queda fuera de la caja. como se muestra en la Figura 19-2. que se muestra en la Figura 19-3. el símbolo del rectificador y la onda rectificada. La Figura 19-4 muestra el rectificador. un transformador de 24 volts. Puede tener tres terminales. pequeño para ser montado en el interior de una (Cortesía de The General Electric Company) caja de salida externa a través de cualquier orificio ciego de ½ pulgada. . Este Bobina "OFF" COIL “apagada” 3 relé es una unidad con enclavamiento mecánico que requiere un pulso de corriente alterna recti- ficada de 24 volts para funcionar.158 Unidad 19 ► Sistemas de Control Remoto para Circuitos de Iluminación lo general se encuentra abierto. es lo suficientemente Figura 19-3 – Relé. En la Figura 19-6 se puede ver un transformador. Figura 19-7 Alimentación Alimentación de 120 120-V V FEED de 120 V y Figura 19-8 muestran varias de 120-V FEED las instalaciones más comunes. (Cortesía de The General Electric Company) . INSTalaCIONES ElÉCTRICaS TÍPICaS La Figura 19-5. Figura 19-6 – Transformador. Interruptor SWITCH 2 Interruptor SWITCH 4 3 Cable de 2-WIRE 2CABLE hilos Rectificador RECTIFIER Cable de 2-WIRE Rectificador RECTIFIER 2CABLE hilos Transformador TRANSFORMER Salida de 24 V 24-V OUTPUT 24-V Salida OUTPUT de 24 V Transformador TRANSFORMER 120-V Cable 120-V de 2 Hilos Entrada INPUT de2-WIRE 120 V de 120 V CABLE Figura 19-5 – Una luz controlada desde un panel de interruptor. Cable 3-WIRE de La Figura 19-5 representa un Blanco L L WHITE BLACK Negro 3CABLE hilos sistema de control remoto de baja 'OFF' COIL Bobina “apagada” tensión en la que una luz de 120 Cable de 3-WIRE volts se controla desde un punto de 3CABLE hilos conmutación. Unidad 19 ► Sistemas de Control Remoto para Circuitos de Iluminación 159 ALTERNATING CURRENT RECTIFIER SYMBOL SíMBOLO DEL ONDA DE CORRIENTE ALTERNA WAVEFORM RECTIFICADOR RECTIFIED ONDA WAVEFORM RECTIFICADA (CORRIENTE RECTIFICADOR CONTINUA (DIRECT PULSATORIA) CURRENT) Figura 19-4 – Rectificador y onda rectificada. Relé RELAY Cable BX Negro BLACK Negro BLACK Bobina 'ON' COIL “encendida” Muchas otras combinaciones son CABLE BX Relé RELAY 2 posibles para cumplir los requisitos Blanco WHITE particulares. RESumEN Se encuentran presentes numerosos sistemas de control remoto en viviendas e industrias. no sólo para sistemas de iluminación. La Figura 19-8 grafica un diagrama de cableado para dos luces. las cuales se controlarán desde uno de los tres puntos de conmutación. el interruptor 1 controla la luz 1 y el interruptor 2 controla la luz 2. tienen costos operativos más bajos y requieren mantenimiento mínimo. . Consultar el National Electrical Code® por los requisitos de cableado de control remoto específicos y consultar las normas y reglamentaciones que rigen la instalación. Otra de las aplicaciones comunes se muestra en el diagrama de cableado de la Figura 19-7. Sin embargo. En otras palabras.160 Unidad 19 ► Sistemas de Control Remoto para Circuitos de Iluminación 120 V 120 V CABLE BX BX CABLE CABLE BX BX CABLE NEGRO BLACK NEGRO BLACK RELÉ RELAY RELÉ RELAY BLANCO WHITE WHITE BLANCO BLACK NEGRO BLACK NEGRO 24 V LIGHT LUz LIGHT LUz 24 V 24 V SWITCH 2 2 INTERRUPTOR INTERRUPTOR SWITCH 11 24 V RECTIFIER RECTIFICADOR TRANSFORMADOR TRANSFORMER 120 V Figura 19-7 – Dos luces con control individual. El requisito del Code® para los sistemas de control remoto de baja tensión difiere de los requisitos de 120 volts (consultar NORMAS IRAM). Los circuitos de baja tensión por lo general son más seguros. los principios de los circuitos de iluminación de baja tensión se aplican a otros tipos de operaciones remotas. en el que cada luz cuenta con un control individual. Los dispositivos eléctricos requeridos son comunes a casi cualquier tipo de sistema remoto. . Unidad 19 ► Sistemas de Control Remoto para Circuitos de Iluminación 161 120 V NEGRO BLACK RELÉ RELAY BLACK NEGRO BLANCO WHITE WHITE BLANCO L 24 V BLACK NEGRO L 24 V 24 V INTERRUPTOR SWITCH 3 3 INTERRUPTOR SWITCH 2 2 INTERRUPTOR SWITCH 1 1 24 V RECTIFIER RECTIFICADOR TRANSFORMADOR TRANSFORMER BLANCO WHITE 120 V NEGRO BLACK Bobina 120 V “encendida” 'ON' COIL NEGRO BLACK NEGRO BLACK 2 120 V 1 3 L L WHITE BLANCO Bobina “OFF” COIL “apagada” RELÉ RELAY 24 V 24 V 24 V 2 2 2 ON ON ON 4 4 4 1 1 1 OFF OFF OFF RECTIFICADOR RECTIFIER 3 3 3 24 V INTERRUPTOR SWITCH 3 3 INTERRUPTOR SWITCH 2 2 INTERRUPTOR SWITCH 1 1 TRANSFORMADOR TRANSFORMER 120 V Figura 19-8 – Dos luces controladas desde una de las tres ubicaciones de los interruptores. 4. b. no existen. son las mismas que las de los sistemas estándar de 120 volts. Para controlar tres luces conectadas en paralelo desde dos puntos diferentes _______________________ a. c un interruptor de terminal doble. d. son diferentes de aquellas para los sistemas estándar de 120 volts. se necesitan dos transformadores. Mencionar dos beneficios de los sistemas de iluminación de control remoto. ¿Qué tipo de interruptor se utiliza como control en un sistema de baja tensión? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ En los puntos 4 a 9. b. . 5. se necesita sólo el transformador. un interruptor unidireccional. a. Las restricciones del Code® para los sistemas de control remoto de baja tensión _______________________ a. seleccionar la mejor respuesta para que la afirmación sea verdadera y colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. se necesitan un relé y un interruptor.162 Unidad 19 ► Sistemas de Control Remoto para Circuitos de Iluminación REVISIÓN DE LOGROS 1. _________________________________________________________ 2. _________________________________________________________ b. El tipo de interruptor usado en los sistemas de control remoto es_ _____________________ a. e. d. b. 6. c. se necesitan tres relés. ¿Cuál es la función de cada una de las dos bobinas de baja tensión en el relé? _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. c. un interruptor de contactos momentáneos. especifican que deben usarse cables Nº 12 AWG en la parte de baja tensión del circuito. se necesita un solo interruptor. d. un interruptor bipolar. el interruptor que se utiliza tiene un relé incorporado. la corriente y la tensión no se modificarán luego del cortocircuito. el control por medio de interruptores múltiples es generalmente imposible. el relé siempre debe tener una caja de salida independiente. la corriente en el cortocircuito será muy baja. _______________________ a. b. 8. El cable usado en la parte de baja tensión de los sistemas de control _______________________ a. d. d. requiere aislamiento especial. es igual al cable usado en los sistemas estándar de 120 volts. la tensión de salida del transformador aumentará. d. Para los sistemas de control remoto. b. . Unidad 19 ► Sistemas de Control Remoto para Circuitos de Iluminación 163 7. 10. Si ocurre un cortocircuito en el tomacorriente de luz que forma parte de un sistema de control remoto. b. la corriente a través del cortocircuito tendrá un valor alto. Dibujar un diagrama de cableado de control remoto para controlar una luz desde dos puntos de conmutación con los dispositivos que se muestran en la Figura 19-9. _______________________ a. el transformador se incorpora a veces en el relé. 9. es económico en comparación con el cable usado en los sistemas estándar de 120 volts. debe permitir la fácil instalación de fusibles e interruptores automáticos. c. c. y se utiliza un transformador limitador de corriente. c. .164 Unidad 19 ► Sistemas de Control Remoto para Circuitos de Iluminación 120 V Bobina “encendida” "ON" COIL L Bobina "OFF" COIL “apagada” ON ON OFF OFF INTERRUPTOR SWITCH 2 2 INTERRUPTOR SWITCH 1 1 RECTIFIER RECTIFICADOR 24 V 120 V TRANSFORMER TRANSFORMADOR Figura 19-9 – Control remoto. Dicha distancia es _________________________________. • El interruptor de tres vías se utiliza para controlar una luz desde dos ubicaciones diferentes. • Los sistemas de control remoto están compuestos por relés de baja tensión que operan contactos de 120 volts desde interruptores de control de baja tensión. 2. 5. • El cable con envainado no metálico es relativamente económico. 1. El tipo de interruptor que se debe usar junto con los interruptores de tres vías para controlar un grupo de luces desde tres o más ubicaciones es ____________________________ __________________________. 3. Es de uso extendido en instalaciones residenciales. El dispositivo que se usa para abrir y cerrar un circuito de timbre es _________________ . completar la/s palabra(s) que harán la frase correcta. PuNTOS a RECORdaR • Los circuitos de timbre están constituidos por un transformador. liviano y fácil de instalar. timbre o zumbador y uno o más pulsadores. 6. 165 . El tipo de interruptor más conveniente para controlar un grupo de luces desde una ubica- ción es __________________________. Cuando un timbre se manejará desde varios pulsadores. El tipo de interruptor usado para controlar un grupo de luces desde dos ubicaciones es ___ _____________________________. 4. los pulsadores deben conectarse en relación unos con otros en ______________________________. Los cables con envainados no metálicos deben sujetarse con grampas a una determinada distancia de la caja. En los puntos 1 a 13. U•n•I•D•A•D 20 RESUMEn DE REVISIÓn DE LAS UnIDADES 16-19 ObJETIVO • Evaluar los conocimientos y la comprensión adquiridos durante el estudio de las cuatro unida- des anteriores. El nombre que se le da al tipo de accesorio que se utiliza con los caños rígidos es ________ _________________________. 14. d. los cables con envainados no metálicos. dentro de un edificio. b. d. 10.166 Unidad 20 ► Resumen de Revisión de las Unidades 16-19 7. e. 13. seleccionar la mejor respuesta para que la afirmación sea verdadera y colocar la letra correspondiente a la respuesta en el espacio provisto. El diámetro interno de un caño se utiliza para especificar _______________________ ____________. e. El anillo terminal se utiliza para _______________________ a. bajo tierra. las letras EMT se refieren a ____________________________. pero en una ubicación seca y abierta. 9. 8. ya no se utilizan mucho. empotrados en acabados de yeso en paredes de mampostería. 16. El revestimiento anti cortocircuito se utiliza para el tipo de cable llamado _________________________. requieren transformadores con menos capacidad en comparación con los transformadores usados con timbres y zumbadores. c. sólo se encuentran disponibles como dispositivos de dos notas. c. los caños rígidos. los cables armados. b. los caños. d. en una ubicación seca oculta. b. 15. a través de paredes y tabiques. e. Respecto a los materiales para cableado. Dicha distancia es __________________________. . los caños de acero flexible. requieren transformadores de mayor capacidad que los utilizados para timbres y zumbadores. c. 11. Una de las áreas en donde no pueden usarse cables armados es _____ a. Los cables armados deben sujetarse con grampas a una distancia determinada de la caja. El tipo de interruptor que se utiliza para abrir ambos conductores de un circuito al mismo tiempo es un ________________________________. requieren relés de baja tensión con contactos de 120 volts. Las campanillas para puertas _______________________ a. El tipo de caño a veces llamado cable Greenfield es el __________________________ ___________. 12. En los puntos 14 a 20. El tipo de interruptor que se utiliza en los sistemas de control remoto es un interruptor uni- polar. c. es un interruptor de contactos momentáneos. b. se utilizan en ubicaciones ocultas. pueden usarse en cualquier aplicación en la que se utilicen caños rígidos galvanizados. 18. 21. el transformador puede ser de cualquier clasificación de volts-amperes. bidireccional y _______________________ a. 20. no pueden usarse alrededor de esquinas. b. utilizan acoplamientos de compresión. d. por lo general está cerrado. e. se utilizan en ubicaciones peligrosas. b. dibujar un diagrama de cableado que indique las conexiones adecuadas para la vivienda de una sola familia. el número de transformadores necesarios es directamente proporcional al número de luces a controlar. b. se requieren fusibles en la parte de baja tensión. e. e. e. las luces pueden controlarse desde cualquier cantidad de ubicaciones del interruptor. son de tamaño relativamente grande. Con los dispositivos que se muestran en la Figura 20-1. c. c. a veces se utiliza en circuitos de 120 volts. d. Unidad 20 ► Resumen de Revisión de las Unidades 16-19 167 17. Los caños metálicos de paredes finas _______________________ a. d. son pesados en comparación con los caños de esmalte negro. el transformador debe diseñarse de manera tal que cuando haya sobrecargas aumente la tensión de salida. poseen roscas cortadas en los extremos para sujetar los accesorios. es un interruptor de terminal doble. se energiza por medio de un relé. son prolijos en apariencia. c. Los cablecanal metálicos superficiales _______________________ a. d. . 19. En los circuitos de control remoto. pueden curvarse a un radio tan pequeño como se desee. _______________________ a. Se dispone de una sola fuente de alimenta- ción y pueden usarse tres cables entre las dos plantas. el pulsador de la Planta A operará el zumbador de la Planta B. Completar el diagrama de cableado. PLANTA PLANT AA PLANTA PLANT BB zUMBADOR BUZZER BELL TIMBRE SOURCE FUENTE 120 V CA 120 AC Figura 20-2 – Diagrama de cableado. 22. El pulsador de la Planta B operará el timbre de la Planta A. .168 Unidad 20 ► Resumen de Revisión de las Unidades 16-19 zUMBADOR BUZZER TIMBRE BELL FRONT BELL TRANSFORMER TRANSFORMADOR DEL TIMBRE PULSADOR DOOR DE PUERTA PUSH- PRINCIPAL BUTTON INPUT ENTRADA 120 V CA AC REAR PULSADOR DOOR DE PUERTA PUSH- TRASERA BUTTON Figura 20-1 – Diagrama de cableado. En la Figura 20-2. Unidad 20 ► Resumen de Revisión de las Unidades 16-19 169 23. Mostrar las conexiones para una toma de techo que se controlará desde una de dos ubica- ciones de interruptor en la Figura 20-3. La alimentación de 120 volts se encuentra en la luz. Asegúrese de codificar con colores todos los cables. s3 s3 CABLE BX BX CABLE LAMP LáMPARA SOURCE FUENTE Figura 20-3 – Instalación. 170 Unidad 20 ► Resumen de Revisión de las Unidades 16-19 24. Utilizando los dispositivos que se muestran en la Figura 20-4, la luz L1 se controlará desde un punto de control y la luz L2 se controlará desde dos puntos de control. Se utilizará un transformador. Dibujar el diagrama de cableado que logrará el control necesario. 120 V 120 V L1 L2 BOBINA “ENCENDIDA” "ON" COIL BOBINA “ENCENDIDA” "ON" COIL BOBINA "OFF" COIL “APAGADA” BOBINA "OFF" COIL “APAGADA” ON ON ON OFF OFF OFF 24 V 120 V TRANSFORMER TRANSFORMADOR Figura 20-4 – Circuito de control. AnEXO Tabla Nº a1.01 Símbolos Gráficos Eléctricos para Instalaciones de alumbrado y Fuerza motriz conforme la Norma IRam 2010 N° Designación Símbolo A 2901 Línea de alumbrado A 2902 Línea de fuerza motriz o calefacción A 2903 Línea de señales A 155 Línea subterránea A 201 Circuito de dos cables A 202 Circuito de tres cables A 203 Circuito de cuatro cables Línea de cables en cañería de acero. El diámetro interno del caño, en milímetros, se indica con un número colocado arriba del símbolo de la línea, y la sección de (c) 18 A 2906 los cables en milímetros cuadrados. Ej.: Línea para fuerza motriz de 3 cables de 6 mm2 de sección, en caño de acero 3x6 de Ø interno de 18 mm. Si en una instalación existen circuitos en cañerías de acero sobre los aisladores u otro sistema, se usarán los siguientes símbolos colocados sobre el correspon- diente de la línea: A 2907 Cañería de acero. (c) Sobre aisladores. (a) Conductor protegido. (d) A 2908 Línea que conduce energía, hacia arriba. A 2909 Línea que conduce energía, desde arriba. A 2910 Línea que conduce energía, hacia abajo. A 2911 Línea que conduce energía, desde abajo. A 372.2 Cortocircuito fusible a ficha o rosca, bipolar. A 373.1 Cortocircuito fusible a cartucho, tripolar. 171 doble. 172 . principal. A 500 Transformador. para dos efectos. A 2914 Llave interruptora tripolar. A 2940 Boca para fuerza motriz o calefacción. de cambio. A 2916 Llave interruptora. A 2920 Tomacorriente con contacto a tierra. para un efecto. secundaria. A 2915 Llave interruptora. A 2928 Caja de derivación. A 2926 Boca de pared. para dos efectos. A 2939 Caja para medidor. A 2924 Boca de techo. triple. para un efecto. A 2921 Tomacorriente para fuerza motriz o calefacción. inversora. A 2923 Boca de techo. A 2930 Caja de distribución. A 2918 Llave conmutadora. A 2929 Caja de distribución. A 2913 Llave interruptora bipolar. A 2917 Llave conmutadora. para tres efectos. A 2927 Boca de pared. A 2923 Llave interruptora unipolar. A 2925 Boca de techo. CORRIENTE ALTERNA Corriente de tensión regularmente fluctuante y su polaridad se invierte de manera periódica. TRANSFORMADOR Máquina eléctrica estática que se utiliza para aumentar o disminuir la tensión por medio de líneas de flujo magnético. óHMETRO Instrumento que se utiliza para medir la resistencia en ohms. tensión inducida en un conductor. CIRCUITO Sistema de conductores y componentes en donde puede haber corriente. FLUjO Líneas magnéticas de fuerza. CAíDA DE TENSIóN La tensión a través de un componente causada por la resistencia y la corriente de éste. CIRCUITO EN SERIE Circuito que cuenta con una sola ruta para la corriente a través de los componentes. o el índice al que se utiliza la energía. FEM Fuerza electromotriz. ELECTRóN Partícula atómica con carga negativa. vATíMETRO Instrumento que se utiliza para medir la potencia eléctrica (watts) en un circuito. vOLT Unidad de tensión eléctrica. se conecta en paralelo en el circuito. POTENCIA (P) El índice de generar trabajo. AMPERíMETRO Instrumento que se utiliza para medir corriente. TENSIóN (E) Diferencia de potencial que hace mover los electrones en un cable. se conecta en serie en el circuito. OHM (Ω) Unidad de resistencia eléctrica. TRABAjO Fuerza en una distancia. La tensión del circuito debe desconectarse al utilizar el óhmetro. ENERGíA Capacidad de generar trabajo. NATIONAL ELECTRICAL CODE® (NEC®) Conjunto de reglas para la protección de personas y propiedad de peligros que surjan a partir del uso de la electricidad. PAR DE TORSIóN / PAR MOTOR Fuerza giratoria de un motor. vOLTíMETRO Instrumento que se utiliza para medir la tensión. LíNEAS DE FUERzA Líneas invisibles de flujo que existen entre los polos de imanes. CIRCUITO PARALELO Circuito en el que la tensión de cada ramificación es la misma. MAGNETISMO REMANENTE Magnetismo que permanece una vez extraídas la corriente eléctrica y la tensión. SECCIóN TRANSvERSAL (CSA) La superficie de un extremo de cable expresada en milímetros cuadrados. gLOSARIO AMPER Unidad de corriente eléctrica. FUERzA Todo lo que produce o cambia movimiento. CAMPO MAGNéTICO Formado por muchas líneas de fuerza. ELECTROLITO Solución de ácido sulfúrico de una batería. I = E/R. CORRIENTE (I) Electrones en movimiento. LEy DE OHM Fórmula que muestra la relación entre corriente. RESISTENCIA (R) La propiedad de un material a oponerse al movimiento de los electrones. WATT Unidad de potencia o trabajo eléctrico por unidad de tiempo. tensión y resistencia. 173 . . 137-139 Cable de timbre. 122-123. 84 Accesorios para tomacorrientes. Circuitos equivalentes. 119 Armados. NM-B. 110 151-153 161-168 Armaduras. 143 para cableado. 123 Celdas. 17-18 Armaduras para motores de arranque. 143 Code®) Baterías. 51-52. 142-144 Blindados y envainados no metálicos. metálico). Cable de timbre. 10. timbre-zumbador. 141 Caídas. Ver NEC® (National Electrical Baterías tradicionales. 18-19. 138-139 Circuitos de timbre. 109-111 Cargadores. 137-141. 49-50 Amperímetro. 129-138. 91-92 Cables. 24. Cables de conducción de la ventilación. Ver también Aislamiento termoplástico. 7-8 Cables del tipo CA y ACT. 100-103. 67-73 Aisladores. 173 B 137-156 Circuitos. 51-52 Baterías de acumuladores. 141. baterías. 8-9. 145 Code®. 50 Cajas de empalme. 8. 51 Cables. 171 Cables Romex. 140 Cables ACT. 151-157 Clasificaciones amperes-hora. 28. Caños eléctricos. Campanillas para puertas. 145 Codos. 42-43 Caídas de tensión en conductores. 23. 138-139 Tensión Aislamiento y aisladores. 108-110 Cables de telar. Ver también Aislamiento tipo TTH. 101-102. 139-141 Circuitos en serie. 61-63. 145 Cables con código de color. 146 CC (corriente continua). 171 Cables armados. 122 Conceptos fundamentales. 24 Caídas de tensión en conductores. 49-59 Cajas octogonales. 33-40 Cables y materiales para cableado. 50 Amperímetros en línea. 15. Cargas. 9 Cables blindados. 138-139 eléctricos metálicos) Amperes-vueltas. 140 Cables Braidx. 122-123 67-73 tente. Ver AWG Cables NM (no metálicos). 93 Cables UF.Calibre CA (corriente alterna). 173 Atracción. 24. 137-138 Circuitos de timbre Tamaños de cables de tensión. 122 Combinación. 8-9 ductores. 121 122 Campanillas. 140 CSA (sección transversal). ENT (caños Amperes. 123 Celdas primarias. 137. 63-64. Ver también Caídas de tensión. 140 Caballos de fuerza. 23-28 Barra de imán. 123. 139-141 Cables de CA. 49-50 Anillos terminales. 141 Caño rígido. 143-150 American Wire Gauge. 121- 137-139 Campanillas vibrantes. 67-73. 15. 51-52 50-51 Cajas cuadradas. InDICE A C Campos magnéticos. 1-5 175 . 64 Aislamiento tipo TM. Ver Cables y Materiales para Clasificaciones. 147-154 107-117 Caídas de tensión a través de los con- Acciones plomo-celda. Circuitos de iluminación. 67-73. 8 Accesorios. 152-153 Circuito de timbre. 85-86. 34 138 Circuitos mixtos. 141 Circuitos abiertos. 10 CC-CA. 51 Baterías libres de mantenimiento. 141-142. 93. tensión. 84-85 Cables tipo NM. Aislamiento THH. cableado Clasificaciones. 85. 173 AWG (American Wire Gauge . 171 67-73. conducto. 138-139 Caño no metálico estanco. 139-141 Celdas secundarias. Aislamiento termoplástico termoresis. Ver también Imanes y campos de alambre estadounidense). NMC y NMS. 8-9. Ver EMT (caños (American Wire Gauge) 139 eléctricos metálicos). Circuitos paralelos. 171 Aislamiento TM. 171 magnéticos 125. 137-138 Cables Cresflex. 119-125. 162 CA. 17-18. 142 Ver también Cables y materiales Cables MC (con revestimiento Caño rígido galvanizado. 171-172 Átomos. 89 CC pulsatoria (corriente continua). 2-3 temas individuales. 88. 172-173 Conductor. 85. 127. Conductores. 43 cordón. 10. 10. 84-85 Conductores. G Líneas de fuerza. 128-135. 61 Imanes temporarios. 90 D 173 Definiciones y terminología. sur. 173 M Conductos metálicos superficiales. 24 Electrones. 41-42 127 Neutrones. 157-158 Polos norte vs. 83. alterna) 10 Corriente continua. 173 Electromagnetismo. 1 Instalaciones típicas. 173 Mantenimiento necesario. 173 Educativos. 171-172 Par de torsión y gráficos de par de tromagnetismo Interruptores de puerta. 7-8. 17-18 Interruptores. 144-150 Generadores.Condiciones laborales. 141-143. 150-151 Longitudes. 41. 16-17. Ver también Estados de carga. 173 143 Generación (fuerza electromotriz) Conductos metálicos superficiales. P Electroimanes. 52-53 Medidores de volts-ohms-miliamperes. Ver CA (corriente Hidrómetros. 98-106. 173 142-143 portalámparas. 129 EMT (tubos eléctricos metálicos). 24 Imanes de bobina. 23-28 Ver también Imanes y campos Interruptores unipolares a palanca. 127 Peso específico. 93. 7-14. 129-134 Paralelos. 109-110. 136-154. 83 Conductos. norte. Fuerza electromotriz. 125. 43 Portalámpara con interruptores de Kilowatts-hora. 55-56 Contratuercas. Polos sur vs. 16 Imanes y campos magnéticos. Interruptores de cordón y Ohms. 60 Conductos metálicos flexibles. 83-85. 173 171-172 Polaridad. 160 Desigual. 142. 89. 151-153 Flujo conductor. 1 F L Conducción planos. 173 Glosario. 83. 41-42. 83 Milímetros cuadrados. 173 Ver también Teoría del electrón Conductores y tamaños de cables. 89-92. Ver CC (corriente Metálico flexible. 128 O ENT (tubos eléctricos no metálicos). 173 150-151 Generadores de CA. 67-68 Libres de mantenimiento. 158 Físicos. 24-25 Metálico. 173 Magnetismo remanente. 83 Multímetros. 93 Ley de imanes. 8-9. 61-64. 50 Interruptores de graduación de luz. 23-28 Interruptores a palanca de tres vías. 60. 2 Interruptores de cuatro vías. 83-85 En serie. 144-147 Cortocircuitos. 171-172 Óhmetros. 1 Inducción. 89-92 Ley de Ohm. 157-158 147-148 Interruptores de categoría 1 y 2. 151-153 Distancia. 85-92. 17-18 Imanes permanentes. 7 Controles de interruptor (circuitos de Materiales para cableado. 64-65. 173 Iguales. 151-155 Fuerza magnética. 85 Conexiones a tierra. 159-160 73. Igual. 52-55 K Polaridad Ética. Pinza amperimétrica. 84. 93 Interruptores de tres vías. 173 Leyes y reglas. Ver también Energía eléctrica y potencia. Ver también Elec. 44-47. 83-85. 171-172 No metálicos rígidos. 89-92 Flujo. 127-135 H Materiales. 141-142 continua) I Metálico rígido. Eficiencia. 149-151 E Interruptores bipolares. 85 interruptor. National Metal Molding. Interruptores de baja tensión. flujo. Ver FEM y ley de Ohm. 10. 155-158 iluminación).100-105 Magnético. 171-172 torsión. 144-147 16-17. Polaridad 173 Ver Energía y potencia. 24-25 Metálicos flexibles. 149-151 Interruptores automáticos. baja tensión. Método de punto y cruz. 44 171-172 Electrodos. 172 N Descripciones de oficio. 50-51 Conductos eléctricos. Generación de FEM (fuerza electro- 150-151 motriz). 144-146 Materia. 59. 2 Kilowatts. 135-136. 173 Indicaciones de los terminales de un Densidad. 127-129. 7-8 Interruptores a palanca. Generación de FEM. digitales. Ver también en los Conductores. 86. 10. 173 176 . 91-93 Metálicos rígidos. 52 magnéticos Interruptores unipolares. Descripción profesional. 144-147 Corriente y tipos de corriente. 84 NEC® (National Electrical Code®). 83 Corriente alterna. 127-128 No metálico. 10 Fuerza. 63. 24. 98-106. 141-142 Corriente. 100-102 Magnetismo. 172 Programas de instrucción asociados. 173 Tradicional. Ver también en temas Temas sobre dispositivos-circuitos-ma- individuales teriales. Tomacorriente de un ventilador. 118-122 67-68 Timbres para puertas. 9 Resistencia total del circuito. 41-44. 120-121. 143-144. 127- Regla de la mano izquierda para una Temas sobre circuitos-dispositivos-ma. 173 Repulsión. 23. Ver Temas de electricidad Reglas. 121 177 . 17 Terminología y definiciones. 158 (dispositivos-circuitos-materiales) Voltímetros. Tester. 50 Transformadores. 172 Pulsadores. 74. 147-148 Regla de la mano derecha para un Caños y tamaños de cables motor. 10. 15-16. 117. 138 bobina. 17-21. 155-160 Tomacorriente doble. 157-164. 24-25 Termocuplas. 175 Soluciones para circuitos. 173 Relés. 159. Ver tam. 9. S Tomacorrientes dobles. 62 Requisitos educativos. 172 4-5 Tomacorriente triple. 2 Tensión. 173 Watts. 107-112 Ver Resúmenes. Underwriter's Laboratories. 128. 34-35 Trabajo. 121 100-105 Responsabilidades. 150-151 Resistencia devanada. 92. baja tensión. 172 Energía y potencia Resúmenes de revisión. 172 Prueba.. 165-170 Tomacorriente de rango. 53 bién Circuitos de iluminación Tomacorrientes simples. 65-67 Termostatos. 144-146 Tomacorriente para techos. 42-43. 108-109 teriales. 119 (dispositivos-circuitos-materiales) V Relés de baja tensión e interruptores. 23 Timbres zumbadores. 173 Requisitos. 108-109 en temas individuales. 172 Prueba. 62 Requisitos físicos. Vatímetro. 53 Soluciones de electrolitos. Tomacorriente simple. 172 Potencia. 7-14. 67-73. 15-16 W Requisitos generales. 43 Resistencia desigual. Ver Temas de electricidad Volts. 172 Programas de instrucción relacionada. Temas sobre materiales-circuitos-dis. 108-110 Temas de electricidad (dispositivos- Regla de la mano izquierda para un circuitos-materiales). 91-92 (dispositivos-circuitos materiales) 172 Reglas y leyes. Ver también U generador. 84-85 Temperaturas. Watts-hora. 23-28. 173 Zumbadores. 7-8 de iluminación).Posiciones de bobinas giratorias. 23-28 173 Wiremold. ciales. 141-143 Rectificadores. 41-48. baterías. 2-3 Tensión y caídas de tensión. 59-66. 4 Tomacorriente de piso. 143 157-158 positivos. 42-44. 2 Temperaturas. Ver también Resumen. 172 Programas de aprendizaje. 158-159 Tamaños de cables. 173 R T Tubos Greenfield. 172 4-5 Sistemas de control remoto (circuitos Tomacorrientes para propósitos espe- Protones. 2-3 Teoría del electrón y ley de Ohm. 172 Principios de motores. 122. Inc. 173. 91-92. 16-17. Resistores. 172 Z Resistencia. 61-66. conductores. 165 Tomacorriente de televisión. 3-5 Revestimientos. Regla de la mano izquierda. 172 Principios de motores de CC. 75-82. 107-112 Resúmenes y aspectos generales. Ver también Tubos. Ver Temas de Electricidad Unidades de múltiples tomacorrientes. 100-102. 173 Tomacorrientes triples. 173 Resistencia igual. 50. 113-117. . St. Lot.com. Se hace hincapié en la utilización de métodos de localización y resolución de problemas para lo cual el alumno aprenderá a aplicarlos apoyándose en su pensamiento crítico. Circuitos y Materiales .co México El Caribe Corporativo Santa Fe 505. Controles y Mantenimiento . Cruz Manca. México DF Guaynabo. Santa Fe Suite 201. 3 .ELECTRICIDAD 1 DISPOSITIVOS.ISBN 978-987-1486-15-1 División Latinoamérica Cono Sur Pacto Andino Rojas 2128 Carrera 90 #17b-39. Circuitos y Materiales .cengage. Colección Electricidad 1: Dispositivos.ISBN 978-987-1486-16-8 Electricidad 4: Motores CA/CC.Code 00968-1705 05349.com.cengage.com.Barrio Capellania Col. 1.A pesar de estar orientado a la cursada de electricidad básica. Puerto Rico www.ISBN 978-987-1486-17-5 Electricidad 3: Generación y Distribución de Energía .cengage. Características del libro El presente volumen es indispensable para los conocimientos de Electricidad básica aplica- da y cuenta con unidades revisoras para un correcto refuerzo de los conceptos y técnicas aprendidas.ISBN 978-987-1486-19-9 Electricidad 2: Dispositivos. El objetivo principal de la colección es lograr que el alumno adquiera conocimientos de la disciplina –tanto básicos como complejos– de forma clara y constantemente ejemplificada de manera que optimice su rendimiento profesional. De complejidad crecien- te a lo largo de la obra. CIRCUITOS Y MATERIALES nOVENA ediCiÓn thomas kubala Los títulos que se presentan en esta colección han sido cuidadosamente adaptados por prestigiosos especialistas para cumplir con las normas locales. en este volumen se incluye terminología actualizada con el objetivo que el alumno la incorpore desde el principio de su formación. esta serie cuenta con las técnicas más actualizadas y la corres- pondiente conversión de unidades para su mejor comprensión.ar www. Bodega 27 (C1416 CPX) Buenos Aires.cengage.com . Argentina Bogotá.mx www. Colombia www. Cuajimalpa. piso 12 Metro Office Park 3 .