Principios de la electricidad

La corriente eléctrica

(PÁG. 62 ANAYA)

¿Qué es la corriente eléctrica? Es la circulación ordenada de electrones.

Sentido de la corriente eléctrica (va de + a – es decir de donde hay más electrones a donde hay menos).

Esta causa está provocada por la acción de un generador. Cuando un generador se conecta a los terminales de un circuito eléctrico (cables metálicos), lo que hace es "robar" electrones del metal que está conectado en el terminal negativo y los lleva hasta el su terminal positivo (el del generador). Estos nuevos electrones colocados en ése terminal positivo, repelen a los que ya estaban ahí, provocando que circulen por el circuito exterior, en busca de los huecos que se están provocando en el conductor conectado al borne negativo del generador. De esta manera, se produce la corriente eléctrica.

Inducción electromagnética

La inducción elétromagnética es la forma más común de generar corriente eléctrica. En este fenómeno están basadas las dinamos y los alternadores, con los que producimos toda la corriente eléctrica que viene nuestras casas y a las fábricas.

La INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA consiste en que cuando movemos una varilla de material conductor de la electricidad (metal) bajo la influencia de un campo magnético como el creado por un imán, en la varilla metálica se "induce" o se genera una corriente eléctrica que puede ser aprovechada para hacer funcionar un receptor.

El circuito eléctrico básico

Está compuesto por un generador, conductores, receptores, elementos de control y elementos de protección.

Generadores

(PÁG. 63-64 ANAYA).

Son los encargados de mantener el movimiento de electrones por el circuito.

Se puede generar electricidad :

• POR INDUCCIÓN MAGNÉTICA:

A partir del movimiento relativo entre un imán y una bobina. (pág. 64 Anaya). Ej.: Dinamos y alternadores

• MEDIANTE REACCIONES QUÍMICAS

Existen algunas reacciones químicas que liberan electrones como en las pilas y baterías.

• A PARTIR DE LA LUZ (CÉLULAS SOLARES).

Algunos materiales especiales generan corriente eléctrica cuando la luz incide sobre ellos. Como las células solares fotovoltaicas de algunos relojes y calculadoras.

• POR CALENTAMIENTO (TERMISTORES).

Existen materiales especiales que cuando se calientan pueden producir una corriente eléctrica. Como los pilotos de los calentadores y calderas de gas.

• POR PRESIÓN (PIEZOELÉCTRICOS).

Algunos materiales pueden producir corriente eléctrica cuando se presiona sobre ellos. Como en los mecheros.

Receptores: efectos de la corriente eléctrica

Los receptores son elementos eléctricos que producen un cierto efecto cuando la corriente pasa a su través:

• EFECTO TÉRMICO:

Cuando una corriente eléctrica atraviesa un hilo conductor, el "roce" de los electrones entre sí provoca un calentamiento de ése hilo. Ejemplo resistencias de braseros, filamentos de bombillas…

• EFECTO LUMINOSO:

Pueden ser debidas a descargas eléctricas, como en los tubos fluorescentes. También puede ser un efecto derivado del efecto térmico, como consecuencia del calentamiento hasta la incandescencia (al rojo vivo) de un conductor, debido al paso de una corriente eléctrica intensa por su interior. Esto es lo que ocurre en las bombillas. Ejemplos: tubos fluorescentes y lámparas de incandescencia (bombillas).

• EFECTO MAGNÉTICO:

Cuando la corriente eléctrica atraviesa un hilo conductor, además de generarse calor, se produce un campo magnético alrededor del hilo. Si en vez de un hilo conductor tenemos una bobina de hilo conductor, esta se convierte en un imán. Ej.: Electroimanes, electroválvulas…

• EFECTO MOTRIZ:

Es derivado del efecto magnético. Un electroimán pueda interaccionar con otros electroimanes u otros imanes que están cerca. No necesariamente tienen que tocarse. Los polos magnéticos iguales se repelen y polos de distinto signo se atraen. Estas fuerzas de atracción y repulsión pueden provocar movimiento. En esto se basa el motor eléctrico. Ejemplos: motores eléctricos.

• EFECTO QUÍMICO:

En las baterías y pilas recargables se produce una reacción química al paso de la corriente eléctrica por las disoluciones que contienen que posteriormente, al ser reversible, da lugar a una corriente eléctrica como la que la produjo. También se producen efectos químicos en los procesos de electrólisis que sirven para dar baños de oro o plata a ciertos metales. Muy utilizados en joyería. Ejemplos baterías y pilas, baños metálicos.

Elementos de control

Sirven para controlar el paso de la corriente eléctrica, son: Interruptores, pulsadores, conmutadores, relés).

• CONDUCTORES:

Sirven para crear un camino fácil para la corriente eléctrica. Pueden estar aislados o desnudos.

• ELEMENTOS AISLANTES Y CONDUCTORES

Los aislantes son materiales que no permiten el paso de la corriente eléctrica. Este comportamiento es debido a que todos los electrones de los átomos están fuertemente ligados a los núcleos, lo que les impide desplazarse por el material. Son aislantes eléctricos, los materiales como la madera, plástico, vidrio, porcelana, papel, tela.

Los conductores son materiales que permiten con cierta facilidad el paso de la corriente eléctrica, ya que no se oponen a que algunos de sus electrones se desplacen por él. Los mejores conductores son, en general, los metales: oro, plata, cobre, aluminio, etc. Estos dos últimos se utilizan habitualmente para fabricar conductores. Son aislantes todos los metales como el oro, plata, cobre, aluminio, hierro, plomo, etc, y la tierra, y el agua salada.

• ELEMENTOS DE PROTECCIÓN:

Son elementos que abren el circuito (lo interrumpen) cuando se producen fallos eléctricos en las instalaciones. De esta forma protegen a las instalaciones y a nosotros de esos fallos. Son: fusibles, interruptores automáticos, diferenciales.

ACTIVIDADES 1

1.- Haz una lista de electrodomésticos y herramientas eléctricas de las que tienes en casa y clasifícalos según el efecto que creas que producen y que hemos estudiado anteriormente.

2.- Cual es el componente eléctrico interno que hace funcionar a los electrodomésticos del ejercicio anterior.

Esquemas eléctricos

Las instalaciones eléctricas que se realizan actualmente, pueden llegar a ser muy complejas, con un gran número de cables, receptores, interruptores…. Por ello para dibujarlas en los planos debemos respetar algunas normas para que el dibujo sea lo más claro posible.

Los esquemas son las representaciones que hacemos sobre el papel de nuestras instalaciones eléctricas. Y para realizarlas rápidamente, no dibujamos todos los aparatos que contienen de forma que se parezcan a la realidad. Empleamos unos símbolos que los sustituyen.

Los esquemas pueden ser de varios tipos, pero los más sencillos son los unifilares, en los que se ven todos los conductores de la instalación.

En el siguiente cuadro tienes la  simbología eléctrica que se emplea comunmente.

Existen dos normas básicas que debemos respetar para dibujar esquemas eléctricos:

• Los conductores se dibujan siempre como líneas rectas.

• Cuando un conductor cambia de dirección, normalmente hay que hacerla en ángulo recto.

Símbolos eléctricos más Comunes

        En la siguiente figura vemos un ejemplo de un esquema en el cual un motor y una lámpara son gobernados por dos interruptores. A su vez se ha intercalado también un interruptor general.

Análisis de circuitos

Para que un circuito funcione, además de tener todos los componentes necesarios, deben estar conectados formando un circuito cerrado, es decir, que la corriente eléctrica debe ser capaz de partir de positivo del generador, atravesar todos esos componentes y llegar al negativo del generador. Se dice, que el circuito debe tener continuidad.

EL CORTOCIRCUITO

Se produce un cortocircuito cuando se puentea (se conecta directamente) el polo positivo del generador con el negativo, sin ningún receptor o resistencia entre ambos.

En ése caso cómo el circuito no tiene resistencia alguna, los electrones pasarán muy fácilmente de positivo a negativo y por ello pasarán muchos, por lo que la intensidad de corriente será muy alta y por tanto también el calentamiento de los conductores. Como resultado se produce gran cantidad de calor (chispa o llamarada), que calienta y quema los cables o aparatos donde ocurre, pudiéndose producir un incendio o cuando menos el deterioro de los componentes del circuito.

Para prevenir ése tipo de accidentes se utilizan los fusibles o interruptores automáticos que abren el circuito cuando detectan que la intensidad aumenta peligrosamente.

ACTIVIDADES

1.- Analizar los siguientes circuitos eléctricos, diciendo cuales funcionan correctamente y cuales no explicando por que (debes contemplar todas las posibilidades de actuar sobre los distintos interruptores).

2.- Dibuja el esquema de un circuito eléctrico con un conmutador que encienda una bombilla o ponga en funcionamiento un motor al cambiar de posición. Haz un esquema del montaje empleando los símbolos adecuados.

3.- Dibuja los esquemas eléctricos con todo lo necesario para que funcionen los siguientes receptores.

• Una lámpara sola.

• Un motor.

• Una resistencia para producir calor.

• Dos lámparas de forma que se enciendan de forma independiente una de la otra.

4. Dibuja un único esquema en el que se conecten al mismo generador todos los aparatos del ejercicio anterior.

5.- Manteniendo la disposición que se da de los elementos eléctricos siguientes, conéctalos convenientemente de forma que una vez conectado un interruptor general, todos funcionen correctamente de forma independiente unos de otros son su propio interruptor. Además todos los receptores deben estar convenientemente protegidos.

Magnitudes eléctricas básicas: tensión intensidad y resistencia de un circuito eléctrico

(PÁG. 62 Y 100 ANAYA)

• LA INTENSIDAD (I)

Es el número de electrones que pasan por un punto determinado de un conductor en un tiempo determinado. Se le llama Intensidad de la corriente o simplemente corriente, se representa por "I" y. SU UNIDAD ES EL AMPERIO "A". Un amperio es la circulación de 6.25×1018 electrones por segundo.

Es como el caudal de agua que pasa por una tubería. Recordemos que el caudal son los litros de agua que pasan por minuto. No es lo mismo que por una tubería circulen 5 litros en una hora que los hagan en 1 segundo.

También la podemos comparar con la intensidad de tráfico por una calle. Una calle por la que circulan muchos coches a la vez, tiene una gran intensidad de tráfico, y otra por la que circulan pocos coches a la vez tiene poca intensidad de tráfico. Con los electrones en el interior de un conductor eléctrico ocurre lo mismo, muchos electrones pasando a la vez por un punto implica gran intensidad eléctrica. Si por el contrario el número de electrones que pasa a la vez por ése punto es pequeño, la intensidad eléctrica será también pequeña.

• LA TENSIÓN O DIFERENCIA DE POTENCIAL ELÉCTRICA (V)

Es la diferencia del nivel de carga entre dos puntos determinados de un circuito eléctrico. Se representa por "V". SU UNIDAD ES EL VOLTIO (V).

La Diferencia de potencial o tensión, puede compararse con la diferencia de altitud de un salto de agua, cuanta más alto sea el lugar desde el que cae el agua, más "fuerza" o más cantidad de trabajo puede realizar (más tensión).

• LA RESISTENCIA (R)

Es la oposición que tienen los materiales al paso de la corriente eléctrica. Se representa por "R" y SU UNIDAD ES EL OHMIO (().

Podríamos asemejar la resistencia de un circuito eléctrico a la dificultad que tiene el agua para circular por un circuito hidráulico.

Ponemos un último ejemplo. Si colgamos un bidón de agua a 220 m de altura y le ponemos en su parte baja una tubería fina, el agua que caerá será poca. Si colocamos un tubo de mucho diámetro, el agua que va a caer por él será mayor, al agua le cuesta menos trabajo salir que en el caso anterior, es decir "ve" menor resistencia.

Si colocamos una pila de 220 V y entre el + y el –colocamos un receptor con mucha resistencia, éste no dejará pasar muchos electrones a la vez (intensidad pequeña). Pero si ponemos un conductor más grueso (menor resistencia), dejará pasar más electrones a la vez (intensidad mayor)

Por tanto la intensidad de corriente es inversamente proporcional a la resistencia

I = V/R

La Ley de Ohm

En un circuito eléctrico la intensidad que lo recorre es inversamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia:

I=V/R

ACTIVIDADES:

• 1. Calcula la intensidad de corriente que circulará por un calefactor de 80? de resistencia sobre el que se establece una diferencia de potencial de 220 V. R =2.75 A.

• 2. Calcula la resistencia del filamento de una lámpara por la que circula una corriente de intensidad 0.5 A y que está sometida a una diferencia de potencial de 12 V. R =24(. Dibuja el circuito.

• 3. ¿A qué tensión estará sometida una resistencia de 75 ? si consume una intensidad de 3 A?

ACTIVIDADES PARA CASA

1.- ¿Que tensión tendrá que proporcionar un generador eléctrico, para que por una resistencia de 25 ( conectada a él, pase una intensidad e 20 A.? Dibuja el circuito.

2.- Por el filamento de una lámpara de incandescencia de 440 ( pasa una intensidad de 0.5 A. ¿Cual es la tensión a la que la estamos alimentando?. Dibuja el circuito.

3.- ¿Qué valor tiene la resistencia que calienta el agua de la una lavadora si cuando la alimentamos a 220 V consume 5 A de intensidad?. Dibuja el circuito.

4.- En una vivienda alimentada por la red de 220 V hemos conectado una cocina vitrocerámica que tiene una resistencia de 10 (. ¿Qué intensidad consumirá de la red?. Dibuja el circuito.

5.- ¿Qué resistencia tendremos que acoplar a un circuito eléctrico, cuyo generador proporciona una tensión de 125 V, si la intensidad que lo tiene que recorrer va a ser de 10 A?. ¿cuál podría ser el valor mínimo de ésa resistencia si el fusible que protege el circuito está calibrado a 15 A?.

6.- Fijándonos en la Ley de Ohm., que rige un circuito eléctrico

• a) Si la tensión en bornes (o diferencia de potencial) proporcionada por un generador es fija, la intensidad de corriente aumenta o disminuye cuando variamos el valor de la resistencia conectada a él. Explícalo.

• b) Demuestra que si la intensidad que recorre una resistencia aumenta es porque ha aumentado la tensión en sus bornes o porque el valor ohmico de ésa resistencia ha disminuido.

Circuitos serie paralelo y mixto

CONEXIÓN EN SERIE: Los elementos de un circuito eléctrico están conectados en serie cuando van colocados uno a continuación del otro a lo largo de un solo conductor, de manera que un electrón que circule por el circuito tendrá que pasar por todos ellos uno tras otro. Debido a esta disposición, si se desconecta o avería cualquiera de los elementos del circuito, se interrumpe el paso de la corriente a todos los demás.

CONEXIÓN EN PARALELO: Los elementos de un circuito eléctrico están conectados en paralelo cuando están colocados en los diferentes cables que forman ramificaciones dentro del circuito, de manera que un electrón de la corriente pasa a través de un elemento no podrá pasar por ninguno de los otros. En este tipo de montaje, si uno o varios de los elementos del circuito se avería o desconecta, la corriente seguirá circulando por el resto.

• GENERADORES

• CONEXIÓN EN SERIE DE GENERADORES:

Dos generadores conectados en serie van conectados uno a continuación del otro. Si conectamos dos bombas de agua en serie, capaces de elevar un caudal de 1 litro por segundo de agua a 3 m de altura cada una, la primera eleva el agua 3 m y la segunda otros 3 por lo tanto elevarán el agua a 6 metros entre los dos. Pero el caudal de agua no nos varía, siempre circula 1 litro (se suman las alturas a las que pueden elevar el agua y se mantiene el caudal)

Haciendo uso del símil hidráulico y asemejando la altura del nivel del agua con la tensión, en el caso de dos generadores eléctricos de 3 V cada uno, entre los dos, conectados en serie, obtendremos 6 V, y la intensidad que nos pueden suministrar será la correspondiente a la que tiene un solo generador. La tensión resultante de ésta conexión es la suma de las tensiones de todos los generadores.

Conclusión: En el montaje de generadores en serie la ventaja que podemos obtener es que podemos elevar la tensión del conjunto final respecto de la que tendría un solo generador.

• CONEXIÓN EN PARALELO DE GENERADORES:

Dos bombas de agua como las anteriores en paralelo nos elevarán una caudal de 1 litro cada una a 3 m luego a la salida tememos una presión de 3 m y un caudal de 2 litros

Por tanto cuando conectamos dos generadores iguales de 3 V en paralelo (se conectan los polos del mismo signo) nos proporcionan la tensión de uno de ellos pero el conjunto es capaz de suministrar el doble de intensidad. Para que el montaje funcione correctamente, los dos generadores deben ser iguales (del mismo voltaje). Si se conectan más generadores, la intensidad resultante puede ser la suma de la que son capaces de suministrar todos los generadores.

Conclusión: La ventaja que obtenemos cuando conectamos varios generadores iguales en paralelo frente a la que tendría uno solo, es que la intensidad la proporcionan entre todos. Por tanto cada uno aporta unos pocos electrones para formar toda la corriente eléctrica, con lo cual conseguimos que se agoten más lentamente, es decir, que duren más.

ACTIVIDADES:

1 En el montaje de pilas de la figura, averigua la intensidad que atraviesa las lámparas indicando sobre el esquema el sentido de la misma.

A

B

C En este esquema averigua la intensidad que cede cada generador.

2 Averiguar el n´º de pilas de 1.5 V que es necesario conectar y como hay que conectarlas para alimentar un receptor que funciona a 12 V. Dibuja el cirucuito.

• RECEPTORES

COCEPTO DE RESISTENCIA O RECEPTOR EQUIVALENTE:

En un circuito eléctrico en el que tenemos varios receptores conectados a un mismo generador, se llama resistencia (o receptor) equivalente a otra resistencia que, conectada a ése mismo generador, consumirá la misma intensidad que consumen todos esos receptores a la vez y por tanto PRODUCE EL MISMO EFECTO que el que producen todos los receptores a la vez.

• CONEXIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE:

Al igual que los generadores los receptores también pueden ser conectados en serie o paralelo, cuando tienen que funcionar varios a la vez.

Dos receptores conectados en serie van conectados uno a continuación del otro. De forma que es la misma intensidad quien recorre a todos los receptores.

Ventajas de la conexión de receptores en serie

Normalmente se emplea solamente en electrónica. Debido a su escasa utilización en circuitos eléctricos, podemos decir que sus ventajas son nulas.

Inconvenientes:

Como los receptores no los tenemos conectados directamente al generador, la tensión del mismo no llega directamente a ellos y por tanto no funcionarán correctamente. Además si uno de los receptores se funde o se desconecta del circuito, los demás dejan de funcionar puesto que se interrumpe el paso de corriente eléctrica.

CALCULO TENSIONES E INTENSIDADES EN EL CIRCUITO CON RECEPTORES EN SERIE.

• CONEXIÓN DE RESISTENCIAS EN PARALELO:

Se unen o conectan todas las entradas juntas y todas las salidas juntas.

La resistencia equivalente del circuito es menor que la de una de ellas y la intensidad que atraviesa cada una de ellas es la misma que la que la atravesaría si estuviera sola.

Conclusión:

Como cada receptor está conectado directamente al generador es como si funcionase solo pues cada uno recibe la tensión directamente del generador y por tanto funcionarán correctamente. Además si un de ellos se funde o se quita del circuito los otros siguen funcionando normalmente.

La intensidad que absorbe es la misma que si estuviese solo, pero la intensidad que tiene que suministrar el generador es la suma de la que absorbe cada uno de ellas.

It = I1+I2+…+In

ACTIVIDADES

1.-En el siguiente circuito eléctrico calcula:

• A) La resistencia equivalente

• B) La resistencia equivalente es mayor o menor que las que la componen.

• C) La intensidad que recorre el circuito.

• D) La tensión que cae en cada resistencia.

• E) ¿Crees que la intensidad que recorre ambas resistencias es la misma o no?. Razona la respuesta.

NOTA: Señala todos los valores de I y de V sobre el esquema

2.-En el siguiente circuito eléctrico calcula:

• A) La resistencia equivalente

• B) La intensidad que se absorbe del generador.

• C) La intensidad que absorbe cada resistencia.

• D) ¿Crees que la intensidad que recorre ambas resistencias es la misma o no?. Razona la respuesta.

NOTA: Señala todos los valores de I y de V sobre el esquema

3.-En el siguiente circuito eléctrico calcula:

La resistencia equivalente

La intensidad que se absorbe del generador.

La intensidad que absorbe cada resistencia.

¿Crees que la intensidad que recorre ambas resistencias es la misma o no?. Razona la respuesta.

NOTA: Señala todos los valores de I y de V sobre el esquema

4.- Dibujar un esquema con dos lámparas de 220 V en serie conectadas a la red de alimentación de 220 y decir porqué, ésas lámparas no alumbrarán bien.

5.- Tenemos dos lámparas de 110 V y una línea de alimentación de 220 V. Como las conectarías para que funcionasen adecuadamente las dos. Por supuesto deben poder encenderse y apagarse con un interruptor. Y si fuesen cuatro lámparas de 55 V.

6.- Tenemos cuatro lámparas de 220 V y una línea de 220 V Cómo las conectarías para que funcionasen adecuadamente las dos. Por supuesto deben poder encenderse y apagarse independientemente una de la otra, con un interruptor.

7.-En un circuito eléctrico tenemos un generador de tensión 12 V que alimenta dos resistencias en serie de 16 y 24 (. Dibuja el esquema y calcula:

• a) La resistencia equivalente

• b) La intensidad que recorre el circuito.

• c) La tensión que cae en cada resistencia.

• d) ¿Crees que la intensidad que recorre ambas resistencias es la misma o no?. Razona la respuesta.

NOTA: Señala todos los valores de I y de V sobre el esquema

8.-En un circuito eléctrico tenemos un generador de tensión 24 V que alimenta dos resistencias en paralelo de 16 y 24 (. Dibuja el esquema y calcula:

• a) La resistencia equivalente

• b) La intensidad que se absorbe del generador.

• c) La intensidad que absorbe cada resistencia.

• d) ¿Crees que la intensidad que recorre ambas resistencias es la misma o no?. Razona la respuesta.

NOTA: Señala todos los valores de I y de V sobre el esquema

Medida de magnitudes eléctricas básicas: resistencia, tensión e intensidad

• MEDIDA DE RESISTENCIA: SE MIDE SIN CORRIENTE

Se realiza con el OHMETRO, el cual se conecta en PARALELO con el elemento al que queramos su resistencia. Ese elemento debe estar previamente DESCONECTADO del circuito y SIN CORRIENTE.

• MEDIDA DE TENSIÓN. SE MIDE CON CORRIENTE

El voltímetro se conecta en paralelo con el elemento o a los dos puntos entre los que se quiere medir la tensión , el cual debe estar CONECTADO al circuito y CON CORRIENTE. Es decir se conectan las puntas del voltímetro en paralelo con los puntos del circuito donde se quiere medir la tensión.

• MEDIDA DE INTENSIDAD. EL AMPERÍMETRO SE CONECTA SIN CORRIENTE Y UNA VEZ CONECTADO EL AMPERÍMETRO SE MIDE CON CORRIENTE

Se realiza con el AMPERÍMETRO. Primero se desconecta se deja el circuito sin corriente y se conecta en SERIE con la parte del circuito por la que se quiere medir la intensidad, es decir HAY QUE INTERCALAR EN AMPERÍMETRO EN EL CIRCUITO, en SERIE con el elemento a medir. Una vez conectado el amperímetro, se vuelve a CONECTAR LA CORRIENTE al circuito.

El amperímetro tiene muy poca resistencia interna (del orden de m?) para no afectar al circuito.

Energía y potencia eléctrica

(PÁG. 63 ANAYA)

La POTENCIA ELÉCTRICA de un receptor eléctrico se define como la cantidad de trabajo o energía que es capaz de realizar o proporcionar en un tiempo deterrminado. Se representa por (P). Y su unidad son los Watios (W). Su ecuación es:

P= VxI

Donde

"P" potencia en Watios

"V" es la tensión en voltios a que está sometido el receptor.

"I" es la intensidad en Amperios que absorbe.

En la medida de potencia es muy utilizado un múltiplo del Watio que es el Kilowatio el cual es 1 KW = 1000 W.

Potencia total en un circuito eléctrico.

LA POTENCIA TOTAL EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO ES IGUAL A LA SUMA DE LAS POTENCIAS DE CADA UNO DE LOS RECEPTORES CONECTADOS A ÉL.

PT= P1+P2+…..+P3

La ENERGÍA es la cantidad de trabajo o calor capaz de desarrollar por un aparato eléctrico (igual a la que es capaz de proporcionar + las pérdidas). Se representa por E y se mide en KWh Si nos fijamos en la definición de Potencia entonces la energía será:

E = P.t = V x I x t

Donde como antes:

"V" es la tensión en voltios a que está sometido el receptor.

"I" es la intensidad en Amperios que absorbe.

"t" es tiempo total que esta conectado el aparato a la corriente, en horas.

También aquí es muy utilizado el KWh = 1000 Wh

Energía total en un circuito eléctrico.

EL CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA EN UN CIRCUITO ELÉCTRICO ES IGUAL A LA SUMA DE TODOS LOS CONSUMOS ENERGÉTICOS DE LOS APARATOS CONECTADOS A ÉL.

ET= E1+E2+…..+E3

El recibo de la luz

(PÁG. 66 EVEREST)

En el recibo de la energía eléctrica que nos manda la empresa suministradora distinguimos los siguientes conceptos:

Término de potencia contratada TP.

Se trata de un concepto por el cual pagamos y que nos limita el nº de receptores que podemos conectar a la vez en la vivienda. Si la suma de las potencias de los receptores que funcionan a la vez supera la potencia contratada, un limitador llamado ICP (Interruptor de Control de Potencia) que la empresa suministradora instala en casa, salta y desconecta la instalación. Para que volver a poner en funcionamiento el sistema es necesario desconectar la algunos de los receptores conectados con el fin de que la potencia consumida sea menor que la contratada y rearmar el ICP.

La potencia que podemos contratar para una vivienda normal suele estár en función del grado de electrificación de la vivienda. Existen tres grados de electrificación que podemos elegir:

Grado de electrificación mínimo con 3300 w

Grado de electrificación medio o de 5500 w.

Grado de electrificación elevado con 8000 w.

El coste de este concepto suele estar alrededor de 1.581887 €/Kw (2007) y consumamos corriente o no lo pagamos siempre. Junto con el importe a pagar por el alquiler de equipos de medida e impuestos, constituye el MÍNIMO a pagar del recibo, utilicemos no nuestra instalación.

Termino de Energía.

Aquí se nos cobra el consumo real de lo que hemos conectado en casa. Si no conectamos ningún receptor, la energía consumida será cero y también lo será éste término. El precio suele ser de unos 0.089686 € (2007) cada Kwh.

Alquiler de equipos de medida:

La empresa suministradora para rarificarnos la energía eléctrica, nos obliga a instalar unos contadores, que ella misma instala, pero que luego nos alquila. El importe suele ser de 0.54€ al mes.

Impuesto sobre la electricidad.

Debido al que las minas de carbón necesario para hacer funcionar las centrales eléctricas no son rentables, es necesario pagar un impuesto para su mantenimiento. Además el desmantelamiento de las centrales nucleares es muy caro y también requiere del cobro de otro impuesto. El importe por mes suele ser de 4,864 % sobre [(T. Pot+T. Energía) x 1.05113] aproximadamente está entre 1 a 1.5 € al mes.

IVA.

A todas las facturas hay que añadirles un 16 % del total.

Importe total del recibo:

Es igual a:

IMPORTE BRUTO = TP+TE+Alquiler de equipos de medida + Impuestos

IMPORTE TOTAL (+ IVA) = IMPORTE BRUTO + 16 % DE IVA

El rele o contactor

(PÁG 124 ANAYA)

ACTIVIDADES

• CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE APLICACIÓN

Circuito de conexión de lámparas en paralelo.

Gobernadas por un mismo interruptor.

Gobernadas por el interruptores distintos.

Lámpara conmutada

Circuito de conexión de un motor gobernado por un interruptor.

Inversión de giro de un motor eléctrico.

Conexión de un motor eléctrico gobernado mediante un relé.

Inversión de giro de un motor mediante relés.

ACTIVIDADES:

3.- Dibuja un circuito eléctrico con un conmutador que encienda una bombilla o ponga en funcionamiento un motor al cambiar de posición. Haz un esquema del montaje empleando los símbolos adecuados.

4. Observa el circuito de la figura. Si se cierra el interruptor de éste circuito, qué receptores funcionan si::

Se funde la bombilla A

Se funde la bombilla B

Se quema el motor.

1.- Dibujar un esquema con dos lámparas de 220 V en serie conectadas a la red de alimentación de 220 y decir porqué, ésas lámparas no alumbrarán bien.

2.- Tenemos dos lámparas de 110 V y una línea de alimentación de 220 V. Como las conectarías para que funcionasen adecuadamente las dos. Por supuesto deben poder encenderse y apagarse con un interruptor. Y si fuesen cuatro lámparas de 55 V.

3.- Tenemos cuatro lámparas de 220 V y una línea de 220 V Cómo las conectarías para que funcionasen adecuadamente las dos. Por supuesto deben poder encenderse y apagarse independientemente una de la otra, con un interruptor.

EJERCICIOS: (para clase) EJERCICIOS DE POTENCIA.

ACTIVIDADES (para casa) EJERCICIOS DE POTENCIA

1.- Ejercicio 1 pág 114 Anaya.

2.- Ejercicio 2 " " "

3.- ¿Calcula la energía consumida por una lámpara de incandescencia sabiendo que por ella circula una corriente de 0.6 A, entre sus extremos hay un a diferencia de potencial de 24 V y está conectada durante 15 minutos. Calcula también la resistencia de su filamento. Dibuja el esquema.

4.- El sistema de iluminación de un salón de una vivienda está formado por 12 lámparas de incandescencia de 60 W. Calcula la energía consumida, en KWh, si el salón permanece iluminado durante 6 horas. Dibuja el esquema.

5.- La resistencia interna de un horno doméstico que funciona a 220 V (tensión doméstica) tiene un valor de

Calcula:

La intensidad que consume.

La potencia que consume.

La energía consumida en KWh, si está funcionando durante 45 minutos.

Cuanto cuesta mantenerlo encendido durante ése tiempo si el precio de 1 Kwh es de 0.1 Euro

6.- Un aula del instituto tiene 18 tubos fluorescentes de 40 W cada una, en el Instituto hay funcionando actualmente 16 aulas. Si cuando nos vamos al recreo (media hora) dejamos las luces de las aulas encendidas, ¿cuánto dinero tendremos que pagar por ello en el recibo de la luz cada dos meses? Precio del kWh = 0.1 Euro + 16% IVA.

• NOTA: Si calculamos la energía que se consume en un recreo, podemos hallar la que se consume en los 40 recreos que tienen los dos meses.

ACTIVIDADES DEL RECIBO DE LA LUZ

• 1. En una vivienda de grado de electrificación mínimo los costes de los distintos conceptos del recibo de energía eléctrica son:

POTENCIA CONTRATADA = 1.581887 €/ Kw mes

ENERGÍA CONSUMIDA= 0.089686 € cada Kwh.

ALQUILER DE EQUIPOS DE MEDIDA = 0.54€ al mes.

IMPUESTOS SOBRE LA ELECTRICIDAD = 1,5 € al mes

IVA 16% DEL TOTAL

• 2. Es la vivienda anterior se considera que se consume una potencia media constante desde las 8 hasta las 12 de la noche de 1000 w. Durante la noche de 12 a 8 de la mañana el consumo es de 150 w. Calcula cual será el coste del recibo que se emite cada dos meses.

• 3. En una vivienda se conectan habitualmente a la vez la calefacción que consume 3000 w y un conjunto de aparatos electrodomésticos que suman 1500 w más. Cual es la potencia mínima a contratar.

• 4. Una vivienda tiene los siguientes aparatos electrodomésticos:

Un frigorífico 350 w Se conecta todo el día

Una lavadora 2000 w Conectada durante 2 horas

Una plancha 1500 w Se conecta 1,5 horas

Una cocina 1500 w Se conecta de 13 a 14 h y de 20 a 21

Una televisión 100 w Se conecta de 13 a 16 h y de 21 a 24 h

10 bombillas de 40 w (cada una) Se conectan de 18:30 a 24 h

Teniendo en cuenta que la vivienda tiene una potencia contratada con la empresa suministradora de 3300 w.

Haz una distribución horaria de los electrodomésticos para que no salte el ICP

Ventajas de elevar la tensión en las líneas de distribución de la corriente eléctrica

¿Porqué elevar la tensión en las líneas de transporte de energía eléctrica?. Vamos a estudiar esto con dos ejemplos.

Supongamos el caso de una línea monofásica que ha de transportar 10 MW de potencia a una ciudad. La línea es de aluminio de 40 km longitud de 32 mm2 de sección.

Vamos a calcular la resistencia de la línea

CASO A) Tensión de transporte la misma que la de consumo eléctrico 220 V

P= V x I

I = P / V = 10.000 KW V / 220 V = 45.454´54 A

La caída de tensión en la línea será de

Vr = r x I = 45.454´54 A x 70 ? = 3.181.817´8 V

Que supone un 1.4 E6 % de la tensión nominal

Y las pérdidas son

Pp = Vr x I = 3.181.817´8 V x 45.454´54 A = 1.44628 x 1011 w = 144.628 MW

COMO SE PUEDE VER SON UNAS PÉRDIDAS ENORMES E INADMISIBLES

CASO B) Elevamos la tensión de la línea a 500 KV

La nueva intensidad será

I = P / V = 10.000 KW / 500 KV = 20 A

La caída de tensión en la línea será de

Vr = r x I = 70 ? x 20 A = 1.400 V

Que su pone el 0.28 % de la tensión Nominal de la línea

Las pérdidas en la línea por efecto Joule son:

Pp = Vr x I = 1.400 V x 20 A = 28.000 W

En el siguiente cuadro podemos comparar los resultados de los dos supuestos y vemos que con una tensión baja, las pérdidas tanto de potencia como de caída de tensión son inadmisibles.

El transformador

Es un aparato eléctrico que transforma la corriente eléctrica de un nivel de tensión (primario) a otro (secundario) conservando la potencia de entrada. Es decir la potencia de entrada y de salida son la misma. Por tanto:

P1 = V1 x I1 = V2 x I2 = P2