ESCUELA DE INGENIERÍA INGENIERÍ A CIVIL INSTALACIONES EN EDIFICACIONES UNIDAD I: GENERACIÓN ELÉCTRICA
Veremos Presentación de sílabo Contenido BPGPV-C5KCH Instalaciones eléctricas . Introducción: importancia importancia de la electricidad. Circuitos de corriente continua. Circuitos de corriente alterna, Sistema monofásico y trifásica.
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Carga y corriente eléctrica
Dialoguemos ¿Qué es la electricidad? ¿Dónde está la electricidad? ¿Dónde la vemos? ¿Cómo se genera? Nuestra civilización depende de la electricidad Algunos aparatos eléctricos de la vida cotidiana... ¿Cómo sería nuestra vida sin electricidad?
Veamos
Definiciones
ELECTRICIDAD: Es el efecto que produce los electrones al trasladarse de un punto otro.
La electricidad
es un conjunto de fenómenos producidos por el movimiento e interacción entre las cargas eléctricas positivas y negativas de los cuerpos físicos.
La palabra "electricidad" procede del latín electrum, y del griego élektron, o ámbar. La referencia al ámbar proviene de un descubrimiento registrado por el científico francés Charles François de Cisternay du Fay, que identificó la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (positiva y negativa). Las cargas positivas se manifestaban al frotar el vidrio, y las negativas al frotar sustancias resinosas como el ámbar.
La energía producida por las cargas eléctricas puede manifestarse dentro de cuatro ámbitos: físico, luminoso, mecánico y térmico . Si bien la electricidad es abstracta o "invisible" en la mayoría de sus manifestaciones, como por ejemplo en el sistema nervioso del ser humano, es posible "verla" en ocasiones, como los rayos cuando se desarrolla una fuerte tormenta.
La electricidad es una fuente de energía secundaria Se denominan energías primarias las que se obtienen directamente de la naturaleza: solar, hidráulica, eólica, geotérmica, biomasa, petróleo, gas natural o carbón.
Las energías secundarias provienen de la transformación de energía primaria con destino al consumo directo, o a otros usos: gasolina, electricidad, gasoil, fuel oil...
¿Cómo se produce la electricidad para el consumo?
La electricidad se produce mediante sistemas eléctricos que garantizan su disponibilidad. Un sistema eléctrico es el conjunto de elementos que operan de forma coordinada en un determinado territorio para satisfacer la demanda de energía eléctrica de los consumidores.
Los sistemas eléctricos se pueden clasificar básicamente de la siguiente manera: Centros o plantas de generación donde se produce la electricidad (centrales nucleares, hidroeléctricas, de ciclo combinado, parques eólicos, etc.). Líneas de transporte de la energía eléctrica de alta tensión (AT). Estaciones transformadoras (subestaciones) que reducen la tensión o el voltaje de la línea (alta tensión / media tensión, media tensión / baja tensión). Líneas de distribución de media y baja tensión que llevan la electricidad hasta los puntos de consumo. Centro de control eléctrico desde el que se gestiona y opera el sistema de generación y transporte de energía.
¿Qué entender por electricidad?
Nosotros utilizamos la electricidad
Pero ha existido desde el origen del universo. Incluso antes de la formación de la materia.
Tipos de cargas Positivas (+) Existen 2 tipos de cargas Negativa (-) Un cuerpo está compuesto por muchas cargas.
Positivas (+) Existen 3 tipos de cuerpos según su carga eléctrica neta.
Negativa (-) Neutro
Tipos de cargas ¿Cómo saber la carga total de un cuerpo?
Positivo + – + – + + +
Cargas + = 5 Cargas – = 2 Carga total = +3
Negativo – –
+ +
– –
Neutro + + + –
–
–
Cargas + = 2 Cargas – = 4 Carga total = -2 Cargas + = 3 Cargas – = 3 Carga total = 0
Tipos de cargas ¿Qué le ocurre a una peineta de plástico que ha sido frotada con el pelo?
¿Si los papeles están neutros, por qué la peineta atrae a los papeles? ¿Qué es la electroestática? ¿Qué es la electrodinámica?
Conductores y aisladores
Existen cargas que se pueden mover fácilmente.
Los metales en general son muy buenos conductores de la electricidad
Conductores y aisladores
Existen cargas, pero no se pueden mover fácilmente.
¿Dónde vemos aisladores?
Conductores y aisladores
Interacciones Eléctricas
Interacciones Eléctricas
El átomo…
Cuando el átomo gana o pierde un electrón se le denomina ión negativo o positivo, respectivamente.
Métodos de electrización a) Electrización por frotación o fricción. Al frotar un objeto con otro, sus átomos interactúan por la proximidad que se genera. El roce generado por ambos hace que uno de los objetos ceda electrones al otro, por tanto al volver a separarlos los objetos uno queda con carga positiva y el otro negativo.
saltan más electrones de uno al otro ¿Por qué?
Métodos de electrización
Métodos de electrización b) Electrización por contacto
Métodos de electrización
c) Electrización por inducción La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro
materiales ordenados de más positivo a más negativa es el siguiente: Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.
Cuerpos neutros se inducen cargas
resultado -> cargado negativamente
Métodos de electrización
Métodos de electrización
Métodos de electrización La unidad de carga eléctrica…
¿En qué unidad se mide la carga eléctrica?
¿Cuál es la carga del electrón, y del protón? Charles Coulomb (1736 – 1806) Físico francés
1C = ? e =? e =?
Voltaje
¿Qué significa una diferencia de potencial de 1 volt?
1Volt = ?
Alessandro Volta (1745-1827) junto a su pila voltaica
Voltaje
Voltaje
Voltaje
Corriente eléctrica
¿Qué pasa si medimos el voltaje y la corriente que pasa por una resistencia?
Georg Simon Ohm (1787-1854) Físico alemán
Ley de OHM
¡¡Existe una proporción directa entre voltaje y corriente!!
¿Qué pasa si variamos la temperatura de la resistencia?
Ley de OHM
¿Cómo expresamos esta relación matemáticamente?
= constante = R(ohm)
¿De qué depende la resistencia? ¿Qué es la superconductividad?
Resistencia eléctrica
Resistencia eléctrica Algunas resistividades…
RESISTENCIAS
RESISTENCIA (r)
Es la fuerza de oposición que ofrecen los electrones para ser desplazados. Su unidad de medida es el Ohm. El valor lo da el fabricante y es de acuerdo al material. Ley de Ohm:
La resistencia depende del material del cual esta construido, de su longitud, de la sección transversal y la temperatura.
Resistencia eléctrica A una temperatura normal, la energía calorífica presente en todas las sustancias originan una suave vibración o agitación de sus átomos, sin que estos pierdan su posición en el cristal de metal. Si aumenta la temperatura los átomos se agitan más y habrá mayor número de choques entre los electrones que fluyen y los átomos. La resistencia aumenta con la temperatura en los metales.
r
r
La resistencia eléctrica, es directamente proporcional a su longitud (L) y el coeficiente de resistividad del material e inversamente proporcional a la sección transversal del conductor (S). R = r * L / S : Coeficiente de resistividad: es la resistencia de un conductor de 1m de longitud y de 1mm2 de sección transversal0 Cobre: 0.0175 ohm-mm2/m
Ejemplo: Determine la resistencia del circuito con alambre de cobre, de calibre 14 AWG.
Lh= 38.7 m
Lv= 11.8 m LE= 0.50 m SOLUCIÓN:
Corriente eléctrica
Corriente eléctrica
¿Cómo mido la corriente?
André Ampère (1775-1836)
Corriente eléctrica
CORRIENTE ELÉCTRICA: Es el flujo de electrones a través de los conductores de circuito cerrado impulsados por una fuerza.
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MAGNITUDES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA:
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FUERZA ELECTROMOTRIZ:
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Se conoce como Voltaje, diferencial de potencia, tensión. Se representa por E y es la fuerza con que los electrones se desplazan a través de un conductor. Su unidad es el voltio: 220V en Perú.
Intensidad: i Es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. 1 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
Cantidad de electrones que pasan por un punto al mismo tiempo. Su unidad el Amperio.
Corriente eléctrica
TIPOS DE CORRIENTE
CORRIENTE CONTINUA: Se obtiene aplicando una tensión de sentido constante. Generalmente baterías de acumulación
Corriente alterna:
Se obtiene aplicando una tensión de sentido alterno con un alternador.
Dentro de éste sistema tenemos Sistema monofásico, trifásico.
Sistema monofásico
Es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varía de la misma forma. La distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores eléctricos
Sistema trifásico Es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente, valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas, en torno a 120° . La generación, transmisión y distribución de energía eléctrica se efectúa a través de sistemas trifásicos de corriente alterna. Las ventajas son: Ahorro de materiales en equipos, líneas de transmisión y distribución.
TRANSFORMADOR
Transformador trifásico Convencional
Transformador trifásico en poste 55
DISTRIBUCIÓN
Transformador Monofásico Convencional
Transformador 56Monofásico
Potencia y ley de joule
Potencia y ley de Joule
¿Cómo medimos el gasto de un dispositivo electrónico? Midiendo la potencia disipada
Potencia y ley de JOULE
¿Qué significa 1 watt de potencia?
¿Qué me cobran cuando pago la cuenta de la luz?
James Watt (1736-1819)
Potencia y ley de JOULE ¿Qué es la POTENCIA? Potencia
Energía Tiempo
Ley de Joule Potencia
corriente voltaje
POTENCIA ELÉCTRICA
Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.
Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.
La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W
W=I*V Corriente continua. Para corriente alterna se multiplica por Factor de potencia y factor de suministro. W = V * I * FP * k FP: lo da código eléctrico f = 0.90 K = Factor de suministro: K = √ 1 para monofásico K = √ 3 para trifásico.
Ejemplo:
Corriente continua. Determine la potencia al usar una lámpara con un diferencial de potencial de 5 V y una intensidad 0.12 A
Ejemplo
Corriente alterna. f = 0.90 Determine la potencia al usar una lámpara con un diferencial de potencial de 230 V y una intensidad 0.12 A
Leyes de Kirchoff
La energía se tiene que conservar en un circuito cerrado
¿Cómo se escribe la conservación para los circuitos en serie y en paralelo?
Gustav Robert Kirchhoff
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Leyes de Kirchoff
Leyes de Kirchoff
CIRCUITO ELÉCTRICO
Es un arreglo que permite el flujo completo de corriente eléctrica bajo la influencia de un voltaje.
Un circuito eléctrico típicamente está compuesto por conductores y cables conectados a ciertos elementos de circuito como aparatos (que aprovechan el flujo) y resistencias (que lo regulan).
Circuitos eléctrica
Circuitos eléctricos
CIRCUITO EN SERIE Cuando dos o más artefactos van conectados en forma dependiente.; de tal forma que la corriente eléctrica tiene un solo camino.
CIRCUITO EN PARALELO
es una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida
CIRCUITO MIXTO
Es cuando se usa circuitos en serie y en paralelo simultáneamente
SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA
Un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) es el conjunto de instalaciones y equipos utilizados en las etapas de generación, transmisión, subtransmisión y distribución de energía eléctrica.
Corriente eléctrica
PREGUNTAS
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ACTIVIDAD Investigue sobre: 1. Cómo fueron los experimentos para el Descubrimiento de electrones. 2. Qué desarrolló el italiano Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta. 3. Cuál fue el aporte de Charles-Augustin de Coulomb en el campo de la electricidad. 4. Cuál fue el principal aporte de James Watt a la industria. 5. Cuál es el aporte de André-Marie Ampère 6. Qué estudió Georg Simon Ohm sobre electricidad. 7. Cómo se convierte corriente continua en corriente alterna. 8. Cómo se transforma corriente trifásica en corriente monofásica.
PLANO PARA TRABAJO ESCALONADO Diseñar o conseguir una edificación de 3 niveles entre 120m2 y 240m2 de área de terreno, con los siguientes características: 1. Comercio: tienda comercial, cafetín, restaurant (comedor mínimo 16 mesas), cocina, recepción o caja, baños H-M indirecto, baño de servicio ingreso independiente. 2. Hospedaje: Recepción, mínimo 8 habitaciones cada una con baño privado. 3. Casa habitación: Sala comedor, cocina, mínimo 3 dormitorios, dormitorio principal con baño privado, considerar mínimo un medio baño de servicio y lavandería o área verde. La edificación tendrá un solo frente, será de sistema aporticado o albañilería confinada, debe cumplir con RNE con respecto a estructuración, iluminación y ventilación. Traer en papel A4, para los avances. La presentación será en escala 1/75 en grupos de máximo 4 integrantes.
