INSTALACIONES INST ALACIONES ELÉCTRICAS DOMICILIARIAS, CORRIENTES DÉBILES E ILUMINACIÓN Autor: Sebastián Pardo Vidal
Manual del Alumno 1
Descriptor del Curso FUNDAMENTOS ELÉCTRICOS
Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Citofonía
Teoría Atómica , Generación de Electricidad , Distribución de Electricidad , Tipos de Corriente •
VARIABLES ELÉCTRICAS.
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LEY DE OHM Y WATTS.
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Aplicaciones y despejes
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CIRCUITOS ELÉCTRICOS.
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DIMENSIONAMIENTO DE PROTECCIONES, CONDUCTORES Y CANALIZACIONES.
LUMINARIAS.
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CITOFONÍA
Voltaje , Intensidad , Resistencia , Potencia.
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Componentes de un circuito eléctrico. Tipos de conexionado (serie y paralelo) Circuitos de Iluminación, Enchufes, Enchufes de Fuerza Tipos de falla en una instalación eléctrica Dispositivos de protección y sus funciones Conductores eléctricos y sus características Canalizaciones eléctricas y sus propiedades
Tipos de Luminarias Componentes de una luminaria según tipo.
• •
Componentes de un sistema Configuraciones Armado y conexionado.
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Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Descriptor del Curso 2
Descriptor del Curso FUNDAMENTOS ELÉCTRICOS
Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Citofonía
Teoría Atómica , Generación de Electricidad , Distribución de Electricidad , Tipos de Corriente •
VARIABLES ELÉCTRICAS.
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LEY DE OHM Y WATTS.
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Aplicaciones y despejes
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CIRCUITOS ELÉCTRICOS.
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DIMENSIONAMIENTO DE PROTECCIONES, CONDUCTORES Y CANALIZACIONES.
LUMINARIAS.
.
CITOFONÍA
Voltaje , Intensidad , Resistencia , Potencia.
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Componentes de un circuito eléctrico. Tipos de conexionado (serie y paralelo) Circuitos de Iluminación, Enchufes, Enchufes de Fuerza Tipos de falla en una instalación eléctrica Dispositivos de protección y sus funciones Conductores eléctricos y sus características Canalizaciones eléctricas y sus propiedades
Tipos de Luminarias Componentes de una luminaria según tipo.
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Componentes de un sistema Configuraciones Armado y conexionado.
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Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Descriptor del Curso 2
Fundamentos Eléctricos •
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Teoría Atómica Atómic a Clasificación de los Conductores Generación y Distribución de Electricidad Corriente Alterna Alterna y Continua
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias, Iluminación y Citofonía Módulo : Fundamentos Eléctricos. 3
¿Qué es la Electricidad? •
Forma de energía que produce efectos luminosos, mecánicos, caloríficos, químicos, etc., y que se debe a la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos. En resumen es un desplazamiento o flujo de electrones que circula a través de un conductor.
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Módulo: Fundamentos Eléctricos 4
Clasificación de los Conductores Por definición en la Naturaleza todos los elementos son conductores, unos menos que otro y partir de esto, se pueden clasificar en tres grupos: •
Conductores: Son elementos que presentan una baja resistencia o poca oposición al paso de los electrones, algunos de los materiales más utilizados para la construcción de conductores eléctricos son:
Cobre
Aluminio
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Plata
Módulo: Fundamentos Eléctricos 5
Clasificación de los Conductores
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Aislantes : Son elementos que presentan una alta resistencia o mucha oposición al paso de los electrones. Algunos de los materiales utilizados para aislantes eléctricos son:
Cloruro de polivinilo. P.V.C.
Poliuretano
Tuberías de Polietileno Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
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Clasificación de los Conductores
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Semiconductores : Son elementos diseñados para conducir o no electricidad según las condiciones trabajo a la cual es sometido, por lo general son utilizados en circuitos electrónicos o electrónica de potencia.
Componentes Electrónicos
Germanio
Silicio
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Tipos de Conductores Dentro de los conductores utilizados en la conducción de electricidad se pueden encontrar a su vez dos grupos, según su característica constructiva.
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Alambres : Conductor Unifilar (una sola alma conductora). Se designan con secciones métricas. Ejem. 1.5 mm2
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Cables : Conductor Multifilar (varias almas conductoras). Se designan con secciones A.W.G. Ejm. 14 awg
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Generación de Electricidad •
La generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de energía (química, cinética, térmica o lumínica, entre otras),en energía eléctrica. Esta se logra obtener, básicamente, mediante distintos tipos de generadores; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo; difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Esquema de un Generador Eléctrico
Módulo: Fundamentos Eléctricos 9
Formas de Transmisión de Energía •
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Centrales Hidroeléctricas de Embalse. Son construidas en donde existen cuencas fluviales con gran caudal de agua, lo cual mediante un muro de contención permite inundar una extensa zona geográfica, acumulando millones de litros cúbicos de este elemento. Los cuales mediante una diferencia de potencial (energía cinética del agua) permite poner en movimiento la turbina de una central hidroeléctrica. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
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Formas de Transmisión de Energía Centrales Hidroeléctricas de Pasada. •
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Tienen el mismo principio de funcionamiento que una central de embalse, la diferencia, es que se interviene un rio que se encuentre ubicado a una cota que permita lograr diferencias de altura. De esta forma solo se interviene el cuse del rio, aprovechando la corriente natural de éste. Las centrales de pasada no permiten acumulación de agua. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
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Formas de Transmisión de Energía Centrales Termoeléctricas. •
Cuentan con un generador muy similar al de las centrales hidroeléctricas. La diferencia está en que para producir el movimiento de las turbinas, se emplea vapor de agua a presión, el cual se obtiene calentando este fluido al punto de ebullición. La temperatura para evaporar el agua se logra por lo general con combustibles fósiles, tales como gas, petróleo, carbón
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Formas de Transmisión de Energía •
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Centrales Nucleares. Tienen el mismo principio de funcionamiento que las centrales termoeléctricas, La diferencia esta en que para lograr evaporar el agua se utilizan elementos radioactivos, tales como uranio o plutonio.
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Formas de Transmisión de Energía Centrales o Patios Eólicos •
Estas torres de generación trabajan bajo el mismo principio de generación mencionado en los procesos anteriores. La diferencia, es que ahora son unas palas las que generan el movimiento de rotación. Al entrar en contacto con una masa de aire en movimiento (viento), Transmitiendo la energía a un componente llamado aerogenerador.
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Formas de Transmisión de Energía Centrales Fotovoltaicas. •
Estas centrales generan electricidad, mediante la captación de fotones, presentes en los rayos solares. Las llamadas celdas solares, captan estos fotones y mediante un elemento semiconductor (silicio) Liberan electrones, generando una corriente eléctrica.
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El Camino de la Electricidad
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Sistemas Interconectados •
S.I.C. : Sistema Interconectado Central Desde Taltal a Chiloé
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S.I.N.G. : Sistema Interconectado del Norte Grande. Desde Taltal hacia el Norte
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Pequeños sistemas interconectados de Aysén y Magallanes.
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Distribución a Nivel Domiciliario Voltajes nominales R-N = 220 V S-N = 220V T-N = 220 V R-S = 380 V S-T = 380 V R-T = 380V
Código de colores para conductores eléctricos. Fases : Azul, Negro, Rojo Neutro o T.S.Blanco Tierra de Protección : Verde – verde amarillo
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Alimentación en media tensión 12000 volts
Salida baja tensión 220 – 380 volts R-S-T (fases) N (neutro) Distribución Monofásica y Trifásica.
Conexionado interno de un transformador. Estrella
Módulo: Fundamentos Eléctricos 18
Tipos de Corriente Corriente Continua. •
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Es corriente continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. Se puede almacenar (pilas, baterías) Cubre tramos cortos. Se representa con las letras C.C. – D.C.
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Tipos de Corriente. Corriente Alterna. •
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Es aquella en la cual sus polos constantemente cambian su estado. Se puede generar en grandes cantidades.
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Cubre grandes distancias.
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No se puede almacenar.
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Se representa con las letras A.C – C.A. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
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Generadores Eléctricos Autónomos •
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Generador Eléctrico Funcionamiento Partes de un Generador Características de los Equipos Dimensionamiento.
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias, Iluminación y Citofonía Módulo : Variables Eléctricas. 21
GENERADOR ELÉCTRICO •
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Variables Eléctricas 22
MOTORES DE COMBUSTION INTERNA bujía •
Un motor de combustión interna, motor a explosión o motor a pistón, es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible (gasolina o diesel) que arde dentro de la cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se produce dentro de la propia máquina.
Admisiónescape pistón biela Depósito aceite
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cigüeñal
Módulo: Variables Eléctricas 23
Tipos de Motores •
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El motor de explosión ciclo Otto, cuyo nombre proviene del técnico alemán que lo desarrolló, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina, aunque también se lo conoce como motor de ciclo Beau de Rochas debido al inventor francés que lo patentó en 1862. El motor diesel, llamado así en honor del ingeniero alemán nacido en Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir diesel.
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Módulo: Variables Eléctricas 24
Motores y sus Ciclos de Trabajo D o s Tiempos
De dos tiempos (2T): efectúan una carrera útil de trabajo en cada giro.
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Cuatro Tiempo s •
De cuatro tiempos (4T): efectúan una carrera útil de trabajo cada dos giros.
Módulo: Variables Eléctricas 25
Funcionamiento Moto r Diesel
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Motor Otto
Módulo: Variables Eléctricas 26
Ventajas y Desventajas Dos Tiempos
Cuatro Tiempos
Ventajas: - Gran potencia con menos peso. - Los dos tiempos dan aproximadamente 40% más de potencia para la misma cilindrada. - Mayor velocidad. - Su reparación es más barata. -Pueden operar en cualquier orientación ya que el cárter no almacena el lubricante
Ventajas: - Consume menos -Mayor autonomía - Motor más confiable - Contamina menos - Vibra menos - Mejor torque
Desventajas: - Consume más combustible - Lubricantes especiales (aceite de dos tiempos) - Vibra más el motor. - Es menos confiable, se puede empastar la bujía en cualquier momento - Es más contaminante
Desventajas - Más peso - Menos potencia - Motor más costoso al reparar
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Módulo: Variables Eléctricas 27
Criterios de Selección de un Equipo de Generación Autónomo. •
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Demanda Energética. (cantidad de artefactos que se desea alimentar. kW/h). Utilización (domiciliario, productivo, comercial)
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Tipo de partida (automática o manual) Grado de Autonomía (capacidad de estanque) Montaje del equipo (fijo o móvil)
Potencia del equipo (KVA) Tipo de régimen (permanente o respaldo) Combustible (diesel, gasolina o gas) Ubicación del Equipo (caídas de tensión por distancia) Tipo de transferencia ( Automática o manual) Nivel de Insonorización. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Variables Eléctricas 28
Variables Eléctricas •
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Voltaje Intensidad Resistencia Potencia Frecuencia Eléctrica
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias, Iluminación y Citofonía Módulo : Variables Eléctricas. 29
Variables Eléctricas. VOLTAJE •
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ES LA FUERZA QUE IMPULSA A LOS ELECTRONES , se puede encontrar también como TENSIÓN O DIFERENCIA DE POTENCIAL. Su unidad de medida es el VOLT, Su instrumento de medición es el voltímetro Se representa con la letra V Los valores más conocidos son los 220 y 380(v) Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Variables Eléctricas 30
Variables Eléctricas. INSTENSIDAD DE CORRIENTE •
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ES LA CANTIDAD DE ELECTRONES QUE CIRCULA POR UN CONDUCTOR EN UNA UNIDAD DE TIEMPO DETERMINADA (Hora – Segundo). Su unidad de medida es el AMPER. Su instrumento de medición es el AMPERÍMETRO. Se representa con las letras A – I.
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Módulo: Variables Eléctricas 31
Variables Eléctricas RESISTENCIA •
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ES LA OPOSICION AL PASO DE LA CORRIENTE. Su unidad de medida es el OHM. Su instrumento de medición es el ÓHMETRO. Se representa con la letra griega OMEGA ( Ω )
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Módulo: Variables Eléctricas 32
Variables Eléctricas. POTENCIA ELÉCTRICA •
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ES LA CANTIDAD DE ENERGÍA QUE NECESITA UN ARTEFACTO PARA REALIZAR SU TRABAJO. Su unidad de medida es el WATT. Su instrumento de medición es el WÁTTMETRO. Se representa con la letra W – P. Cuando se le asocia una unidad de tiempo se transforma en energía. E = P x t. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Variables Eléctricas 33
Variables Eléctricas. FRECUENCIA ELÉCTRICA. •
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ES LA CANTIDAD DE VECES QUE UN POLO CAMBIA SU ESTADO, EN UNA UNIDAD DE TIEMPO DETERMINADA (segundo). Su unidad de medida es el HERTZ. Su instrumento de medición es el OSCILOSCOPIO. Se representa con las letras Hz. En Chile el valor de la frecuencia está establecida en 50 Hz. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Variables Eléctricas 34
Circuito Eléctrico •
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Definición Componentes Tipos de Circuitos Conexionado de Circuitos
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias, Iluminación y Citofonía Módulo : Circuito Eléctrico. 35
Circuito Eléctrico
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El circuito eléctrico es el camino por el cual circula una corriente eléctrica o flujo de electrones ; a continuación se detallan los elementos más importantes de éste.
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Módulo: Circuitos Eléctricos 36
Circuito Eléctrico Fuente de Poder. Es el elemento encargado de suministrar las variables necesarias para que un circuito eléctrico pueda funcionar; voltaje, corriente, frecuencia. Dentro de esta categoría nos podemos encontrar las pilas, baterías, acumuladores, centrales de generación, generadores autónomos, etc.
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Módulo: Circuitos Eléctricos 37
Circuito Eléctrico Conductores. Son los encargados de transmitir la electricidad a cada uno de los puntos del circuito.
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Módulo: Circuitos Eléctricos 38
Circuito Eléctrico Elementos de Protección. Son los elementos destinados a des energizar un circuito en caso que se produzca una falla en éste. Los más utilizados son los disyuntores termo magnéticos, protecciones diferenciales, fusibles.
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Módulo: Circuitos Eléctricos 39
Circuito Eléctrico
Elementos de Maniobra y conexión. Son los elementos destinados a maniobrar o conectar los artefactos eléctricos, Los más comunes son : Interruptores, enchufes, portalámparas, etc.
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Módulo: Circuitos Eléctricos 40
Circuito Eléctrico A c c e s o r i o s d e c o n e x i ón d i s p o n i b l es e n t i e n d a s
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Módulo: Circuitos Eléctricos 41
Circuito Eléctrico A c c e s o r i o s d e c o n e x i ón d i s p o n i b l es e n t i e n d a s
Enchufe Industrial Trif ásico
Enchufe Industrial Monofásico
Parada de Emergencia
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Módulo: Circuitos Eléctricos 42
Circuito Eléctrico Centros de consumos o cargas. Son los elementos encargados de transformar la energía eléctrica, en algún trabajo en específico. Ej. Iluminar, calefaccionar, movimiento, sonido.
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Módulo: Circuitos Eléctricos 43
Tipos de Circuito Dependiendo de su forma de conexión se pueden clasificar en tres tipos: Circuito Serie. Circuito Paralelo. Circuito Mixto.
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Módulo: Circuitos Eléctricos 44
Tipos de Circuito Circuito Serie.
1
La corriente tiene un único camino por donde circular.
2
La corriente (amper) será la misma en todos los puntos, no así el voltaje que será distinto en cada resistencia VT = V1 + V2 + V3 … IT = I1 = I2 = I3 ….. RT = R1 + R2 + R3 …..
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3 Circuito conectado en serie
Módulo: Circuitos Eléctricos 45
Tipos de Circuito Circuito Paralelo. La corriente tiene más de un camino por el cual circular. El voltaje será el mismo en todos los puntos del circuito circuito,, no así la corriente, que variará según cada resistencia. resistencia. VT = V1 = V2 = V3…
1
2
3
IT = I1 + I2 + I3…..
RT =
1
1/R1 + 1/R2 + 1/R3…
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Circuito conectado en paralelo
Módulo: Circuitos Eléctricos 46
Tipos de Circuito Circuito Mixto. Es una mezcla entre conexiones en serie y en paralelo
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Módulo: Circuitos Eléctricos 47
Ley de Ohm y Watts •
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Triángulo de Ohm y Watts Despeje de Variables Instrumentos de Medición
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias, Iluminación y Citofonía Módulo : Ley de Ohm y Watts. 48
Ley de Ohm y Watts Estas leyes nos permiten relacionar matemáticamente las variables eléctricas, es decir, conociendo el valor de dos magnitudes, puedo calcular una tercera.
V = I x R = (volts) I = V : R = (amper) R = V : I = (ohm) Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
P = V x I = (watts) I = P : V = (amper) V = P : I = (volts ) Módulo: Ley de Ohm - Watts 49
Multitester o Multímetros. •
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Son instrumentos destinados a medir las variables eléctricas, agrupando en un solo instrumento, voltímetro(A.C – D.C), Amperímetro y Óhmetro. Dependiendo de la tecnología se pueden encontrar de tipo analógico o digital.
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Módulo: Instrumentos de Medición 50
Uso y Conexionado de Multímetros Tenaza Amperimétrica Perilla Selectora Bloqueo Medición (hold)
Pantalla Digital
Escalas Graduadas
Conexionado de Chicotes Chicotes de Medición Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Instrumentos de Medición 51
Medición de Amperes en Corriente Alterna -Uso de Tenaza Amp. -Escala de 0 a 200 – 201 a 100 A Conexión : Serie. Medición de Resistencia Y Continuidad -Uso de Tenaza Chicotes -Escala de 0 a 200 Ω 20 K Ω Conexión : Paralelo. CIRCUITO DESENERGIZADO
Medición de Voltaje Alterno y Continuo. -Uso de Chicotes -Escala voltaje alterno (~) 0-750 V -Escala voltaje continuo 0-100 V Conexión : Paralelo
Conexionado de unidades externas Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Instrumentos de Medición 52
P ro d u c t o s E n Ti en d a
Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Instrumentos de Medición 53
Protecciones, Conductores, Canalizaciones •
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•
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Fallas Eléctricas Disyuntores y Diferenciales Puesta a Tierra Cálculo de Protecciones y Conductores Tipos de Canalizaciones
Instalaciones Eléctricas Domiciliarias, Iluminación y Citofonía Módulo : Protecciones y Canalizaciones 54
Protecciones Eléctricas •
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Una instalación eléctrica, siempre estará expuesta a fallas de distinto tipo, es por este motivo que es indispensable que existan elementos que desconecten el suministro eléctrico cuando éstas se produzcan, para evitar que esta falla pase a mayores consecuencias. Las más peligrosas y comunes las detallaremos a continuación
Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Protecciones y Canalizaciones 55
Fallas Eléctricas Corto Circuito. •
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Es la unión accidental de dos conductores de distinto potencial (fases diferentes, fases y neutro, fase y tierra) La resistencia tiende a cero y la corriente a infinito. Elemento de actuación ante esta falla, en el caso de los disyuntores, el componente magnético (bobina) y en los fusibles el hilo conductor. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Protecciones y Canalizaciones 56
Protecciones Eléctricas Sobrecarga. •
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Es cuando se sobrepasa la intensidad nominal (In) de un circuito por una unidad de tiempo mayor que la establecida Las In estandarizadas por la norma chilena son:6-10-15-16-20-25-30-3240 Amperes Elemento de actuación ante esta falla, en el caso de los disyuntores, el componente térmico (par bimetálico) y en los fusibles el hilo conductor. Instalaciones Eléctricas, Iluminación y Corrientes Débiles
Módulo: Protecciones y Canalizaciones 57