INGENIERIA ELECTRICA Ing. Juan Carlos Huamaní De La Cruz
SESION 1 Temas:
Introducción. Fundamentos de Electrotecnia. E lectrotecnia. Mediciones Eléctricas. Leyes de Ohm y Kirchhoff. Potencia Potencia y Energía en máquinas DC
LOGRO DE LA SESIÓN Al
finalizar
la
unidad,
el
estudiante
explica
cual cualit itat ativ ivam amen ente te y cuan cuanti tita tati tiva vame ment nte e el func funcio iona nami mien ento to de un circuito simple destinado a generar energía eléctrica, empleando energía base motriz o calor, señalando las relaciones e interacciones entre los fenómenos que tienen
lugar
en
él,
comp compon onen ente tes s del del circ circui uito to..
dimensionando
los
diversos
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA CIRCUITO ELECTRICO DC Y SUS PARAMETROS
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA Tensión Eléctrica
Uf
La Tensión se origina por separación de cargas. Tensión es la tendencia de las cargas a compensarse. Símbolo de la tensión = U
UL UL
UL
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA Corriente Eléctrica
Es el movimiento ordenado de cargas. La tensión es la causa de la corriente. Es la velocidad con que se desplazan las cargas. Símbolo de la corriente = I
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA Resistencia Eléctrica (R)
Es la oposición que ejercen los materiales al paso de la corriente. La resistencia de un conductor depende del material, su longitud y sección. El símbolo de la Resistencia = R
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
La resistencia del aislamiento entre conductores eléctricos evita las fallas por cortocircuito.
Algunos materiales se comportan como resistencias oponiéndose al paso de las cargas y cediendo calor al exterior.
A mayor longitud de conductor eléctrico, mayor será la resistencia al paso de la cargas.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA RESISTENCIA Y TEMPERATURA
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA PROBLEMAS PROPUESTOS Resuelve los ejercicios planteados en la tabla: Ejercicio
Rt (Ω)
R0 (Ω)
α
Δt (°C)
1.°
¿
30
Plata
100
2.°
1000
¿
Aluminio
50
3.°
50
49
¿
200
4.°
200
199
Cobre
¿
Donde:
Δt
= Tf - 20
C
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA FALLAS ELÉCTRICAS TÍPICAS
Sobrecalentamiento de una de las fases detectado por Cámara Térmica
Sobrecargas
Cortocircuitos
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA COMPONENTES DE UN CIRCUITO DC
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA COMPONENTES DE CIRCUITOS DC
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA CONEXIÓN EN SERIE
En este circuito las cargas están conectadas una a continuación de otra. Ejemplos de circuitos en serie: Las Pilas, Baterías, etc.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA CONEXIÓN EN PARALELO En esta conexión las cargas se pueden conectar o desconectar a voluntad.
Ejemplos de conexión en paralelo: El alumbrado, los tomacorrientes, aparatos electrodomésticos, etc.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA ¿SERIE O PARALELO?
INSTRUMENTOS DE MEDIDA VOLTIMETRO, AMPERIMETRO, OHMIMETRO, MEGHOMETRO
INSTRUMENTOS INSTRUMENT OS DE MEDIDA EL VOLTÍMETRO
INSTRUMENTOS DE MEDIDA EL AMPERÍMETRO
INSTRUMENTOS DE MEDIDA EL OHMÍMETRO
INSTRUMENTOS DE MEDIDA EL MEGHOMETRO
LEYES DE OHM Y KIRCHHOFF CIRCUITO ELECTRICO DC SERIE Y PARALELO
LEY DE OHM
CORRIENTE EN CIRCUITO EN SERIE
2DA. LEY DE KIRCHHOFF
RESISTENCIAS EN CIRCUITOS SERIE
TENSIONES EN CIRCUITOS EN PARALELO
1RA. LEY DE KIRCHHOFF
RESISTENCIAS EN CIRCUITOS EN PARALELO
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PARALELO
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PARALELO
RT =
R1 x R2 R1 + R2
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PARALELO
CIRCUITO EN CONEXIÓN MIXTA
EJEMPLOS RESUELTOS Ejemplo 1: Un motor esta constituido para trabajar con una corriente de 3,5 A; a una diferencia de potencial de 115 V. Este motor se instala en una red en la que la tensión es de 125 V. Calcular el valor de la resistencia que hay que instalar en serie con el motor para conservar el valor previsto de corriente. 3,5 A
115 V
EJEMPLOS RESUELTOS
EJEMPLOS RESUELTOS Ejemplo 2: Calcule la Resistencia Equivalente entre A y B:
Solución:
EJEMPLOS RESUELTOS
EJEMPLOS RESUELTOS Ejemplo 3: En el siguiente circuito, halle el valor de “R” para que la intensidad de corriente que circule por ella sea 2A.
Solución:
EJEMPLOS RESUELTOS
EJEMPLOS RESUELTOS Ejemplo 4: En el circuito mostrado, calcule “R”:
EJEMPLOS RESUELTOS
EJEMPLOS RESUELTOS
POTENCIA Y ENERGIA ELECTRICA ANALISIS EN CIRCUITOS DC
POTENCIA ELÉCTRICA Es el Trabajo Eléctrico realizado en una unidad de tiempo. La potencia es tanto mayor cuanto menor es el tiempo en que se realiza un trabajo.
P=
E T
P = V . I . Cosϕ
Donde:
E : Energía Eléctrica (kilovatio hora: kW-H) P : Potencia Eléctrica (Vatios: W) V : Tensión Eléctrica (Voltios: V) I : Intensidad de Corriente (Amperios: A) Cos ϕ : Factor de Potencia (En DC, FP = 1)
POTENCIA ELÉCTRICA
EFECTO JOULE
VALORES DE POTENCIA ELÉCTRICA (OSINERGMIN)
MEDICION DE POTENCIA ELÉCTRICA MÉTODO INDIRECTO Sabemos que P = U x I; si no se dispone de un vatímetro, se puede utilizar un voltímetro y un amperímetro para medir tensión (U) y corriente (I), respectivamente.
El producto de las lecturas de los instrumentos será la potencia que consume la carga.
ENERGÍA ELÉCTRICA Llamado también Trabajo Eléctrico. Es la capacidad de convertir cualquier tipo de energía en energía eléctrica.
E= P.T Donde: E : Energía Eléctrica (kiloWatt-Hora: kW-H) P : Potencia Eléctrica (Watts: W) T : Tiempo (Horas: H) ¡ Recuerda que el consumo de energía se incrementa a medida que se incrementa el tiempo de uso de los artefactos, es decir, si tus artefactos están mayor tiempo encendidos tu consumo será mayor !
DIAGRAMAS DE CARGA Para una instalación concreta podemos diseñar Diagramas de Carga diarios, mensuales, anuales, etc.
Pot. Nom. (kW)
DESCRIP
Horas/Día
Día/Mes
Energía/ Mes (kW.h)
Costo (S/.)
Cocina Refrigeradora Horno microonda Olla arrocera
CONSUMO ENERGÉTICO DE UNA VIVIENDA
Licuadora Campana extractora Lavanderia
Lavadora - secadora Lavadora - centrifugadora Entretenimiento
Televisión Equipo es tereofónico Equipo DVD Nintendo Iluminacion
Focos Ahorradores
Costo Tarifa BT5B (Residencial): S/. 0,4837 / kW.h
Flourescentes Flourescentes de 40 W Focos Computo Computadora Impresora Otros
Plancha eléctrica Secadora de cabello Terma eléctrica (termostato) Aspiradora Lustradora Ventilador
0.30 1.00 0.20 0.15 0.08
5.00 0.25 0.50 0.25 2.00
30 26 26 8 26
45.00 6.50 2.60 0.30 4.16
21.77 3.14 1.26 0.15 2.01
2.20 0.80
2.00 2.00
4 4
17.60 6.40
8.51 3.10
0.08 0.06 0.06 0.05
4.00 4.00 2.00 2.00
30 26 26 8
9.60 6.24 3.12 0.80
4.64 3.02 1.51 0.39
0.02 0.03 0.05 0.10
5.00 5.00 5.00 5.00
30 30 30 30
3.00 4.50 7.50 15.00
1.45 2.18 3.63 7.26
0.25 0.40
4.00 0.50
22 8
22.00 1.60
10.64 0.77
1.00 1.00 1.50 0.50 0.80 0.06
2.00 0.12 4.00 0.50 0.50 6.00
8 10 26 4 4 22
16.00 1.20 156.00 1.00 1.60 7.92
7.74 0.58 75.46 0.48 0.77 3.83
RENDIMIENTO O EFICIENCIA
DIAGRAMA SANKEY - Eficiencia en función de la energía
RENDIMIENTO O EFICIENCIA
EJEMPLOS RESUELTOS Ejemplo 5: El gráfico mostrado es un diagrama de carga que nos indica la potencia consumida por una Fábrica durante un día. Calcular el costo que origina su funcionamiento durante un mes, sabiendo que el kW.h cuesta S/. 0,1865 Nuevos Soles y el consumo es el mismo todos los días.
EJEMPLOS RESUELTOS Solución:
E3 E2 E1
E4
ET = E1 + E2 + E3 + E4 ET = (200 kW).(8 h) + (600 kW).(10 h) + (1200 kW).(4 h) + (200 kW).(2h) ET = 12 800 kW.h
(1 Día)
ET = 384 000 kW.h
(1 Mes = 30 días)
Costo Mes = 384 000 kW.h x (S/. 0,1865) = S/. 71 616.00 Nuevos Soles COSTO = S/. 71 616.00 / Mes
EJEMPLOS RESUELTOS Ejemplo 6: Si la energía mensual entregada por el motor M es 248,4 kW-h, trabajando 4 horas diarias, calcular: a) La potencia que entrega el motor. b) La potencia que consume el motor. c) La eficiencia del motor. + 10 A
3,5 Ω
300 V 3,5 Ω -
EJEMPLOS RESUELTOS Solución: PS =
EM t
=
248 400 W-h 120 h
UT = UR + UM + UR
= 2 070 W
300 V = I.R + UM + I.R 300 V = 10.(3,5) + UM + 10.(3,5)
UM = 230 V PE = UM . IM = (230 V).(10 A) = 2 300 W
ηM
=
PS PE
=
2 070 2 300
=
0,9 a) PS = b) PE = c) ηM=
2 070 2 300 90
W W %
EJEMPLOS RESUELTOS Ejemplo 7: Del siguiente circuito, calcular: a) La corriente que consume el motor 1. b) La potencia que entrega el motor 2. c) La eficiencia de todo el sistema.
EJEMPLOS RESUELTOS
PE1 =
PS η1
=
PS2 = P2 = PE2 x η2
4,5 x 746 0,9
P2 = 373 x 10 x 0,6
3 730 W I1 = 373 V = 10 A
PS1 + PS2 ηT =
PE1 + PE2
a) I1 = b) P2 = c) η Total =
P2 = 2 238 W
=
3 357 + 2 238 3 730 + 3 730
10 2 238 75
A W %
= 0,75
