Principios de corriente alterna (parte 2)

Principios de corriente alterna (parte 2). Anteriormente hemos visto que el circuito eléctrico es el medio por el cual se manifiesta la energía eléctrica en nuestras instalaciones eléctricas residenciales y nos sirve para canalizarla desde una fuente hasta las salidas conectaremos los diferentes aparatos electrodomésticos.

Principios de corriente alterna en el circuito eléctrico

La fuerza que pone en movimiento a los electrones libres a través de todo el conductor eléctrico del circuito se conoce como voltaje. Es el equivalente a la presión en las instalaciones hidráulicas. También se le conoce con otros nombres como tensión eléctrica o diferencia de potencial. Su unidad de medida es el voltio.

Los circuitos de una vivienda se conectan "en paralelo" con la fuente de energía, y de esa manera el voltaje prácticamente con el mismo valor a todas las salidas de la instalación.

Ver también: 4 componentes de un circuito eléctrico

La intensidad de la corriente eléctrica es el flujo de electrones libres a través del conductor eléctrico; también se le conoce como amperaje, ya que su unidad de medida es el ampere.
La potencia eléctrica es el trabajo que realizan los electrones libres en el interior de los aparatos electrodomésticos, al transformar la energía eléctrica en otras energías útiles al ser humano, como la luz, el calor y el movimiento.

Todos estos parámetros (voltaje, intensidad y potencia) están presentes en todos los circuitos eléctricos y se pueden medir, para que de esa manera, los podamos también controlar.

A continuación, te presento un vídeo que nos habla de los principios de corriente alterna (parte 2). Nos muestra las principales magnitudes eléctricas que se pueden medir en un circuito, y que están presentes en todas nuestras instalaciones eléctricas residenciales.

La energía eléctrica entra a la casa, pasa por el medidor, y luego por el interruptor principal. El voltaje está presente en los contactos instalados, cuya conexión se realiza en paralelo. Esto quiere decir que el mismo voltaje de 120 V ± 10% está presente en cualquiera de ellos. Y su punto de conexión es el mismo. Además, la corriente eléctrica varía de acuerdo a la carga conectada.

Intensidad de la corriente eléctrica

Los electrones libres son partículas pequeñísimas con carga negativa. Al conectar un aparato eléctrico o electrónico a contacto, los electrones libres se desplazan a través de los conductores de cobre (los cables). También en los dispositivos internos de los aparatos, como el motor que mueve las aspas de la licuadora, el compresor de un refrigerador, o el motor de una lavadora. Este flujo de electrones libres también se da cuando un dispositivo electrónico está funcionando gracias a una fuente de alimentación interna, como por ejemplo, una pila.

El flujo de electrones libres viaja en un sentido y luego en el otro, debido a los cambios de voltajes. A este flujo se le conoce como corriente eléctrica. Su intensidad se mide en amperes. El aumenta o disminuye en función del aparato conectado. Calentar una plancha requiere mayor intensidad de corriente que un foco. Un foco demanda menos de un ampere (1 A) de corriente. Mientras que una plancha demanda más de diez amperes (10 A). La plancha y el horno de microondas son los dispositivos domésticos que requieren mayor corriente.

Aplicación de los principios de corriente alterna

Para comprender mejor los principios eléctricos de voltaje y corriente, ejemplificando con una conexión en paralelo, se montan sobre una tabla o acrílico los portalámparas en paralelo. El cable rojo o cable de fase, se conecta al tornillo de la terminal pequeña de una clavija. El apagador debe conectarse en el conductor de fase. El cable blanco (neutro) debe conectarse a la terminal grande de la clavija. Al conectar la carga de unos focos ahorradores y operar el apagador, en el extremo de la conexión en paralelo se cerrará el circuito.

Potencia eléctrica

Otro parámetro que es necesario conocer es el de la potencia eléctrica. Se representa con la letra P y sus unidades son los watts. La potencia se calcula multiplicando el voltaje por la corriente (P = V x I). La mayoría de los aparatos especifican la potencia que requieren. Pero ¿qué corriente consumen? De la fórmula de potencial despejamos la corriente (I = P / V). Y con una simple división podemos determinar la intensidad de corriente que consumen los aparatos eléctricos y electrónicos en nuestra casa.

En el caso de un foco ahorrador de 13 watts, el consumo de corriente es menor a un ampere. Para el de la plancha es de casi 10 amperes. Esto es más de 50 focos ahorradores prendidos al mismo tiempo. Y una televisión consume 1.18 amperes. Esto es aproximadamente igual a lo que consumen 10 focos ahorradores encendidos al mismo tiempo.

Recuerda que la energía utilizada en los equipos de tu casa fue generada a kilómetros de distancia. Y sus parámetros son: voltaje, corriente eléctrica, potencia eléctrica, y frecuencia.

Ahora, ¿te queda alguna duda sobre los principios de corriente alterna (parte 2) presentes en las instalaciones eléctricas residenciales, y su relación con los circuitos en paralelo?

Si te gustó el artículo, el anuncio de este CURSO te puede interesar 👇

Voltaje o tensión ¿Cuál es el nombre correcto?

Voltaje o tensión ¿Cuál es el nombre correcto? Ambos términos se usan con frecuencia para expresar voltaje, diferencia de potencial, tensión o potencial eléctrico, los cuales en sentido estricto significan lo mismo, pues se refieren a la medición de la fuerza que puede poner en movimiento a los electrones libres en un circuito eléctrico. Cuando se hace referencia al voltaje entre dos puntos particulares de un circuito, es usual utilizar el término diferencia de potencial.

El diccionario de la Real Academia Española (RAE) define al voltaje como la cantidad de voltios que actúan en un aparato o en un sistema eléctrico. De esta forma, el voltaje, que también es conocido como tensión o diferencia de potencial, es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado. Así se establece el flujo de una corriente eléctrica.

Diferencia de potencial entre dos puntos

En la imagen se muestra la diferencia de potencial entre los puntos 2 y 3. En este ejemplo la diferencia de potencial entre ambos puntos es de 40 voltios. Cuando se instala un puente de unión entre los puntos 2 y 3, como se muestra en la misma imágen, la diferencia de potencial es cero. Al instalarse el puente de unión se logran dos objetivos:

Se mantiene el voltaje en ambos puntos.

Se le da a la corriente otra trayectoria de baja impedancia o de baja oposición al flujo de corriente.

Ver también: 3 categorías para medir la tensión eléctrica

Los dos puntos se han conectado mediante un puente de unión y ahora se encuentran en el mismo potencial. Los puentes de unión se usan para el sistema de puesta a tierra y el objetivo es mantener un mismo potencial del sistema.

En la imagen de abajo, los puntos 2 y 3 se encuentran situados en la misma tubería de metal y pueden considerarse como si estuvieran unidos entre sí. Por lo tanto, tienen el mismo potencial. El motor no está unido a estos puntos ni tampoco se ha conectado a tierra, sino que está aislado. No existe conexión eléctrica entre el armazón del motor y la tubería metálica.

Diferencia de potencial entre una tubería metálica aterrizada y un motor que no está aterrizado

Voltaje o tensión ¿Cuál es el nombre correcto? ¿Cuál es el que tú utilizas en tu trabajo o en la vida diaria?

Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados

¿Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados? Para la transmisión de energía de plantas generadoras, más del 90% de todas las líneas eléctricas de alimentación llevan corriente alterna. En pocas aplicaciones se utiliza corriente directa en sistemas o redes de alimentación y alumbrado. Sin embargo, la corriente directa es importante en los circuitos electrónicos.

Existen muchas ventajas en el uso de corriente alterna pues es capaz de efectuar todo lo que no puede la corriente directa. Además, la transmisión de corriente alterna es más sencilla y económica. El voltaje se puede incrementar o disminuir sin que haya pérdida apreciable de potencia mediante el uso de transformadores.

En las estaciones generadoras de potencia, el voltaje se eleva mediante transformadores de elevación, y se distribuye a través de las líneas de transmisión. Luego, en el extremo opuesto de la línea de transmisión, otro transformador reductor reduce el voltaje a magnitudes que puedan usarse para alumbrado y alimentación.

La potencia transmitida por una línea de transmisión es el producto del voltaje (E) y la corriente (I) (P = EI). Para transmitir la potencia máxima es necesario que E x I sean tan grandes como sea posible.

El calibre del alambre utilizado limita la intensidad de corriente mientras que el aislamiento del alambre limita el voltaje. Es más fácil y económico fabricar una línea de transmisión con un aislamiento adecuado que permita el uso de un voltaje elevado, que fabricar un conductor de alambre capaz de transportar corrientes muy elevadas.

Ver también: Transmisión y distribución de la energía eléctrica

También existe una pérdida de energía en el alambre, la cual es proporcional al cuadrado de la corriente:

P = I²R

en donde P es la pérdida de energía y R es la resistencia del alambre.

¿Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados?

Al utilizar un voltaje elevado se requiere menor cantidad de corriente para transmitir cierta cantidad de energía. La transmisión eficiente de energía demanda el uso de voltajes muy elevados.

Podemos ilustrar y analizar la utilización de transmisión de voltaje elevado y baja corriente por las empresas generadoras de energía eléctrica. Asimismo, podemos obtener un megawatt (un millón de watts) de dos formas, de acuerdo con la fórmula:

P = V x I

En donde V = voltaje

                 I = corriente

10,000 volts x 100 amperes = 1,000,000 watts

100,000 volts x 10 amperes = 1,000,000 watts

Si usamos la fórmula anterior de pérdida de energía P = I²R, podemos obtener lo siguiente, si consideramos una línea de transmisión de 10 ohms.

Para la línea de 10,000 volts y 100 amperes

P= (100)² x 10 ohms = 100,000 watts

Para la línea de 100,000 volts y 10 amperes

P= (10)² x 10 ohms = 1,000 watts

Se puede observar que la línea de transmisión con voltaje elevado tiene menores pérdidas que la de menor voltaje.

Por esta razón la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados y baja corriente. Una planta generadora puede generar la energía a 10 KV y 100 A, elevarla por medio de transformadores de elevación a 100 KV y 10 A para transmitirla a lo largo de áreas geográficas y en una subestación disminuirla con transformadores de reducción de nuevo a 10 KV y 100 A, para la distribución en áreas comerciales y residenciales. De nuevo, cerca de la residencia, en el transformador del poste, se reduce a los voltajes conocidos (120, 240, etcétera).

¿Conocías la razón de por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados?

Qué es la corriente alterna

Corriente alterna - Onda senoidal

Corriente alterna

La corriente alterna es senoidal y cambia de polaridad a intervalos específicos. Cuando la corriente o voltaje de corriente alterna pasa a través de un conjunto completo de valores positivos o negativos se dice que ha completado un ciclo. La corriente aumenta hasta un valor máximo y disminuye a cero en una dirección, después ocurre lo mismo en la dirección opuesta. Esto constituye un ciclo.

De la misma forma, el voltaje de corriente alterna aumenta hasta llegar a un valor máximo y decae a cero en una polaridad y luego en la otra. Es decir, un ciclo es un conjunto completo de valores positivos y negativos.

Frecuencia de corriente alterna

La forma de onda de la mayoría de la corriente alterna es una curva senoidal suave, con cambios graduales de voltaje y corriente. Cuando una corriente o voltaje de corriente alterna pasa a través de valores positivos y negativos, como se indicó anteriormente, se dice que se ha completado un ciclo.

Ver también: Cómo se produce la corriente alterna

En una bobina de alambre que gira en un campo magnético, cada vez que la bobina pasa de un polo al otro, el flujo de corriente generado invierte su dirección. En una revolución completa o 360° se completa el ciclo. La corriente alcanza su valor máximo en 90°, se reduce a cero en 180°, alcanza su valor máximo negativo en 270° y de nuevo a cero en una revolución completa a 360°.

Si la bobina gira a una velocidad de 60 revoluciones por segundo, el voltaje generado completará 60 ciclos en un segundo. Puede decirse entonces que el voltaje generado tiene una frecuencia de 60 Hz. La frecuencia estándar en toda América del Norte es de 60 Hz. Es importante tener presente que debido a este ciclo, cada vez que la corriente cambia de dirección disminuye a cero y en forma momentánea se apaga la carga que alimenta, en nuestro caso una lámpara.

Esto es, una lámpara que opera a 60 Hz se enciende y se apaga 120 veces por segundo, o sea una vez cada medio ciclo. El ojo humano no puede reaccionar lo suficientemente rápido para detectar este cambio y recibe la impresión de que la lámpara está encendida en forma permanente.

Frecuencia de la línea de alimentación

3 categorías para medir la tensión eléctrica

La tensión es la fuerza que mueve a los electrones libres en el circuito. Ahora cabe preguntar, ¿cuántos electrones puede mover? Como cualquier otro trabajo, depende de la cantidad de energía que se aplique: la unidad de medida de la tensión es el voltio y se requiere 1 voltio para mover 1 coulomb (6.28 trillones de electrones libres) a través del circuito, lo cual representa 1 joule de trabajo.

Así pues, la tensión eléctrica se mide en voltios (representados con la letra V); y el conjunto de voltios que se aplica a un circuito dado recibe el nombre de voltaje o fuerza electromotriz, ya que es la fuerza que se requiere para mover cierta cantidad de electrones libres.

Ver también: El detector de voltaje, una herramienta indispensable para el electricista

Esta categoría resulta de gran utilidad para hacer una distinción general de la cantidad de energía que requieren diferentes trabajos:

• Alta tensión o alto voltaje: es la que se utiliza para transportar la energía eléctrica a grandes distancias (cientos de kilómetros)y tiene un rango que va de los 110 mil voltios y alcanza hasta 380 mil voltios.


• Tensión media o voltaje mediano: se utiliza para transportar la electricidad a decenas de kilómetros y va de los 3000 a los 30 mil voltios de tensión.


• Baja tensión o voltaje ligero: es la que se utiliza en la industria, el alumbrado público y el las instalaciones eléctricas residenciales, por lo regular va de los 120 a los 240 voltios.

Existen más categorías para medir la tensión que mencionaremos en futuras entradas.

¿Qué es la diferencia de potencial o tensión?

El circuito eléctrico realiza un trabajo que se define como la energía necesaria para desplazar un cuerpo y se mide en joules.
Los cuerpos que se mueven en el circuito son los electrones libres. Si aplicamos energía eléctrica (-) con una fuente externa en el entorno de un cable de cobre, los electrones libres del metal comenzarán a moverse -a separarse- repelidos por la sobrecarga negativa y atraídos hacia la carga positiva.

Ver también: 7 conceptos usados en instalaciones eléctricas

A esta separación de cargas eléctricas la llamamos tensión o diferencia de potencial, porque existe una diferencia entre la cantidad de electrones libres en un extremo del circuito en comparación con la cantidad de electrones libres en el otro extremo.

La tensión es lo que genera el movimiento de electrones en el circuito, por lo tanto, para mantener la corriente es necesario que la tensión sea constante. Cuando la tensión disminuye, también lo hace el movimiento de electrones -lo que sucede cuando la pila se agota- hasta llegar al punto en que la diferencia de potencial es igual a cero. En ese punto deja de existir la corriente eléctrica.

La tensión es un elemento indispensable en el estudio de la electricidad y se relaciona con otras magnitudes eléctricas de igual importancia en el diseño y construcción de las instalaciones eléctricas residenciales.

4 formas de proteger la instalación eléctrica contra variaciones de voltaje

Los cambios de voltaje a los que están sujetos los aparatos eléctricos pueden dañarlos seriamente, incluso dejarlos inservibles. Y aunque existen diversas formas de evitar este problema, muchas personas las desconocen o no le dan la importancia debida hasta que lo sufre su bolsillo.

La Comisión Federal de Electricidad (CFE) muestra en su portal las estadísticas de los minutos de interrupción de energía por usuario que se registran al año. Así durante el año 2011, señala que el tiempo interrumpido ha sido de casi 35 minutos; en el 2010 fue de 60 minutos. La interrupción del suministro de luz y las variaciones de voltaje, son los principales causantes de daños serios a los equipos electrónicos y electrodomésticos que tenemos en casa.

En el hogar, si haces una inspección, estamos rodeados de un buen número de aparatos, cuya suma de inversión no es nada baja. De ahí la importancia de que los protejas de manera adecuada, para que su periodo de vida útil sea largo.

¿Qué es el Voltaje?

El voltaje, también llamado tensión o diferencia de potencial, es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica sobre las cargas eléctricas o electrones libres en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

Voltaje y voltio son términos en homenaje a Alessandro Volta, que en 1800 inventara la pila voltaica y la primera batería química. Algunos voltajes comunes son el de una neurona (75 mV), una batería o pila no recargable alcalina (1.5 V), un sistema eléctrico de automóvil (12 V), la electricidad en una vivienda (120 V en México), el riel de un tren (600 a 700 V), una red de transporte de electricidad de alto voltaje (135 kV) y un relámpago (100 MV).

Sube y baja

Las variaciones de voltaje se deben a diferentes factores. Una de las causas más comunes son los rayos que caen en las cercanías del tendido eléctrico. Los rayos producen una enorme perturbación que se propaga por las líneas, los transformadores y las instalaciones eléctricas del hogar, alcanzando los aparatos que estén conectados. Los rayos también producen grandes picos de voltaje en las líneas telefónicas y en los tendidos de televisión por cable que pueden dañar computadoras, faxes, teléfonos, televisores, reproductores DVD, entre otros.

Ahora bien, las variaciones de voltaje las podemos clasificar en sobretensiones y caídas de tensión. Las sobretensiones son aumentos en el voltaje que alimenta nuestros equipos eléctricos. Se producen por maniobras de la propia red, cuando por ejemplo la CFE conecta o desconecta un transformador o una línea que alimenta a muchos clientes. Las idas y venidas de corriente que se presentan con este tipo de trabajos son similares a los efectos producidos por un rayo.

En tanto, las caídas de tensión son periodos de bajo voltaje que hacen que las bombillas brillen menos y los equipos electrónicos puedan fallar.

Esto representa el más alto porcentaje de alteraciones de la energía eléctrica. Se producen cuando las compañías eléctricas compensan las sobrecargas de voltaje reduciendo su salida. Pueden producirse también caídas de tensión momentáneas, cuando en nuestro hogar tenemos conectados equipos electrónicos que consumen cantidades masivas de energía como secadoras de pelo, ventiladores, etcétera.

¿Cómo podemos protegerlos ?

Las recomendaciones básicas para proteger los aparatos electrónicos contra las variaciones de voltaje son tener una conexión a tierra, contactos polarizados y reguladores o no breaks por lo menos para los equipos más caros.

Reguladores de voltaje


Los reguladores de voltaje ayudan a proteger todo aparato eléctrico contra las variaciones de voltaje y la falta en el suministro de la energía eléctrica. El Regulador se diseñó para proteger específicamente los aparatos conectados a la corriente eléctrica.




Así, en el mercado encontramos distintos tipos de reguladores. Primero hablaremos de los monofásicos a 120V, ideales para el  hogar, oficina, bancos y tiendas de conveniencia. Protegen aparatos como computadoras, refrigeradores, home theaters, cajeros automáticos, copiadoras y más. Han sido diseñados tecnológicamente para brindar un servicio de regulación confiable y precisa, están fabricados para soportar las condiciones más extremas de trabajo y para corregir las variaciones de voltaje que presenta la red eléctrica.


Ver también: La caída de tensión

También existen los reguladores a 240V que tienen una eficacia comprobada en la solución de sus problemas eléctricos, brindan protección total ante variaciones de voltaje, además que le permiten un funcionamiento seguro y permanente de sus equipos e instalaciones. Su uso se recomienda en casas, consultorios médicos, oficinas, estéticas, donde se utilizan aparatos como los Mini Splits, bombas de agua, equipo para rayos X y Ultrasonido, depiladoras y equipo láser.




Los ideales para talleres mecánicos y de maquinado, imprentas, restaurantes, clínicas, boutiques y laboratorios, son los reguladores trifásicos, donde se conectan climas centrales, bombas de agua, servidores, bordadoras, equipo láser, iluminación comercial y compresores.

Por otra parte encontramos los trifásicos industriales, para hospitales, aeropuertos, industria, maquiladoras, servicios públicos y barcos o plataformas.

Los reguladores trifásicos son la protección más confiable y el mejor servicio de regulación del mercado. Su rendimiento está comprobado bajo las condiciones eléctricas más extremas. Cada regulador tiene características diferentes por lo que debemos escoger el adecuado para proteger nuestros equipos.

Algunos de los beneficios de contar con un regulador de voltaje son:


• Funcionamiento permanente y seguro de todos sus equipos, las variaciones de voltaje de la red eléctrica no afectarán el funcionamiento, la calidad de sus procesos y tiempo de fabricación.


• Eliminar los recursos económicos gastados innecesariamente, aprovechando todo el potencial instalado: recursos técnicos, humanos, materiales, y de tiempo.


• Incremento en la productividad y eficiencia del sistema protegido así como aumento de la vida útil de sus equipos.



No Breaks (UPS)


Mientras que un regulador es un equipo que provee un rango constante de energía eléctrica, un UPS (Uninterrumptible Power System, Sistema de Alimentación Ininterrumpida) es un dispositivo que cuenta con batería propia y que puede proporcionar energía eléctrica tras una falla en el suministro eléctrico.




Cuenta con un rectificador de la corriente alterna de entrada, proveyendo corriente continua para cargar a una batería. Desde ésta se alimenta a un inversor que la convierte nuevamente en alterna. Luego de haberse descargado la batería, esta se recarga generalmente en un tiempo de 8 a 10 horas, por lo cual la capacidad del cargador debe ser proporcional al tamaño de la batería necesaria.

Un UPS nos protege de casi todos los problemas eléctricos conocidos, soluciona un porcentaje muy importante de los problemas eléctricos que se presentan, fundamentalmente los cortes repentinos, los voltajes fuera de rango, las caídas de voltaje, en gran medida las sobretensiones, casi totalmente los ruidos EMI/RFI, mejorando la calidad de la energía eléctrica que llega a las cargas filtrando subidas y bajadas de tensión.

En equipos tan valiosos como la computadora se recomienda el uso de No breaks (UPS), porque además de integrar la misma protección que ofrece la barra de contactos supresora de picos, incorpora bancos de baterías que proporcionan el tiempo de respaldo para guardar la información y apagar debidamente la operación de los equipos.



Protectores de Voltaje


Protegen tanto de subidas como de bajadas de voltaje. El protector absorbe el impacto y se desconecta automáticamente para impedir el paso de la variación al equipo conectado. Existen muchas opciones tanto para equipos en 120V o 240V.






Supresor de Picos


Un Supresor de picos de voltaje cumple la función de absorber el voltaje excesivo y peligroso, evitando las sobrecargas de corrientes dañinas hasta una capacidad máxima.




Si el voltaje excede cierto límite en el supresor de picos, se desvía hacia una línea a tierra, de esa forma se evita que los aparatos eléctricos se dañen.

Está en tus manos

Existen más de 1000 productos que protegen tus aparatos de los problemas de la corriente eléctrica; te dan soluciones a dichos problemas y te proporcionan tiempos de respaldo variables.

Hay modelos que brindan abundancia en energía de respaldo, que te permiten trabajar durante las etapas de apagones que van de poco tiempo a tiempos muy extendidos hasta por varios días. Es sólo cuestión de que hagas conciencia de que es mejor prevenir que lamentar.

Para terminar te dejo algunos consejos para proteger tus aparatos eléctricos:

• Revisa la conexión a tierra de tu instalación. Cuando un equipo tiene tres terminales en el enchufe, asegúrate de utilizar el contacto adecuado (polarizado), con conexión a tierra. Nunca cortes esta terminal, ni utilices extensiones de dos líneas para estos equipos.


• No conectes equipos electrónicos delicados (computadoras, dvd´s) en los mismos contactos utilizados con otros electrodomésticos (lavadora, refrigeradores). Procura que los equipos electrónicos delicados estén conectados en circuitos independientes.


• Utiliza equipos de protección contra sobrevoltajes.


• Durante una tormenta eléctrica, desconecta totalmente tus equipos más delicados. Hazlo también cuando ha ocurrido una interrupción del servicio eléctrico. Muchos equipos pueden dañarse cuando se restablece el servicio, por los sobrevoltajes que se producen al reconectar las líneas.


• Asegúrate de que las instalaciones telefónicas y de TV por cable de la casa son las adecuadas. Los sobrevoltajes también se propagan por las líneas telefónicas. Computadoras y equipos con conexión telefónica pueden dañarse por este medio.

¿Por qué CFE maneja varias tarifas eléctricas?

A lo largo de la evolución del ser humano se han desarrollado diferentes dispositivos y herramientas con la finalidad de facilitar el trabajo, ofrecer confort, diversión y seguridad; gran parte de este desarrollo tecnológico se da gracias a la capacidad de transformar los diferentes tipos de energías, como la mecánica (movimiento originado por caídas de agua, motores de combustión, aire, marejadas), la química y la solar, en electricidad.

La ventaja de la energía eléctrica es que puede ser transportada instantáneamente desde las fuentes de generación hasta los centros de consumo en donde se transforma en energía mecánica, luz, calor, etc. a través de motores, lámparas y resistencias eléctricas.

Con la finalidad de poder entender los parámetros básicos que intervienen en los costos y tamaño de las instalaciones eléctricas ponemos a consideración los siguientes conceptos.

La energía eléctrica básicamente consiste en hacer circular electrones libres a través de conductores, dispositivos y equipos. La fuerza con que estos electrones libres se mueven se les llama tensión eléctrica, comúnmente llamado voltaje (por sus unidades, los volts).

El número de electrones libres que se desplazan por un punto dado en la unidad de tiempo es la corriente eléctrica, cuyas unidades son los amperes: el producto de estos parámetros da la potencia eléctrica, que es la fuerza por la cantidad de electrones, cuyas unidades son los watts.

El tiempo que se usa esta potencia da como resultado la energía eléctrica cuyas unidades son watts-hora. Todo aquel dispositivo o equipo que utiliza energía eléctrica para funcionar se le llama carga (motores, lámparas, electrodomésticos, hornos, etc.) y generalmente tiene indicada la potencia (watts) que utiliza para funcionar satisfactoriamente.

Dado que no es económicamente rentable el almacenar energía eléctrica en grandes cantidades, ésta se debe producir en el mismo momento en que se consume o utiliza, de tal forma que el dimensionamiento de las fuentes de generación y los elementos de la instalación (conductores, protecciones, elementos de seccionamiento, etc.) se diseñan y/o seleccionan en base a la tensión (volts) y la demanda expresada en corriente (amperes) y/o potencia (watts), que tiene que transportar desde la generación hasta los elementos de consumo (cargas).

La energía eléctrica (kWh), conocida comúnmente como consumo, está relacionada directamente con el tiempo que se utiliza un dispositivo, esta energía se traduce en la cantidad de materia prima que requieren las fuentes para poder generarla (m3 de agua, barriles de combustóleo, cantidad de vapor, etc.), de tal forma que en el costo del servicio de energía eléctrica debe de estar reflejado el costo de la energía consumida (kWh), el nivel de tensión (Volts) y demanda (kW).

Ver también: 12 lugares para encontrar la potencia eléctrica

En las tarifas domesticas (1) y las de pequeños comercios o micro empresas (2) se cobra el consumo de energía (kWh), mientras que en las tarifas 3 y OM usadas en pequeños y medianas empresas y comercios además de la energía se cobra la demanda (kW) máxima que se tuvo en el mes (cuadros 1 y 2):

Los costos de energía dependen básicamente de los costos de producción y los costos de la demanda de la infraestructura necesaria para trasportar la energía desde las fuentes de generación hasta el punto de consumo.

De acuerdo con lo anterior, para reducir el costo de facturación de energía eléctrica es necesario disminuir el consumo (kWh) utilizando equipo más eficiente, disminuir las pérdidas a lo largo de los conductores y dispositivos de las instalaciones, desconectar los equipos que no se usen y evitar las fugas a tierra, que se dan por fallas en el aislamiento de las conexiones o del cableado.

En servicios con tarifas 2 y 3 donde se cobra la demanda (kW) es necesario tener una adecuada administración del uso en el tiempo de los equipos y dispositivos disminuyendo la simultaneidad, en la medida de lo posible, de la puesta en servicio de éstos, dado que la medición indica la demanda media en kilowatts durante cualquier intervalo de 15 minutos en el periodo de la facturación.

Una instalación eléctrica debe ser segura para las personas y sus propiedades. Para cuidar este punto, la Secretaría de Energía emitió la NOM-001-SEDE vigente, que tiene como objetivo establecer las especificaciones y lineamientos de carácter técnico que deben satisfacer las instalaciones.

En forma general, la NOM indica el tamaño mínimo de los conductores, la capacidad máxima de las protecciones, conexión de puesta a tierra, tamaño de tuberías o canalizaciones para alojar los conductores, entre otras especificaciones.

Para el ahorro de energía las oportunidades están en utilizar equipos o dispositivos más eficientes (alumbrado, motores, acondicionadores de aire, refrigeración), disminuir la generación de calor al utilizar conductores seguros y económicamente rentables, revisar puntos de uniones o conexiones (tornillos, empalmes o uniones entre conductores) y evitar fugas a tierra. En los servicios que tengan tarifa 3, OM, HM debe cuidarse la demanda máxima que se registra cada mes, para lo cual es necesario llevar una administración adecuada de la hora en que se ponen en servicio los equipo. Lo ideal es que la demanda cada hora sea la misma.

La caída de tensión

La caída de tensión es un fenómeno que se presenta en los conductores eléctricos cuando alimentan una carga a cierta distancia del punto de alimentación. Esto quiere decir que cuando se suministra energía eléctrica a una distancia considerable, la tensión en el punto de conexión de alimentación y la tensión en el punto de conexión en la carga son diferentes.

La caída de tensión puede presentarse del transformador a la vivienda, y en ésta, del punto más cercano al punto más alejado del interruptor principal.

Una forma sencilla de determinar la caída es medir con un multímetro la tensión en el contacto que esté más cerca del interruptor principal de una vivienda, y después hacer la misma medición en el contacto más alejado.

Notaremos que la tensión es mayor en el lugar más cercano al interruptor principal que en el más alejado. Hay que considerar que la tensión varía constantemente, por lo que a veces es necesario promediarla. Si sucede lo contrario, se debe a alguna equivocación en las lecturas o a una instalación incorrecta.

Si la diferencia es grande (10 ó 15 V), habrá problemas en los equipos o electrodomésticos que estén instalados; por el contrario, si la diferencia es pequeña (2 ó 3 V), la instalación será confiable y eficiente.

En las instalaciones eléctricas residenciales bien hechas, la diferencia entre los voltajes no debe exceder los 2 ó 3 V desde la entrada de la vivienda hasta la última habitación. Habrá viviendas pequeñas en las que la tensión sea la misma en estos dos puntos. Actualmente, la compañía suministradora de electricidad debería proporcionar una tensión de alimentación de 120 V. En realidad esto no ocurre a menos que el transformador que alimenta la zona esté frente a nuestra casa.

Este transformador, que es el alimentador general para un conjunto de viviendas, regularmente se ubica a 10, 20, 30, 50, 80 ó más metros, por lo que se recurre a líneas de distribución, aéreas o subterráneas, que llevan la energía eléctrica a todas las viviendas, utilizando conductores eléctricos colocados en postes, o bien, tuberías especiales de polietileno cuando las líneas de distribución son subterráneas en las grandes ciudades.

En cualquier caso hay conductores eléctricos que van del transformador a una vivienda.

Si la distancia entre el transformador y la vivienda es muy grande, el conductor utilizado para hacer llegar la energía eléctrica también será muy extenso así que existirá una mayor caída de tensión.

Todos los aparatos eléctricos están diseñados para funcionar a tensiones ligeramente inferiores o superiores a la que se especifica en la placa de datos.

Si un aparato estuviera conectado al contacto más alejado del interruptor principal de la vivienda con una tensión de 100 V, éste no funcionaría óptimamente; por ejemplo, si se tratara de una lámpara, la intensidad luminosa sería menor aunque no se percibiría a simple vista; si se tratara de un aparato que tuviera motor, el rendimiento de éste sería menor y podría incluso detenerse o sobrecalentarse (esto se explicará más adelante); y si se tratara de una televisión tipo TRC, la imagen se reduciría en la pantalla.

Sin embargo, con las cargas eléctricas que realizan un trabajo, es decir, que necesitan cierta cantidad de energía entregada a la carga, la condición es especial. Por ejemplo, una cafetera eléctrica necesita cierta cantidad de energía para que el agua alcance el punto de ebullición en un tiempo determinado.

Si las especificaciones técnicas para una cafetera eléctrica son 127 V~ 1200 W de tensión y de potencia nominal respectivamente, el valor de la resistencia total del aparato se define de la siguiente manera:

Donde:
P= Potencia eléctrica en watts
E= Tensión eléctrica en volts
R= Resistencia
f.p.= Factor de potencia
Nota. El factor de potencia para elementos resistivos es la unidad.

Sustituyendo la corriente de la ley de Ohm en la de Watt, se tiene:

Despejando R se obtiene:

Ver también: 5 pasos para realizar la medición de tensión eléctrica con un multímetro.

Con los datos del ejemplo:

Una vez determinada la resistencia de la cafetera con base en los datos de placa (que según el fabricante son las condiciones óptimas de operación), comparemos la potencia consumida con una tensión menor a la indicada en la placa de datos.

La potencia a 127 V es 1200 W.

Si tenemos una tensión real de 115 V, la potencia disminuye dado que

Lo cual nos indica que la potencia a 115 V es 18% menor que la potencia a 127 V. Esta reducción en la potencia debida a una tensión menor que la nominal repercutirá en un tiempo mayor de operación de la cafetera.

Retomando el tema del motor eléctrico, si tenemos un molino de café, la fuerza o torque necesarios para triturar determinada cantidad de grano depende directamente de la potencia eléctrica suministrada al motor.

La ley de Watt mencionada anteriormente fue P = E x I x f.p. Para el torque del motor es P = T x K donde:
P= Potencia en watts
E= Tensión en volts
I= Corriente en amperes
f .p. = factor de potencia
T= Torque o fuerza del motor en newton-metros [Nm]
K= Eficiencia del motor/9550

Igualando ambas expresiones tenemos la siguiente relación:

Por lo tanto el torque es:

En este caso resulta evidente que la fuerza del motor varía directamente con respecto a la tensión E. Si la tensión es la nominal, se tendrá el torque nominal; si la tensión se reduce, el torque disminuye y la corriente demandada aumenta provocando calentamiento en los conductores de alimentación, los devanados del motor se sobrecalientan, es decir, el sistema eléctrico se vuelve inestable llegando al punto de accionar la protección contra sobrecorriente. Si las protecciones no están bien dimensionadas o la coordinación de protecciones no es correcta, el sistema eléctrico puede llegar incluso a generar un incendio.

Cuando hay caídas de tensión importantes, se recomienda dimensionar nuevamente la instalación eléctrica antes de que ocurra un problema más grande.

Dos maneras de solucionar este problema son:

1. Cambiar los conductores por unos de mayor calibre.

2. Dividir la carga en varios circuitos.

Recuerda que la caída de tensión puede ser:

1. Del transformador a la vivienda
   


2. Del punto más cercano al punto más alejado del interruptor principal dentro de la vivienda, debido a que las longitudes del conductor se van incrementando.

En conclusión se puede decir que para una determinada corriente eléctrica, a mayor longitud del conductor, mayor resistencia, por lo tanto mayor caída de tensión.

7 conceptos usados en instalaciones electricas

A continuación, algunas definiciones de palabras que se utilizan en las instalaciones eléctricas residenciales.

1. Falla a tierra. En condiciones normales, la electricidad pasa por un circuito cerrado, pasando por el conductor vivo y regresando por el neutro, completando así el circuito. Una falla a tierra ocurre cuando la corriente eléctrica no completa el circuito, sino que pasa a tierra en algún punto antes de llegar al lugar necesario (aparato, lámpara, etc.) Las fallas a tierra pueden ocasionar incendios y son peligrosas cuando pasan a través de una persona.

2. Caja o cuadro de distribución. Registro compuesto por un interruptor diferencial, así como los dispositivos de protección contra cortocircuitos y sobrecarga de cada uno de los circuitos que parten de dicha caja.

3. Conductor Neutro. En una instalación eléctrica el conductor neutro es el que tiene el mismo potencial de tierra, es como si estuviera conectado a ella, y junto con la línea de fase es suministrado por la compañía que provee la energía eléctrica.

Ver también: 12 palabras para conocer más del vocabulario de instalaciones eléctricas.

4 .Tensión nominal. Tensión (o voltaje) con el que opera un circuito o equipo determinado.

5. Tensión nominal de un aparato. Tensión con la que se alimenta un aparato y por la que se designa. También se le llama gama nominal de tensiones o intervalo entre los limites de tensión previstas para alimentar el aparato.

6. Tensión nominal de un conductor. Tensión con la cual el conductor debe funcionar permanentemente en condiciones normales de servicio.

7. Corriente eléctrica. Es el flujo de electrones a través de un conductor. Su intensidad se mide en Amperes (A).

El detector de voltaje, una herramienta indispensable para el electricista

Un detector de voltaje permite identificar los cables energizados en un circuito eléctrico o contacto de pared. Sólo se necesita colocar el probador a una distancia máxima de 5 mm del cable y el probador indicará si el cable está energizado. La distancia de medición no debe exceder 5 mm y el tubo de cableado no debe ser metálico.

La LED de color rojo en la punta del detector se encenderá cuando se encuentre cerca de una toma de corriente, un terminal o un cable de alimentación, y se escuchará una alarma intermitente.
También puede servir para verificar la polaridad correcta en un contacto, ya que se activará al introducirlo a la ranura donde se haya instalado la línea viva, pero no lo hará en la ranura donde se haya colocado el neutro.  

El detector de voltaje VCA-500 de la marca Steren utiliza como fuente de energía 2 pilas tipo “AAA” de 1,5 Vcc. Puede detectar tensiones de 100 a 240 Vca a frecuencias entre 50 y 60 Hz.

Su categoría como instrumento de medición es Cat III 600 V; por esta razón, para mayor seguridad, se recomienda para uso en interiores.

Se fabricado en plástico azul y tapa de plástico traslúcido color rojo humo.

Ver también: Voltaje.

Para mayor seguridad se deben tomar las siguientes precauciones:

1. Siempre utilice un paño suave, limpio y seco para limpiar el equipo.


2. No exponga su equipo a altas temperaturas.


3. Antes de usar el detector, siempre pruébelo en un circuito con voltaje para verificar su correcta operación.

Para instalar las pilas siga los siguientes pasos:

1. Remueva la tapa del detector de voltaje en la parte superior, utilizando un destornillador plano pequeño.
   
   
   


2. Inserte dos pilas AAA nuevas o con suficiente carga poniendo atención a la polaridad.
   
   
   


3. Coloque nuevamente la tapa del detector.
   
   
   

Si te gustó el artículo, tengo un anuncio que te puede interesar 👇

5 pasos para realizar la medición de tensión eléctrica con un multímetro.

Para hacer una medición de voltaje (tensión eléctrica) se debe utilizar un voltímetro con un rango de tensión adecuado a la tensión nominal.
Con el multímetro MUL-100 debemos seguir estos sencillos pasos:

1. Se conecta la punta negra en el jack COM y la punta roja en el jack VΩ.

2. Se coloca la perilla rotatoria en el rango deseado para medir DC (V-) o AC (V~)

3. Coloque las puntas de prueba en los polos de la fuente o del circuito al cual le desea medir el voltaje, por ejemplo, una pila de DCV o una salida de contacto en muro para ACV.

Ver también: 8 partes del multímetro (y para qué sirven).

4. Cuando se realiza una medición de voltaje de corriente directa (DCV), la polaridad de la conexión de la punta roja, es decir, el sentido de la corriente, se indica desde el principio con el valor de voltaje. Si la medición se hace “al revés”, en la pantalla aparecerá “–“ antes del valor de voltaje.

5. En la carátula del instrumento se indicará el valor de la tensión medida. Cuando aparezca en la pantalla “1” nos encontramos en una situación de sobrerango. Se tendrá que seleccionar un rango más alto.

De esa manera podemos hacer las mediciones de tensión eléctrica en las salidas de nuestras instalaciones eléctricas residenciales. En la siguiente entrega te mostraré cómo se hace la lectura de la corriente eléctrica utilizando un multímetro digital de gancho.

Si te gustó el artículo, tengo un anuncio que te puede interesar 👇

4 categorías de los instrumentos de medición eléctrica

Las herramientas que sirven para interactuar con la electricidad están diseñados para aplicaciones y condiciones específicas. Exceder o desviarse de los parámetros de aplicación puede conducir a mediciones inexactas o lesiones. Es por eso que las herramientas de prueba y medición eléctrica se han clasificado en 4 denominaciones diferentes del "I" al "IV".

Esta clasificación se establece en el estándar IEC 61010-1, que cubre todos los aspectos de seguridad aplicables a instrumentos de medida, control y de uso en laboratorio. Trata aspectos de seguridad eléctrica, riesgo mecánico, térmico, flamabilidad, radiación, etcétera.

Ver también: Partes del Multímetro

En particular, en lo referido a seguridad eléctrica la norma define para los circuitos de medición de los instrumentos las tensiones de trabajo a la que los mismos serán sometidos. Cuando estos circuitos de medida se utilizan para la medición de la red de distribución eléctrica, como es el caso de multímetros y analizadores de red, las solicitaciones transitorias a la que estos estarán sometidos pueden ser estimadas en función de la ubicación del punto de medida dentro de la instalación. La norma define cuatro categorías de medición:

1. Categoría de medición IV, es la zona de la red directamente conectada a la fuente de suministro de baja tensión, como puede ser el tablero y el circuito alimentador de baja tensión en los transformadores (Mediana Tensión / Baja Tensión), líneas de distribución y acometidas de suministro.


2. Categoría de medición III, es la zona que sigue a la acometida separada por un interruptor. Son ejemplo de esta los tableros de distribución para el cableado interno, interruptores, motores y cualquier otro equipamiento conectado en forma directa y permanente a la instalación.


3. Categoría de medición II, es la zona en donde las mediciones se realizan sobre equipamiento o artefactos eléctricos conectados en forma directa a la red interna, a través de, por ejemplo, un contacto.


4. Categoría de medición I, es la zona en donde las mediciones se realizan sobre equipamiento no conectado en forma directa a la red, o derivado de la misma a través de protecciones especiales. Son ejemplo de estos las baterías, tarjetas electrónicas, o componentes electrónicos pequeños separados de la red.

Las categorías de medición se utilizan para evaluar los instrumentos de prueba en su capacidad para resistir un pico de voltaje, que se aplica a través de una resistencia específica. Cuanto mayor sea la categoría, más riesgo existe de que un alto voltaje puede sobrecargar un circuito y causar eléctrica y
daño físico. Por lo general, cuanto mayor sea la calificación CAT (categoría), más seguro es el instrumento de medición.

Tabla de catagorías de instrumentos de medición eléctrica y sus voltajes máximos de operación.

En función de estos niveles, la categoría de medición, la norma define las condiciones de diseño que debe respetar el equipo. La forma de indicar estas categorizaciones por parte del fabricante, debe ser indicando la categoría de medición y el voltaje máximo de operación. Como ejemplo, para un equipo de aislación simple, categoría de medición III, y tensión de trabajo hasta 300V,  la especificación sería: “CAT III - 300V”. Para el mismo caso, pero graduado en categoría de medición IV, se debe indicar como “CAT IV - 300V”. Es decir, no es suficiente con indicar la categoría de medición, sino que esta debe estar siempre acompañada del nivel de tensión máximo al que puede ser conectado el instrumento.

Por ejemplo, supongamos que un multímetro muestra las siguientes especificaciones: "300 V Categoría II / 600 V Categoría I". Utilizando el cuadro anterior se deduce lo siguiente: Esta especificación informa al usuario que este instrumento está clasificado para 300 V CAT II y 600 V CAT I. En otras palabras, este instrumento puede soportar hasta 2,500V de pico de voltaje. Esta especificación, además, informa al usuario de este multímetro que no se debe conectar a la red de circuitos CAT II cuando se realicen mediciones por encima de 300V. Por último, el usuario no debe utilizar este instrumento con circuitos Categoría III o IV.

Si te gustó el artículo, tengo un anuncio que te puede interesar 👇