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Conoce cuál es el proceso de trabajo del electricista en las
instalaciones eléctricas residenciales y ten éxito en tu capacitación.
¿Qué es un electricista?
¿Cuál es el proceso de trabajo de un electricista? El electricista es un
solucionador de problemas. Como todos los oficios, surge de satisfacer
las necesidades sociales. Muchos son los problemas técnicos en la vida
cotidiana. En el hogar, pueden ir desde un contacto con falseo, una lámpara
que no enciende, timbres quemados, interruptores botados, sensores de
iluminación que no operan, o lavadoras mal conectadas.
Aunque es un ahorro aprender a hacerlo por uno mismo, el electricista es el
que tiene el conocimiento, la habilidad, y
herramienta para dar solución.
No se concibe ningún edificio en el que no exista una instalación eléctrica.
El electricista es un profesional cuya presencia se hace muy necesaria
en el desarrollo de la construcción y el mantenimiento de los
edificios. Por otro lado, ofrece su asistencia técnica a otras
instalaciones, como pueden ser: climatización, equipos contra incendios,
alarmas audibles, o mallas eléctricas de seguridad, así como llevar a cabo el
mantenimiento eléctrico.
Siempre debe apegarse a las normas de prevención, ya que el trabajo con
electricidad y su uso por parte de los usuarios conlleva riesgos importantes.
Por ello, siempre debe vestir ropa de algodón, utilizar herramientas aisladas,
calzado dieléctrico, ni portar objetos metálicos para evitar riesgos de
electrocución. Así como, antes de cualquier maniobra, asegurarse de que no
exista diferencia de potencial presente en la instalación.
¿Cuál es la responsabilidad en el proceso de trabajo del electricista?
El electricista tiene como responsabilidad asesorar al cliente sobre el
uso de su instalación, y enseñarle a detectar señales de posibles fallas que
puedan prevenirse.
Uno de los grandes retos para mejorar el proceso, y el resultado final del
trabajo, es tomar conciencia de lo importante que es desarrollar
correctamente sus tareas. Y mejorar la calidad en la ejecución de todas sus
actividades, como el tipo de amarre, el aislamiento, la limpieza en los
trabajos, uso de equipos de medición, manejo de consumibles y herramientas. De
allí la importancia de conocer cuál es el proceso de trabajo del electricista.
Resulta imprescindible que un profesional tenga
acceso a información sobre nuevas técnicas, materiales y formas de
trabajo. También que pueda actualizarse y
profesionalizarse
para mejorar su desempeño. El trabajo habla por sí mismo. De boca en boca te
pueden recomendar. Pero para multiplicar tus contactos no basta con repartir
tarjetas de presentación. Puedes ser parte de páginas o sitios de
especialistas. Las redes sociales son, sin duda, otro medio para incrementar
los contactos. La competencia en cualquier ámbito es aguerrida. Hay que estar
preparado y brindar el plus a tus clientes. Si eres electricista… ¡sé el mejor!
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El valor rms o eficaz de una onda senoidal se obtiene fácilmente. Se toma la raíz cuadrada del cuadrado promedio de los valores instantáneos de un ciclo completo.
Cuando circula la corriente directa o la corriente alterna por un resistor, la energía eléctrica se convierte en calor. En el caso de la corriente alterna, la rapidez a la que se convierte la energía y se usa la potencia es menor que en el caso de la corriente directa. Esta corriente varía de forma continua entre valores máximos y cero. Y es menor que la corriente directa estable que tiene un valor igual al valor pico de la corriente alterna.
El método para relacionar la corriente alterna con la corriente directa es comparar el efecto de calentamiento de un resistor cuando circulan ambos tipos y corrientes con un valor máximo o valor pico iguales.
Entonces, el aumento de temperatura producido por la corriente alterna en el resistor se compara con el aumento de temperatura producido por la corriente directa. Y a partir de esta relación se puede calcular el valor efectivo y la potencia usada.
El valor eficaz o rms de la corriente alterna
La fórmula para determinar el efecto Joule de calor o potencia que disipa el resistor es:
P = I2R
La pérdida de potencia I2cd x R, producida por el flujo de 1 A (un ampere) de corriente directa, eleva la temperatura del resistor a 50°C. Mientras que en un circuito de corriente alterna, el calentamiento I2cd x R, causado por una corriente pico de 1 A, sólo asciende a 25°C. De tal manera que:
I2ca R = ½I2cd x R = ½I2max R
(corriente cd = pico ca)
I2ca = ½I2max
Ica = 1/(2xImax)1/2 = 0.707 Imax
O sea, El valor rms o eficaz de una onda senoidal de la corriente alterna sólo es 0.707 veces la pico. La corriente alterna tendrá que aumentar a Ica x 21/2 = (1.414 A) para generar el efecto de calentamiento de 1 ampere de corriente directa. De la misma forma, el voltaje pico es de 1.414 veces el valor eficaz o rms.
Valor rms o valor efectivo
Todos los circuitos eléctricos y electrónicos se construyen de elementos de circuito que incluyen resistores (R), inductores (L) y capacitores (C). A éstos se les llama elementos positivos porque su comportamiento es independiente de la dirección de flujo de la corriente.
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.
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.
¿Cómo se produce la corriente alterna? Para poder construir, reparar, o darle mantenimiento a las instalaciones eléctricas, ya sea de una casa o de una industria, es necesario conocer y comprender todos los principios de la energía eléctrica. En particular de la corriente alterna. Vamos a conocer algunos de ellos.
Hoy vamos a responder a dos preguntas. La primera: ¿Cómo se genera, se transporta, y se distribuye la energía eléctrica. Y la segunda: ¿Cuáles son los parámetros de la corriente alterna que deben dominar un electricista?
¿Cómo se produce la corriente alterna?
La electricidad que llega hasta nuestros hogares se produce en plantas generadoras, que pueden ser:
Hidroeléctricas
Termoeléctricas
Eólicas
Fotovoltaicas
o Nucleares
El generador es el dispositivo que sirve para producir la energía eléctrica. Este debe rotar, debe girar. Esta rotación se hace aprovechando, por ejemplo:
La energía del calor de una termoeléctrica
la fuerza del agua de una hidroeléctrica
la fuerza del viento en una central eólica
la energía solar en una fotovoltaica
o bien, la energía en una planta nuclear
¿Cómo se transporta la corriente alterna?
La energía viaja desde las plantas generadoras a través de cables, principalmente de aluminio, que son capaces de soportar altos voltajes. Este cableado se conoce como "Líneas de Transmisión".
Su función es transportar la energía eléctrica a grandes distancias, gracias a voltajes que pueden ser superiores a los 30000 voltios.
Esta energía llega a las subestaciones en las ciudades para poder ser distribuida.
¿Cómo se distribuye la corriente alterna?
Se conoce como "Líneas de Distribución", a ese cableado que sirve para transportar la energía desde las subestaciones hasta la puerta de nuestras casas. Para ello, las compañías suministradoras de energía eléctrica se valen de los transformadores que se encuentran ubicados en los postes cercanos a nuestros hogares.
En estos transformadores el voltaje disminuye antes de su entrega. Los transformadores pueden ser monofásicos y trifásicos. ¿Cómo podemos identificar cada uno de ellos?
Pues resulta que los transformadores monofásicos entregan una tensión de 120 voltios entre línea y neutro, o bien 240 voltios entre líneas viva. Más/menos un 10% de tolerancia en cada caso.
En cambio, los transformadores trifásicos entregan unos 127 voltios entre línea y neutro, y 220 voltios entre líneas vivas. Igualmente con una tolerancia de más/menos 10%.
Partes de la preparación para recibir el servicio de energía eléctrica.
Las compañías suministradoras (por ejemplo, la Comisión Federal de Electricidad en México) colocan a la entrada de las viviendas unos medidores, para registrar el consumo de energía.
Y después, el circuito de alimentación se conecta a un gabinete que contiene un interruptor automático. Este interruptor recibe el nombre de "Interruptor Principal", ya que en este punto se puede interrumpir la energía eléctrica de toda la vivienda, de ser necesario.
¿Cuáles son los parámetros de la corriente alterna que deben dominar un electricista?
Para entender los parámetros de la corriente alterna, regresemos al generador que la produce.
El generador de corriente alterna
El generador no es otra cosa que dos imanes, y un alambre que corta las líneas de fuerza del campo electromagnético.
El estator es una estructura fija, que sostiene por un lado del polo sur de un imán, y por el otro lado el polo norte.
El rotor es una estructura que gira, y va cortando las líneas de fuerza del campo magnético creadas por el imán, mientras avanza. El giro completo es de 360 grados. Es decir, es una vuelta completa.
La electricidad está hecha de partículas subatómicas llamadas "electrones libres". En la corriente alterna, estos electrones libres se empiezan a mover primero en un sentido, y después en el sentido contrario. Esto ocurre gracias a la fuerza de las líneas del campo magnético, que se forma entre los dos polos del imán.
En los primeros 90 grados, el corte de las líneas magnéticas se convierte en energía eléctrica, que aumenta hasta un máximo. Es decir, los electrones libres comienzan a moverse desde el reposo, y la fuerza del campo magnético los va haciendo acelerar poco a poco, hasta alcanzar un valor máximo.
En los siguientes 90 grados, la energía disminuye hasta llegar a cero, porque los alambres se van alejando de las líneas del campo magnético. Hasta este momento el rotor ha dado media vuelta. Es decir 180 grados.
En los siguientes 90 grados se repite la acción. Pero los electrones libres se mueven en sentido contrario, por lo que la gráfica aumenta en valores negativos. Esto significa que los electrones libres comienzan a moverse, pero el sentido contrario. Y van acelerando hasta alcanzar un valor máximo.
En los últimos 90 grados, el valor disminuye hasta llegar nuevamente a cero. Esto ocurre porque los electrones libres se van alejando de las líneas de fuerza del campo magnético.
La frecuencia de la corriente alterna
En México, y en otros países, el giro del rotor ocurre 60 veces cada segundo. Esto se conoce como "Frecuencia".
La energía eléctrica que llega hasta nuestros hogares tiene una frecuencia, entonces, de 60 ciclos por segundo. Esto también se conoce como 60 hertz.
El voltaje
La fuerza del campo electromagnético que mueve a los electrones libres, se conoce como "Voltaje". La unidad de voltaje es el Volt, y se representa con la letra "V".
Como mencionamos anteriormente, los transformadores monofásicos de la Comisión Federal de Electricidad entregan un voltaje en medio de 120 voltios entre línea viva y el cable neutro.
¿Por qué decimos que es un valor medio? Bueno. Resulta que este no es un valor exacto. Más bien es un rango, que puede ir entre un 10% menos (es decir, 12 voltios menos), y 10% más (es decir, unos 12 voltios de más). El valor mínimo sería entonces de 108 voltios, y el valor máximo de 132 voltios. Cualquier valor de tensión entre 108 y 132 voltios se considera correcto. Pero voltajes menores a 108 voltios se consideran "Caídas de Tensión", y voltajes superiores de 132 se consideran "Sobrevoltajes".
Ahora, cuando medimos la tención entre dos líneas vivas, encontramos un voltaje medio de 240 voltios.
Es común tener en nuestros hogares variaciones de voltaje, que pueden dañar o disminuir el tiempo de vida útil de los aparatos. Por ello debemos contar con "Supresores de Sobrevoltajes Transitorios", y se pueden complementar con el uso de "Reguladores de voltaje".
Existen otros parámetros de la energía eléctrica que debemos tener presentes. Para conocer sobre ellos, te invito a que leas la próxima entrada.
Por lo pronto ¿te ha quedado un poco más claro cómo se produce la corriente alterna que llega hasta nuestros hogares?
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Por qué un cortocircuito no siempre activa al interruptor termomagnético. Al analizar una corriente siempre se considera el flujo y la trayectoria que tomará. La trayectoria es el circuito. La corriente es el flujo de electrones libres. En este artículo se repasarán el flujo de corriente y algunas leyes básicas de electricidad y los circuitos que se aplican en forma práctica a los sistemas de tierra. Es importante considerar la trayectoria o trayectorias de los electrones libres hacia la tierra y los electrones libres que circulan por los conductores de formas controladas, realizando el trabajo adecuado.
Ley de Ohm
La ley de Ohm muestra la relación entre corriente, voltaje y resistencia de un circuito eléctrico. Esta fórmula se aplica en la mayor parte de los circuitos y determina la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia o impedancia en caso de un sistema de corriente alterna. Es muy importante tener presente que entre mayor sea la impedancia menor será el flujo de corriente, o que entre menor sea la impedancia mayor será el flujo de corriente, lo cual es imperativo para que esta corriente active el disparo instantáneo de los interruptores termomagnéticos de seguridad y los dispositivos de protección del circuito.
La letra E designa la diferencia de potencial o voltaje y se mide en volts. Para denominar el flujo de corriente, que se mide en amperes, se utiliza la letra I. La letra R representa la resistencia del circuito y se mide en ohms.
De acuerdo a la ecuación de la ley de Ohm, cuando el voltaje es constante, la resistencia limita el flujo de corriente. El voltaje en un circuito eléctrico se considera constante. Técnicamente, puede existir una diferencia de potencial, pero en nuestro caso la consideramos constante. Un voltaje de 120 volts será igual en todo el circuito. Pero la corriente en un circuito eléctrico varía de acuerdo con la carga o la oposición al flujo de corriente. Ésta la generan las cargas que se conectan al circuito y la resistencia de los conductores.
Cuando se diseña los circuitos eléctricos se debe considerar la ampacidad de la carga en amperes, lo que determina el calibre de los conductores. La ampacidad del circuito derivado la determina la capacidad del interruptor termomagnético de circuito. Éste alimenta y protege al circuito derivado.
Circuito en serie
A menudo el flujo de electrones (medido en amperes) en el sistema de tierra es similar al de un circuito en serie. Una de las leyes importantes aplicable a estos circuitos es que el flujo de corriente que circula en todas sus partes es constante debido a que sólo existe una trayectoria en él. Cuando se considera un sistema de tierra es primordial tener presenta la ley, pues la única trayectoria para el flujo de corriente es importante. No así la magnitud de la corriente de falla o el voltaje presente.
Un circuito en serie también tiene innumerables puntos de oposición. Primero, la carga se encuentra en serie con los conductores del circuito. Cada conexión, ya sea entre la carga y la fuente de alimentación, puede ser una posible fuente de oposición, especialmente si la conexión está floja o mal realizada. Los conductores ofrecen cierta resistencia, la cual incrementará la oposición al flujo de corriente. A su vez, ésta aumenta si por los conductores circula una corriente que ocupa toda su capacidad. Es decir, que estén sobrecargados. Así como cuando aumenta la temperatura del ambiente en el cual éstos se encuentran instalados.
La Ley de Ohm y el flujo de corriente en los sistemas de tierra
En un sistema de conexión a tierra existen por lo general muchos equipos y componentes conectados en serie. Si consideramos un circuito en serie podríamos tener dos resistores de 5 ohms, una conexión en el interruptor del tablero principal, otra en la barra de neutros (común) y algunas conexiones en los conductores del circuito. Si aplicamos la ley de Ohm la resistencia en serie total de los resistores de 5 ohms será una resistencia total de 10 ohms, y de acuerdo con la ley de Ohm circularán 12 amperes en este circuito.
Hasta ahora el sistema se encuentra en orden y todo funciona como es debido.
Nos enfrentamos a una falla si una de las uniones no se realizó correctamente y se produce un cortocircuito. En este caso, si suponemos que sólo uno de los dos resistores de 5 ohms está en corto y, por consiguiente, disminuye la oposición al flujo de corriente, nuestra corriente sería:
Es decir, existe una falla de baja resistencia.
Mediante la ley de Ohm encontramos que en este ejemplo circulan 24 amperes en el circuito, los cuales pueden considerarse como corriente de falla. Por consiguiente, el interruptor de circuito de 15 amperes se activará y superará la falla de alimentación en forma inmediata.
Por qué un cortocircuito no siempre activa al interruptor termomagnético
Ahora consideremos el mismo circuito y la otra falla adicional suponiendo que existen conexiones flojas entre dos puntos. Esto añadiría resistencias adicionales. En este caso habría dos conexiones de alta resistencia: una conexión floja en la barra común de 2 ohms y otra resistencia de 4 ohms en el punto de falla. La oposición total es ahora de 11 ohms en lugar de los 5 ohms del circuito anterior.
Esta vez el interruptor de circuito de 12 amperes no se activará y no aislará la falla de la alimentación. Ésta continuará existiendo por un tiempo, hasta que se produzca un accidente grave. En el punto de falla se generará calor y por consiguiente aumentará la resistencia en ese punto. Al crecer la oposición al flujo de corriente, disminuirá la cantidad de corriente que fluye en el circuito. Esta situación continuará hasta que se haya producido suficiente daño y probablemente cause el deterioro y destrucción del aislamiento del cable o se produzca un incendio.
Esa es la razón de por qué un cortocircuito no siempre activa al interruptor termomagnético del circuito. ¿Habías considerado esta situación? Platícame en los comentarios.
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