Instalaciones Eléctricas Residenciales

Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados

2021/07/01

Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados - Instalaciones eléctricas residenciales


¿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?

¿Cuál es el proceso de trabajo del electricista?

¿Cuál es el proceso de trabajo del electricista?
Cuál es el proceso de trabajo del electricista - Instalaciones eléctricas residenciales
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.

Ver también: El gran valor de la electricidad en tu vida

¿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

2021/06/30

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.

El valor rms o eficaz de una onda senoidal - Instalaciones eléctricas residenciales
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.

Qué es la corriente alterna

2021/06/29

Qué es la corriente alterna - Instalaciones eléctricas residenciales
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.


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 - Instalaciones eléctricas residenciales
Frecuencia de la línea de alimentación

Cómo se produce la Corriente Alterna

2021/06/28

Cómo se produce la corriente alterna - Instalaciones eléctricas residenciales

¿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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