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Curso de Electricidad para Técnicos de Prevención de Riesgos Laborales
El objetivo de este curso es dar a conocer unos conceptos para entender e interpretar el tipo de instalaciones y equipos que nos encontramos habitualmente en nuestro trabajo, desde el punto de vista de la PRL. No se trata de hacer un cursillo de formación profesional ni nada de eso, aunque tengamos que sumergirnos en temas técnicos más de una vez. Tampoco se trata de repetir lo que ponen muchos manuales y la propia Guía Técnica del INSHT, ya que estos documentos están ahí al alcance de cualquiera. En cambio, el índice de la citada guía nos servirá de guión y constantemente nos vamos a referenciar a ella porque es la legislación de referencia en materia de PRL.
Para no complicar la cosa, no deberíamos utilizar este hilo para debatir nada.
El hilo abierto sobre “Propongo una iniciativa formativa” podríamos utilizarlo para lo contrario, debatir, preguntar, etc. etc. No obstante, aquellas preguntas interesantes se podrían extraer de aquí y colocarlas en otro hilo del subforo Formación, que podría llamarse “Preguntas y respuestas del Curso de electricidad para TPRL” de forma que sea útil para el técnico que quiera aprender o consultar y no esté “turbio” por cualquier tipo de comentarios.
Resumiendo, los hilos “Curso de Electricidad para TPRL” y “Preguntas y respuestas del Curso de electricidad para TPRL” solo serán utilizados para leerlos y consultarlos. El hilo “Propongo una iniciativa formativa” será el de “batalla”, comentarios, preguntas, sugerencias, etc. etc. ¿Ok?
Adjunto el temario, esperando poner materia cada semana, en función de las obligaciones cotidianas, así como responder en un plazo máximo de 48 horas todas las cuestiones.
Temario:
1.- Conceptos básicos de electricidad
2.- Conocimiento de las instalaciones eléctricas
3.- Comentarios RD 614/01 Riesgo eléctrico
4.- Definiciones (anexo I)
5.- Trabajos sin tensión. Disposiciones generales (anexo II)
6.- Trabajos sin tensión. Disposiciones particulares (anexo II)
7.- Trabajos en Tensión 1 (anexo III)
8.- Maniobras, mediciones, ensayos y verificaciones (anexo IV)
9.- Trabajos en Proximidad. Disposiciones generales (anexo V)
10.- Trabajos en Proximidad. Disposiciones particulares (anexo V)
11.- Trabajos en emplazamientos con riesgo de incendio o explosión. Electricidad estática. (Anexo VI)
12.- Procedimientos de trabajos en tensión en Baja TensiónINTRODUCCIÓN
La energía eléctrica se utiliza en muchos lugares y actividades, de forma continua, siendo una de las energías más seguras.
La energía eléctrica produce muy pocos accidentes respecto al total de accidentes de trabajo, pero de estos la mayor parte son mortales. La mayor causa de los incendios es la electricidad como foco de ignición.
Sabiendo que la mayor parte de los accidentes se producen por causas humanas, el problema queda perfectamente delimitado en dos aspectos:
• Uso de la electricidad
• Gravedad de sus consecuenciasLo que nos lleva a un tratamiento exhaustivo del problema.
El Técnico de Prevención de Riesgos Laborales debe conocer qué es la electricidad, cómo son las instalaciones para poder identificar y valorar sus riesgos, deducir las causas de este tipo de accidentes y por ultimo cómo llevar a cabo su prevención y protección.
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1.- CONCEPTOS BASICOS DE ELECTRICIDAD
Para entender qué es la electricidad, como funciona, sus características, efectos, etc. lo mejor es realizar un símil hidráulico.
Supongamos que tenemos un recipiente denominado “A” que se encuentra a una determinada altura. Otro recipiente “B” más bajo que el anterior. Ambos están conectados entre sí por una tubería.
Es fácil entender que el agua del recipiente A pasará a través de la tubería hasta el recipiente B, estableciéndose una corriente de agua “c”. Esto se debe a la diferencia de niveles de agua en los recipientes “A” y “B”, esto es, tiene una diferencia de altura “h”.
La diferencia de altura “h” equivale en el circuito eléctrico a “U” diferencia de potencial, tensión o voltaje y que se mide en voltios cuyo símbolo es la letra “V”.
Si en el circuito hidráulico la diferencia de altura fuese cero, el agua no circularía.. Por tanto, es necesaria esta diferencia de altura para que circule agua.
El un circuito eléctrico es necesario mantener está diferencia de potencial, tensión o voltaje para que circule una corriente eléctrica.
Hemos dicho que entre los recipientes “A” y “B” circula una corriente de agua.
En el circuito eléctrico circulará una “corriente de electrones”, denominada Intensidad de corriente, que se denomina “I” su unidad son los Amperios cuyo símbolo es la letra “A”
¿Qué cantidad de agua pasará del recipiente “A” al “B”?
Pasará un número de litros por segundo, por ejemplo, y esta cantidad depende de tres factores (suponiendo que la cantidad de agua en el depósito “A” muy grande):
a) SECCIÓN INTERIOR DE LA TUBERÍA. A mayor sección mayor cantidad de agua pasará por ella.
b) LONGITUD DE LA TUBERÍA. A más longitud de la tubería mástiempo tardará en pasar el agua.
c) EL TIPO DE MATERIAL DE LA TUBERÍA. Es decir, una tubería que presente mayor rugosidad ofrecerá mayor resistencia al paso del agua.En un circuito eléctrico se mantienen estos tres factores y se relacionan con el nombre de RESISTENCIA ELECTRICA, se representa por la letra “R”, su unidad es el ohmio que se representa por la letra griega omega mayúscula.
La resistividad que se representa por la letra griega “rho” minúscula, es una propiedad específica de cada material y define la oposición al paso de la corriente eléctrica. Sus unidades son las expuestas en las imágenes.
Un material con mayor resistividad presenta mayor resistencia (oposición) al paso de la corriente eléctrica.
Experimentalmente se obtiene el valor de la resistividad de un material midiendo la resistencia en ohmios que tiene un conductor de 1 metro de longitud y una sección de 1 mm cuadrado, obteniendo los valores que muestra la imagen siguiente. Vemos que el hierro tiene mayor resistividad, por lo tanto mayor resistencia y no es tan buen conductor como el cobre o la plata.
La resistividad se mide a una determinada temperatura. Las que se dan en la imagen anterior están medidas entre 20º y 25ºC. Téngase en cuenta que la resistividad de un metal aumenta con su temperatura.
IMAGEN 04La medición de una resistencia eléctrica se efectúa con un óhmetro, ohmímetro, u ohmiómetro. El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia.
Ahora en el circuito hidráulico vamos a incorporar una bomba que va a aspirar el agua del recipiente “B” y elevarla al recipiente “A”, de esta forma no se acabará el agua en “A” mientras funcione la bomba.
Pero no tiene sentido hacer circular el agua en este circuito. Por lo que vamos a intercalar una turbina que se moverá por el impulso del agua cuando descienda por la tubería. Esta turbina obtendrá energía mecánica en su eje por el paso del agua lo que ocasionará un incremento de la resistencia en este circuito. Además colocaremos una válvula para cerrar el paso del agua cuando nos interese que no se mueva la turbina.
Ahora comparemos con el circuito eléctrico.
La turbina en el circuito hidráulico equivale a la bombilla (o receptor) en el circuito eléctrico.
La bomba hidráulica equivale a la batería del circuito eléctrico.
La válvula equivale al interruptor del circuito eléctrico.
La resistencia de las tuberías equivale a la resistencia de las líneas o conductores eléctricos.
La bomba hidráulica, aunque impulsa el agua, tiene una resistencia al paso del agua en su interior.
Por tanto, ya tenemos un circuito eléctrico simple, compuesto por una batería, una bombilla, unos conductores y un interruptor.
La batería es la encargada de mantener una diferencia de potencial o voltaje o tensión (voltios) entre sus bornes.
La bombilla, en nuestro caso, es el equipo que necesitamos que transforme la energía eléctrica a energía lumínica más calor.
Los conductores eléctricos son los que nos unen la batería a la bombilla.
El interruptor es el encargado de cerrar el circuito (funcionamiento) y abrirlo (apagado).
Y ¿Qué ha ocurrido con los recipientes de agua?…
Bien, buena observación del lector, se nota que está atento.
El recipiente “A” representa el borne o polo positivo de la batería. Es donde se encuentra el mayor nivel de voltaje, si fuese una batería de coche, sería el valor de 12 voltios (equivalente a los metros de altura del depósito “A”).
El recipiente “B” representa el borne de menor voltaje de la batería, digamos en una primera aproximación que sería el valor de 0 voltios. (Ya veremos más adelante que no es exactamente así, pero vamos a tomarlo como tal para no liar al lector en este momento).
Ejercicio:
Si tenemos en el circuito eléctrico de la imagen anterior, una batería de 12 voltios ¿qué intensidad de corriente eléctrica “I” (en amperios) pasará por el circuito sabiendo que la resistencia de la bombilla es de 11,5 ohmios, la resistencia de los conductores e interruptor es de 0,5 ohmios? Se desprecia en este caso la resistencia interna de la batería.
Una pista, porque no lo hemos dicho todavía. La intensidad de corriente es igual a la tensión o diferencia de potencial dividido por la resistencia del circuito. Esto es la Ley de Ohm. (No confundir con la Ley d’Ont que es la que establece el reparto de cargos electos en función del número de votos conseguidos… pero aquí hablamos de otra cosa). La resistencia de este circuito es la suma de las resistencias individuales (ya veremos este punto más adelante).
Respuesta:
I = 12 voltios / (11,5 + 0,5) ohmios = 1 Amperios
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1. CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD (continuación)
LEY DE OHM
La ley de ohm relaciona la tensión con la resistencia y la intensidad de corriente que circulará por un circuito. Nos indica que la intensidad de corriente es directamente proporcional a la tensión o diferencia de potencial o voltaje, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito al paso de la corriente eléctrica.
En la siguiente imagen, hemos puesto un circuito eléctrico compuesto por un generador “G”, que tiene una resistencia interna denominada “Ri”. Una resistencia “Rr”. Finalmente se conectan con unos conductores cuya resistencia es “Rl”.
Cuando hablamos de tensión, diferencia de potencial o voltaje nos referimos normalmente a la tensión que tenemos en bornes de una batería, generador eléctrico o entre dos puntos.
Fuerza electromotriz.- (E) es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial (U) entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Es una característica de cada generador eléctrico.
La fuerza electromotriz se mide en voltios. En el circuito de la imagen 7, tenemos un generador G que alimenta un circuito donde hay una resistencia de un receptor denominado Rr y la propia resistencia de los conductores denominados Rl, pero también hay una resistencia eléctrica interna del generador, denominada Ri.
En el circuito así definido se encuentran todas las resistencias en serie, esto es, la intensidad de corriente es la misma para todas las resistencias del circuito. Por tanto la resistencia total será la suma de las resistencias individuales:
Rt = Ri + Rl + Rr
La intensidad del circuito será:
I = E / Rt, es decir el cociente entre la fuerza electromotriz y la resistencia eléctrica total del circuito.
Llamamos caída de tensión de un conductor (resistencia, generador, receptor en general) a la diferencia de potencial, caída de voltaje, que existe entre los extremos del mismo. Este valor se mide en voltios y representa el gasto de fuerza que implica el paso de la corriente por ese conductor (resistencia, generador, receptor en general). Así pues, la caída de tensión en el receptor, la línea y el generador de nuestro circuito será:
cdU receptor = I x Rr
cdU conductor = I x Rl
cdU generador = I x Ri = Ei
La caída de tensión que existe en el generador (en su interior) es Ei y es la diferencia entre la fuerza electromotriz y la tensión en bornes del mismo U.
E = Ei + U
Siguiendo el proceso deductivo, al final de la imagen 7, se obtiene la expresión de la Ley de Ohm en función de la diferencia de potencial, tensión o voltaje en bornes de un generador.
En la imagen 8 vamos a realizar un ejercicio. Se trata del mismo circuito que el anterior donde tenemos los valores siguientes:
– Fuerza electromotriz del generador = 12 voltios
– Resistencia del receptor = 12 ohmios
– Resistencia interna del generador = 0,3 ohmios
– El conductor del circuito es de cobre y hemos utilizado 14 metros de una sección de 0,5 milímetros cuadrados. La resistividad del cobre es de 0,018 ohmios por milímetro cuadrado dividido por metro.Se desea conocer:
– La resistencia del conductor “Rl”
– La intensidad de corriente
– La tensión en bornes del generador
– Las caídas de tensión en el conductor, el receptor “Rr” y en el generador.IMAGEN 08
IMAGEN 09
IMAGEN 10
IMAGEN 11En el desarrollo del ejercicio puede verse que un generador con una fuerza electromotriz “E” que es superior a la diferencia de potencial, voltaje o tensión en bornes del mismo. Esto se debe a que en su interior existe una resistencia (aunque es pequeña) al paso de la corriente eléctrica, que circula por todo el circuito. Ello produce una caída de tensión interna de I x Ri = 0,28 voltios lo que supone que en bornes del generador exista una tensión de 12 – 0,28 = 11,72 voltios.
Estos 11,72 voltios son los que se emplean en el circuito de la siguiente forma:
– En la línea caen 0,47 voltios (Rl x I = 0,3 x 0,94)
– En el receptor caen los restantes, 11,25 voltios (Rr x I = 12 x 0,94)Si utilizamos la expresión de la Ley de Ohm en función de la diferencia de potencial en bornes (U) de la imagen 7, obtenemos:
I = (12-0,28) / (0,3 + 12) = 0,94 A
¿Y por qué debe saber calcular esto un TPRL?
Pues, adelantándonos al desarrollo del temario, podríamos hacer una pequeña comparación:
Imaginemos que Rr es la resistencia de una persona sometida a un contacto eléctrico entre mano y pie, donde existe un generador con una tensión de U = 11,72 voltios y circula una intensidad de 0,94 amperios. Por tanto, hemos podido calcular dos datos importantes para saber el peligro al que está expuesto una persona. Estos datos son:
– Tensión de contacto (la caída de tensión en el hombre) = 11,25 voltios
– Intensidad de corriente que atraviesa la persona = 0,94 amperios
Ahora deberíamos saber si estos datos son permisibles para una persona o no, y con ello si la situación es peligrosa o no, cuestión que veremos más adelante.
Sin entrar en una complicada “teoría de circuitos”, debemos analizar tres tipos de circuitos eléctricos, estos son: circuito en serie, en paralelo y mixto.
El “circuito en serie” es el formado por todos los receptores unidos entre si de forma que el extremo final del primero se una con el principio del segundo y así sucesivamente hasta tenerlos todos unidos. El generador se unirá también en serie al conjunto de los receptores.
En este circuito puede verse fácilmente que la intensidad de corriente que atraviesa todos sus elementos es la misma, es decir, la intensidad es constante.
La resistencia del circuito en serie es la suma de las diferentes resistencias que lo componen.
Por tanto la tensión en bornes del generador será igual a la suma de las caídas de tensión de cada una de las resistencias, es decir:
U = I x R1 + I x R2 + … + I x Rn = U1 + U2 + …+ Un
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Realicemos un nuevo ejercicio, en este caso de resistencias en serie.
La resistencia total es igual a la suma de resistencias.
La Intensidad = común = U/(R1+R2)
En cambio la tensión se divide en las dos resistencias: U1 = R1 x I y U2 = R2 x I
Es decir, la tensión en bornes del generador se divide en la tensión en R1 más la tensión en R2El “circuito en paralelo” es el formado por todos los receptores unidos entre si de forma que se unen todos los principios por un lado y todos sus finales por el otro lado. EL generador se unirá un lado a los principios de los receptores y el otro a los finales.
En este circuito puede verse fácilmente que la intensidad de corriente se divide en cada ramal del paralelo de receptores. Es decir, It = I1 + I2 + I3.
La resistencia del circuito en paralelo es la inversa de la suma de las inversas de los receptores que lo componen.
Por el contrario, en este circuito la tensión en bornes del generador es la misma que en todos los extremos de los receptores que forman el paralelo, es decir, la tensión es constante.
Por último, las intensidades de cada ramal en paralelo será igual a la tensión (que es constante) dividido por la cada resistencia.En el siguiente ejercicio se puede comprobar las características del circuito en paralelo.
La siguiente imagen muestra un circuito mixto. Este tipo de circuitos contiene una agrupación de resistencias en paralelo con resistencia en serie. En la imagen solo hay dos resistencias, R1 y R2 en paralelo y a su vez, están en serie con R3.
Para obtener la resistencia total o equivalente del circuito hay que calcular en primer lugar cada agrupamiento en paralelo, transformándolo en una resistencia que estará en serie con el resto. Cuando tengamos solo resistencias en serie, se calcula como tal.
Luego se obtiene la intensidad total ( I=U/R ) y las tensiones de cada elemento en serie.Mejor verlo con un ejemplo
Tenemos un circuito con las siguientes agrupaciones de resistencias en serie:
– R1 en serie
– R2-R3 en paralelo.
– R4-R5 en paralelo
– R6 en serieEl conjunto está conectado a un generador de 220 voltios.
Se pide calcular la resistencia del conjunto, la intensidad total, las tensiones en las agrupaciones en paralelo, las tensiones en las resistencias en serie, y las intensidades en las ramas de los paralelos.
Calculamos la resistencia del paralelo R2-3 y R4-5. Sumamos las resistencias en serie con las anteriores, obteniendo asi la resistencia global del circuito.
La intensidad total del circuito será la tensión en bornes del generador dividido por la resistencia global.
Las tensiones de las diferentes resistencias las obtenemos multiplicando la Intensidad por cada resistencia.
Por último, calculamos las intensidades de cada rama de los paralelos, dividiendo la tensión por la respectiva resistencia.
Observaciones:
a) La intensidad se divide en cada agrupación en paralelo en función del valor de la resistencia de cada rama.
b) La intensidad obtenida en el apartado anterior, es mayor cuanto menor resistencia tenga el ramal correspondiente.Aplicación práctica de lo anterior:
En la imagen 22 tenemos una “primera aproximación” de lo que es un circuito eléctrico real.
Nota 1.- Más adelante avanzaremos en materias que ahora nos desviarían de nuestro objetivo.
Digamos de momento que las tres fases R (marrón) S (negro) y T(gris), más el neutro (azul) dan suministro eléctrico a un puesto de trabajo en donde hay una maquina conectada a las fases R y S. El conductor de protección o también llamado “tierra” es verde y amarillo.
Las resistencias superiores del lado izquierdo representan el trafo (transformador) de la compañía eléctrica, el cual se conecta su punto neutro a tierra (ver nota 1) como sistema de protección. Los receptores eléctricos deben tener conectado a “tierra” sus partes accesibles al usuario y que sean conductoras de la electricidad (carcasas y tapas metálicas, por ejemplo).
La tensión Uc = la tensión de contacto de la persona es la tensión que existe entre la mano y el pie de la persona. Es importante este concepto porque sobrepasando de los 50 voltios la persona podría tener mayor peligro.
En este circuito nos encontramos los siguientes elementos:
a) Rl = Resistencia de la línea y trafo = 5 ohmios.
b) Rh = Resistencia de la persona = 1600 ohmios.
c) Rf = Resistencia del fallo más la resistencia del conductor de tierra = 20 ohmiosSuponiendo que la tensión del circuito sea 230 voltios, se desea saber a qué tensión de contacto está sometida la persona y que intensidad de corriente pasa por ella.
Este circuito eléctrico es un circuito mixto. Por un lado tenemos la resistencia Rl en serie a una agrupación en paralelo formada por Rh y Rf.
Siguiendo los cálculos mostrados en la imagen 22, veremos que la tensión de contacto de la persona es de 171,75 voltios y que la intensidad de corriente que pasa a través de ella es de 0,11 amperios. Estos valores son muy peligrosos para la persona. En un circuito real, tenemos el automático diferencial que en caso de que se produzca esta situación abre el circuito protegiendo a la persona, pero eso lo veremos más adelante. De momento basta apreciar por qué nos interesa conocer un poco estos circuitos.Imagínese lo que ocurriría si la Rf es muy elevada o no existe y el diferencial no actuase, estuviese puenteado…. los 19,75 amperios pasarían por la persona.
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Otras expresiones que conviene conocer:
Potencia eléctrica: Es la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (W).
Si volvemos al símil hidráulico, habíamos hablado de una corriente de agua que pasaba del depósito A al B, o sea, litros por segundo de agua. Esta corriente se mantenía porque había una diferencia de altura H en metros. La potencia hidráulica en este caso es el producto de H x caudal, lo que equivale en el circuito eléctrico a U x I.
Esta expresión de la potencia eléctrica como el producto de la tensión por la intensidad de corriente corresponde a la de un circuito monofásico de corriente continúa. Es preferible utilizarla para simplificar los cálculos y obtener así valores de intensidades mayores de las que en realidad existen en un circuito trifásico de corriente alterna. Si a estas intensidades conseguimos situaciones seguras, en la realidad estaremos con mayor margen de seguridad, lo que representa un coeficiente de seguridad para nuestro objetivo.
La potencia eléctrica es una característica de cada equipo que depende de la resistencia del equipo y de la tensión a la que está conectado. Es decir, una bombilla de 100 vatios y 230 voltios (características nominales) si la conectamos a 127 voltios, no alumbrará lo mismo que con sus características nominales. Esto es debido a que la única característica de la bombilla que no cambia es su resistencia y si la tensión disminuye a la mitad, la intensidad de corriente también descenderá y la potencia entregada será menor.
Pero si conectamos la bombilla a una tensión superior, lo que ocurrirá es que su filamento se fundirá porque circulará más intensidad de corriente que la que admite su resistencia. Realice un ejemplo numérico y compruébelo.
La potencia eléctrica se puede poner en función de la tensión y la intensidad de corriente, pero sustituyendo la Ley de ohm, se puede obtener en función de la resistencia y la intensidad o en función de la tensión
Efecto Joule:
El efecto Joule, en electricidad, es el que define el calentamiento de un conductor al paso de una corriente eléctrica por ellos. Es la transformación de la energía eléctrica en calorífica, provechosa en muchas ocasiones pero muy perjudicial en otras.
Este calor es proporcional a la potencia eléctrica que suministra el conductor por el tiempo que circula por ellos, o sea, a la intensidad de corriente al cuadrado por la resistencia del mismo y por el tiempo.
Una aplicación buena es la utilización de fusibles que se ponen en las instalaciones para que a una determinada potencia se funda este trocito de conductor en lugar de toda la instalación, protegiéndola. Una calefacción eléctrica se apoya en este principio, emitiendo un calor que puede soportar la propia resistencia que lo produce, ya que el objetivo es transmitirlo al ambiente.
Una sobrecarga de una instalación es la demanda de mayor intensidad de corriente de la que puede pasar por la sección de los conductores. En un caso extremo, un cortocircuito tiende a elevar la intensidad a valores muy superiores a los nominales, ya que la resistencia es muy baja, lo que conduce a un súper calentamiento instantáneo y el daño material consiguiente.
Clases de corriente eléctrica:
Existen dos clases diferentes de corriente eléctrica en las aplicaciones de la electricidad, estas son: corriente continua y corriente alterna.
Corriente continua es la que no cambia de polaridad a lo largo del tiempo y siempre circula en un mismo sentido. Esta corriente es la que se obtienen de las baterías, pilas o dinamos (generadores de corriente continua). En las pilas o baterías el valor de la tensión permanece prácticamente constante durante la mayor parte de su vida útil, cayendo en poco tiempo al final de su vida.
Corriente alterna es la que cambia de polaridad a lo largo del tiempo. La corriente eléctrica de suministro habitual es alterna de frecuencia 50 hertzios, es decir, su ciclo tiene dos alternancias, una positiva y otra negativa y la variación de polaridad es de 100 veces por segundo.
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La corriente alterna senoidal de 50 hertzios es la corriente normal de suministro eléctrico, tanto en producción, transformación, transporte y consumo.
Sus valores son la amplitud A, Periodo T y Frecuencia f, definidas en la imagen 26. Los valores normales de suministro son: A= 230 voltios, T= 20 ms y f=50 Hz.En la imagen 27 tenemos la representación de un la impedancia “Z”. Esta magnitud aparece en los circuitos eléctricos de consumo cuando hay conectados motores eléctricos, transformadores, bobinados, etc.
Si solo tuviésemos conectado resistencias (elementos resistivos puros) el valor de la impedancia sería el mismo que la resistencia (Z = R) y el valor de la potencia demandada sería P = I x R2. (al cuadrado)
Pero tenemos el efecto de las Reactancias, representada por “X”, que es producido por el efecto de inducción eléctrica. Consecuencia necesaria porque en caso contrario no tendríamos los beneficios de estos equipos.
La reactancia (vector vertical) ocasiona un desfase de 90º respecto de la resistencia (vector horizontal), ocasionando que la impedancia “Z” con un ángulo fi entre la resistencia e impedancia.
Al coseno de este ángulo se le denomina factor de potencia (cos fi) y cuanto menor valor tenga el ángulo fi menor será la reactancia “X” y por tanto menor la impedancia “Z”, motivo por el cual las compañías eléctricas penaliza un consumo excesivo de energía reactiva (la producida por la reactancia). Es decir, un ángulo pequeño supone un valor de su coseno alto (mayor de 0,85) lo que se considera normal.
La forma de corregirlo es con la instalación de baterías de condensadores en los puntos de consumo que ocasionan un efecto igual pero inverso de la reactancia “X”, disminuyéndola y ocasionando una menor impedancia “Z” y un cos fi mayor de 0,85.
En la imagen 28 se representa un sistema trifásico donde se marcan las fases R, S y T. Se trata de una conexión en estrella, es decir se unen todos los finales en un punto de donde sale el neutro “N” y de los principios salen las fases R, S y T.
En estas condiciones la tensión simple “Us” es la obtenida entre fase (R,S o T) y neutro N, que en adopta un valor nominal de 230 voltios.
La tensión obtenida entre fases (R-S, R-T o S-T) es tensión compuesta y tiene un valor de raíz de 3 por la tensión simple, o sea, 380 voltios.
En la imagen 29 se muestra una conexión trifásica en triángulo. En este tipo de conexión la tensión simple es igual que la tensión compuesta e igual a 380 voltios.
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SISTEMAS DE CONEXIÓN DEL NEUTRO Y DE LAS MASAS EN REDES DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
Se describen a continuación los sistemas de conexión del neutro en los centros de transformación y de las masas de los equipos receptores para obtener la mejor protección contra choques eléctricos en caso de defecto (contactos indirectos) y contra sobreintensidades.
Todo ello, forma parte de la Instrucción Técnica Complementaria 08 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión. (Se recomienda su lectura).
La denominación de los sistemas de conexión es como se describe en la imagen nº 30.
De todos los sistemas, cabe destacar que el utilizado para instalaciones receptoras alimentadas directamente desde una red de distribución pública de baja tensión es el esquema “ T T ”, mientras que para instalaciones de baja tensión alimentadas desde un centro de transformación de abonado, donde se podrá escoger el sistema de conexión más idóneo según el establecimiento.
Es decir, como sistema público de distribución de energía eléctrica se utiliza el “T T”. Más adelante explicaremos las razones que lo justifican.
Los esquemas “TN” tienen un punto de la alimentación, generalmente el neutro o compensador, conectado directamente a tierra y las masas de la instalación receptora conectadas a dicho punto mediante conductores de protección. Se distinguen tres tipos de esquemas TN según la disposición relativa del conductor neutro y del conductor de protección:
1.1.- Con conductor de protección y conductor neutro separados “S”. (imagen 31)
1.2.- Con conductor de protección y conductor neutro común “C”. (Imagen 32)
1.3.- Sistema mixto de los dos anteriores “C-S”. (Imagen 33)En estos sistemas de conexión “TN” cualquier intensidad de defecto franco fase-masa es una intensidad de cortocircuito. El bucle de defecto está constituido exclusivamente por elementos conductores metálicos.
El esquema “TT” tiene un punto de alimentación, generalmente el neutro o compensador, conectado directamente a tierra. Las masas de la instalación receptora están conectadas a una toma de tierra separada de las tomas de tierra de la alimentación (imagen nº 34).
En este esquema las intensidades de defecto fase-masa o fase-tierra pueden tener valores inferiores a los de cortocircuito, pero pueden ser suficientes para provocar la aparición de tensiones peligrosas.
El esquema “IT” no tiene ningún punto de la alimentación conectado directamente a tierra. Las masas de la instalación receptora están puestas directamente a tierra (imagen nº 35). En este esquema la conexión del punto de alimentación conectado a tierra mediante una impedancia ofrece la ventaja de evitar la aparición de tensiones de contacto peligrosas. En este tipo de esquema se recomienda no distribuir el neutro.
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