investigacion 1: Ensamble y Mantenimiento de Hadware y Software.

 INVESTIGACION Nº 1

LA CORRIENTE ALTERNA (C.A.)

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de Alternating Current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA

Además de la existencia de fuentes de FEM de corriente directa o continua (C.D.) (como la que suministran las pilas o las baterías, cuya tensión o voltaje mantiene siempre su polaridad fija), se genera también otro tipo de corriente denominada alterna (C.A.), que se diferencia de la directa por el cambio constante de polaridad que efectúa por cada ciclo de tiempo.

Una pila o batería constituye una fuente de suministro de corriente directa, porque su polaridad se mantiene siempre fija.

 

Corriente alterna pulsante de un ciclo por segundo o hertz (Hz) .

Si hacemos que la pila del ejemplo anterior gire a una determinada velocidad, se producirá un cambio constante de polaridad en los bornes donde hacen contacto los dos polos de dicha pila. Esta acción hará que se genere una corriente alterna tipo pulsante, cuya frecuencia dependerá de la cantidad de veces que se haga girar la manivela a la que está sujeta la pila para completar una o varias vueltas completas durante un segundo.
En este caso si hacemos una representación gráfica utilizando un eje de coordenadas para la tensión o voltaje y otro eje para el tiempo en segundos, se obtendrá una corriente alterna de forma rectangular o pulsante, que parte primero de cero volt, se eleva a 1,5 volt, pasa por “0” volt, desciende para volver a 1,5 volt y comienza a subir de nuevo para completar un ciclo al pasar otra vez por cero volt.

Si la velocidad a la que hacemos girar la pila es de una vuelta completa cada segundo, la frecuencia de la corriente alterna que se obtiene será de un ciclo por segundo o hertz (1 Hz). Si aumentamos ahora la velocidad de giro a 5 vueltas por segundo, la frecuencia será de 5 ciclos por segundo o hertz (5 Hz). Mientras más rápido hagamos girar la manivela a la que está sujeta la pila, mayor será la frecuencia de la corriente alterna pulsante que se obtiene.

Seguramente sabrás que la corriente eléctrica que llega a nuestras casas para hacer funcionar las luces, los equipos electrodomésticos, electrónicos, etc. es, precisamente, alterna, pero en lugar de pulsante es del tipo sinusoidal o senoidal.

 

Corriente Directa. (CD)

Se le llama Corriente Directa a la Intensidad (cantidad) de corriente que circula por un circuito eléctrico sin variaciones de polaridad, magnitud y dirección, es decir que desde el instante mismo que es producida por la fuente se mantiene constante en todos sus vectores, si la graficamos tenemos.

Todas las pilas eléctricas primarias y secundarias, secas y húmedas, incluyendo el acumulador automotriz generan este tipo de corriente eléctrica; asimismo existen algunos generadores de corriente eléctrica directa en uso de algunos automóviles y camiones de carga y de pasaje, y en algunas aplicaciones industriales.

 

 

Tierra Fìsica.

 

¿PARA QUE SIRVE?

¿PORQUE LA INSTALAN LOS FABRICANTES DE EQUIPOS?

Se conoce como TIERRA FISICA a una conexión "extra" que algunos aparatos eléctricos y electrónicos tienen a través de la clavija de conexión a la corriente eléctrica.

Antecedentes

Debido a que muchas de las instalaciones y contactos que tenemos en nuestras casas / negocios / industrias , no están preparadas para tener esta tercera conexión, utilizamos diferentes métodos para poder conectar estos aparatos:

1.- Cortamos la clavija y le ponemos una clavija de 2 terminales.
2.- Compramos un adaptador.
3.- Instalamos un tomacorrientes de 3 terminales pero no conectamos la terminal de tierra.

Porqué nuestros aparatos funcionan sin esta conexión?

Seguramente porque esta tercera conexión está de más, sería la respuesta de mucha gente.

¿Qué equipos tienen esta tercera conexión?

Función de la Tierra Física

La principal razón de la conexión a una Tierra Física, es la de protegernos de una descarga eléctrica. La función de la terminal de Tierra Física es la de aterrizar o mantener a un voltaje de cero volts, toda la estructura metálica de la máquina. De esta manera, si por alguna razón, un conductor eléctrico que tenga un voltaje superior a cero volts, tocara a la estructura de la máquina, esta estructura sigue estando a cero volts, impidiendo que el voltaje del conductor que la tocó, ocasione daños o lesiones a los usuarios de la máquina (clientes, vendedores, técnicos).

La Tierra Física es una conexión real a la tierra. Para instalaciones domésticas normalmente se hace esta conexión, enterrando una varilla de cobre de 3 metros, en un lugar que regularmente esté húmedo para que se haga un buen contacto eléctrico con la tierra.

Del lado del equipo la terminal "extra" de la clavija, va conectada a una superficie metálica del aparato, no va a ningún otro lado. Es por esto que los aparatos funcionan aún sin esta conexión, ya que no forma parte del circuito eléctrico que hace funcionar al aparato.

Si por alguna razón, una terminal que tiene un voltaje (p. ej. 110VAC), toca el chasis metálico del aparato y éste está conectado a una Tierra Física, se provoca un corto circuito que hace que se "bote" una pastilla o se funda un fusible y deja de existir peligro.

Si el chasis metálico no está conectado a la Tierra Física, entonces el chasis queda conectado a un voltaje que está "esperando" cerrar el circuito a tierra. Una de las maneras de cerrar este circuito es a través del cuerpo humano. Si una persona toca un chasis que tiene un voltaje aplicado, es probable que el circuito se cierre a tierra a través de ella.

Dependiendo de las condiciones del ambiente (piso mojado, lloviendo, tipos de suela de zapato), la corriente que circulará por la persona puede resultar mortal. No se necesitan grandes cantidades de corriente eléctrica para que una persona pueda resultar afectada. Debido a que el corazón funciona con impulsos eléctricos, a veces pequeñas corrientes eléctricas que pasen por el corazón, pueden interrumpir el ritmo cardíaco y el corazón dejará de latir.

Conexiones eléctricas en una clavija o contacto con Tierra Física.

Aunque la conexión con la Tierra Física es importante, también lo es la conexión que va a cada una de las otras dos terminales. La conexión del "NEUTRO" y del "VIVO" en una instalación de 110 VAC, tienen cada una su lugar asignado en la clavija.

 Normalmente el NEUTRO va conectado directamente a una de las terminales del motor, lámpara, transformador, etc., dentro del equipo y el VIVO es la terminal que cortan los interruptores o relevadores que se utilizan para activar un circuito.

Por esto, es importante que los contactos en los cuales se vaya a conectar una máquina o equipo, tengan la polaridad descrita en la figura 1 y que la terminal de tierra tenga una conexión a una tierra física. Seguramente que nunca pensaríamos cortar una manguera del sistema de frenos de nuestro automóvil, sin embargo, es una práctica, que a veces se ha vuelto común, el cortar la terminal de tierra, para que la clavija pueda entrar en un contacto que nada mas tiene dos ranuras.

Por otra parte es muy importante que al darle mantenimiento a una máquina, se desconecte la energía eléctrica para evitar el peligro de una descarga eléctrica y se deben extremar las precauciones al trabajar en ambientes húmedos o con el piso mojado o lloviendo, ya que bajo esas circunstancias, nuestro cuerpo se convierte en un excelente conductor de corriente eléctrica, desafortunadamente el cuerpo humano no está diseñado para soportar estas descargas.

Regulaciones Oficiales

En México existe una Norma Oficial Mexicana que determina las pruebas a las que se deben someter los equipos eléctricos y electrónicos, para verificar que cumplen con los requisitos de seguridad. Es la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SCFI-1993.

A continuación está un extracto de esta Norma:

" Esta norma establece los requisitos de seguridad que deben cumplir por diseño y construcción los aparatos electrónicos que utilizan para su alimentación tanto la energía eléctrica del servicio público como otras fuentes de energía tales como pilas, baterías, acumuladores, etc. con el propósito de prevenir y eliminar los siguientes riesgos para la incolumidad corporal de los usuarios y para la conservación de sus bienes:

1.1 Descargas eléctricas provocadas por fugas de corriente eléctrica o descargas entre los aparatos y el cuerpo humano.

1.2 Quemaduras del cuerpo humano provocadas por contactos accidentales o voluntarios con partes accesibles sobrecalentadas.

1.3 Daños corporales y afectaciones materiales provocados por la inestabilidad mecánica de los aparatos y/o por el funcionamiento de sus partes móviles.

1.4 Daños corporales y afectaciones materiales por fuegos e incendios originados por los aparatos durante el funcionamiento.

1.5 Consecuencias patológicas y genéticas de la exposición del cuerpo humano a dosis excesivas de radiaciones ionizantes emitidas durante el funcionamiento de los aparatos que incluyan circuitos con potenciales iguales o superiores a 16 kV (cresta). "
" 4.28.- Aparato clase I.

Aparato en el cual la protección contra choque eléctrico no se limita exclusivamente a un aislamiento básico, sino que se incluye una medida de seguridad adicional que consiste en una conexión a tierra de todas las partes conductoras accesibles del aparato mismo, por medio de un conductor que forma parte del cordón de alimentación y que se conecta a la instalación eléctrica doméstica, la cual incluye a un tercer conductor y dispositivo de contacto de tierra; de esta manera, las partes conductoras accesibles nunca pueden volverse peligrosas en caso de existir falla del aislamiento básico ya que están permanentemente aterrizadas y un cortocircuito eventual entre la fase de la red y partes accesibles provocan la interrupción de un fusible y la consecuente separación entre la red eléctrica y el aparato. "

"10.2.3 … Los aparatos clase I deben estar provistos con una terminal de tierra de seguridad o un contacto en el cual se pueden conectar confiablemente las partes metálicas accesibles … "

En México, es requisito que todos los equipos y aparatos que vayan a tener contacto con el público en general, deben estar certificados bajo esta norma. Las certificaciones de los equipos las hacen laboratorios profesionales independientes que tras someter a los equipos a las diferentes pruebas exigidas por la norma, otorgan la Norma Oficial Mexicana (NOM) si es que los equipos pasaron todas las pruebas.

El que un equipo cuente con esta certificación oficial, es garantía de que cumple con los requisitos de seguridad requeridos por la norma.

 

Fusible.

 

 

Se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un soporte adecuado, un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

   

Quizá el dispositivo mas simple de protección del motor contra sobreintensidades es el fusible. Los fusibles están divididos en dos grandes grupos: fusibles de baja tensión (600 V o menos) y fusibles de alta tensión ( mas de 600 V ) . Hay tres tipos de fusibles. El tipo de cartucho o contacto de casquillo, mostrado en la figura, es útil para las tensiones nominales entre 250 y 600 Ven los de tipo fijo y recambiable. El tipo fijo mostrado en el esquema contiene polvo aislante ( talco o un adecuado aislante orgánico) redondeando el elemento fusible. En caso de cortocircuito, el polvo tiene como misión: (1) enfriar el metal vaporizado, (2) absorber el vapor metálico condensado, y (3) extinguir el arco que pueda mantenerse en el vapor metálico conductor. La presencia de este polvo es la que confiere al fusible su alto poder de ruptura en el caso de cortocircuitos bruscos.

l tipo tapón fusible, el cual funciona a la tensión nominal de 125 V, estando disponible en le comercio para bajas corrientes nominales de hasta 30 A. Estos fusibles poseen una base roscada y están proyectados para ser utilizados en arrancadores reducidos o en cajas de interruptores de seguridad a 125 V, en motores de pequeña corriente. Por regla general, los fusibles protegen contra los cortocircuitos mas bien que contra las sobrecargas

.

Se han efectuado ensayos para mejorar las características del fusible en las aplicaciones a los motores de forma que, con valores nominales inferiores, permitan protecciones contra sobrecargas y de cortocircuitos. Un tipo de fusible llamado fusible temporizado, que existe en los tipos de cuchillas, cartucho y tapón, proporciona un gran retardo en el caso de sobrecargas momentáneas o sostenidas antes de desconectar el circuito. Estos fusibles contienen dos elementos en serie ( o paralelo ): (1) un elemento fusible estándar para la protección de cortocircuitos ( 25 a 50 veces la corriente normal) y (2) una disposición contra sobrecarga, o interruptor térmico de hasta cinco veces la corriente nominal que proporciona una característica de retardo de tiempo inverso. La cualidad de tiempo inverso significa que, por ejemplo el circuito será conectado por este ultimo elemento en unos 3 minutos( a 5 veces la corriente nominal), hasta aproximadamente 10 segundos ( a unas 20 veces la corriente nominal), ya que el efecto térmico varia con el cuadrado de corriente. Por tanto un fusible de valor nominal relativamente pequeño puede ser empleado para procurar la protección contra sobrecargas y sin llegar a desconectar el circuito durante los periodos de elevación transitoria de la corriente en el arranque o en el frenado. En el caso de cortocircuito, el elemento fusible estandar de acción instantánea interrumpe inmediatamente el circuito para evitar desperfectos.

Otro tipo aparte de fusible que ha sido fabricado, intenta mejorar la capacidad de limitación de corriente de estos dispositivos antes de que la corriente de cortocircuito alcance su máximo o un valor de régimen permanente.

Los fusibles de cartucho comunes poseen cierta capacidad de limitación de la corriente ya que interrumpen el circuito casi instantáneamente antes de que el cortocircuito tenga la oportunidad de existir y fundir o unir los contactos de los disyuntores o relés de máxima. El fusible de potencia limitador de la corriente contiene elementos fusibles de aleación de plata rodeados por cuarzo en polvo.

Por encima de 600V se emplean fusibles especiales de alta tensión que incluyen varios órganos para extinguir el arco que se podría mantener, particularmente a alta tensión, cuando el elemento fusible se vaporiza a causa de la corriente excesiva.

Los tipos de fusibles de alta tensión más comunes son:

1 el fusible de desionizacion con ácido bórico liquido.

2.- el fusible de expulsión,

3.- el fusible de material sólido

Combinación del fusible y del relé de sobrecargas

Aunque los propios fusibles presentan, naturalmente, la protección de cortocircuitos o de corriente máxima ruptura, su protección contra sobrecargas esta algo limitada por las razones anteriormente citadas. Los relés de máxima están proyectados para funcionar desde el 110 al 250 por ciento de sobrecarga con corrientes máximas de ruptura de hasta 10 veces la corriente nominal. La figura 1-1d muestra el conjunto combinado de fusible y relé de máxima que comprende los sistemas de protección de sobrecargas y cortocircuito. El tiempo de operación del relé de máxima varia inversamente con la corriente de sobrecarga.

FUSIBLES DE EXPULSIÓN

Los fusibles se han producido por cerca de 100 años y hoy en día su uso está muy difundido alrededor del mundo. Estos desempeñan un papel vital en la protección de equipos y redes eléctricas asegurando que los efectos de las fallas que inevitablemente ocurren sean limitados y que la continuidad del suministro eléctrico a los consumidores sea mantenida a un alto nivel. Además, el costo de un fusible es incomparablemente más bajo que el del equipo que protege (p.ej. transformador), por eso el uso de fusibles reduce considerablemente el costo final de energía.

Hay varios tipos de fusibles, según sus características constructivas y los valores nominales y de falla que manejan:

·         Fusibles tipo K son llamados fusibles con elemento rápido. Tienen relación de velocidad* que varía de 6 para regímenes de 6 amperios y 8 para los de 200 amperios;

·         Fusibles tipo T son fusibles con elemento lento. Su relación de velocidad es, para los mismos regímenes, 10 y 13, respectivamente;

·         Fusibles tipo H son llamados fusibles de elemento extrarápido. Las relaciones de velocidad son 4 y 6.

·         Fusibles tipo DUAL son fusibles extralentos, cuya relación de velocidad es de 13 y 20 (para 0.4 y 21 amperios, respectivamente).

*relación de velocidad es la relación entre la corriente de fusión a 0.1 segundos y la de 300 segundos. (Para fusibles de capacidad mayor a 100 amperios, se toma el valor de 600 segundos.)

Los tipos K y T han sido preferidos por el sector eléctrico durante más de 20 años debido a su intercambiabilidad mecánica y eléctrica. Sin embargo, esta longevidad ha sido contrastada con la introducción de los fusibles tipo DUAL SLOW-RAPID ®, los cuales reportan grandes beneficios no sólo a la protección de la red sino también en el máximo provecho de la capacidad de los transformadores de distribución donde son instaladLos fusibles tipo K y T son normalizados según las normas ANSIC 3742 y los fusibles tipo DUAL y tipo H bajo la norma NEMA SG2 - 1986.

Fusible convencional versus fusible Dual

 

Las conclusiones que se pueden sacar del análisis de las características de transformadores y de fusibles convencionales** son sorprendentes: para la protección completa del sistema se requieren 2 fusibles: uno para el transformador y otro para el sistema. La solución es un fusible tipo DUAL, llamado así porque en el mismo elemento se encuentran reunidas la protección contra cortos y sobrecargas, con la ventaja de no subutilizar la capacidad del transformador. El eslabón fusible DUAL presenta la mejor característica tiempo-corriente de todos los fusibles desarrollados hasta hoy. Además de permitir el uso máximo del transformador en su capacidad de sobrecarga, la construcción del fusible DUAL asegura la remoción inmediata del circuito en caso de falla del transformador o un daño esporádico. Por eso se recomienda el uso de los fusibles duales con el fin de obtener la mejor protección, evitar salidas innecesarias y poder sobrecargar el transformador a su máxima capacidad.

Continuidad Electrica.

 

La continuidad se refiere a ser parte de un todo completo o conectado. . En las aplicaciones eléctricas, cuando un circuito eléctrico es capaz de conducir vigente, demuestra la continuidad eléctrica. . También se dice que es "cerrado", debido a que el circuito está completo. " En el caso de un interruptor de la luz, por ejemplo, el circuito se cierra y capaz de conducir la electricidad cuando el interruptor se invierte en "on".   El usuario puede romper la continuidad eléctrica de presionar el interruptor en "off", la apertura del circuito y que los haga capaces de conducir electricidad.

Para los consumidores, el signo más evidente de que hay un problema con su continuidad eléctrica cuando se conecta el cableado está en los aparatos eléctricos no funcionan.   Sin embargo, las interrupciones imprevistas en la continuidad eléctrica puede tener serias consecuencias más, como los incendios eléctricos o daños en equipos eléctricos, y por lo tanto, se recomienda que todos los cables eléctricos se mantendrán en buen estado el bien y el mantenimiento adecuado.