Manual Electricidad Residencial

MANUAL DE ELECTRICIDAD

RESIDENCIAL

PREPARADO POR

ING. JULIO CÉSAR LIRANZO

MANUAL ELECTRICIDAD RESIDENCIAL

La Electricidad Residencial comprende el conjunto de dispositivos que van desde el centro de transformación que sirve la energía eléctrica hasta el medio de conexión del dispositivo que la consume.

Este material didáctico contiene conceptos, características, descripciones y procedimientos de cálculos e instalaciones y está diseñado para ser complementado con una serie de prácticas programadas secuencialmente para formar competencias conceptuales, procedimentales y actitudinales con el propósito de obtener una formación integral y efectiva de técnicos en la Electricidad Residencial.

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

Thales de Miletus (630-550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos.

Ámbar en el idioma griego se escribe elecktron, de ahí proviene el nombre de electricidad.

En 1600

La Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544-1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo éste trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo.

Gilbert fue el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "elektron" = ambar.

Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz.

En 1733

El Francés Francois de Cisternay Du Fay (14/Sep/1698 - 1739) fué el primero en identificar la existencia de dos cargas eléctricas, las cuales denominó electricidad vitria y resinosa:

Positiva y Negativa.

En 1752

Benjamín Franklin (1706-1790) demostró la naturaleza eléctrica de los rayos.

Desarrolló la teoría de que la electricidad es un fluido que existe en la materia y su flujo se debe al exceso o defecto del mismo en ella. Invento el pararrayos.

En 1776

Charles Agustín de Coulomb (1736-1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

donde:

- F = fuerza electrostática que actúa sobre cada carga Q1 y Q2

- k = constante que depende del sistema de unidades y del medio en el cual se encuentran las cargas

- r = distancia entre cargas

En el vacío y utilizando el sistema de unidades MKS, la constante k es:

donde:

entonces:

Con este valor de k, las cargas se expresan en coulombios, la distancia (r) en metros, para obtener una resultante de fuerza en Newtons.

- Si las cargas son de signo opuesto (+ y -), la fuerza "F" será negativa lo que indica atracción

- Si las cargas son del mismo signo (- y - ó + y +), la fuerza "F" será positiva lo que indica repulsión.

Coulomb es la unidad de medida de Carga eléctrica

En 1800

Alejandro Volta (1745-1827) construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica. Su inspiración le vino del estudio realizado por el Físico Italiano Luigi Galvani (1737-1798) sobre las corrientes nerviosas-eléctricas en las ancas de ranas.

Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente contínua, fue así como desarrollo la Pila.

Volt es la unidad de medida del potencial eléctrico (Tensión).

En 1823

William Sturgeon (1753-1850) Inglés construye el primer electroimán.

Electroimán

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En 1823

Andre-Marie Ampere (1775-1836) establece los principios de la electrodinámica, cuando llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotríz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma dirección, y se repelen cuando fluyen en contra.

Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica.

En 1826

El físico Alemán Georg Simon Ohm (1789-1854) fué quien formuló con exactitud la ley de las corrrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se conoce como la ley de Ohm.

Ohm es la unidad de medida de la Resistencia Eléctrica.

R= V / I

R=Resistencia; V=Voltaje; I=Intensidad de la Corriente

En 1831

Michael Faraday (1791-1867) Establecer que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento.

Faradio es la unidad de medida de la Capacitancia Eléctrica.

En 1845

Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) Físico Alemán a los 21 años de edad, anunció las leyes que permiten calcular las corrientes, y tensiones en redes eléctricas. Conocidas como Leyes de Kirchhoff I y II.

Thomas Alva Edison (1847-1931) Produce la primera Lámpara Incandescente con un filamento de algodón carbonizado. Este filamento permaneció encendido por 44 horas.

En 1882 Edison instaló el primer sistema eléctrico para vender energía para la iluminación incandescente, en los Estados Unidos para la estación Pearl Street de la ciudad de New York.

En 1888

Nikola Tesla (1857-1943) Serbio-Americano inventor e investigador quien desarrolló la teoría de campos rotantes, base de los generadores y motores polifásicos de corriente alterna.

A Tesla se le puede considerar, sin ninguna duda, como padre del sistema eléctrico que hoy en día disfrutamos.

Tesla es la unidad de medida de la densidad de flujo magnético

Algunas de sus patentes (+700):

En 1888 Motor de inducción, el método para convertir y distribuir corrientes eléctricas, el Motor de corriente alterna, el Sistema de transmisión de potencia, el Generador eléctrico. Los derechos de sus patentes sobre sus sistemas de corriente alterna, transformadores, motores y generadores, los vendió a George Westinghouse (1846-1914) fundador de Westinghouse Company, pionera en el desarrollo comercial de la corriente alterna.

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones.

- La Corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo.

Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones.

Cuando los átomos alteran su estructura original, se cargan positiva o negativamente y se convierten en inones.

Ión: Es un átomo cargado positiva o negativamente.

MATERIALES CONDUCTORES, AISLANTES Y SEMICONDUCTORES

Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al paso de la electricidad. Generalmente son aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.

Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar)

Los materiales aislantes, no conducen la corriente eléctrica, cuyos átomos ni ceden ni captan electrones.

Entre esos materiales se encuentran el plástico, la mica, el vidrio, la goma, la cerámica, etc. Todos esos materiales y otros similares con iguales propiedades, oponen total resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Los semiconductores son materiales que permiten el paso de la corriente en situaciones especiales, entres estos encontramos: el silicio (Si), el galio (Ga) y el germanio (Ge). Son muy usados en el campo de la electrónica.

Los átomos de esos elementos son menos propensos a ceder electrones cuando los atraviesa una corriente eléctrica y su característica principal es dejarla pasar en un solo sentido e impedirlo en sentido.

Tabla de Conductividad y Resistividad de Materiales usados en la Electricidad (IEC)

La Comisión Electrotécnica Internacional (CEI o IEC por sus siglas en inglés, International Electrotechnical Commission) es una organización de normalización en los campos eléctrico, electrónico y tecnologías relacionadas. Numerosas normas se desarrollan conjuntamente con la ISO (normas ISO/IEC).

La CEI, fundada en 1904 durante el Congreso Eléctrico Internacional de San Luis (EEUU), y cuyo primer presidente fue Lord Kelvin, tenía su sede en Londres hasta que en 1948 se trasladó a Ginebra. Integrada por los organismos nacionales de normalización, en las áreas indicadas, de los países miembros, en 2003 pertenecían a la CEI más de 60 países.

-La resistividad es la resistencia eléctrica específica de un material. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohmios por metro (Ω•m).

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de él de partículas

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