INSTITUTO DE ENSEÑANZA SECUNDARIA DOCTOR MARAÑÓN INICIACION A LA ELECTRICIDAD CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA. La corriente continua (DC) es aquella cuyo valor es el mismo a lo largo del tiempo. Por ejemplo la generada en una pila o una batería. La corriente alterna (AC) es aquella que su valor varía a lo largo del tiempo. Por ejemplo, la tensión generada por un alternador. En las instalaciones domésticas, la electricidad que se usa es corriente alterna. En España la frecuencia de la señal alterna es de 50 Hz y la V max es de 311v. Pero la V max no nos expresa un valor muy practico de la tensión. Se utiliza la Tensión Eficaz (V ef ). V max V ef = 2 Si sustituimos tenemos que V ef = 220 v. 5.1. TIPOS DE CORRIENTE ALTERNA. Existen dos tipos de corriente alterna de baja tensión: monofásica y trifásica. Monofásica. Es la que usamos en nuestras casas. En ella hay un cable en el que se producen los cambios de polaridad, que es el cable de fase, o fase, y otro cable, llamado neutro, que nos da la referencia para la diferencia de potencial. De esta manera, hay una diferencia de potencial de 220 V entre fase y neutro. Página 1
Trifásica. Es la que llega hasta los edificios procedente de la red de distribución. Hay tres cables de fase y uno de neutro (configuración en estrella). Entre fases, la diferencia de potencial es de 380 V, y entre fase y neutro, 220V. INSTALACIONES DE INTERIOR. Vamos a ver, brevemente, cómo es la instalación eléctrica de un edificio de viviendas, desde que se toma la corriente del suministro de la compañía eléctrica hasta que llega a cualquier electrodoméstico o lámpara de nuestra casa. SÍMBOLOS ELÉCTRICOS Página 2
ACOMETIDA: Enlace entre la red de distribución pública y la caja general de protección. Suele ser subterránea y pertenece a la compañía eléctrica. Está formada por los tres cables de fase y por el neutro. Cualquier fase, con respecto al neutro, tiene la misma tensión, es decir V ef = 220V. En viviendas unifamiliares llega únicamente uno de fase y el neutro. En las industrias, se utilizan las 3 fases (trifásica) y el neutro. CAJA GENERAL DE PROTECCIÓN O CAJA DE ACOMETIDA: Pertenece a los propietarios del edificio. Aloja los elementos de protección de la línea repartidora. En su interior hay tres fusibles (uno por cada fase) que protegen contra cortocircuitos. Tiene que estar en la fachada o en lugares de fácil acceso, como el portal. El fusible es un elemento de protección que se conecta a la fase. Está formado por un alambre metálico de un determinado grosor, de manera que cuando circula mas corriente de la que aguanta, se quema y se corta la corriente, evitando males mayores. LÍNEA REPARTIDORA: Enlaza la caja general de protección con la centralización de contadores del edificio. Hay tres cables de fase, uno de neutro y uno de protección. Suele pertenecer a la compañía eléctrica. CONTADOR Y CENTRALIZADORES: Al contador 1 El contador es el elemento encargado de medir y registrar el consumo de energía. Hay, por lo tanto, uno por usuario. Fusible Todos los contadores de un edificio están centralizados, en R un conjunto que recibe el nombre de centralización. Desde Al contador 2 Al contador 3 la centralización parte un cable de fase y un neutro para S cada usuario, por lo que al contador está llegando corriente monofásica. Antes de llegar al contador, el cable de fase está protegido por un fusible de seguridad. Suele pertenecer T N a la compañía eléctrica. En viviendas unifamiliares la línea repartidora llega directamente al contador, ya que no existe centralizador. DERIVACIÓN INDIVIDUAL: Líneas que unen el contador de cada abonado con el interruptor de control de potencia (ICP) instalado en el interior de la vivienda. Cada derivación individual esta formada por un conductor de fase, otro neutro y otro de protección (tierra). INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA (ICP): Dispositivo automático que está en la vivienda, es propiedad de la compañía eléctrica y está precintado. Se conecta en el conductor de fase que llega del contador (nunca en el neutro ni en el de protección). Si la potencia de los aparatos conectados es superior a la contratada, interrumpe el suministro. El usuario debe pagar, además de la energía consumida, una cantidad fija por la potencia contratada, de tal forma que cuanto mayor es la potencia contratada mayor es esa cantidad. Al contador 4 Página 3
CUADRO GENERAL DE MANDO Y PROTECCIÓN O CUADRO DE DISTRIBUCIÓN: Encargado de alojar todos los dispositivos de seguridad, protección y distribución de la instalación interior de la vivienda. Está compuesto por: Interruptor general automático (IGA). Es un magnetotérmico que protege contra sobrecargas y cortocircuitos. se desconecta cuando la corriente que circula por la fase es mayor que una determinada Intensidad máxima (la conexión es manual). Una sobrecarga es un aumento de corriente debida a algún problema. Un cortocircuito se produce cuando se unen la fase y el neutro directamente. Los magnetotérmicos pueden ser bipolares (cortan el neutro y la fase), o unipolares (corta solo la fase). Interruptor diferencial (ID). Protege contra contactos indirectos (derivaciones). Lo que hace es medir la diferencia entre la intensidad que entra en la casa y la que sale. Si hay alguna derivación a tierra, bien sea a través de un elemento metálico o bien a través de un cuerpo humano en contacto con algún conductor, parte de corriente que se va a través del mencionado elemento. Si la diferencia es mayor que 30 ma, el interruptor salta. Tiene que tener un pulsador de prueba, de tal manera que al presionarlo, el interruptor se abra, interrumpiendo el suministro de corriente a toda la vivienda Además el diferencial protege contra cortocircuitos. Página 4
Pequeños interruptores automáticos (PIAS). Son magnetotérmicos. Protegen contra sobrecargas y cortocircuitos a los conductores que forman los distintos circuitos independientes y a los receptores conectados. El número de PIAs en una vivienda es variable. Para una instalación media suelen ser: 2 1 circuito de alumbrado (de 10 A). 3 1 circuito de tomas de corriente (de 15 A). 4 1 circuito de lavadora, lavavajillas,... (de 20 A). 5 1 circuito de horno y vitrocerámica (de 25 A). Los circuitos se conectan a un PIA diferente para tenerlos aislados y en caso de que haya algún problema en un circuito, no afecte a los demás. En la figura siguiente se muestran todos los elementos explicados anteriormente: Acometida Cable de fase Cable neutro Caja de acometida 0000000 Contador Cable de fase (marrón) Cable neuto (azul) Línea repartidora Cable de protección (verde/amarillo) N N N N N N T ID 25 A 20 A 15 A 10 A ICP 30 ma IGA 40 A 40 A PIA PIA PIA PIA N N N N N N Cuadro general de mando y protección ALUMBRADO ENCHUFES LAVADORA Y LAVAVAJILLAS HORNO Y VITROCERÁMICA Página 5
ELEMENTOS DE CONTROL: Interruptor. Abre o cierra un circuito de forma permanente. Tiene dos posiciones y se controla manualmente. Dispone de una borna de entrada y otra de salida. Siempre se colocan en la fase. Su símbolo es el siguiente: Conmutador. Se utiliza fundamentalmente para accionar un dispositivo (bombilla) desde dos puntos distintos. Constan de una borna de entrada y dos de salida. Tiene dos posiciones. Su símbolo es el siguiente: Pulsador. Es un interruptor que sólo cierra el circuito mientras se mantenga pulsado. Su símbolo es: ELEMENTOS DE CONEXIÓN: Son los enchufes y los portalámparas. Sus símbolos son: CAJAS DE DISTRIBUCIÓN: Son cajas de plástico donde únicamente esta permitido realizar empalmes en los cables. Los empalmes se realizan mediante clemas. En la figura se muestra una caja de distribución cualquiera. A ella llegan tres cables: uno de fase, otro neutro y otro de protección. De aquí se distribuyen a los distintos puntos (enchufes, interruptores, conmutadores,...). Página 6
CONDUCTORES: Los conductores empleados en las instalaciones interiores son de cobre con un aislamiento de plástico. Dichos conductores se alojan bajo un tubo protector (Metálico, de PVC rígido o de PVC anillado), el cual puede ir superficial o empotrado. códigos de colores. Para evitar accidentes, el plástico protector de los cables usados en baja tensión tiene colores diferentes: Amarillo-verde a rayas: Conductor de protección. Azul claro: Neutro. Negro o marrón: Conductor de fase en monofásica. Negro, marrón y gris: Conductores de fase en circuitos trifásicos. sección de los conductores Tipo de circuito Sección conductor Alumbrado. 1,5 mm 2 Alimentación a tomas de corriente 2,5 mm 2 Lavadora, lavavajillas, calentador eléctrico. 4 mm 2 Cocina y horno. 6 mm 2 Aparatos de calefacción y aire acondicionado. 6 mm 2 Puestas a tierra Como ya se ha comentado antes, las instalaciones eléctricas presentan algunos riesgos que hay que eliminar; uno de los más peligrosos y difíciles de evitar es el de los contactos indirectos. Ya hemos visto que el Interruptor Diferencial protege contra las derivaciones, pero aún así siempre es necesario tener todos los aparatos conectados a tierra, de tal manera que todas las corrientes de derivación que se puedan producir se vayan por ese cable hasta el suelo. La puesta a tierra también debe proteger contra caídas de rayos en edificio. En la puesta a tierra, todos los cables de protección del edificio acaban uniéndose a unos electrodos, que están enterrados en el suelo. El Neutro con respecto a la Masa tiene 0 v, es decir, que entre el Neutro y la Masa no hay tensión. NORMAS DE SEGURIDAD. Finalmente, vamos a dar unas normas básicas de seguridad. No trabajar con tensión. Siempre hay que comprobar que hemos desconectado la corriente. Usar herramientas protegidas. Realizar las uniones mediante clemas. Nunca hay que enrollar los cables entre sí. Apretar correctamente los bornes de los mecanismos. Conectar las partes metálicas de los aparatos a tierra. Cuando se conecta un interruptor, siempre hay que hacerlo al cable de fase. Página 7
ESQUEMAS ELECTRICOS. Un esquema eléctrico es una representación en la que se muestra cómo se conectan y se relacionan entre sí las diferentes partes de una instalación eléctrica. Cada elemento se representa mediante un símbolo. Los esquemas eléctricos se representan de dos formas básicas: Representación unifilar. Se usa una única línea para representar cualquier cantidad de hilos conductores. Si se representa una instalación eléctrica en el plano de una casa, también define la ubicación de los componentes. Representación multifilar. Permite conocer con detalle cómo se relacionan entre sí las diferentes partes de una instalación. Se utiliza una línea para representar cada uno de los componentes. Es mucho más complejo, por lo que sólo se usa para representar esquemas sencillos o partes de una instalación. Algunos ejemplos de esquemas eléctricos básicos se muestran a continuación: Lámpara con interruptor: Tres lámparas en paralelo con interruptor: Página 8
Lámpara con conmutador: Tres enchufes en paralelo: Página 9