Educación Tecnológica 1 año NES Unidad 1 Electricidad Circuitos eléctricos Año 2016 1
Sistemas eléctricos simples Antes de resolver esta guía te proponemos que ingreses en el campus y completes la actividad inicial de circuitos eléctricos para conocer tus ideas previas acerca de la electricidad. Circuitos Simples Llegó el momento de armar circuitos eléctricos. a. Con los elementos disponibles en tu kit, armen un circuito que permita encender una lamparita b. Cómo harían para encender y apagar la lamparita del circuito armado? (sin apagar la fuente) c. Dibujen el circuito armado en sus dos estados: encendido (cerrado) y apagado (abierto) Circuito con la lamparita encendida Circuito con la lamparita apagada d. Incorporen, al circuito anterior, un dispositivo llamado interruptor simple que permite controlarlo (encender y apagar la lamparita) e. Dibujen el circuito armado con el interruptor 2
Existe un conjunto de símbolos que se suelen utilizar para representar los circuitos eléctricos. Los símbolos son el resultado de acuerdos internacionales, para que se puedan utilizar en todo el mundo. Simbología eléctrica El organismo encargado en nuestro país de la normalización de los símbolos de electricidad es el IRAM. Los símbolos más comunes son: Pila o Fuente Lámpara M Motor Cruce de cables sin conexión Cruce de cables con conexión Interruptor Pulsador normal abierto Pulsador normal cerrado h. Para dibujar el circuito con su simbología deben ingresar en el programa Virtual Lab Armen, en el simulador, el circuito simple con su interruptor (switch de pared), fuente (pila) y una lamparita. i. Una vez armado activar la vista con simbología (View Schmatic), en sus dos estados, apagado y encendido. Comparen los símbolos con los presentados más arriba, correspondientes a las normas IRAM. Coinciden? 3
j. Dibujar, a continuación, el circuito utilizando los símbolos correspondientes. Nota: Tener en cuenta que la lamparita no se representa con sino con Circuito simple apagado (abierto) Circuito simple encendido (cerrado) Cortocircuito a. Cortocircuito: Decimos que se produce un cortocircuito cuando, en un circuito eléctrico, encontramos un camino cerrado en el que no se incluye un elemento que consuma o transforme la energía eléctrica. b. Utilizando el programa de simulación Virtual Lab, armen los siguientes circuitos y prueben su funcionamiento: 30 watt 30 watt c. Qué pasa en cada uno de los ejemplos cuando se cierra el interruptor?.. d. Explicación: Para poder entender lo que sucede selección en View Charges y podrán ver la circulación de los electrones. Ahora, pueden sacar alguna conclusión? 4
c. Qué sucedería si se armara estos circuitos con los elementos reales? Escribi una definición de cortocircuito. Circuitos serie y paralelo Analizando circuitos Serie y Paralelo a. Armen, con los componentes que crean necesarios, un circuito que permita encender 2 lamparitas con un solo interruptor. Luego dibujen el circuito: b. Observen las siguientes imágenes y completen sus características basicas Circuito serie Circuito paralelo c. Armen, con los componentes que crean necesarios, el otro circuito que aparece en la imagen d. Los circuitos anteriores funcionan igual? Observen las lamparitas y describan las semejanzas y las diferencias encontradas entre el circuito serie y el circuito paralelo: 5
e. Dibujen ambos circuitos con la simbología correspondiente: Diseñando Circuitos a. Una persona quiere encender dos lámparas de una habitación de modo independiente, es decir cada una con un interruptor diferente. b. Dibujen el diseño 6
Elementos de Control a. Diseñen con el simulador y luego completen la tabla con 5 circuitos eléctricos diferentes que cumplan con las siguientes especificaciones (a, b, c, d y e). Cada uno de ellos deberá utilizar un elemento de control diferente (los mismos están en la tabla). a. hacer sonar un timbre b. poner manualmente la luz en rojo o en verde en un cruce de ferrocarril c. encender y apagar la luz de la habitación d. regular el volumen de la radio e. encender la luz interior de la heladera al abrir la puerta, y apagarla cuando se cierra Elementos de Regulación y Control Nombre Dibujo Símbolo Características Diseño del circuito Interruptor Simple Pulsador Normalmente Abierto Pulsador Normalmente Cerrado Deja de hacer contacto al pulsarse. Se utiliza para la luz de la heladera Potenciómetro Interruptor simple con 2 salidas Verifiquen el funcionamiento armando los circuitos con los elementos del kit 7
Fuentes de Energía en Circuitos Simples. Construyan un circuito simple y varíen el voltaje de la fuente entre 3 y 12 Volts Qué sucede con la luminosidad? Armen el circuito con el simulador y aumenten su voltaje Qué sucede con la lamparita? Cómo podrían explicar lo sucedido? 8
Medición de voltaje El multimetro a. Midan el voltaje de la lamparita con el multímetro Para medir el voltaje deben conectar el selector en 20v porque los valores que van a medir son inferiores a 20v. b. Armen un circuito en serie y otro en paralelo y luego midan los voltajes de la fuente y de cada lamparita. Completen la siguiente tabla con los voltajes medidos CIRCUITO SIMPLE SERIE PARALELO FUENTE LAMPARITA 1 LAMPARITA 2 ---------------------------- c. Armen el circuito mixto de la figura y luego midan los voltajes de la fuente y de cada lamparita. Completen la siguiente tabla con los voltajes medidos Circuito a Circuito b 9
Qué diferencias hay entre los circuitos a y b? FUENTE LAMPARITA 1 LAMPARITA 2 LAMPARITA 3 LAMPARITA 4 Con el simulador armen los siguientes circuitos, midan los voltajes y completen la tabla Para medir los voltajes deben utilizar los lapicitos (punteros) uno de cada lado del objeto a medir. Completen la tabla CIRCUITO Serie Mixto FUENTE LAMPARITA 1 LAMPARITA 2 LAMPARITA 3 LAMPARITA 4 ---------------------------- LAMPARITA 5 ---------------------------- 10
Cálculos de circuitos a. Calculen el voltaje que recibe cada lamparita en el siguiente circuito, considerando que la fuente posee 36V L1 L5 L6 L2 L3 L4 L7 b. Calculen el voltaje que recibe cada lamparita en el siguiente circuito, considerando que la fuente posee 100V L2 L1 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L11 L10 L3 c. Agregar en el circuito, los siguientes interruptores Interruptor general Pulsador N/A para L1 y L2 Potenciómetro para L4 L1 L5 L6 L2 L3 L4 L7 e- Agregar en el circuito, los siguientes interruptores Interruptor para L6 y L7 Pulsador N/C para L1 Potenciómetro para L3 L4 L3 L2 L1 L4 L5 L5 L6 L6 L7 L7 L8 L9 L9 L8 L11 L10 11
La luz de la escalera a- Armen un circuito eléctrico que permita encender y apagar la luz de una escalera tanto desde arriba como desde abajo. : b- Cuál de los siguientes circuitos utilizarías? Por qué? c- Armen el circuito con el simulador. Utilicen 2 interruptores de 2 salidas que debido a que para funcionar la lamparita se deben encontrar en correspondencia, también se los llama llaves combinadas Interruptor simple de 2 salidas (en la figura hay 2) d- Armen con el siguiente kit el circuito anterior para verificar el funcionamiento. e- Los interruptores simples pueden tener 2 estados (abierto o cerrado): Abierto Cerrado En el caso de los interruptores simples con 2 salidas los estados son diferentes (1 o 2): 12
1 2 Dibujar los circuitos para explicar el funcionamiento de las llaves combinadas 13
Diseño de circuitos Circuito para 3 habitaciones: Se tiene tres habitaciones A, B y C. Diseñen 3 circuitos eléctricos: a. Diseñen (dibujen) un circuito que permita prender y apagar las 3 luces (una en cada habitación) con un solo interruptor. b. Diseñen (dibujen) un circuito que permita prender y apagar las 3 luces (una en cada habitación) cada una en forma independiente, con 3 interruptores. c. Diseñen (dibujen) un circuito que permita prender y apagar las 3 luces (una en cada habitación) con 2 interruptores, de modo que prendan A y B juntas y C independiente La Linterna a. Diseñen el circuito eléctrico de una linterna que posee un interruptor y un pulsador. La luz se puede encender o apagar con el interruptor. El pulsador permite emitir pulsos de luz a. Diseñen un circuito para una casa que tenga: 1 fuente 1luz para el baño con su interruptor 2 b. Diseñen un circuito para un autito eléctrico que tenga: 1 fuente (pilas) 4 luces (2 delanteras y 2 traseras) que se enciendan con un solo interruptor 1 bocina con un pulsador NA 1 motor que se controle con un interruptor. 14
Diseño de circuitos Problemas de aplicación 1- Alarma manual. a- Diseñen un circuito de manera que con el interruptor en la posición 1 se encienda la chicharra y en la posición 2 se enciendan 2 luces que se encuentran en paralelo entre sí. b- Qué agregarían al circuito anterior para que el mismo se puede apagar? (dibujen la solución). 2- El automóvil: a-armen el circuito eléctrico de la luz interior de un automóvil de dos puertas. La luz se debe encender al abrir cualquiera de las dos puertas y también desde una tecla en el tablero. (Recuerden el circuito de la heladera NC) b- Dibujen el circuito que armaron en el punto anterior. 3- Seguridad en el taller En un taller, un operario está encargado de colocar el material en la posición correcta para que una troqueladora automática corte determinado material. Es necesario asegurarse que el motor eléctrico de la máquina no comience a funcionar hasta que el operario no haya retirado sus manos de la zona de trabajo. Para esto se utiliza un circuito con dos interruptores, que permite activar el motor de la máquina sí y sólo sí el operario presiona uno con su mano derecha y el otro con la izquierda. a. Diseñen el circuito que permita el funcionamiento pedido. 15
c. El sistema anterior permite asegurar que el operario no corre peligro ya que tiene las manos ocupadas. Pero puede ocurrir que el sistema funcione aunque el material no esté en la máquina. Modifiquen el sistema anterior de manera que el motor sólo funcione cuando el material esté en la máquina y el operario presione los pulsadores. 4. Votación Unánime a. Diseñen un sistema que permita encender una lámpara cuando el resultado de una votación de 3 personas es unánime (Sólo se enciende cuando las 3 personas aprietan un pulsador). 5. sensores magnéticos a. Una embotelladora es una máquina que coloca la gaseosa en la botella y luego le coloca la tapa. Una vez que pasaron todas las botellas suena una alarma y se enciende una luz para que el operario coloque nuevamente botellas vacías en la máquina. Diseñen y armen un circuito eléctrico para que se encienda la luz y suene la bocina cuando pasó la última botella. b. Dibujen el circuito armado. Por una u otra puerta En un comercio con dos puertas de acceso, una luz se enciende cada vez que una persona pisa la alfombra al entrar o al salir por alguna de aquéllas. a- Diseñá el sistema que permite el funcionamiento pedido. 16
Ejercicios adicionales 1. En un negocio de ropa hay dos probadores. En cada probador, hay dos lámparas que se encienden con el mismo interruptor. Una de las lámparas está adentro para iluminar el probador. La otra está afuera para indicar que el probador está ocupado. En el negocio hay un interruptor general. Si está abierto, ninguna lámpara puede encenderse. Si cualquiera de las lámparas se quema, las demás siguen funcionando. Realizar el circuito que cumpla con los requisitos antes mencionados. 2. Dibujar un circuito eléctrico que tenga: o 4 lámparas en serie con un sólo interruptor que las controle. o 3 bocinas en paralelo con un pulsador NC que las controle. o 1 motor con pulsador N/A o 1 fuente. 3. Dibujar un circuito eléctrico que tenga: o 4 lámparas en paralelo con un sólo interruptor que las controle. o 5 lámparas en paralelo con un potenciómetro para controlarlas o 2 bocinas en serie con un pulsador NA que las controle. o 1 fuente. 4. Se quiere idear un circuito para un negocio que posibilite que 2 alarmas (buzzer) suenen con la misma intensidad si se abre una ventana. El sistema debe poder activarse cuando se retira el personal del negocio y desactivarse nuevamente al regresar al día siguiente. Al mismo tiempo que suena la alarma, deberá encenderse una luz que avise en la oficina de seguridad. 5. Dibujar un circuito eléctrico que tenga: o 2 lámparas en serie con un sólo potenciómetro que las controle. o 4 bocinas en serie con un pulsador NC que las controle. o 3 lámparas en paralelo con llaves combinadas. o 1 fuente. 6. Dibujar un circuito eléctrico que tenga: o 4 timbres en paralelo con un sólo potenciómetro que los controle o 3 lámparas en serie con un pulsador que las controle en paralelo con 1 lámpara controlada por un interruptor o Una sola fuente. 17
Cálculo de voltaje: 1. Calcular el voltaje y colocar los interruptores pedidos L1 Interruptor general Pulsador NA para controlar L4 Potenciómetro para controlar solo L1 L 8 L 7 L 9 =11V L6 L5 48 V L4 L2 L3 2. Calcular el voltaje y colocar los interruptores pedidos L5 Interruptor general Interruptor para L4 y L5 Interruptor para L6 y L7 L 8 L6 L 7 36 V L4 L1 L3 L2 L 9 3. Indicar para el siguiente circuito, la cantidad de volts para cada una de las lámparas. 25 V L 7 L 1 L 3 L 2 L 4 L8 L 9 L 5 L 6 L 1 = L 2 = L 3 = L 4 = L 5 = L 6 = L 7 = L9 L 8 = L9= Para el circuito anterior agregar donde creas conveniente: o Un interruptor que permita controlar todo el circuito o Un interruptor que controle L1 y L2. 18
Resolución de problemas 1. Dibujar el circuito de un auto con una luz que prenda al abrirse una puerta y una bocina que suene al presionarse un botón.justificar 2. Dibujar el circuito de un juguete con un motor que prenda al pulsar un botón y una luz que se prenda al abrir una puerta. Justificar Cuestionario para repasar 1. Qué tipo de circuito propondrías para controlar lámparas desde dos lugares diferentes (por ejemplo en una escalera)? Explica y realiza con dibujos aclaratorios. 2. Qué es un cortocircuito? 3. Qué es un circuito mixto? 4. Completa la tabla comparativa de circuitos Circuito Grafico Características básicas Simple Serie Paralelo Mixto 19