INFORMACION

Pueden acceder a www.emagister.com,y localizar Grupo de Ingenieria Electrica y selecccionar a Simon Ramos, donde encontraran varios documentos sobre electricidad.

FUENTES DE ENERGIA ELECTRICA

Energía eléctrica
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Consumo de energía eléctrica por país, en millones de kWh.
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se les coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico—para obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad.
La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.
Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de— que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energía mecánica, calórica y en algunos casos luminosa, gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.
Generación de energía eléctrica
{{ Actualmente la energía eléctrica se puede obtener de distintas maneras:
1. Centrales termoeléctricas
2. Centrales hidroeléctricas
3. Centrales geo-termo-eléctricas
4. Centrales nucleares
5. Centrales de ciclo combinado
6. Centrales de turbo-gas
7. Centrales eólicas
8. Centrales solares
9. Centrales de cogeneración
Central termoeléctrica
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Central térmica de Velilla, ubicada en Velilla del Río Carrión, Palencia, España.
Una central termoeléctrica o central térmica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dióxido de carbono.
Por otro lado, también existen centrales termoeléctricas que emplean fisión nuclear del uranio para producir electricidad. Este tipo de instalación recibe el nombre de central nuclear.
Contenido
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• 1 Centrales termoeléctricas de ciclo convencional
• 2 Centrales termoeléctricas de ciclo combinado
o 2.1 GICC
• 3 Impacto ambiental
• 4 Ventajas e inconvenientes
o 4.1 Ventajas
o 4.2 Inconvenientes
• 5 Véase también
• 6 Referencias
• 7 Enlaces externos

Centrales termoeléctricas de ciclo convencional [editar]
Se denominan centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (fueloil) o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental. Este tipo de centrales eléctricas generan el 16,5% de la energía eléctrica necesaria en España.1
A continuación se muestra el diagrama de funcionamiento de una central térmica de carbón de ciclo convencional:


Diagrama de una central térmica de carbón de ciclo convencional
1. Torre de refrigeración
10. Válvula de control de gases
19. Supercalentador

2. Bomba hidráulica
11.Turbina de vapor de alta presión 20. Ventilador de tiro forzado
3. Línea de transmisión (trifásica)
12. Desgasificador
21. Recalentador
4. Transformador (trifásico)
13. Calentador
22. Toma de aire de combustión

5. Generador eléctrico (trifásico)
14. Cinta transportadora de carbón
23. Economizador

6. Turbina de vapor de baja presión 15. Tolva de carbón
24. Precalentador de aire

7. Bomba de condensación
16. Pulverizador de carbón
25. Precipitador electrostático

8. Condensador de superficie 17. Tambor de vapor
26. Ventilador de tiro inducido
9. Turbina de media presión
18. Tolva de cenizas
27. Chimenea de emisiones

Centrales termoeléctricas de ciclo combinado [editar]
Artículo principal: Ciclo combinado
En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.
Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales, sólo funciona la turbina de gas, a este modo de operación se le llama ciclo abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar de combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento. Al funcionar con petroleo diésel ven afectada su potencia de salida (baja un 10% aprox.), y los intervalos entre mantenimientos mayores y fallas, se reducen fuertemente.
Como la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%.
Este tipo de centrales generan el 34% de las necesidades españolas de energía eléctrica.2
GICC [editar]
Artículo principal: GICC
En los últimos tiempos se viene desarrollando una nueva tecnología, la Gasificación integrada en ciclo combinado (GICC), que mediante un sistema de gasificación del carbón, reduce ostensiblemente las emisiones contaminantes a la atmósfera.
Impacto ambiental [editar]


Central térmica de Compostilla II, en Cubillos del Sil, León (España).
Artículo principal: Impacto ambiental potencial de proyectos de centrales termoeléctricas
La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas.
El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre.3 En las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas.
En todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera dióxido de carbono, CO2. Según el combustible, y suponiendo un rendimiento del 40% sobre la energía primaria consumida, una central térmica emite aproximadamente:
Combustible Emisión de CO2
kg/kWh
Gas natural
0,44
Fuelóleo
0,71
Biomasa (leña, madera)
0,82
Carbón
1,45
Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo combinado, que permite
Central hidroeléctrica
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Central hidroeléctrica.


Corte transversal de una represa hidroeléctrica.
Una central hidroeléctrica es aquella que utiliza energía hidráulica para la generación de energía eléctrica. Son el resultado actual de la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para mover una rueda.
En general estas centrales aprovechan la energía potencial que posee la masa de agua de un cauce natural en virtud de un desnivel, también conocido como salto geodésico. El agua en su caída entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmite la energía a un generador el cual la convierte en energía eléctrica.
Contenido
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• 1 Aprovechamiento de la energía hidráulica
o 1.1 Desvío del cauce de agua
o 1.2 Interceptación de la corriente de agua
• 2 Características de una central hidroeléctrica
• 3 Tipos de centrales hidroeléctricas
o 3.1 Según su concepción arquitectónica
o 3.2 Según su régimen de flujo
o 3.3 Otros tipos de centrales hidroeléctricas
• 4 Modalidad de generación
• 5 Impactos ambientales potenciales
o 5.1 Manejo de la cuenca hidrográfica
o 5.2 Otros impactos ambientales
• 6 Véase también
• 7 Bibliografía
• 8 Referencias
• 9 Enlaces externos

Aprovechamiento de la energía hidráulica [editar]
La energía hidráulica es puesta a disposición por la naturaleza gracias al Ciclo hidrológico, el cual es monitorizado por la energía solar, comenzando por la evaporación de diversas masas de agua y culminando con la precipitación. Los cauces de agua presentan dos formas fácilmente aprovechables de energía:
• La energía potencial gravitatoria, la cual se obtiene en virtud de un salto geodésico y puede superar los 3.000 J/Kg para más de 300 m de desnivel.
• La energía cinética, la cual es despreciable en comparación con la potencial, ya que en los ríos en general el fluido no supera velocidades de 5 m/s.1
Las formas más frecuentemente utilizadas para explotar esta energía:

Desvío del cauce de agua [editar]
El principio fundamental de esta forma de aprovechamiento hidráulico de los ríos se basa en el hecho de que la velocidad del flujo de estos es básicamente constante a lo largo de su cauce, el cual siempre es cuesta abajo. Este hecho revela que la energía potencial no es íntegramente convertida en cinética como sucede en el caso de una masa en caída libre, la cual se acelera, sino que ésta es invertida en las llamadas perdidas, es decir, la energía potencial se "pierde" en vencer las fuerzas de fricción con el suelo, en el trasporte de partículas, en formar remolinos, etc.. Entonces esta energía potencial podría ser aprovechada si se pueden evitar las llamadas perdidas y hacer pasar al agua a través de una turbina. El conjunto de obras que permiten el aprovechamiento ya descrito reciben el nombre de central hidroeléctrica.
Por otro lado la energía el balance de energía arriba descrito puede ser ilustrado mejor a través del principio de Bernoulli en su forma energética aplicado entre dos secciones cualesquiera de un cauce de agua:

donde:
• Los subíndices 1 y 2 indican las respectivas secciones del cauce de agua.
• c es la velocidad media del cauce.
• p es la presión.
• z es la altura respecto alguna referencia.
• hf son las perdidas de energía causadas por la fricción.
En un cauce cualquiera la experiencia nos dice que en general se puede afirmar que c1 = c2, igualmente como los cauces de agua siempre se encuentran en contacto con la atmósfera y su gradiente de presión hidrostática es muy pequeño, la presión es igual en ambas secciones: p1 = p2, así vemos que toda la energía potencial es disipada:
z1 − z2 = hf
La diferencia del alturas z1 − z2 es llamada salto geodésico, y se le designa el símbolo H0.
Interceptación de la corriente de agua [editar]
Este método consiste en la construcción de una presa que retenga el cauce de agua causando un aumento del nivel del río en su parte anterior a la presa, el cual podría eventualmente convertirse en un embalse. El dique establece una corriente no uniforme y modifica la forma de la superficie libre del río antes y después de éste que toman forma de las llamadas curvas de remanso. El establecimiento de las curvas de remanso determinan un nuevo salto geodésico aprovechable H0.
Características de una central hidroeléctrica [editar]


Presa Hidroeléctrica en Grandas de Salime (Asturias, España).


Casa de Maquinas Central Hidroeléctrica del Guavio, Colombia.
Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son:
• La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.
• La energía garantizada, en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada.
La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (megavatios), como en el caso de las minicentrales hidroeléctricas, hasta 14.000 MW como en Paraguay y Brasil donde se encuentra la segunda mayor central hidroeléctrica del mundo (la mayor es la Presa de las Tres Gargantas, en China, con una potencia de 22.500 MW), la Itaipú que tiene 20 turbinas de 700 MW cada una. Cada turbina suele tener unas 20 pulgadas de longitud con un perímetro de 40 cm.
Tipos de centrales hidroeléctricas [editar]
Según su concepción arquitectónica [editar]
• Centrales al aire libre, al pie de la presa, o relativamente alejadas de esta, y conectadas por medio de una tubería en presión.
• Centrales en caverna, generalmente conectadas al embalse por medio de túneles, tuberías en presión, o por la combinación de ambas.
Según su régimen de flujo [editar]


Central hidroeléctrica Simón Bolívar Venezuela.
• Centrales a filo de agua servida.
También denominadas centrales de agua fluyente o de pasada, utilizan parte del flujo de un río para generar energía eléctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua, no disponen de embalse. Turbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. En estos casos las turbinas pueden ser de eje vertical, cuando el río tiene una pendiente fuerte u horizontal cuando la pendiente del río es baja.
• Centrales de embalse.
Es el tipo más frecuente de central hidroeléctrica. Utilizan un embalse para reservar agua e ir graduando el agua que pasa por la turbina. Es posible generar energía durante todo el año si se dispone de reservas suficientes. Requieren una inversión mayor.
• Centrales de acumulación por bombeo
Artículo principal: Central hidroeléctrica reversible
Se trata de un tipo de central que solo genera energía en horas punta y la consume en horas valle (noches y fines de semana), mediante un grupo electromecánico de bombeo y generación. Justifican su existencia para hacer frente a variaciones de demanda energética en horas determinadas. Distinguimos tres tipos; centrales puras de acumulación, centrales mixtas de acumulación y centrales de acumulación por bombeo diferencial.
Otros tipos de centrales hidroeléctricas [editar]
• Centrales mareomotrices
Artículo principal: energía mareomotriz
Utilizan el flujo y reflujo de las mareas. Pueden ser ventajosas en zonas costeras donde la amplitud de la marea es amplia, y las condiciones morfológicas de la costa permiten la construcción de una presa que corta la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía.
• Centrales mareomotrices sumergidas.
Utilizan la energía de las corrientes submarinas. En 2002, en Gran Bretaña se implementó la primera de estas centrales a nivel experimental.
• Centrales que aprovechan el movimiento de las olas.
Este tipo de central es objeto de investigación desde la década de los 80. A inicios de agosto de 1995, el "Ocean Swell Powered Renewable Energy (OSPREY)" construyó la primera central que utiliza la energía de las olas en el norte de Escocia. La potencia de esta central es de 2 MW. Lamentablemente fue destruida un mes más tarde por un temporal.
Los tipos de turbinas qué hay son Francis,Turgo, Kaplan y Pelton. Para la transformación de la energía mecánica en energía eléctrica.
Modalidad de generación [editar]


Turbina hidráulica y generador eléctrico.
El tipo de funcionamiento de una central hidroeléctrica puede variar a lo largo de su vida útil. Las centrales pueden operar en régimen de:
• generación de energía de base;
• generación de energía en períodos de punta. Estas a su vez se pueden dividir en:
o centrales tradicionales;
o centrales reversibles o de bombeo.
La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región, o país, tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que se destacan:
• tipos de industrias existentes en la zona, y turnos que estas realizan en su producción;
• tipo de cocina doméstica que se utiliza más frecuentemente;
• tipo de calentador de agua que se permite utilizar;
• la estación del año;
• la hora del día en que se considera la demanda.
La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda, así, a medida que aumenta la potencia demandada deberá incrementarse el caudal turbinado, o iniciar la generación con unidades adicionales, en la misma central, e incluso iniciando la generación en centrales reservadas para estos períodos.
Impactos ambientales potenciales [editar]
Los potenciales impactos ambientales de los proyectos hidroeléctricos son siempre significativos. Sin embargo existen muchos factores que influyen en la necesidad de aplicar medidas de prevención.
Principalmente: La construcción y operación de la represa y el embalse constituyen la fuente principal de impactos del proyecto hidroeléctrico.2 Los proyectos de las represas de gran alcance pueden causar cambios ambientales irreversibles, en una área geográfica muy extensa; por eso, tienen el potencial de causar impactos importantes. Ha aumentado la crítica de estos proyectos durante la última década. Los críticos más severos sostienen que los costos sociales, ambientales y económicos de estas represas pesan más que sus beneficios y que, por lo tanto, no se justifica la construcción de las represas grandes. Otros mencionan que, en algunos casos, los costos ambientales y sociales puede ser evitados o reducidos a un nivel aceptable, si se evalúan, cuidadosamente, los problemas potenciales y se implantan medidas correctivas que son costosas.
El área de influencia de una represa se extiende desde los límites superiores del embalse hasta los esteros y las zonas costeras y costa afuera, e incluyen el embalse, la represa y la cuenca del río, aguas abajo de la represa. Hay impactos ambientales directos asociados con la construcción de la represa (p.ej., el polvo, la erosión, problemas con el material prestado y de los desechos), pero los impactos más importantes son el resultado del embalse del agua, la inundación de la tierra para formar el embalse, y la alteración del caudal de agua, aguas abajo. Estos efectos ejercen impactos directos en los suelos, la vegetación, la fauna y las tierras silvestres, la pesca, el clima y la población humana del área.
Los efectos indirectos de la represa incluyen los que se asocian con la construcción, el mantenimiento y el funcionamiento de la represa (p.ej., los caminos de acceso, los campamentos de construcción, las líneas de transmisión de energía) y el desarrollo de las actividades agrícolas, industriales o municipales que posibilita la represa.
Además de los efectos directos e indirectos de la construcción de la represa sobre el medio ambiente, se deberán considerar los efectos del medio ambiente sobre la represa. Los principales factores ambientales que afectan el funcionamiento y la vida de la represa son aquellos que se relacionan con el uso de la tierra, el agua y los otros recursos en las áreas de captación aguas arriba del reservorio (p.ej., la agricultura, la colonización, el desbroce del bosque) que pueden causar una mayor acumulación de limos, y cambios en la cantidad y calidad del agua del reservorio y del río. Se tratan estos aspectos en los estudios de ingeniería.
El beneficio obvio del proyecto hidroeléctrico es la energía eléctrica, la misma que puede apoyar el desarrollo económico y mejorar la calidad de la vida en el área servida. Los proyectos hidroeléctricos requieren mucha mano de obra y ofrecen oportunidades de empleo. Los caminos y otras infraestructuras pueden dar a los pobladores mayor acceso a los mercados para sus productos, escuelas para sus hijos, cuidado de salud y otros servicios sociales. Además, la generación de la energía hidroeléctrica proporciona una alternativa para la quema de los combustibles fósiles, o la energía nuclear, que permite satisfacer la demanda de energía sin producir agua caliente, emisiones atmosféricas, ceniza, desechos radioactivos ni emisiones de CO2. Si el reservorio es, realmente, una instalación de usos múltiples, es decir, si los diferentes propósitos declarados en el análisis económico no son, mutuamente, inconsistentes, los otros beneficios pueden incluir el control de las inundaciones y la provisión de un suministro de agua más confiable y de más alta calidad para riego, y uso doméstico e industrial. La intensificación de la agricultura, localmente, mediante el uso del riego, puede, a su vez, reducir la presión que existe sobre los bosques primarios, los hábitat intactos de la fauna, y las áreas en otras partes que no sean adecuadas para la agricultura. Asimismo, las represas pueden crear pesca en el reservorio y posibilidades para producción agrícola en el área del reservorio que pueden más que compensar las pérdidas sufridas por estos sectores debido a su construcción.
Manejo de la cuenca hidrográfica [editar]
Es un fenómeno común, ver el aumento en la presión sobre las áreas altas encima de la represa, como resultado del reasentamiento de la gente de las áreas inundadas y la afluencia incontrolada de los recién llegados al área. Se degrada el medio ambiente del sitio, la calidad del agua se deteriora, y las tasas de sedimentación del reservorio aumentan, a raíz del desbroce del bosque para agricultura, la presión sobre los pastos, el uso de químicos agrícolas, y la tala de los árboles para madera o leña. Asimismo, el uso del terreno de la cuenca alta afecta la calidad y cantidad del agua que ingresa al río. Por eso, es esencial que los proyectos de las represas sean planificados y manejados considerando el contexto global de la cuenca del río y los planes regionales de desarrollo, incluyendo, tanto las áreas superiores de captación, aguas arriba de la represa y la planicie de inundación, como las áreas de la cuenca hidrográfica, aguas abajo.
Otros impactos ambientales [editar]
Los proyectos hidroeléctricos, necesariamente, implican la construcción de Líneas de transmisión para transportar la energía a los centros de consumo.
Véase también [editar]
• Energía hidráulica
• Central minihidroeléctrica
• Turbina de agua
• Potencia hidroeléctrica
• Generación de energía eléctrica
• Proyecto hidroeléctrico
• Central Hidroeléctrica del Guavio
• Central hidroelléctrica Simón Bolívar
• Sistema hidroeléctrico "Saltos del Duero"
• Represa de Itaipú
Bibliografía [editar]
• MATAIX, Claudio. Turbomáquinas Hidráulicas.
• CAPUTO, Carmelo. Gli Impianti convertitori di Energía.
• Manuale dell'Ingegnere. Edición 81. Editado por Ulrico Hoepli, Milano, 1987. ISBN 88-203-1430
Central Hidroeléctrica Simón Bolívar
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Vista de satélite del Embalse de Guri, aquí se encuentra la central hidroeléctrica Simón Bolívar.
La Central Hidroeléctrica Simón Bolívar, también llamada Represa del Guri, y antes conocida como Central Hidroeléctrica Raúl Leoni (desde 1974 hasta el 2006, cuando se renombró mediante decreto presidencial) se encuentra ubicada en el Estado Bolívar, en el Cañón de Necuima, 100 kilómetros aguas arriba de la desembocadura del río Caroní en el Orinoco.
La generación de esta planta supera los 50.000 GWh al año, capaces de abastecer un consumo equivalente cercano a los 300.000 barriles diarios de petróleo, lo cual ha permitido cumplir con la política de sustitución de termoelectricidad por hidroelectricidad dictada por el Gobierno de Venezuela, con la finalidad de ahorrar combustibles líquidos que pueden ser utilizados para su exportación o su conservación con otros fines. La energía producida por la represa es consumida por gran parte del país, inclusive alimentando parte de la ciudad de Caracas, además, se prevé vender una parte de dicha energía a Brasil.
Construcción [editar]


Central hidroeléctrica Simón Bolívar


Vista Panoramica de la Central
La ejecución de esta obra en su primera fase comienza en 1963 y finaliza en 1978, con una capacidad de 2.065 en 10 unidades, con el embalse a la cota máxima de 215 metros sobre el nivel del mar.
La etapa final de la represa de Guri, concluida en 1986, consistió en la realización de los trabajos siguientes:
• Realzamiento de la presa de gravedad y aliviadero hasta la cota 272 metros sobre el nivel del mar.
• Construcción de dos presas de gravedad a ambas márgenes del río.
La presa de concreto tiene una longitud de 1300 metros y una altura de 162 metros. Cuenta con un aliviadero de 3 canales, que permite la salida del exceso de agua en la época de lluvias (Mayo a Octubre). La represa fue inaugurada en su totalidad el 8 de noviembre de 1986.
Datos de Importancia [editar]
Actualmente, La Represa Guri es la tercera central hidroeléctrica más grande del mundo con sus 10.000 MW de capacidad total instalada, sólo superada por el complejo binacional de Itaipú en Brasil y el Paraguay y del complejo hidroeléctrico de la presa de las Tres Gargantas en China.
En cuanto al Embalse de Guri, éste se encuentra en noveno lugar entre los diez de mayor volumen de agua represada en él, con una superficie de 4.250 Km².


SELECCIONADO POR: TSU SIMON E. RAMOS

MEDICIONES ELECTRICAS II

RESISTORES INDUSTRIALES.También los resistores industriales se subdividen en fijos y variables y son dicho precisamente industriales; porque su precisión es tan lejana. Primero para hacer una lista de los resistores y reóstatos, veremos cuales son las grandezas que caracterizan a una resistores.

1. tensión nominal ( Vn
   
2. resistencia nominal ( Rn )
   
3. potencia nominal ( Pn )
   
4. tensión limite ( Vlim )
   
5. resistencia critica ( Rc )
   

La tensión nominal Vn de una resistor nominal Rn, es aquella que corresponda a su potencia nominal Pn:

Pn Para un mismo modelo de resistor tiene una determinada Pn se tiene que aumentando Rn aumenta también Vn hasta un valor máximo, característico de aquel modelo de resistor, que viene definido por la tensión limite Vlim. La resistencia correspondiente es denominada resistencia critica Rc y vale:

Rc La Vlim es por esto la tensión máxima que puede ser aplicada a la resistores la cual la resistencia sea igual o superior a aquella critica Rc.

Pertenecen a los resistores fijos industriales los:

1) Resistores a hilo, se obtiene bobinando en espiral sobre un soporte cerámico, un hilo de material resistivo, tienen normalmente valores de cualquier ohm, hasta 40 Kohm, con potencia nominal de 0,5 W hasta 8 W. La máxima corriente nominal es de un poco superior a 0,5 A.

2) Resistores químicos, obtenido de pasta de grafito, comprimido a grande presión y revestido de una sustancia aislante; alcanza a valores de decena de megaohm.

3) Regulación de la tensión en los circuitos de corriente continua.

Con mucha frecuencia las medidas en laboratorio, se debe regular la corriente en un circuito o la tensión que actúa en los terminales del circuito mismo; los dos problemas son en efecto coincidente por qué, esquematizando el circuito como un utilizador U cualquiera, de resistencia R, si se quiere regular la corriente circulante en U al valor I, ocurre regular la tensión en los terminales de U al valor RI.

a) Regulación con reóstato en serie.

El esquema usado es representado en la fig.. 75.

La batería de acumuladores suministra una tensión V1 ( que puede considerarse constante ) a los terminales del utilizador U de resistencia R en serie con el reóstato de regulación de resistencia completa o comprendida ( todas insertadas) R1. Se indica con r la parte de la resistencia insertada, la corriente I que circula por el utilizador, vale, por la ley de ohm:

3.2 I= V1/ ( r + R )

La corriente asume el valor máximo Imax cuando r=0 entonces nos queda 3.3 Imax= V1/ R.

La corriente asume el valor mínimo Imin cuando r=R1 , sustituyendo nos queda: 3’4 Imin= V1/ ( R1 + R )

1) Ejemplo.

Calcular la tensión al aplicar el valor de la resistencia del reóstato de campo de meter en serie con el circuito utilizador para regular la corriente de 0,5 a 2 A. La resistencia del circuito utilizador sea de 50 ohm.

se toma V1= RxImax= 50ohmx2A= 100 V, de la ecuación Imin= V1/ ( R1 + R ) entonces 0,5= 100 V / R1 + 50ohm

R1= 150 ohm.

El inconveniente de este sistema de regulación esta en la dificultad de realizar una bases de corrientes, por la cual ocurriera una resistencia elevada en el reóstato, especialmente si R es elevada. Se puede probar esta afirmación, dividiendo miembro a miembro las relaciones. 3.3 y 3.4 es decir:

3-5 Imax/Imin= (R1 + R )/ R Dividiendo numerador y denominador de la fracción al segundo miembro de la 3.5 por R, se obtiene 3.6 Imax/Imin= (R1/R) + 1 de la 3.6 prueba que se realiza amplia regulación

es decir grandes valores Imax/ Imin, ocurren grandes valores de R1/R; ejemplo para obtener Imin=(1/10)xImax, ocurre un reóstato de regulación de resistencia R1= 9R. La relación 3.2 representa la variación de I al variar r. Se indica con

la fracción de la resistencia insertada:

3.7 Si alfa=0 , cuando r=0 ( reóstato sin resistencia) y alfa= 1 cuando r=R1 ( reóstato completamente insertado). La relación 3.2 representa la variación de I al variar r, se indica con alfa la fracción de resistencia insertada.

alfa de la 3.2 se obtiene la siguiente formula .

3.8 I Análogamente

Fig 75

V RI=

I

Modificando la fig 75 como la que aparece en la fig. 77, Si se usan los dos reóstatos de regulación: R1 de valor importante (regulación gruesa) y R2 de valor bajo ( regulación fina). Para regular la corriente I se procede de la manera siguiente:

1) Operando el cursor del reóstato R1 se lleva la corriente a un valor bastante cerca al deseado.

2) Operando sobre el cursor del reóstato R2 se regula definitivamente la corriente del valor deseado:

la operación resulta más fácil porque, a igualdad de longitud de los reóstatos, el mismodel

desplazamiento del cursor provoca sobre el reóstato R2 una variación de resistencia y por esto la

corriente es menor respecto al primero.

Para la escogencia de R1 y R2 hacemos el ejemplo siguiente:

Ejemplo. Se debe regular la tensión a los terminales de un circuito de la resistencia comprendida a 30 ohm

para valores comprendidos entre 15 y 90 V. Se calculan los valores de los dos reóstatos de regulación gruesa y fina, ahora se desea un cierto desplazamiento sobre el reóstato de regulación gruesa se obtiene la misma variación de tensión de un desplazamiento diez veces mayor sobre el reóstato de regulación fina.

Solución: Este ejemplo mete también en evidencia como los problemas de la tensión sean del todo análogo a los problemas de regulación de la corriente.

La tensión suministrada de la batería de acumuladores deberá ser al meno 90 V.

Suponemos ahora V1= 90 V, siendo Imax/Imin= 90/15= 6 , se obtiene. 6= (R1/R2) + 1 siendo R1=5R=5x30=150 ohm

Porque los dos reóstatos deben tener relación la igual a 10, si el primero tiene x , el otro tiene la resistencia 10x.

Pero: x + 10x= 150 ohm entonces, x= 150/11= 13,6 ohm

y 10x= 13,6x10= 136 ohm , como es obvio, los valores teóricos son 136 y 14 ohm, pero la selección efectiva dependerá de la disponibilidad del laboratorio, los valore encontrados son solo indicativo. también hemos podido hacer:

Imax= 90/30= 3 A , Imin= 15/30= 0,5 A

El esquema de la fig. 79, la tensión V1 de la batería de acumuladores es toda aplicada al reóstato de regulación R1. A los terminales del circuito utilizador ( U ) actúa una parte de la caída de tensión en lo largo de R1, si se indica con r la resistencia del reóstato de regulación comprendida entre los puntos N y B, se tiene que la resistencia comprendida del circuito entre los puntos N y M vale:

R1 - r + (Rxr)/( R + r ) y la corriente que comprende I1 es :

3.9 I1

para la I aplicamos la ley de Kirchhoff en el nodo B: 3.10 I= I1-I2 de la otra parte.

3-11 I2= RxI/ r

Sustituyendo las relaciones 3.11 y 3.9 en la 3.10

I y simplificando

3.12 I

3.13 se tienen:

3.14 I

Dela 3.11 se tiene:

3.15 I2=

Por la 3.10:

3.16 I1 I I2

GALVANOMETROS:

El galvanómetros son instrumentos de laboratorio que sirven como reveladores de corriente muy débiles o medidas de corrientes y tensión del orden de los microamperios y de los micro voltios respectivamente. Su uso más importante es es como revelador de cero; sirve para establecer cuando en un ramo de un circuito no circula corriente. Es un instrumento indispensable para los métodos de medidas que se basan en los potenciómetros y los circuitos de puentes.

Los galvanómetros para corriente continua en uso actualmente son del tipo magnetoeléctrico ( dicho también galvanómetro Deprez d’Arsonval), es decir es a bobina móvil y magneto permanente.

PROTECCIONES A LOS GALVANÓMETROS:

Durante las medidas con galvanómetros, especialmente cuando vienen adaptado con indicadores de cero, ocurre proteger el equipo móvil con el fin de evitar ser dañada, una copia motriz muy elevada puede producir deformaciones mecánicas o rotura en la suspensión, similarmente un brusco golpe de corriente puede quemar la bobina.

Contra los peligros de una copia motriz muy intensa, se pone un shunt magnético aplicado a los lados de los polos magnéticos. Para proteger completamente la bobina se reduce la intensidad de corriente que atraviesa, aplicando una resistencia en paralelo ( shunt eléctrico ). La corriente I total, pasa en parte a través del galvanómetro y en parte a través del shunt. Se tiene en la fig. 116.

6.18 R.IR= r.Ig

Si indicamos con m, la relación de reducción, dicho también poder multiplicador así definido:

6.19 m= I/Ig

Se tiene:

6.20 m= (Ig + IR)/ Ig = 1 + IR/I

De la 6.18

6.21 IR/Ig= r/R por la cual 6.22 m= 1 + r/R= ( R + r )/ R

La relación 6.22 permite obtener la relación de reducción obtenible con una resistencia R en paralelo, conocida la resistencia del galvanómetro y viceversa se puede encontrar a R conocido el poder multiplicador m, se tiene:

6.23 R= r/(m-1).

Ejemplo:

Un galvanómetro tiene resistencia interna de 500 ohm, cuanto valdrá la resistencia que se colocara en paralelo para reducir la corriente que a traviesa el galvanómetro a 1/20? Viceversa, cuanto vale la relación de reducción se se mete en paralelo una resistencia 9, 99 , 999 veces más pequeña?

Solución:

De la 6.23 se tiene el valor de la resistencia de poner en paralelo para obtener la relación de reducción igual a 20:

R= 500/(20-1)= 26,3 ohm

Para la segunda pregunta, indicando con m1, m2, m3 las relaciones de reducción obtenidas con resistencia en paralelo igual: (1/9)r, (1/99)r, (1/999)r respectivamente se tiene la relación 6.22.

Se tiene de la relación 6.22.

m1 10 m2

m3 1000

TERMOCOPIA.

Viene construido un circuito eléctrico cerrado, usando dos metales de diversa naturaleza, y llevan las dos juntas a diversas temperaturas, se nota que en este circuito se genera corriente eléctrica, o sea una f.e.m, con consecuencia circulación de corriente.

Si los dos metales son por ejemplo uno de cobre ( Cu ) y el otro de hierro ( Fe), ver la fig.1.

Si los dos metales son uno de cobre ( Cu ) y el otro de hierro ( Fe), ver la fig. 1, y las dos juntas son de temperatura diversas T1 y T2, donde T2 > T1, la circulación de la corriente será directa del cobre al hierro en la junta de más calor y del hierro al cobre en aquello de menos calor.

Se tiene por esto la formación de una f.e.m. al interno del circuito, cada vez que las juntas vienen llevadas a diversos grados de temperatura. Este fenómeno fue descubierto por el físico alemán THOMAS SEEBECK; toma el nombre de “ efecto Seebck’’.

La fuerza electromotriz generada depende de la naturaleza del material, por otra parte de manera esencial de la diferencia de temperatura existente entre las dos juntas.

La copia formada de los dos metales toma el nombre de “copia termoeléctrica” o “termocupla””, y las dos juntas vienen llamada “ juntas de calor” aquella a mayor temperatura y “juntas frías” aquellas a temperatura menor.

El fenómeno termoeléctrico, obedece a tres leyes fundamentales que son:

1) ley del circuito homogéneo

2) ley del circuito isotermo

1) Ley del circuito homogeneo.-

Un circuito formado de un único metal rigurosamente homogeneo, cualquiera sea la distribución de la temperatura aplicada a lo largo del metal, la f.e.m. es nula. Por lo tanto en una termocopia, constituida de dos metales perfectamente homogéneos, la f.e.m. generada no es dependiente de la distribución de la temperatura largo de ellos, pero solo de la

existente entre loa dos juntas.

2) Ley del circuito isotérmico.

En un circuito cerrado, formado de muchos metales , la sumatoria algebraica de todas las f.e.m. es nula , si el circuito es isotérmico.

Esta ley permite colocar un tercer metal en una termocopia, porque las dos nuevas juntas que se obtienen sean isotérmico, ver Fig. 2. En la termocopia constituida precedentemente de Cu-Fe, sustituimos un pedazo de Fe de Cu, la f.e.m. no varia se los dos nuevas juntas Cu-Fe son a la misma temperatura ( t3). Aprovechando este principio, se puede sustituir el pedacito de Cu en el circuito de un galvanómetro, y leer así el valor de la f.e.m. sin posibilidad de alterar el régimen de funcionamiento de dicha termocopia.

Generalmente los elementos más usados en la construcción de las termocopia son ligado al alto potencial termoeléctrico, fácilmente repetible, inoxidable y alto punto de fusión.

Las copias termoeléctrica más comúnmente usadas son las siguientes;

1. Cobre- Constantan ………………………………….. de – 200 a 500 grados centígrados
   
2. Hierro- Constantan -------------------------- de – 200 a 700 ‘’ “
   
3. Niquelcromo-Constantan-------------------- hasta “ “
   
4. Niquelcromo-Níquel -------------------------- hasta 1000 ” ”
   
5. Chromel-Alumel ------------------------------- hasta 1200 ” ”
   
6. Platinorodio-Platino ---------------------------- hasta 1600 ” ”
   
7. Platinorodio-Platinorodio ----------------------- hasta 1800 ” ”
   
8. volframio=Tungsteno-Tantalio ------------------ hasta 2000 ” ”
   
9. Volframio-Molibdeno ------------------------------ hasta 2500 ” ”
   
10. Tantalio-Volframio Molibdeno--------------------- hasta 2900 ” ”
    

El primer metal o liga asume siempre como polo positivo y el segundo polo negativo. ( Es.: no.1, Cobre- Constantan: el cobre constituye el polo positivo, mientras la constantan el polo negativo; la no.5, Chromel-Alumel: el Chromel constituye el polo positivo, mientras que el Alumel es el polo negativo, etc.

Entre las varias termocopia visto hasta ahora, la más precisa es aquella de platino Rodio-Platino, porque mantiene constante en el tiempo sus características no presentan fenómenos de envejecimiento particularmente apreciable.

Su costo elevado no limita el uso solo por la altísima temperatura,o también como termocopia modelo.

Como dicho precedentemente,el potencial termoeléctrico ( o la tensión eléctrica de la copia termoeléctrica) es el resultante de la diferencia de los valores indicados, por los varios metales, en mV, de la tabla que sigue, en la cual los potenciales termoeléctricos son estado establecidos tomando como metal de referencia el platino, atribuyéndole el potencial mas o menos 0 mV y fijando en 100 grados centígrados la diferencia de temperatura entre la junta fría y aquella caliente.

1. platino ---------------------- más o menos 0 mV
   
2. Cobre ------------------------da 0,72 a 0,77 ”
   
3. Costantan----------- menos 3,47 a menos 3,04 ”
   
4. Hierro -------------------- de 1,87 a 1,89 a 1,89 ”
   
5. Niquelcromo --------------------- 2,2 ”
   
6. Niquel --------------de menos 1,94 a menos 1,2 ”
   
7. Cromo ------------- de 0,040 a 0,043 ”
   
8. Rodio --------------------- 0,65 ”
   
9. Wolframio ---------de 0,65 a 0,9 ”
   
10. Tantalio ---------- de 0,34 a 0,51 ”
    
11. Molibdeno ------ de 1,16 a 1,31 ”
    
12. Alumel -------- de 0,038 a 0,041 ”
    
13. Plata ---------- de 0,67 a 0,79 ”
    
14. Zinc --------- de 0,69 a 0,79 ”
    
15. Iridio ------- de 0,65 a 0,68 ”
    
16. Mercurio ---de menos 0,07 a 0,04 ”
    

METODOS DE MEDIDA DE LA POTENCIA ACTIVA, REACTIVA Y FACTOR DE POTENCIA.

Simultáneamente veremos que en los sistemas trifásicos existen métodos de medidas de la potencia más usadas en laboratorio, de los métodos directos con instrumentos trifásicos. De la otra parte los vatímetros y los varímetros trifásicos reasumiendo en su interno la conexión entre varios instrumentos monofásicos.

De aquí la necesidad de examinar a fondo los diversos métodos de medidas de la potencia y del factor de potencia.

Las medidas de energía, que veremos posterior, se basan sobre los mismos métodos que estamos por examinar. Esta es otra de las razones que veremos mas adelante la importancia fundamental en el campo de la medidas eléctrica.

METODO DE POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUA.

El método directo de medida de la potencia en corriente continua requiere el uso de un vatímetro ( obviamente el vatímetro debe ser de tipo adecuado a funcionar en c.c. ejemplo un vatímetro electrodinámico, no un vatímetro a inducción) conectado como aparece en la fig. 3, como ya se ha dicho, para evitar que el instrumento sea sobrecargado, se conecta un voltímetro y un amperímetro para controlar que la corriente y la tensión no superen la capacidad del vatímetro.Pero el voltímetro y el amperímetro, que ocurre a insertar en cada caso, son ya suficiente para medir la potencia, por esto usamos un voltímetro y un amperímetro magnetoeléctrico disponible también en clase mucha calidad y bajo autoconsumo, se puede quitar el vatímetro y aplicar los esquemas de la Fig.4 a y b: este método se llama vol-amperímetro.

Indicando con V e I la tensión y la corriente medidas en los instrumentos, se puede calcular la potencia generada y la potencia utilizada mediante la fórmula:

6.1) Pm=Pg=Pu= V I

La 6.1 es aproximada en cuanto no tiene en cuenta de los errores sistemáticos debido al consumo de los instrumentos. Estos errores sistemáticos pueden ser evaluados y eventualmente eliminados en modo análogo aquellos seguidos por el vatímetro.

Identificación:

Ig= corriente generada del generador

Vg= tensión en los terminales del generador

Iu= corriente absorbida del utilizador

Vu= tensión en los terminales del utilizador

Iv= corriente absorbida del voltímetro

Rv= resistencia interna del voltímetro

Va= caída de tensión en el amperímetro

Ra= resistencia interna del amperímetro

Pg= potencia generada

Pu= potencia utilizada

Pm= potencia medidas

Pa= potencia consumida el amperímetro

Pv= potencia consumida el voltímetro

se puede escribir:

6.2)

6.2 Pa Ra ; Pv =

Mediante la 6.2) se puede calcular la potencia consumida de los instrumentos en base a la lectura y que sea conocida su resistencias internas.Las potencias se calculan de la manera siguiente:

a) voltímetro ante el amperímetro ver Fig.4-a.

6.3 Pg Pm Pv V I

6.4 Pu Pm Pa V I Ra

b) voltímetro después del amperímetro. Ver Fig. 4.b,

6.5 Pg Pm Pa V I Ra

6.6 Pu Pm Pv V I

Para recordar las formulas procedentes basta tener presente que, para calcular la potencia generada ocurre agregar al valor medido la potencia consumida del instrumento puesto ante del amperímetro ( voltímetro); mientras para calcular la potencia utilizada ocurre quitar el valor medido de la potencia consumida del instrumento puesto después del amperímetro ( voltímetro). La resistencia interna Ra del amperímetro varia con la temperatura siendo de cobre, por esto la valuación de Pa mediante la 6.2, es mas que todo insertada; al contrario el valor de la resistencia Rv del voltímetro se puede considerar independiente de la temperatura siendo en prevalencia la manganina, por esto la valuación de Pv en la 6.2, resulta bastante exacta. Por esta razón, ahora si se efectúa la corrección de la medida como dicho precedentemente, es mejor usar las formulas 6.3 y 6.6, de la fig. 4-b, para la potencia utilizada.

Si no se desea aportar corrección al valor medido conviene la inserción que da lugar a menor error: generalmente se puede decir, teniendo presente la 6.2) que por baja corriente y alta tensiones Pa es bajo y Pv es alto por esto conviene el esquema Fig. 4 b para la medida de Pu; viceversa para la alta corriente y baja tensión.

En la práctica se escoge la conexión que se supone mejor en base a cuanto se a dicho para evaluar el error porcentual con la siguiente formula:

6.7) Er%= [(Pm – P) / P]x100=[ (Pm-P)/Pm ]x100 donde Pm es el valor medido y P el valor correcto.

Si el error es debido al autoconsumo del amperímetro, se tiene el signo que puede ser positivo o negativo.

6.8) Er%= (Pa/P)x100= (Pa/Pm)x100= [(VaxI)/(VxI)]x100= (Va/V)x100

y si el error es debido al autoconsumo del voltímetro, se puede tener el signo menos o mas.

6.9) Er%= (Pv/P)x100= (Pv/Pm)x100= [(VxIv)/(VxI)]x100= (Iv/I)x100

El error porcentual supera el máximo tolerable, se cambia la inserción o se aporta la necesaria corrección.

Las formulas 6.8 y 6.9) pueden servir también para reconocer aproximadamente la mejor inserción.

MEDIDA DE POTENCIA Y DEL FACTOR DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA MONOFASICA.

La medida de potencia activa en un circuito a corriente alterna monofásica se efectúa por vía directa mediante el uso de un vatímetro.

El esquema de conexión es el de la Fig. 5 , son posible las dos inserciones ver Fig.5 a y b correspondiente a voltímetro ante el amperímetro y el voltímetro después del amperímetro.

En el esquema son previsto un amperímetro y un voltímetro, también de clase no de calidad, para controlar que el vatímetro no sea sobrecargado . Estos dos instrumentos son estado ante del vatímetro para no influenciar la lectura supuesto de querer medir la potencia consumida en el usuario; obviamente en el caso se quiera medir una potencia generada ocurre inserirle el voltímetro y el amperímetro ante el vatímetro, la lectura del vatímetro es afectada de un error sistemático, de hecho con la inserción Fig.5 a el instrumento marca en más la potencia consumida de la bobina amperimétrica.:

6.10 Pa= Ra

6.11 Pv=

6.12 A= V I; Q=

Cos =

Mientras con la inserción Fig. 5 b, el instrumento marca más la potencia consumida en su bobina voltimétrica ecua. 6.11

mientras con la inserción de la Fig. 5 b, el instrumento indica más la potencia consumida de la bobina voltimétrica.

Mediante las formulas 6.10 y 6.11, se puede aportar las relativas correcciones al valor de la potencia medida.El fin correctivo del calculo que influye sobre una parte mínima del valor medido, se puede asumir como valores de I y V en las formulas procedentes los valores indicado del amperímetro y del voltímetro. Para la selección de la mejor inserción, vale la consideración dicha mas veces.

Para la potencia reactiva, la potencia aparente y el factor de potencia de la carga es mejor usar el esquemas de la Fig.6 a y b correspondientes a voltímetro primero y voltímetro después.

Si los consumos de los instrumentos pueden considerar insignificante, dichos V, I y P respectivamente. Formula 6.12)

Siendo A , Q y cosfi respectivamente potencia aparente, potencia reactiva y factor de potencia de la carga.

Si los consumos de los instrumentos no son insignificante; ocurre transferir la corrección con las formulas usando el esquema de la Fig. 6 b, siendo la más exacta para la determinación de los autoconsumos.

Ejemplo. los valores medidos de los tres instrumentos como en Fig.6 b son:

V= 100 V; I= 2 A ; P= 150 W

Las resistencias del voltímetro y del vatímetro son: Rv1= 5000 ohm y Rv2= 15000 ohm. Se quiere calcular la potencia consumida sobre el usuario y el factor de potencia.

solución: Las potencias consumida sobre el circuito voltímetro y del vatímetro , valen respectivamente:

= 2 w ; = 0,67 W

La potencia exacta vale:

P= ( 150- 2- 0,67 )= 147,33 W.

El cálculo exacto de I es complejo en cuanto ocurre quitar vectorialmente a la corriente indicada en el amperímetro las corriente absorbida de los circuitos voltimétricos . renunciando al aporte de la corrección se tiene:

A= V I = 100 V x 2 A = 200 VA

Q= = = 135 VAR

cos 0,73665= 0,74

Elaborado: por el T.S.U.Esp. Simón E. Ramos

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