CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Energía para la producción

Se utilizan varios tipos de energía para la producción industrial.Según el tipo empleado, el coste de producción es mayor o menor.

Relacionándola con la humana:

50

1

.

.125

1

.

.500

1

.

.

=

=

=

humanaE

neumáticaEhumanaE

hidráulicaEhumanaE

eléctricaE

Las proporciones justifican los continuos esfuerzos por reemplazar humana por otras. Sin embargo, esto sólo constituye el principio de la automatización. Por lo tanto, hay que diseñar el proceso de producción.Que conlleva circuitos: Eléctricos y neumáticos.

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CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Comparación entre un circuito eléctrico y un circuito neumático

Circuito eléctrico Circuito neumático

El generador suministra a los electrones la diferencia de potencial necesaria para que puedan circular por el circuito.

El grupo compresor se encarga de suministrar la presión necesaria al aire para que pueda circular por el circuito.

Los conductores permiten el paso de la corriente eléctrica a través de ellos.

Las tuberías canalizan el caudal de aire hasta los elementos de trabajo.

Los receptores (motores, lámparas, resistencias, etc.) se encargan de transformar la energía eléctrica en otras formas de energía aprovechable.

Los actuadores neumáticos son los encargados de desarrollar el trabajo. Se denominan genéricamente cilindros.

Los elementos de control (interruptores, conmutadores y pulsadores) permiten controlar el paso de corriente por el circuito o por alguno de los receptores.

Los elementos de distribución permiten o impiden el paso de aire y, de este modo, lo suministran a los distintos elementos de trabajo. Son las válvulas.

Los elementos de protección (fusibles, magnetotérmicos y diferenciales) protegen de sobrecargas a los elementos del circuito y a los usuarios.

Los elementos auxiliares desempeñan diversas funciones: protección, regulación, etc. Podemos citar los dispositivos antirretorno y los reguladores de caudal.

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CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Tema 11. CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Bloque II.

Máquinas y Sistemas técnicos

(Jorge Gómez-García)

CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Preparación del tema 11:

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Circuito Eléctrico: Sistema cerrado que funciona mediante energía eléctrica.

Corriente Continua: aquella en la que el flujo de electrones circula siempre en el mismo sentido

Esquemas: Representación utilizada por los circuitos eléctricos con símbolos específicos para cada elemento.

Los receptores de un circuito pueden conectarse a éste de dos formas básicas: en SERIE y en PARALELO

Energía: Capacidad de producir trabajo. [W] = [E] = J (S.I.)

Energía Eléctrica: se transforma en otras energías para su aprovechamiento(luminosa, térmica, mecánica)

Corriente Alterna: aquella en la que el flujo de electrones varía su sentido de circulación.

CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Magnitudes Eléctricas Básicas.

Intensidad de corriente (A): Es la cantidad de carga que atraviesa una sección del conductor en la unidad de tiempo.

Amperio: Es la intensidad de corriente que circula por un conductor cuando por éste circula una carga de un culombio cada segundo.

t

QI

∆∆=

I= Intensidad de corriente (A)

∆Q=Diferencia de Carga (C)

∆t= Diferencia de Tiempo (s)

Diferencia de potencial = ddp (V) entre dos puntos es el trabajo necesario para transportar la unidad de carga eléctrica de uno a otro.

Para que el flujo de electrones se establezca de forma continuada es necesario mantener constante la diferencia de potencial entre dos puntos (Generador)

Fuerza Electromotriz = ε (V) es la energía necesaria que consume un generador para transportar la unidad de carga de un polo al otro, con el fin de mantener la diferencia de potencial que existe entre ellos.

Existe una diferencia de potencial entre dos puntos de 1 voltio si para transportar una carga de un culombio hay que realizar un trabajo de un julio.

Resistencia: (Ω) es la magnitud que indica la dificultad que ofrece éste para permitir el paso de la corriente eléctrica.

S

LR ρ=

R=Resistencia (Ω)ρ=resistividad (Ω·mm2/m)l=longitud (m)S=sección (mm2)

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CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Ley de Ohm.

Si ∃ddp entre extremos de un conductor se produce corriente eléctrica.

Obs: La intensidad dependerá de la resistencia que ofrezca el cuerpo

Ley de Ohm: La intensidad de corriente que circula por un conductor en un circuito cerrado es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.

R

VI

∆=I=Intensidad (A)

∆V=Tensión (V)

R=Resistencia (Ω)

Un ohmio (1Ω) es la resistencia de un conductor por el que circula una corriente de un amperio (1A) cuando entre sus extremos se establece ddp de un voltio (1V).

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CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Energía eléctrica. Efecto Joule.

La energía suministrada por el generador provoca d.d.p ∃ desplazamiento de Carga (Q), llamada Energía Eléctrica.

Energía Eléctrica = Carga · ddpE = Q · ∆VComo I = Q/ ∆t Q = I · ∆tPor lo tanto, E = I · ∆V · ∆t

Según tipo de receptor, la energía eléctrica se transforma en:• mecánica, • luminosa, • química.

El Efecto Joule es el fenómeno por el cual la energía eléctrica se transforma en calor cuando la corriente eléctrica atraviesa un conductor.

Sustituyendo Ohm en la Energía: ∆V = I · R E = I2 · R · ∆tDensidad de Corriente: Relación que existe entre la intensidad que circula por un

conductor y su sección geométrica. δ = I / S.

Si conductores de sección inadecuada sobrecalentamientos y daños en los revestimientos Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.

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CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Potencia eléctrica.

Potencia de un receptor eléctrico es la energía consumida por unidad de tiempo.P = E / ∆t; [P]=W;

[E]=J; [∆t]=s;

La unidad de potencia eléctrica se denomina vatio en honor al ingeniero escocés James Watt (1736-1819) y se representa con la letra W.

1 Vatio (1W) es la potencia de un receptor que consume una energía de 1J cada 1s.

VIt

tVI

t

VQ

t

EP ∆=

∆∆∆=

∆∆=

∆= ·

··· ( )R

VRIVIP

22 ··

∆==∆=

Cálculo de la Potencia: Para un conductor óhmico:

Equivalencias:1 kwh = 1·103w·3600 s = 3,6·103 w·s = 3,6·103 J

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CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Tipos de circuitos: Conexión en serie

Conexión en serie:• Los elementos de un circuito están conectados en serie cuando el final de cada uno de ellos va unido al principio del siguiente.

• Características fundamentales:I =cte en todos los elementos∆V=V1+V2+...+Vn

• Por la ley de Ohm: ∆Vi=Ii·Ri. Y sustituyendo en las ddp I·Req = I·R1 + I·R2 + ... + I·Rn

Simplificando la I: Req = R1 + R2 + ... + Rn

En general, ∑=

=n

iiserieeq RR

1,

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CIRCUITOS – CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Tipos de circuitos: Conexión en paralelo o derivación

Conexión en paralelo:• Los elementos de un circuito están conectados en paralelo cuando todos sus orígenes se conectan a un mismo punto y todos sus finales a otro.

• Características fundamentales:∆V =cte en todos los elementosI = I1 + I2 + ... + In

•Por la ley de Ohm: ∆Vi=Ii·Ri. Y sustituyendo en la Intensidad

Simplificando la ∆V:

En general,

nparaleloeq RRRR

1...

111

21,

+++=

n

n

paraleloeq R

V

R

V

R

V

R

V ∆++∆+∆=∆...

2

2

1

1

,

∑=

=n

i ieq RR 1

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