Proyecto de Investigación

Una nueva forma de ver la electronica

3. Marco teórico conceptual

3.1. Investigaciones relacionadas con el estudio.

Debido a que el tema tratado es de importancia colectiva, diversas empresas dedicadas al rubro se preocupan por brindar un mejor servicio incluyendo asi las diferentes informaciones que brindan al publico y a la vez realizando investigaciones del tema para un mejor servicio, siendo las siguientes:

SINGEL Electricidad Integral

Instalaciones Eléctricas en General

Estudios realizados sobre accidentes por descargas eléctricas demuestran que, en la mayoría de los casos, los medios de seguridad previstos no fueron suficientes para garantizar la seguridad de las personas o no estuvieron correctamente aplicados (incluso, que con el paso del tiempo su capacidad protectora había disminuido). Para poder prevenir estos accidentes, es necesario adoptar medidas de protección, adecuadas a los posibles riesgos que puedan presentarse. Estas medidas dependen de la acertada elección de los elementos preventivos que hagan a las instalaciones eléctricas, pozo tierra (de acuerdo con su tensión, tipo de instalación y emplazamiento) confiables y seguras.

Riesgos Eléctricos: Daños de origen eléctrico

En estos accidentes interviene siempre una cantidad de energía eléctrica que se transforma por ejemplo en calor. Esta transformación puede producirse directamente sobre la persona, causándole lesiones orgánicas, o desencadenar un proceso energético que dé lugar a un accidente de otra naturaleza, siendo, en este caso, la corriente eléctrica la causa indirecta.

En toda electrización corporal es importante considerar el establecimiento de un régimen transitorio de corriente a través del cuerpo, cuya duración puede ser importante en función de los tiempos considerados como umbrales de peligro, por lo que los valores de intensidad, tensión e impedancia deben definirse con precisión.

Prevención de accidentes eléctricos

Analizados y estructurados los daños de origen eléctrico, el paso siguiente consiste en estudiar los procedimientos de prevención de los accidentes eléctricos.

No cabe duda de que cualquier método de prevención debe fijar como objetivo final la eliminación total de las causas que originan los accidentes o, por lo menos, limitarlas a valores no peligrosos. Este procedimiento de prevención es eficaz, tanto para contactos directos como indirectos, y permite controlar las corrientes de fuga o de derivación a tierra. Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano De entre los numerosos trabajos experimentales realizados para conocer los efectos de la corriente eléctrica sobre el organismo humano, se puede destacar dos aspectos:

• Fenómenos fisiológicos de la corriente eléctrica

• Factores que intervienen en el accidente eléctrico El conocimiento de estos dos puntos, y los datos que de ellos se obtiene, construyen la base para aplicar los criterios prácticos en el diseño de los elementos de protección de una instalación eléctrica.

Factores fisiológicos de la corriente eléctrica

Los fenómenos fisiológicos que produce el paso de la corriente eléctrica en el organismo humano dependen del valor de la intensidad de la corriente. Puede provocar accidentes graves e incluso la muerte. Respecto del concepto de baja o alta tensión, se debe tener en cuenta que la corriente eléctrica de baja tensión provoca la muerte por fibrilación ventricular, al contrario que la de alta tensión, que lo hace por destrucción de los órganos o por asfixia, debido al bloqueo del sistema nervioso. Estos efectos fisiológicos sobre el cuerpo humano varían en función del valor de la intensidad, de acuerdo al siguiente cuadro: Todos estos valores y efectos pueden variar según el tiempo que dure el paso de la corriente eléctrica. Los valores máximos de intensidad y corriente son:

• Para tiempos inferiores a 150 milisegundos no hay riesgo, siempre que la intensidad no supere los 300 mA.

• Para tiempos superiores a 150 milisegundos no hay riesgo, siempreque la intensidad no supere los 30 mA.

La fibrilación ventricular del corazón es una acción independiente de las fibras musculares cardíacas, que produce una contracción incoordinada y que entraña la supresión inmediata de la actividad fisiológica del corazón.

Al no poder circular la sangre oxigenada y, en particular, no llegar al cerebro, se producen lesiones cerebrobulbares graves.

Esto nos alerta sobre la rapidez con que se debe interrumpir el paso de corriente por el organismo.

Factores que intervienen en el accidente eléctrico

• El valor de la intensidad de la corriente eléctrica.

• El valor de la tensión.

• El tiempo de paso de la corriente eléctrica.

Intensidad Efectos fisiológicos

1 a 3 mA. Prácticamente imperceptibles. No hay riesgo.

De 5 a 10 mA. Contracciones involuntarias de músculos y pequeñas alteraciones del sistema respiratorio.

De 10 a 15 mA. Principio de tetanización muscular, contracciones violentas e incluso permanentes de las extremidades.

De 15 a 30 mA. Contracciones violentas e incluso permanentes de la caja toráxica.

Alteración del ritmo cardíaco.

Mayor de 30 mA. Fibrilación ventricular cardíaca.

El valor de la resistencia óhmica que presente el organismo.

• La trayectoria que siga la corriente por el cuerpo.

• La naturaleza de la corriente.

• El valor de la frecuencia en el caso de corrientes alternas.

• La capacidad de reacción del organismo.

 

Causas de accidentes eléctricos

• Falta de prevención.

• Exceso de confianza.

• Fallas técnicas.

• Fallas humanas.

• Imprudencia.

• Ignorancia.

 

Resulta necesaria una toma de conciencia sobre este tema, para tomar las medidas de seguridad que permita evitar accidentes, ya que en la actualidad casi todos nuestras actividades están vinculadas con el uso de la electricidad.

3.2. BASES TEORICAS:

LA MAGNETITA

RECORDEMOS que hace aproximadamente 2000 años el hombre observó en la naturaleza el primer fenómeno magnético: una piedra, el imán, que traía pedazos de hierro. Pasarían muchos años para aprender que todos los materiales tienen algún tipo de comportamiento magnético. El imán, cuyo nombre científico es magnetita, pertenece al tipo de material que tiene un ordenamiento magnético espontáneo. Es apenas en nuestro siglo que empezamos a entender el origen microscópico del magnetismo y que podemos decir algo sobre esta misteriosa piedra que despertó el espíritu investigador de nuestros antepasados.

El imán o magnetita es un material ferromagnético de las llamadas “ferritas” u “óxidos ferromagnéticos”, Fe3O4 que son materiales aislantes con muchas aplicaciones industriales. Desde luego que su primera aplicación tecnológica fue la brújula. El modelo más sencillo para explicar el ferromagnetismo consiste en considerar dos subredes magnéticas intercaladas, como se ve en la figura 23 c. Fue Néel quien extendió a dos subredes el modelo que Weiss había ideado con gran éxito para explicar los materiales ferromagnéticos. La magnetita es un caso más complicado y hace falta considerar tres subredes magnéticas, como se puede observar en la figura 24, en la que se muestra un plano del material. A esta estructura se le conoce como espinela, donde los oxígenos rodean al hierro, bien en forma tetraédrica o bien en forma octaédrica. En una subred magnética los imanes o, por qué no llamarlos con el lenguaje moderno, los espines, tienen la misma dirección y sentido, pertenecen al mismo ión y presentan periodicidad en el espacio.

El descubrimiento de la brújula llevó al hombre al segundo gran fenómeno magnético: el comportamiento de la Tierra como un gran imán. Sin embargo, el por qué de este comportamiento fue un misterio durante muchos años.

BASES CIENTIFICAS:

A Gilbert le debemos la noción (ahora sabida) de que la propiedad misteriosa de la aguja de la brújula de apuntar hacia el norte proviene del hecho de que la propia Tierra es un enorme imán
Gilbert también nos proporcionó el primer debate sobre la “fuerza electrick”, enriqueciendo nuestro lenguaje y nuestras vidas con todas las cosas relativas a la electricidad, los electrones y la electrónica
Pero lo mejor de todo, Gilbert introdujo con firmeza la idea de que el verdadero entendimiento de la naturaleza solo viene de los experimentos y las observaciones, no de postular como sería un mundo perfecto citando las opiniones sin base de los antiguos escritores
En medio de esto, Gilbert fue el padre fundador del estudio del geomagnetismo, una rama aún viva de la geofísica.

LA TIERRA COMO UN IMÁN

Fue Gauss el primero en describir el campo magnético terrestre. Publicó la obra Intensitas vis magnetical terrestris ad memsuram absolutam revocata en 1832. Como resultado de sus estudios concluyó que más del 97% de la fuerza magnética que se observa en la superficie de la Tierra se origina en su interior. Un campo magnético puede ser producido por un imán permanente o por corrientes eléctricas, y alguna de esas dos causas debe ser la responsable. El núcleo de la Tierra parece estar compuesto principalmente de hierro y níquel, que son materiales ferromagnéticos a temperaturas ordinarias. Sin embargo, la temperatura del núcleo terrestre es sin duda superior a la crítica, arriba de la cual los ferromagnetos dejan de presentar un orden magnético. No puede suponerse, por lo tanto, que dentro de la Tierra hay un imán permanente. La explicación del magnetismo terrestre tendría que estar relacionada, por tanto, con las corrientes eléctricas que se generan en su núcleo.

En 1948, Bullard propuso una hipótesis que se ha llamado de “dínamo autoexcitado”; la figura 25 muestra un modelo sencillo para ilustrarlo.

Un disco (D) gira sobre su eje (CC’) en dirección contraria a las manecillas del reloj, en presencia de un pequeño campo magnético H paralelo a CC’. De acuerdo con la ley de inducción de Faraday, se induce una fuerza electromotriz que depende de la velocidad de giro y del campo magnético. En la figura, el borde del disco está en contacto con un solenoide circular (S) que también gira en torno a CC’. La otra terminal del solenoide está conectada con el eje de rotación. Supongamos ahora que todo el dispositivo está hecho de metales que son buenos conductores de la electricidad, como de hecho lo son el hierro y el níquel. Debido a la fuerza electromotriz inducida, se producen corrientes eléctricas a través de D, y posteriormente S, CC’ y D forman un circuito eléctrico cerrado. La corriente que fluye por el solenoide (S) produce un campo magnético paralelo al original H, incrementándolo. Este nuevo campo induce a su vez una fuerza mayor y el proceso anterior se repite. Así, un campo magnético pequeño, generado aun por casualidad, es mantenido e incrementado por este dínamo auto excitado. Por supuesto que este proceso no puede hacer crecer el campo magnético indefinidamente, ya que hay pérdidas continuas de la corriente eléctrica debido a la resistencia de los materiales. Llega un momento en que el campo magnético alcanza un nivel estacionario, que es cuando las pérdidas compensan los incrementos. Si en el núcleo terrestre existiera un mecanismo semejante al dínamo descrito, el campo magnético terrestre se mantendría tal y como sabemos que sucede.

El modelo descrito es seguramente demasiado simplificado dada la complejidad de la situación. Ha habido muchos modelos que, basados en el mismo mecanismo, describen situaciones más complicadas, con combinaciones de varios tipos de dínamos. La presencia de varios de ellos involucra la dificultad de cómo acoplarlos, además de que los cálculos numéricos son de una gran dificultad. Sin embargo, el modelo de dínamo permanente ha sido ampliamente apoyado por expertos en geomagnetismo.

Hace más de 130 años que fueron medidas en forma sistemática la magnitud y la dirección del campo magnético terrestre. En la actualidad se usan aviones especiales para este propósito, además de satélites artificiales. Puede decirse ahora que la descripción es casi perfecta. Con base en los análisis de estos resultados se ha demostrado que el campo observado puede presentarse en forma aproximada como el producido por un imán hipotético cuyo eje se inclina ligeramente con respecto al eje de rotación, como aparece en la figura 5. Sin embargo, la intensidad, ubicación y dirección de este imán hipotético han cambiado apreciablemente.

Los datos han llevado a la conclusión de que el campo magnético terrestre es sumamente variable. Existe una indicación para estimar la intensidad del campo magnético terrestre que fue descubierta ya hace algunos años. En 1853, Melloni, en Italia, descubrió que las rocas volcánicas tienen una magnetización permanente bastante fuerte. Supuso que este magnetismo se debía a la acción que sobre ellas tuvo el campo magnético terrestre en el momento en que se enfriaban. Esta suposición fue posteriormente comprobada: la fuerte magnetización remanente de las rocas volcánicas recientes puede ser reproducida exactamente mediante el enfriamiento desde una temperatura alta, en presencia del campo magnético de la Tierra, resultando que la intensidad de la magnetización remanente adquirida es proporcional a la intensidad del campo magnético aplicado.

Las rocas ígneas se componen principalmente de magnetita con algo de óxido de titanio. Como ya lo hemos discutido al hablar de materiales ferromagnéticos, la magnetización de la magnetita y de las rocas que la contienen disminuye con el incremento de la temperatura y desaparece a una temperatura crítica llamada de Curie. Las partículas magnéticas en las rocas pueden ser magnetizadas fácilmente aun en presencia de un campo relativamente débil, a una temperatura justo por debajo del punto de Curie. Con un descenso en la temperatura se incrementa la intensidad de esta magnetización adquirida y a temperatura ordinaria se produce una magnetización estable y fuerte. En la figura 26 se muestra un resumen de las medidas de la intensidad del campo magnético de los últimos 9 000 años, a partir de estudios en ladrillos, cerámicas y lavas volcánicas. Comparado con datos actuales, se puede concluir que el campo magnético ha fluctuado desde el pasado alrededor de valores semejante a los de hoy.


3.3. DEFINICIONES DE TERMINOS BASICOS:

INSTALACIÓN ELÉCTRICA: Conjunto de aparatos y circuitos asociados, en previsión de un fin particular: producción, conversión, transformación, distribución o utilización de la energía eléctrica.

Qué es un pozo de tierra: Un pozo de tierra es una obra que se hace en la instalación interna del cliente con el fin de dirigir la energía perdida a la tierra, eliminando el riesgo de electrizamientos y descargas, en caso de fallas.

Para profundizar en la definición, podemos decir que es un pozo que contiene tierra tratada y aditivos químicos que aseguran una baja resistencia del terreno al paso de la corriente eléctrica, hasta donde se conecta el circuito de tierra de las instalaciones internas (en caso lo tuviera), con la finalidad de proteger a las personas e instalaciones de posibles electrizamientos.

SISTEMA ELÉCTRICO: Un sistema técnico y económicamente eficiente para el suministro de electricidad.

SUBESTACIÓN: Un conjunto de equipos en el que se incluye cualquier recinto necesario para la conversión, transformación o regulación de energía eléctrica.

AMPERÍMETRO: Instrumento para medir corriente, con una aguja y un elemento móvil que desplaza una aguja.

AMPERIO: Unidad de intensidad de la corriente eléctrica, cuyo símbolo es A. Representa el número de cargas (coulombs) por segundo que pasan por un punto de un material conductor. (1 amperio = 1 coulomb/segundo).

CABLE: Uno o más conductores reunidos, aislados o no entre sí.

CASA DE MÁQUINAS: Es la edificación donde se produce la energía eléctrica y tiene unidades turbogeneradoras, sala de control y equipos auxiliares

CENTRAL GENERADORA: Una instalación que comprende un conjunto de varios aparatos con sus accesorios y diseñada para producir energía eléctrica en cantidades sustanciales, a partir de una nergía producida en forma natural.

CIRCUITO: El lazo cerrado o camino por el que fluye una corriente eléctrica o un flujo magnético.

CIRCUITO ELÉCTRICO: Conjunto de elementos del circuito conectados en una disposición tal que conforman un sistema para mover cargas eléctricas a lo largo de trayectorias cerradas.

CONDENSADOR: Elemento de un circuito cuya característica predominante es la CAPACIDAD y el ual almacena energía en su campo eléctrico.

CONDUCTOR: Un material que ofrece una baja resistencia al paso de la corriente eléctrica.

CONDUCTOR O CABLE: Elemento rígido o flexible mediante el cual se distribuye la electricidad en todas sus fases.

CORRIENTE: Un desplazamiento de cargas eléctricas medida en amperios.

CORRIENTE ELÉCTRICA: Flujo de carga eléctrica que pasa por un cuerpo conductor; su unidad de medida es el amperio.

CORRIENTE ELÉCTRICA ALTERNA: El flujo de corriente en un circuito es llamado alterno si varía periódicamente en dirección. Se le denota como corriente A.C. (Altern current) o C.A. (Corriente alterna).

CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA: El flujo de corriente en un circuito es llamado continuo si se produce siempre en una dirección. Se le denota como corriente D.C. (Direct current) o C.C. (Corriente continua).

CORTO CIRCUITO: Una conexión entre dos puntos de un circuito a través de una fuente de energía eléctrica, mediante un camino de baja resistencia.

CUADRO DE DISTRIBUCIÓN: Registro compuesto por un interruptor diferencial, así como los dispositivos de protección contra cortocircuitos y sobrecarga de cada uno de los circuitos que parten de dicho cuadro.

INTERRUPTOR: Un dispositivo mecánico o electrónico para cerrar o abrir de manera no automática la corriente de carga de un circuito.

KILOWATT/HORA: Una medida práctica de energía. Es la energía consumida en una hora cuando la potencia es de 1000 watt. Unidad de energía que se emplea para medir la cantidad de energía consumida. Se representa mediante la abreviatura Kw/h.

Acometida: La acometida de una instalación eléctrica está formada por una línea que une la red general de electrificación con la instalación propia de la vivienda.

Clases:

Acometida Aérea: Es la que va desde el poste hasta la vivienda, en recorrido visto, a una altura mínima de 6 m para el cruce de la calle.

Acometida Subterránea: Así se llama a la parte de la instalación que va bajo tierra desde la red de distribución pública hasta la unidad funcional de protección o caja, instalada en la vivienda.

La acometida normal de una vivienda es monofásica, de dos hilos, uno activo (positivo) y el otro neutro, en 120 voltios.

Medidor: Es el aparato destinado a registrar la energía eléctrica consumida por el usuario.

Interruptores, apagadores o suiches los interruptores son aparatos diseñados para poder conectar o interrumpir una corriente que circula por un circuito. Se accionan manualmente.

Conmutadores: Los conmutadores son aparatos que interrumpen un circuito para establecer contactos con otra parte de éste a través de un mecanismo interior que dispone de dos posiciones: conexión y desconexión.

Cajas de empalmes y derivación: Las cajas de empalme (cajetines) se utilizan para alojar las diferentes conexiones entre los conductores de la instalación. Son cajas de forma rectangular o redonda, dotadas de guías laterales para unirlas entre sí.

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octubre 31, 2008 - Publicado por | 03.Marco Teorico

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