Assumptions under Labour-Augmenting CD Technology

Materia: es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio. Corriente Eléctrica: la corriente eléctrica es producida cuando los electrones libres en un conductor, se están moviendo en la misma dirección en un período de tiempo dado.

Conductores: son los materiales que tengan electrones que fácilmente sean liberados, o sea que los materiales que tengan 1 electrón de valencia son los mejores conductores.

Aislaste: son los materiales que sus electrones son difíciles de liberar, sus átomos tiene su valencia llenos con 8 electrones o más de la mitad.

Semiconductores: son aquellos materiales que no son ni buenos conductores, ni aislantes, o sea que pueden conducir electricidad mejor que los aislantes pero no también como los

114 conductores. Los electrones de valencia van desde 3 hasta 6 electrones.

Resistencia de un Conductor: todos los conductores tienen cierta resistencia al paso de la corriente, entonces la resistencia nos indica que tanto se opone este conductor al paso de la corriente. La unidad de la resistencia es el ohm.

Conductancia: es el inverso de la resistencia o sea que de otro punto de vista se clasifica al material en que tan buen conductor es.

Variación de la resistencia con la temperatura: la resistencia a la corriente cambia dependiendo de la temperatura, a bajas temperaturas, el material es mejor conductor, y a altas temperaturas, el material se opone mas al paso de la corriente.

Superconductividad: existen ciertos materiales que a cierta temperatura, no tienen ninguna resistencia al paso de corriente y estos son los superconductores.

Ley de ohm: la resistencia es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la corriente.

V = Voltaje.

I = Corriente. V = IR; R = V/I R = Resistencia.

Primera ley de Kirchoff: llamado también la ley de voltaje. La suma de las caídas de voltaje en un circuito cerrado de un circuito, es igual a la de la fuente.

∑I = 0

Segunda ley de Kirchoff: llamado también la ley de corriente. La suma de las corrientes que entran en un nodo de un circuito es igual a la suma de corrientes que salen.

∑IR = ∑V0

Conexión en serie; cuando un elemento ya sea mecánico o eléctrico se encuentra conectado a continuación de otro.

RT = R1 + R2 +...+ Rn

Conexión en paralelo; cuando se conectan dos terminales de varios elementos entre sí.

RT = R1 * R2 = R1 + R2

Un circuito eléctrico esta compuesto o formado por: La fuente.

La carga que lo consumen. Cables que transportan la energía.

Se dice que existe un corto circuito cuando la corriente tiende al infinito.

Tipos de fusibles:

Tapón; se utilizaron anteriormente.

Cartucho; son de fibra de vidrio, porcelana, renovables y desechables.

Circuito RL; es aquel que esta compuesto por una inductancia y se produce un voltaje por el corte de las líneas magnéticas por un conductor.

Circuito RC; es aquel que esta compuesto por capacitores.

Capacitor; los capacitores son elementos que almacenan corriente, cuando se desconecta la fuente le proporcionan la corriente que han almacenado. Cuando las instalaciones son grandes se utilizan capacitores asíncronos.

Potencia; es la capacidad que tienen un motor para llevar a cabo un trabajo.

115 La corrección del factor de potencia consiste en utilizar un capacitor instalado cerca del motor causante del problema.

Las principales causas de un factor de potencia demasiado bajo son:

Motores de diseño deficiente.

Costumbre de dejar conectados lo motores sin carga.

Uso de motores demasiado grandes para el trabajo que desempeñan.

Generalmente resulta antieconómico aumentar el nivel de potencia mas de 0.85 y también existen algunas razones de índole técnica para no exceder de 0.90.

En la conexión estrella todos los inicios de fase van unidos y los fines de cada fase van a la carga o a las líneas de transmisión.

En la conexión delta el final de cada fase va conectada al inicio de la otra, y el voltaje es el mismo en cada una de las fases, sin embargo la corriente es:

IL = √3 * Ifase

Ventajas del sistema trifásico: La potencia es constante.

Permite el arranque directo de los motores de inducción.

Economizan un 25% de corriente en las líneas de distribución y transmisión.

La forma adecuada de conectar los capacitores para disminuir el factor de potencia es en paralelo con cada una de sus fases.

Un generador transforma la energía mecánica en eléctrica. Un motor transforma la energía eléctrica en mecánica.

Los motores asincrónicos son del tipo de inducción.

Las instalaciones eléctricas son un conjunto de elementos destinados al abastecimiento de energía eléctrica.

Funciones del balastro:

Produce una alta corriente para el arranque. Reduce el voltaje durante su operación normal.

Disminuye el factor de potencia (desventaja ya que consume mas corriente).

Unidades Fundamentales:

Voltaje (voltios): la carga de un objeto esta determinado por él numero de electrones que este objeto ha ganado o perdido, por lo tanto un Coulumb nos indica que el objeto ha ganado 6.28x1018 electrones. Por lo tanto cuando hablamos de 1 voltio, indicamos que es la diferencia de potencial causada por 1 Columbo que esta haciendo un trabajo de un joule.

Corriente (amperios): si un Columbo pasa un punto en 1 segundo, estamos diciendo que esta representa 1 amperio.

Ingeniería Eléctrica II

Tipos de alumbrado eléctrica: en la actualidad se usan distintos tipos de alumbrado siendo los principales incandescente, fluorescente de mercurio y de sodio. Los últimos dos se usan generalmente para alumbrado de áreas exteriores.

Lámparas Incandescentes: son de fácil instalación y empleo, es de encendido instantáneo, bajo precio, vida útil de aproximada 1000hrs.

Aplicaciones: alumbrado general del hogar, alumbrado decorativo, alumbrado localizado.

Lámparas fluorescentes: económica, permite altos niveles de alumbrado, sustitución directa de las lámparas incandescentes, larga

116 duración, economía. Existen varios métodos de operación de los tubos fluorescentes: de precalentamiento, de encendido instantáneo y de encendido rápido, vida útil de aproximada de 10,000hrs, no tienen un fin abrupto sino que van disminuyendo su rendimiento lumínico.

Aplicaciones: todo tipo de edificios comerciales y públicos, alumbrado vial, alumbrado doméstico, anuncios.

Lámparas de mercurio o sodio: tienen mercurio o sodio depositado en las paredes del bulbo, en una atmósfera inerte. extremadamente larga duración aprox. 12,000hrs, aceptable calidad de color.

Aplicaciones: alumbrado de zonas residenciales, campos de deportes y fábricas, alumbrado público, industrial.

Diseño de un sistema de alumbrado: Existen dos clases de alumbrado:

General; La iluminación general da un ambiente de mayor uniformidad, pero mantener un nivel muy alto es costoso por lo que muchas veces se prefiere utilizar el alumbrado complementario

Complementario o individua; se utilizan directamente en las áreas que requieren el más alto nivel.

Nivel lumínico adecuado:

100 Lux para zonas de circulación, pasillos, bodegas de materiales. 200 Lux bodegas de materiales pequeños.

300 Lux montaje de maquinaria pesada.

500 Lux oficinas, operación de máquinas automáticas. 750 Lux trabajos finos, montaje de maquinaria electrónica.

Uniformidad: es costoso lograr una uniformidad absoluta pero es imprescindible evitar los contrastes fuertes. Para lograr una uniformidad aceptable, se ha recomendado que el espaciamiento de las lámparas sea menor o igual a la altura de suspensión o sea la altura de la lámpara sobre el plano de trabajo que es usualmente entre 2 y 3 metros.

Ausencia de deslumbramiento: produce molestias, inseguridad en el trabajo y peligro de accidentes, para esto se colocan las

lámparas fuera del ángulo visual normal. También es importante evitar reflejos causados por superficies brillosos.

Clasificación de los colores según el porcentaje de luz reflejada: Claros: blanco, marfil, colores pálidos 60 - 85 % Semiclaros: amarillo, marrón claro, verde claro, gris 30 - 65 % Oscuros: azul, rojo, marrón oscuro 10 - 35 % Graduación de sombras: mientras mayor sea el número de lámparas, serán más suaves las sombras.

Color de la luz: el alumbrado debe ser lo mas parecido a la luz natural, para evitar la distorsión.

Métodos de diseño: punto por punto, curvas isolux que son aplicados para alumbrado exterior y utilización o cavidad zonal para alumbrado interior.

Método de utilización:

1. Escoger el nivel lumínico de acuerdo a una de las normas.

2. Escoger el tipo de luminaria clasificadas en directo, semidirecto, semi-indirecto y de difusión general de acuerdo al porcentaje de luz dirigida hacia arriba.

3. Escoger los colores del ambiente.

4. Estimar el coeficiente de mantenimiento, que toma en cuenta la disminución de la luz debido al envejecimiento y el ensuciamiento que oscila entre 0.5 y 0.8.

5. Calcular la relación del ambiente.

RR = Ancho * Largo = (ancho y largo del ambiente y la altura (A + L) altura de la suspensión de la lámpara).

6. Encontrar el coeficiente de utilización K (según tabla). 7. Se calcula el flujo lumínico total.

flujo = Iluminancia * Superficie (m²) = K * factor de mantenimiento

117 8. Se calcula el espaciamiento máximo de lámparas, para determinar el

numero de lámparas requeridas.

9. Se determina el flujo por lámpara, dividiendo el flujo total entre el numero de lámparas.

Método de cavidad zonal: El ambiente se considera formado por tres cavidades: cielo, ambiente propiamente dicho y piso. Con las dimensiones del ambiente y la altura de las cavidades zonales se pueden determinar ciertas relaciones para encontrar las reflectancias efectivas.

1) - 4) igual que el método anterior.

5) se determinan las relaciones de cavidad de ambiente, de cielo y de piso:

RCA = 5Hca (L+W) RCC = 5Hcc (L+W) RCP = 5Hcp (L+W)

LW LW LW

6) Buscar en la tabla de reflectancia efectiva para la cavidad del cielo, y del piso.

7) Con los valores de relación de cavidad del cielo y de reflectancia de paredes encontrar el coeficiente de utilización. 8) - 10) igual a los pasos 7 al 9 del método anterior.

Plantas eléctricas: las plantas eléctricas tienen por objeto producir energía eléctrica por conversión de cualquier otro tipo de energía. Las plantas están agrupadas en:

Convencional; hidroeléctricas, termoeléctricas (turbinas de vapor, geotérmicas, turbinas de gas, atómicas) mareomotriz, motores diesel y gasolina.

No convencionales; o sea las que todavía están en etapa de investigación [eólica, solar (térmica y fotovoltaica), oceánica, celdas combustibles, fusión nuclear].

Hidroeléctricas: presentan menos fuga de dividas y menos problemas ecológicos. Requieren un mayor tiempo tanto para estudios como para construcción y tienen un costo inicial más

elevado, sin embargo los gastos de operación y mantenimiento son más económicos. Puede ser de distintos tipos:

Escorrentía; cuando se usa solamente el caudal disponible. Embalse; diurno o anual, si se guarda agua excedente para su aprovechamiento posterior.

Termoeléctricas: son aquellas que trabajan en base al calor producido por algún tipo de combustible. Especialmente las turbinas de vapor son usadas al irse agotando las fuentes hidráulicas.

Turbinas de vapor: pueden trabajar con casi cualquier tipo de combustible (petróleo crudo, residual o búnker, carbón, leña, bagazo de caña, etc.). Se pueden instalar en un tiempo relativamente corto. Requieren energía auxiliar para arrancar.

Plantas geotérmicas: son plantas de vapor que utilizan el vapor natural que se obtiene a alta temperatura y presión en el interior de la tierra. Este vapor es producido por agua subterránea en contacto con el magma cercana a la superficie de la tierra. Los estudios previos (geológicos, geofísicos y geoquímica) tienen un costo muy elevado aunque el costo de operación de la planta es bajo.

Turbinas de gas: entran en línea muy rápidamente por lo que se presta para servicios de pico o emergencia. Tienen un costo inicial relativamente bajo y se pueden instalar en poco tiempo, su inconveniencia es el alto costo de combustible y alto costo de mantenimiento.

Motores diesel y gasolina: se utilizan solamente para lugares apartados que no tienen otra fuente de energía disponible. Se utilizan de preferencia como plantas de emergencia en edificios. Tienen un costo de inicial más bajo, pero el costo de operación es más alto por el creciente precio de la gasolina.

118 Plantas eólicas: aprovechan la energía cinética del viento para producir energía mecánica a través de turbinas adecuadas, que luego se conectan a un generador eléctrico a través de una caja de engranajes para incrementar el número de revoluciones.

Transformador: dispositivo que sirve para aumentar o reducir voltaje con alta eficiencia (99%) y sin cambio de frecuencia. Consiste en un par de bobinas acopladas magnéticamente.

Demandómetro: instrumento que se coloca en algunas industrias y sirve para medir la demanda de potencia (Kw. = Volt * corriente) y la demanda máxima que es la mayor de la demandas durante un período de observación.

Instalaciones eléctricas: conjunto de elementos destinado a transformar y suministrar potencia a receptores.

Receptor: equipo eléctrico que consume energía. Debe ser: segura contra accidentes e incendios. eficiente y económica.

fácil mantenimiento y acceso.

Componentes: conductores, canalizaciones, accesorios para canalizaciones, dispositivos de protección.

Conductor ideal: aquel que permite un reducido incremento en la temperatura en el conductor (cero) debería tener conductividad infinita, (plata y oro) se utilizan cobre (exterior e interior) y aluminio (exterior). Los conductores se identifican con un número llamado calibre. Pueden aparecer como alambre (un solo hilo) o cable (varios hilos trenzados). Se pueden encontrar conductores forrados o aislados y conductores desnudos (a tierra). Los forros son de materiales termoplásticos, puede ser de caucho natural o sintético. Un conductor debe manejarse con cuidado para evitar problemas por

a) agentes mecánicos (cuando se transportan o instalan) b) agentes químicos

c) Agentes eléctricos

Agentes mecánicos: Presión: que puede ocasionar adelgazamiento del material aislante que puedan hacer fisuras y luego provocar corto circuito.

Abrasión: corte por esquirlas o rebabas que quedan en el tubo (desgaste por rozamiento.

Elongación: adelgazamiento, pueden producirse en algunos puntos más que en otros y aumenta la resistencia en ese punto.

Agentes químicos: Hidrocarburos (gasolina, aceite), Humedad, ácidos, producen una serie de oxidación que se manifiesta como escamas, lo vuelven frágil y quebradizo, disminuyen su tiempo de vida en forma considerable.

Agentes eléctricos: voltaje por unidad de longitud.

Canalizaciones: paliducho (plástico) o PVC, Tuboducto (acero de pared delgada), conduit (acero de pared gruesa).

Rectificador: (convertidor) dispositivo que puede convertir de corriente alterna o continúa. Todo equipo requiere de un rectificador.

Inversor: convierte de corriente continúa a alterna. Se requieren donde hay fuente de emergencia a base de baterías, intercalado entre batería y equipo.