Transcript Principios de Electricidad

PRINCIPIOS BÁSICOS DE
ELECTRICIDAD Y
ELECTRÓNICA
FORMAS DE GENERAR ENERGÍA
ELÉCTRICA
La Energía eléctrica es causada por el
movimiento de las cargas eléctricas en
el interior de los materiales
conductores. Esta energía produce,
fundamentalmente,
3
efectos:
luminoso, térmico y magnético.
√Energía hidráulica
√ Energía térmica
√ Energía solar
√ Energía química
√ Energía eólica
√ Energía nuclear
Energía hidráulica
En este tipo de centrales se aprovecha la
energía potencial debida a la altura del agua
para, haciéndola caer, convertirla en energía
cinética. Esta energía moverá los álabes
(paletas curvas) de una turbina situada al pie
de la presa, cuyo eje está conectado al rotor
de un generador, el cual se encarga de
transformarla en energía eléctrica. Si el agua
desciende hasta un embalse situado a menor
altura para, con posterioridad, ser bombeada
hasta que alcance el embalse superior, con
objeto de utilizar de nuevo, nos encontramos
frente una central hidráulica de bombeo. Este
tipo de central se construye en zonas donde
existe la posibilidad de que en ciertas épocas
del año no llegue suficiente agua al embalse
superior y, por tanto se necesite un aporte del
inferior.
Energía térmica
En estas centrales, la energía mecánica, necesaria
para mover las turbinas que están conectadas al
rotor del generador, proviene de la energía térmica
(debida al movimiento de moléculas) contenida en
el vapor de agua a presión, resultado del
calentamiento del agua en una gran caldera. El
combustible que se utiliza para producir vapor de
agua determina el tipo de central térmica: de
petróleo (fuel), de gas natural o de carbón. El
proceso, en términos generales, es el siguiente: se
utiliza uno de los combustibles citados para calentar
el agua. A continuación, el vapor de agua producido
se bombea a alta presión para que alcance una
temperatura de 600 º C. Acto seguido, entra en una
turbina a través de un sistema de tuberías, hace
girar la turbina y produce energía mecánica, la cual
se transforma en energía eléctrica por medio de un
generador que está acoplado a la turbina.
Energía solar - Centrales fototérmicas
En las centrales fototérmicas, la
radiación solar se aprovecha de
dos formas: con colectores
solares, que absorben las
radiaciones solares para producir
calor, o con helióstatos, que
reflejan la luz solar y la concentran
en un punto para su utilización
calorífica; en concreto para
calentar el agua de una caldera.
En ambos casos, el vapor de agua
producido se emplea para mover
el rotor de un generador.
Energía solar - Centrales Fotovoltaicas
En las centrales fotovoltaicas
se transforman en energía
eléctrica mediante paneles de
células
fotovoltaicas,
las
radiaciones electromagnéticas
emitidas por el sol. Al igual que
ocurre con la energía eólica,
también existen centrales
aisladas. Las aplicaciones de la
energía
solar
son
muy
variadas: desde alimentación
de pequeñas calculadoras de
bolsillo hasta el uso en
automoción y astronáutica.
Energía química
La energía química es una manifestación
más de la energía. En concreto, es uno de
los aspectos de la energía interna de un
cuerpo y, aunque se encuentra siempre en
la materia, sólo se nos muestra cuando se
produce una alteración íntima de ésta. En
la actualidad, la energía química es la que
mueve los automóviles, los buques y los
aviones y, en general, millones de
máquinas. Tanto la combustión del carbón,
de la leña o del petróleo en las máquinas
de vapor como la de los derivados del
petróleo en el estrecho y reducido espacio
de los cilindros de un motor de explosión,
constituyen reacciones químicas.
Energía eólica
En las centrales eólicas o parques
eólicos se aprovecha la energía
cinética del viento para mover las
palas de un rotor situado en lo alto
de una torre (aerogenerador).La
potencia total y el rendimiento de
la instalación depende de dos
factores: la situación del parque
(velocidad y cantidad de horas de
viento)
y
el
número
de
aerogeneradores de que dispone.
Energía nuclear
La energía nuclear o energía atómica es la
energía que se libera espontánea o
artificialmente
en
las
reacciones
nucleares. Sin embargo, este término
engloba
otro
significado,
el
aprovechamiento de dicha energía para
otros fines, tales como la obtención de
energía eléctrica, térmica y mecánica a
partir de reacciones atómicas, y
su aplicación, bien sea con fines pacíficos
o bélicos .Así, es común referirse a
la energía nuclear no solo como el
resultado de una reacción sino como un
concepto más amplio que incluye los
conocimientos y técnicas que permiten la
utilización de esta energía por parte del
ser humano.
Corriente eléctrica
Es la circulación de cargas o electrones a
través de un circuito eléctrico cerrado, que
se mueven siempre del polo negativo al
polo positivo de la fuente de suministro de
fuerza electromotriz (FEM).
Fuerza electromotriz (FEM)
Se denomina fuerza electromotriz (FEM) a la
energía proveniente de cualquier fuente,
medio o dispositivo que suministre corriente
eléctrica. Para ello se necesita la existencia de
una diferencia de potencial entre dos puntos o
polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha
fuente, que sea capaz de bombear o impulsar
las cargas eléctricas a través de un circuito
cerrado.
Corriente alterna
La corriente alterna, o corriente A/C
(alternate current), se llama de este
modo por el cambio periódico que
tiene en sus valores y polaridad. O
sea, de un nivel cero, pasará al
máximo de positivo, de manera
paulatina. Luego esta corriente
alterna, volverá a cero y luego
transitará al mínimo negativo.
Posteriormente, volverá al nivel cero.
Esto ocurrirá, de manera continua
con la corriente alterna, debido a la
manera en que es generada.
Corriente directa
La corriente directa (CD) o corriente continua
(CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o
electrones fluyen siempre en el mismo sentido
en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose
del polo negativo hacia el polo positivo de una
fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como
ocurre en las baterías, las dinamos o en
cualquier otra fuente generadora de ese tipo de
corriente eléctrica.
La corriente continua se puede obtener por
medio de métodos químicos, como lo hacen las
pilas y baterías, por métodos mecánicos como
lo hace una dinamo, o por otros métodos,
fotovoltaico, par térmico, etc
El movimiento de las cargas eléctricas se
asemeja al de las moléculas de un líquido,
cuando al ser impulsadas por una bomba
circulan a través de la tubería de un circuito
hidráulico cerrado.
Voltaje
También llamado tensión o diferencia de
potencial, el voltaje es la diferencia que
hay entre dos puntos en el potencial
eléctrico, refiriéndonos a potencial
eléctrico como el trabajo que se realiza
para trasladar una carga positiva de un
punto a otro. De esta manera, el voltaje
no es un valor absoluto sino una
diferencia entre las cargas eléctricas, que
se mide en voltios, según el Sistema
Internacional de Unidades.
Simbología
Para representar en el papel los circuitos
eléctricos se utilizan una serie de símbolos
que simplifican mucho el trabajo. De esta
forma cualquier persona puede entender y
reproducir un circuito si entiende los
símbolos.
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ver mas símbolos
El circuito eléctrico
Un circuito eléctrico es una serie de
elementos o componentes eléctricos o
electrónicos tales como resistencias,
bobinas, condensadores y fuentes de
energía conectados eléctricamente por
sus extremos con el propósito de
generar, transportar o modificar
señales eléctricas. Los elementos que
aparecen en un circuito eléctrico
pueden estar conectados en serie o en
paralelo.
Circuito serie
El circuito serie es una configuración de
conexión en que los bornes o
terminales de los dispositivos se
conectan secuencialmente, el terminal
de salida de un dispositivo se conecta al
terminal de entrada del dispositivo
siguiente.
Circuito paralelo
El circuito eléctrico en paralelo es
una conexión donde los puertos
de entrada de todos los
dispositivos(generadores, resiste
ncias, condensadores, bombillos ,
etc.) conectados coincidan entre
sí, lo mismo que sus terminales
de salida.
Resistencia
Código de colores
Resistencia
eléctrica
es
toda
oposición que encuentra la corriente
a su paso por un circuito eléctrico
cerrado, atenuando o frenando el
libre flujo de circulación de las cargas
eléctricas o electrones. Cualquier
dispositivo o consumidor conectado
a un circuito eléctrico representa en
sí una carga, resistencia u obstáculo
para la circulación de la corriente
eléctrica. El ohm es la unidad de
medida de la resistencia que oponen
los materiales al paso de la corriente
eléctrica y se representa con el
símbolo o letra griega “ " (omega).
Potenciómetro
Un potenciómetro es un resistor cuyo valor
de resistencia es variable. De esta manera,
indirectamente, se puede controlar la
intensidad de corriente que fluye por un circuito
si se conecta en paralelo, o la diferencia de
potencial al conectarlo en serie.
Ley de ohm
La ley de Ohm, establece que la
corriente eléctrica (I) en un conductor
o circuito, es igual a la diferencia de
potencial (V) sobre el conductor (o
circuito), dividido por la resistencia (R)
que opone al paso, él mismo. La ley
de Ohm se aplica a la totalidad de un
circuito o a una parte o conductor del
mismo.
Potencia Eléctrica
La potencia eléctrica es la relación
de paso de energía de un flujo por
unidad de tiempo; es decir, la
cantidad de energía entregada o
absorbida por un elemento en un
tiempo determinado. La unidad en
el Sistema Internacional de
Unidades es el vatio (watt).
Manejo e implementación del
multímetro
Es muy importante leer el manual de operación de cada multímetro en particular,
pues en él, el fabricante fija los valores máximos de corriente y tensión que puede
soportar y el modo más seguro de manejo, tanto para evitar el deterioro del
instrumento como para evitar accidentes al operario. El multímetro digital cuenta
con una llave selectora de rango, y en lugar de una aguja que marca la medición,
posee un display digital en el cual aparece desplegado el valor medido.
Clic en la imagen para ir al manual
Medición de corriente
La intensidad de circulación de
corriente eléctrica por un circuito
cerrado se puede medir por medio
de un amperímetro conectado en
serie con el circuito.
ADVERTENCIA
Durante el procedimiento de
medición no toque con las
manos la parte metálica de las
terminales de prueba, porque
podría sufrir una descarga
eléctrica.
Medición de voltaje
1. Conecte la terminal de prueba negra a
la terminal de entrada común (COM).
2. Conecte la terminal de prueba roja a
la terminal de entrada V.
3. Ponga el selector giratorio en el rango
VCD (voltaje de corriente directa) o´
VCA (voltaje de corriente alterna).
4. Seleccione el rango de medición.
5. Conecte las terminales de prueba en
paralelo con la resistencia o circuito
bajo prueba.
ADVERTENCIA
Durante el procedimiento de medición no
toque con las manos la parte metálica de
las terminales de prueba, porque podría
sufrir una descarga eléctrica.
Simulación de circuitos eléctricos y
electrónicos
Para el aprendizaje de la electricidad y la electrónica, hoy en
día resulta imprescindible la utilización de simuladores por
ordenador, que nos permiten realizar nuestros diseños y nos
muestran el funcionamiento de los circuitos de forma virtual
antes de su montaje con componentes reales. Edison le
ofrece un nuevo y único ambiente para el aprendizaje de la
electricidad y la electrónica. Profesores, estudiantes y
entusiastas de la electrónica podrán usar componentes
realistas basados en fotos digitalizadas, un tablero base sin
soldaduras, instrumentos virtuales, sonidos y animación
para crear, testar y reparar con seguridad circuitos 3D cuasi
reales y visualizar, simultáneamente, el correspondiente
diagrama de circuito.
Clic en la imagen
para acceder al
manual
Principios básicos de
mecánica.
«Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo»
Arquímedes
Máquina simple
Cuando la máquina es sencilla y realiza su
trabajo en un solo paso nos encontramos ante
una máquina simple. Muchas de estas
máquinas son conocidas desde la prehistoria o
la antigüedad y han ido evolucionando
incansablemente (en cuanto a forma y
materiales) hasta nuestros días.
Algunas inventos que cumplen las condiciones
anteriores son: cuchillo, pinzas, rampa, cuña,
polea simple, rodillo, rueda, manivela, torno,
hacha, pata de cabra, balancín, tijeras,
alicates, llave fija. Las máquinas simples se
pueden clasificar en tres grandes grupos que
se corresponden con el principal operador del
que derivan: palanca, plano inclinado y rueda.
Palanca
Plano Inclinado
Máquina compuesta
Máquinas compuestas son aquellas que están
formadas por dos o más máquinas simples. Las
máquinas empleadas en la actualidad son
compuestas, y ejemplos de ellas pueden ser:
polipasto, motor de explosión interna (diesel o
gasolina), impresora de ordenador, bicicleta,
cerradura, lavadora.
Máquina simple
Máquina compuesta
Generadores de movimiento
Unidad Lectora CD/DVD
Son los que alimentándose por una
fuente de energía (corriente eléctrica
combustión, hídrica,..) dan lugar a un
movimiento mecánico:
Motores: Generan
giratorio.
un movimiento
Solenoides: Generan un movimiento
lineal, de longitud limitada.
Floppy
Movimiento y Conceptos Básicos
Cuando un cuerpo cambia su posición en relación al tiempo decimos que este
cuerpo esta en movimiento mecánico.
Existen varias clases de movimiento entre los cuales se destacan:
Lineal o rectilíneo: Se describe una trayectoria recta
Circular: trayectoria circular con eje y radio constante
Armónico Simple: movimiento oscilatorio a partir de un centro o punto de
equilibrio.
Centro de la guía
En la figura se observan los tres tipos de movimiento Circular el que realiza la
rueda o volante, lineal el que realiza el embolo a través de la guía y Armónico
Simple el que realiza el pistón de vaivén en relación al centro de la guía
Transmisión de movimiento
Unidad Óptica CD/DVD
La transmisión de movimiento es el
mecanismo por el cual se cambia la
velocidad y la fuerza de un sistema, a
través de piñones, cremalleras, poleas,
palancas, tornillos entre otros.
En la transmisión no existe cambio de
tipo de movimiento.
Transformación del movimiento
En estos mecanismos, el tipo de
movimiento que tiene el elemento de
entrada del mecanismo es diferente del
tipo de movimiento que tenga el
elemento de salida, es decir, el tipo de
movimiento se transforma en otro
distinto, de ahí el nombre de
mecanismo de transformación.
Mecanismo
Transmisión de movimiento
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO
LINEAL:
•
•
Palanca
Poleas
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO
CIRCULAR:
•
•
•
•
Ruedas de fricción
Poleas-correa, correa dentada
y cadenas
Cardan
Engranajes
Transformación del movimiento
Los mecanismos de transformación puede ser
agrupados en dos grandes grupos:
Piñón cremallera
Mecanismos de transformación circularlineal: En este caso, el elemento de entrada
tiene movimiento circular, mientras que el
elemento de salida tiene movimiento lineal.
Ejemplo: El mecanismo piñón-cremallera.
Biela-manivela
Mecanismos de transformación circularalternativo: En este caso, el elemento de
entrada tiene movimiento circular, mientras
que el elemento de salida tiene movimiento
alternativo.
Ejemplo: El mecanismo de biela-manivela.
Clic en la imagen para ver
mas ejemplos
Transformación del movimiento
•
Piñón-cremallera:
Transforma de circular a lineal
•
Tornillo-tuerca:
Transforma de circular a lineal
•
Biela-manivela:
Transforma de circular en alternativo
•
Excéntrica o leva:
Transforma de circular a lineal
•
Junta de Cardán:
Transformación circular en alternativo (Angular)
Simulación de mecanismos
Relatran: facilita la práctica de ejercicios
sobre mecanismos a los estudiantes de
secundaria. Se incluyen, entre otros,
cálculos de fuerzas, ventajas mecánicas,
diámetros de poleas, número de dientes
de ruedas, relaciones de transmisión,
velocidades de giro y velocidades
lineales
RELATRAN
sensores
y
actuadores
Que es un Sensor ?
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar
magnitudes físicas o químicas, llamadas
variables de instrumentación, y transformarlas
en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo:
temperatura, intensidad lumínica, distancia,
aceleración, inclinación, desplazamiento,
presión, fuerza, torsión, humedad, pH.
Características de un sensor
• Rango de medida.
• Precisión: es el error de medida máximo
esperado.
• Sensibilidad
Sensor de efecto Hall.
Sensores Mecánicos
Son interruptores que se activan por la pieza
de seguimiento. Existen varios tipos y
tamaños, dependiendo de la aplicación. Estos
sensores tienen dos posiciones diferentes,
dentro y fuera, abierta o cerrada y que sirven
para definir el estado del monitor de
escenario.
Finales de carrera
Sensores Mecánicos
En la mecánica existen diferentes elementos como cuñas, topes, ruedas
excéntricas, ranura las cuales se pueden utilizar como un tipo de sensor con el fin
de avisar cuando ejecutar una acción predeterminada.
•
Topes o cuñas: Utilizados para frenar un mecanismo
cuando este llega al final del recorrido o como fusibles
cuando se sobre pasa una fuerza determinada.
•
Rodillo seguidor: Utilizado para registrar tamaños de
elementos o trayectorias definidas.
•
Trinquete: Utilizado para permitir movimientos en una
dirección.
•
Resortes-pistón:
Se utilizar frecuentemente para
recipientes de presión permitiendo aberturas cuando sobre
pasa un valor.
Sensores Térmicos
Los sensores de temperatura
se usan para medir la
temperatura del aire, la
temperatura superficial de
líquidos o sólidos.
Sensores Ópticos
Los detectores Ópticos basan su
funcionamiento en la emisión de
un haz de luz que es
interrumpido o reflejado por el
objeto a detectar. Tiene muchas
aplicaciones en el ámbito
industrial y robótico.
Hidráulica y actuadores
•
Los movimientos también se pueden
transmitir a través de fluidos hidráulicos,,
se utiliza cuando existen distancia largas o
poco accesibles para los mecanismos
tradicionales, ya que se puede realizar a
través de mangueras o tuberías.
•
También se utiliza para multiplicar la
fuerza como es el caso de los gatos
hidráulicos de los carros.
Como la fuerza aplicada en un punto del
fluido se transmite en todos los puntos
del fluido, por este principio al aplicar la
fuerza en un área pequeña, se puede
transmitir a un área mayor disminuyendo
su velocidad pero multiplicando la fuerza.
Motores
Un motor eléctrico es un
dispositivo
rotativo
que
transforma energía eléctrica en
energía mecánica.
Motor paso a paso
Es un dispositivo electromecánico que
convierte una serie de impulsos eléctricos
en desplazamientos angulares discretos, lo
que significa es que es capaz de avanzar
una serie de grados (paso) dependiendo de
sus entradas de control.
Motor paso a paso
Parlantes
Los parlantes, también conocidos como altavoces,
bafles, altoparlantes o bocinas, son dispositivos
que permiten la reproducción y amplificación de
sonidos y música para un gran número de artículos.
Entre las características fundamentales a tener en
cuenta se encuentran:
•
•
•
•
•
•
Potencia.
Rendimiento.
Distorsión.
Impedancia.
Respuesta en frecuencia.
Sensibilidad.
Entre los tipos de parlantes se encuentran:
parlante Bass réflex, parlante de carga con bocina,
parlante activo, parlante electrostático, parlante
piezoeléctrico, parlante de cinta, parlante dinámico
y pantalla infinita.
Potenciómetro
Taller de robótica
Robótica
La robótica es la ciencia y la
tecnología de los robots. Se ocupa
del diseño, manufactura y
aplicaciones de los robots. La
robótica
combina
diversas
disciplinas como son: la mecánica,
la electrónica, la informática, la
inteligencia
artificial
y
la
ingeniería de control.
Robótica Educativa
Es el conjunto de actividades
pedagógicas que apoyan y
fortalecen áreas específicas del
conocimiento
y
desarrollan
competencias en el alumno, a
través de la concepción, creación,
ensamble
y
puesta
en
funcionamiento de robots.
AUTOMATIZACIÓN
El término automatización se
refiere a una amplia variedad de
sistemas y procesos que operan
con mínima o sin intervención del
ser humano, o para eliminar
riesgos para la manipulación
humana.
ROBÓTICA BEAM
BEAM es un acrónimo de las palabras
Biología
(Biology),
Electrónica
(Electronics), Estética (Aesthetics) y
Mecánica (Mechanics). Imitan el mundo
animal, No solo en su apariencia, sino en
su desplazamiento y morfología física.
Ejemplos de arte robótico
Tetrápodos
Fotomóvil
Contenido multimedia
ELECTRÓNICA
GUIAS ROBOTICA
MECÁNICA
ALLDATASHEET
PROGRAMAS DEL
LABORATORIO
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