Electricidad Naval

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Manual de Electricidad NavalManual de Electricidad NavalManual de Electricidad NavalManual de Electricidad NavalManual de Electricidad Naval

INTRODUCCIÓNEs de todos conocidos la importancia de la energía eléctrica en nuestra vida cotidiana, no se entiende nuestraforma de vida actual sin la corriente eléctrica. Esta cubre mucha de las necesidades que hacen nuestra vida máscómoda.

A bordo de los barcos ocurre lo mismo. En un principio la energía eléctrica se usaba solo en instalaciones dealumbrado, progresivamente fue sustituyendo a otras formas de energías para accionar bombas, calefacción etc.

Las instalaciones eran de corriente continua, pero esta ha sido desplazada casi completamente por la corrientealterna. Aunque todavía existen barcos que debido a su poca potencia instalada, cubren sus necesidades decorriente eléctrica con pequeños alternadores acoplados al motor principal que rectifican la corriente a continua.

Las instalaciones eléctricas en los barcos son muy variadas desde instalaciones de alumbrado, accionamientosde bombas, calefacción, alimentación de los aparatos de ayuda a la navegación, incluso hay barcos propulsadospor motores eléctricos.

Un barco es desde el punto de vista eléctrico autónomo, en el sentido de que tiene alternadores que producenelectricidad, la distribuye por medio de cuadros eléctricos y la consume.

La persona encargada del mantenimiento a bordo, además de mantener al motor principal y los sistemas auxilia-res, a de dominar todo lo relacionado con la instalación eléctrica ya que de esta depende que los demás serviciosdel barco sigan funcionando

A lo largo de este manual se tratan todos los aspectos de las instalaciones eléctricas a bordo, comenzando poruna introducción a los fenómenos eléctricos, luego se estudiarán las máquinas que producen y consumen electri-cidad, su distribución y los elementos de control. También se verá la representación gráfica de las instalacioneseléctricas para poder interpretar la documentación técnica existente a bordo.

III


INDICE DE CONTENIDOSUNIDAD DIDÁCTICA 1 NOCIONES BÁSICAS DE ELECTRICIDAD ................................................. 1INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 2OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 3CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 41. Naturaleza de la corriente eléctrica .................................................................................................. 42. Resistencia eléctrica ....................................................................................................................... 43. Diferencia de potencial .................................................................................................................... 54. Intensidad eléctrica ......................................................................................................................... 55. Clases de corriente ......................................................................................................................... 5

5.1. Corriente continua................................................................................................................... 55.2. Corriente alterna ..................................................................................................................... 5

6. Aparatos de medidas ...................................................................................................................... 56.1. Voltímetro ............................................................................................................................... 66.2. Amperímetro .......................................................................................................................... 76.3. Ohmiómetro ........................................................................................................................... 86.4. Polímetro ............................................................................................................................... 8

7. Circuitos eléctricos ......................................................................................................................... 87.1. Circuito serie .......................................................................................................................... 87.2. Circuito paralelo ...................................................................................................................... 9

8. Riesgos de la corriente eléctrica ...................................................................................................... 108.1. Efectos de la corriente eléctrica ............................................................................................... 108.2. Intensidad de la corriente eléctrica ........................................................................................... 108.3. Primeros auxilios a accidentados por corriente eléctrica ............................................................ 11

RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... 12AUTOEVALUACIÓN .............................................................................................................................. 13

UNIDAD DIDÁCTICA 2 INSTALACIONES DE ALUMBRADO .......................................................... 15INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 16OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 17CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 181. Instalaciones de alumbrado ............................................................................................................. 182. Alumbrado general .......................................................................................................................... 18

2.1. Lámparas de incandescencia ................................................................................................... 182.1.1. Esquemas de conexiones ................................................................................................ 19

2.2. Lámparas fluorescentes .......................................................................................................... 202.2.1. Circuito de lámpara fluorescente ...................................................................................... 20

3. Luces de navegación ...................................................................................................................... 214. Seguridad en el alumbrado .............................................................................................................. 21RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... 22AUTOEVALUACIÓN .............................................................................................................................. 23

UNIDAD DIDÁCTICA 3 ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA ............................................... 25INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 26OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 27CONTENIDO ....................................................................................................................................... 281. Conductores ................................................................................................................................... 28

1.1. Constitución de los cables eléctricos ........................................................................................ 281.2. Tipos de cables eléctricos ....................................................................................................... 29

1.2.1. Por el número de conductores ......................................................................................... 291.2.1.1. Unipolares .............................................................................................................. 291.2.1.2. Multipolares ............................................................................................................ 29

1.2.2. Por su tensión nominal .................................................................................................... 291.2.3. Por la sección del conductor ............................................................................................ 29

2. Pulsadores ..................................................................................................................................... 292.1. Marcado de bornes ................................................................................................................. 29

3. Interruptores y conmutadores .......................................................................................................... 304. Relés ............................................................................................................................................. 30

4.1. Realimentación de relés ........................................................................................................... 31

IV


5. Contactores ................................................................................................................................... 315.1. Enclavamiento de contactores ................................................................................................. 32

5.1.1. Enclavamiento mecánico ................................................................................................. 325.1.2. Enclavamiento por pulsadores.......................................................................................... 325.1.3. Enclavamiento por contacto auxiliar .................................................................................. 33

6. Relé temporizadores ....................................................................................................................... 336.1. Temporización a la conexión .................................................................................................... 336.2. Temporización a la desconexión ............................................................................................... 346.3. Temporización a la conexión/desconexión ................................................................................ 34

7. Detectores ..................................................................................................................................... 357.1. Presostatos ............................................................................................................................ 357.2. Termostatos ........................................................................................................................... 357.3. Detectores de nivel ................................................................................................................. 35

8. Lámparas de señalización ............................................................................................................... 369. Prevención de riesgos en el manejo de las herramientas.................................................................... 36

9.1. Clasificación ........................................................................................................................... 369.2. Riesgos derivados .................................................................................................................. 369.3. Prevención de los riesgos ........................................................................................................ 36


UNIDAD DIDÁCTICA 4 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN ............................................................... 39INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 40OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 41CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 421. Tipos de anomalías en una instalación eléctrica ................................................................................. 42

1.1. Sobreintensidades .................................................................................................................. 421.2. Defecto de aislamiento ............................................................................................................ 42

2. Fusibles ......................................................................................................................................... 432.1. Tipos de fusibles ..................................................................................................................... 43

2.1.1. Tipo cuchilla ................................................................................................................... 432.1.2. Tipo cilíndrico ................................................................................................................. 432.1.3. Tipo D ............................................................................................................................ 442.1.4. Tipo DO.......................................................................................................................... 44

2.2. Referenciado de fusibles.......................................................................................................... 443.Relé térmico .................................................................................................................................... 45

3.1. Funcionamiento del relé térmico ............................................................................................... 454. Interruptores magnetotérmicos ........................................................................................................ 455. Interruptor diferencial ...................................................................................................................... 46

5.1. Funcionamiento....................................................................................................................... 466. Seguridad eléctrica ......................................................................................................................... 46

6.1. Protección de los aparatos ...................................................................................................... 466.2. Protección de las personas...................................................................................................... 47

6.2.1. Protección contra contactos directos ............................................................................... 476.2.2. Protección contra contactos indirectos ............................................................................. 47


UNIDAD DIDÁCTICA 5 SÍMBOLOS Y ESQUEMAS ELÉCTRICOS................................................... 51INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 52OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 53CONTENIDO ....................................................................................................................................... 541. Símbolos eléctricos ........................................................................................................................ 54

1.1. Referenciado de los aparatos eléctricos ................................................................................... 561.2. Letras para designación de aparatos ........................................................................................ 571.3. Colores para pulsadores .......................................................................................................... 571.4. Colores para lámparas de señalización ..................................................................................... 571.5. Colores para pulsadores luminosos .......................................................................................... 58

2. Esquemas eléctricos ....................................................................................................................... 58

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2.1. Esquemas de potencia ............................................................................................................ 582.2. Esquemas de mando ............................................................................................................... 592.3. Esquema general de conexiones .............................................................................................. 60


UNIDAD DIDÁCTICA 6 DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA........................................ 63INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 64OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 65CONTENIDO ....................................................................................................................................... 661. Cuadros eléctricos .......................................................................................................................... 662. Cuadros principales ........................................................................................................................ 66

2.1. Alojar los dispositivos necesarios para el acoplamiento de los alternadores ................................ 662.2. Alojar los elementos de protección de los alternadores .............................................................. 662.3. Distribuir la corriente a los demás servicios del buque ............................................................... 67

3. Cuadros eléctricos .......................................................................................................................... 673.1. Características más importantes .............................................................................................. 67

3.1.1. Dimensiones y formas ..................................................................................................... 673.1.2. Materiales ...................................................................................................................... 673.1.3. Grado de protección ....................................................................................................... 67

4. Cuadros de emergencia................................................................................................................... 68RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... 70AUTOEVALUACIÓN .............................................................................................................................. 71

UNIDAD DIDÁCTICA 7 BATERÍAS ............................................................................................. 73INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 74OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 75CONTENIDO ....................................................................................................................................... 761. Principio de funcionamiento ............................................................................................................. 762. Acumuladores de plomo .................................................................................................................. 763. Partes de una batería ...................................................................................................................... 76

3.1. Placas .................................................................................................................................... 763.2. Separadores ........................................................................................................................... 773.3. Electrolito ............................................................................................................................... 773.4. Vaso o recipiente .................................................................................................................... 77

4. Proceso de descarga ...................................................................................................................... 775. Proceso de carga ........................................................................................................................... 77

5.1. Forma práctica de realizar la carga de una batería..................................................................... 776.Capacidad de una batería ................................................................................................................. 78

6.1. Conexiones de una batería ....................................................................................................... 786.1.1. Conexión en serie ........................................................................................................... 786.1.2. Conexión en paralelo ....................................................................................................... 78

7.Conservación y mantenimiento de una batería .................................................................................... 787.1. Control del nivel del electrolito ................................................................................................. 787.2. Comprobación de la densidad del electrolito ............................................................................. 787.3. Limpieza ................................................................................................................................ 79

8.Sulfatación de las baterías ................................................................................................................ 799. Riesgos asociados al uso de baterías ............................................................................................... 79

9.1. Presencia de hidrógeno ........................................................................................................... 799.2. Ácido sulfúrico ........................................................................................................................ 79


UNIDAD DIDÁCTICA 8 GENERADORES ELÉCTRICOS................................................................. 83INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 84OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 85CONTENIDO ....................................................................................................................................... 861. Magnetismo ................................................................................................................................... 862. Electricidad y magnetismo ............................................................................................................... 86

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3. Generadores de corriente eléctrica .................................................................................................. 874. Generación de corriente en una espira ............................................................................................. 875. Dinamos......................................................................................................................................... 87

5.1. Disyuntor ................................................................................................................................ 886. Alternadores ................................................................................................................................... 88

6.1. Rectificación de la corriente generada ...................................................................................... 886.2. Regulador de voltaje................................................................................................................ 886.3. Elementos de un alternador ..................................................................................................... 89

7. Protección de los alternadores ......................................................................................................... 89RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... 90AUTOEVALUACIÓN .............................................................................................................................. 91

UNIDAD DIDÁCTICA 9 MOTORES ELÉCTRICOS......................................................................... 93INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 94OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 95CONTENIDOS ..................................................................................................................................... 961. Descripción .................................................................................................................................... 962. Motor de corriente continua ............................................................................................................. 963. Motores asíncronos trifásicos .......................................................................................................... 97

3.1. Constitución de los motores asíncronos trifásicos ..................................................................... 983.2. Caja de bornes ....................................................................................................................... 98

3.2.1. Conexión en estrella ........................................................................................................ 993.2.2. Conexión en triángulo ...................................................................................................... 99

3.3. Placa de características .......................................................................................................... 993.4. Arranque directo ..................................................................................................................... 1003.5. Inversión de sentido de giro ..................................................................................................... 1003.6. Arranque estrella-triángulo ....................................................................................................... 1013.7. Conexión de un motor trifásico como monofásico ..................................................................... 1023.8. Averías y mantenimientos ........................................................................................................ 104

3.8.1. Averías elétricas ............................................................................................................. 1043.8.2. Averías mecánicas .......................................................................................................... 105

4.Seguridad eléctrica .......................................................................................................................... 105RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... 106AUTOEVALUACIÓN .............................................................................................................................. 107

UNIDAD DIDÁCTICA 10 INSTALACION ELÉCTRICA EN MOTORES DIESEL .................................. 109INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 110OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 111CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1121. Arranque eléctrico .......................................................................................................................... 1122. Sistema de alarmas ........................................................................................................................ 113

2.1. Alarmas del motor .................................................................................................................. 1132.2. Alarmas generales .................................................................................................................. 114

3. Parada del motor diesel .................................................................................................................. 1144. Seguridad de los motores ............................................................................................................... 115RESUMEN DE LA UNIDAD .................................................................................................................... 116AUTOEVALUACIÓN .............................................................................................................................. 117

UNIDAD DIDÁCTICA 11 PREVENCIÓN DE RIESGOS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS ................ 119INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 120OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 121CONTENIDO ....................................................................................................................................... 1221. Efectos de la corriente eléctrica....................................................................................................... 1222. Factores que influyen en los efectos ................................................................................................. 122

2.1. Intensidad de la corriente ........................................................................................................ 1232.2. Tiempo de contacto ................................................................................................................ 1232.3. Resistencia del cuerpo humano ................................................................................................ 1232.4. Tensión y tipo de corriente ....................................................................................................... 1232.5. Recorrido de la corriente por el cuerpo .................................................................................... 123

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3. Protección contra los efectos de la electricidad ................................................................................ 1233.1. Protección contra contactos directos ....................................................................................... 1243.2. Protección contra contactos indirectos ..................................................................................... 124


SOLUCIÓN DE LAS ACTIVIDADES ............................................................................................ 127

GLOSARIO DE TÉRMINOS ....................................................................................................... 148

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 151

ANEXO: CUADERNILLO DE ACTIVIDADES Y SOLUCIONES......................................................... 153

INDICE DE ACTIVIDADESACTIVIDAD 1. Naturaleza de la corriente eléctrica.................................................................................. 4ACTIVIDAD 2. Medida con el voltímetro ................................................................................................. 6ACTIVIDAD 3. Medida de intensidad ...................................................................................................... 7ACTIVIDAD 4. Medida de resistencia ..................................................................................................... 8ACTIVIDAD 5. Realizar circuito serie ..................................................................................................... 9ACTIVIDAD 6. Circuito paralelo ............................................................................................................. 9ACTIVIDAD 7. Instalaciones de alumbrado ............................................................................................. 18ACTIVIDAD 8. Circuito conmutado ........................................................................................................ 20ACTIVIDAD 9. Montaje tubo fluorescente ............................................................................................... 21ACTIVIDAD 10. Aparatos eléctricos ...................................................................................................... 28ACTIVIDAD 11. Circuito de iniciación ..................................................................................................... 30ACTIVIDAD 12. Realimentación de relé .................................................................................................. 31ACTIVIDAD 13. Enclavamiento por pulsadores ....................................................................................... 32ACTIVIDAD 14. Enclavamiento por contacto auxiliar ............................................................................... 33ACTIVIDAD 15. Temporización al trabajo ............................................................................................... 34ACTIVIDAD 16. Temporización a la desconexión .................................................................................... 35ACTIVIDAD 17. Anomalías eléctricas ..................................................................................................... 42ACTIVIDAD 18. Anomalías de la corriente eléctrica y aparatos de protección ........................................... 43ACTIVIDAD 19. Tipos de fusibles .......................................................................................................... 44ACTIVIDAD 20. Símbolos eléctricos ...................................................................................................... 54ACTIVIDAD 21. Símbolos de aparatos ................................................................................................... 55ACTIVIDAD 22. Marcado de bornes de los aparatos ............................................................................... 56ACTIVIDAD 23. Cuadros eléctricos ....................................................................................................... 66ACTIVIDAD 24. Cuadro de emergencia .................................................................................................. 69ACTIVIDAD 25. Baterías ....................................................................................................................... 76ACTIVIDAD 26. Control de carga de una batería ..................................................................................... 79ACTIVIDAD 27. Generadores eléctricos ................................................................................................. 86ACTIVIDAD 28. Campo magnético ........................................................................................................ 86ACTIVIDAD 29. Transformador ............................................................................................................. 87ACTIVIDAD 30. Rectificación de la corriente en un alternador ................................................................. 88ACTIVIDAD 31. Motores eléctricos ....................................................................................................... 96ACTIVIDAD 32. Cambio de sentido de giro de un motor de corriente continua.......................................... 97ACTIVIDAD 33. Arranque directo de un motor trifásico ........................................................................... 100ACTIVIDAD 34. Inversión de giro ........................................................................................................... 101ACTIVIDAD 35. Arranque estrella triángulo ............................................................................................ 102ACTIVIDAD 36. Motor trifásico con corriente monofásica ....................................................................... 103ACTIVIDAD 37. Montar motor trifásico en red monofásica ...................................................................... 104ACTIVIDAD 38. Comprobación de un motor ........................................................................................... 105ACTIVIDAD 39. Arranque motores diesel ............................................................................................... 112ACTIVIDAD 40. Alarmas del motor ........................................................................................................ 113ACTIVIDAD 41. Alarmas sentinas y tanque aceite hidráulico .................................................................... 114ACTIVIDAD 42. Parada automática ....................................................................................................... 114ACTIVIDAD 43. Lámparas en paralelo ................................................................................................... 154ACTIVIDAD 44. Lámparas en serie ........................................................................................................ 155

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ACTIVIDAD 45. Lámparas en paralelo conmutada .................................................................................. 156ACTIVIDAD 46. Alumbrado temporizado ................................................................................................ 157ACTIVIDAD 47. Arranque a distancia del motor ...................................................................................... 158ACTIVIDAD 48. Motor polipasto ............................................................................................................ 159ACTIVIDAD 49. Bomba de achique automática ...................................................................................... 160ACTIVIDAD 50. Arranque estrella triángulo con inversor de giro .............................................................. 161

UNIDAD DIDÁCTICA 1NOCIONES BÁSICAS DE ELÉCTRICIDAD

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INTRODUCCIÓNLa energía eléctrica forma parte de nuestras vidas, el desarrollo de la humanidad no se entendería sin la energíaeléctrica, ya que estamos rodeados de todo tipo de aparatos que utilizan esta forma de energía, que nos facilitan lastareas en el trabajo, hogar, ocio, etc.

Los efectos de la corriente eléctrica se conoce desde hace mucho tiempo, pero no es hasta hace relativamentepoco tiempo cuando se a empezado a comprender su naturaleza y por lo tanto se han podido desarrollar yextender su uso hacia infinidad de campos.

A lo largo de esta unidad vamos a ver las magnitudes fundamentales que intervienen en cualquier circuito eléctri-co, así como los tipos de corriente que existen y la forma de distribuirla.

Un buen conocimiento de estos fenómenos y magnitudes nos facilitarán la compresión de otros conceptos máscomplejos que se verán a lo largo de este manual

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OBJETIVO GENERALConocer los fundamentos de la electricidad, en que consiste, sus magnitudes y diferentes formas de produccióny distribución.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer los fundamentos de la corriente eléctrica.

Conocer las tres magnitudes más importantes que intervienen en la corriente eléctrica, así como lasunidades empleadas.

Conocer la diferencia entre corriente continua y corriente alternas

Distinguir entre circuito serie y paralelo, y conocer la diferencia de tensión e intensidad que circula porcada uno de ellos.

Ser consciente de los peligros que puede ocasionar la corriente eléctrica y las normas básicas para suprevención.

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Está demostrado que todos los materiales estáncompuestos por unos elementos indivisibles llama-dos átomos.

Por convenio se le asigna a los protones una cargapositiva y a los electrones una carga negativa.

El número de protones y el de electrones son igua-les, por lo que los átomos en su conjunto no tienencarga eléctrica.

Existen algunos materiales como por ejemplo losmetales en los que los electrones no están íntima-mente ligados al núcleo y por lo tanto se desplazanlibremente de un núcleo a otro, sin que tengan unadirección concreta. Pero cuando a un metal o mate-rial conductor se le aplica una diferencia de poten-cial los electrones se desplazan todos en la mismadirección, produciendo una corriente eléctrica.

Existen otros materiales en los que los electrones es-tán firmemente unidos al núcleo y aunque le someta-mos a una diferencia de potencial estos no se mue-ven, son los que llamamos aislantes.

2. RESISTENCIA ELÉCTRICAHemos visto como la corriente eléctrica consisteen un flujo de electrones en un sentido determina-do, pero todos los materiales incluidos los con-ductores ofrecen una resistencia al paso de loselectrones.

Entre los metales, el que menos resistencia ofreceal paso de los electrones es la plata, seguido delcobre y luego el aluminio.

Por lo tanto la resistencia eléctrica es una caracterís-tica de los materiales. Otro factor que influye en laresistencia es la longitud del conductor, o sea, cuan-to mayor sea la longitud más resistencia ofrecerá alpaso de la corriente. También la resistencia dependede la sección del conductor, cuanto menor sea lasección del conductor mayor será la resistencia quepresente al paso de la corriente eléctrica.

1. NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Actividad Nº 1 NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Explica en que consiste la corriente eléctrica

Figura 1 Estructura del átomo

Figura 2 Comportamiento de los electrones de los átomos

Estos átomos están formados por un núcleocompuesto de protones y neutrones y unas par-tículas que giran alrededor de estos, de igualmanera que los planetas giran alrededor del sol.

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La unidad de medida de la resistencia es el Ohmio yse representa por la letra griega Ω.

3. DIFERENCIA DE POTENCIALPara que se produzca la corriente eléctrica en unconductor este debe estar sometido a una diferen-cia de potencial.

Para explicar como se produce esto vamos a recu-rrir a un símil hidráulico, de la figura de la izquierda,si tenemos los dos tanques con el mismo nivel delíquido al abrir la válvula de comunicación no se pro-ducirá ningún desplazamiento de líquido. Pero si elnivel es diferente en cada tanque figura de la izquier-da al abrir la válvula de comunicación, se produciráuna circulación de líquido del tanque con mayor ni-vel al tanque con menor nivel. La unidad de intensidad es el amperio, y se representa por

la letra A.

5. CLASES DE CORRIENTESe pueden distinguir dos clases de corriente segúnque la dirección del flujo de electrones sea siemprela misma o varíe con el tiempo, así tenemos: co-rriente continua y corriente alterna.

5.1. CORRIENTE CONTINUAEs aquella donde los electrones circulan siempre enel mismo sentido, como por ejemplo las producidaspor una dinamo, una batería o una pila.

5.2. CORRIENTE ALTERNAEs aquella donde el sentido de movimiento de loselectrones cambia de sentido cada cierto tiempo.En Europa el cambio de sentido se realiza 50 vecespor segundo, y este tipo de corriente es producidopor los alternadores.

Diferencia de potencial: Para conseguir quese produzca circulación de corriente es necesa-rio que exista una diferencia de potencial, quepropicie esta corriente

Esto es lo que ocurre en un circuito eléctrico si en-tre los dos extremos de un conductor existe unadiferencia de potencial se produce una circulaciónde corriente eléctrica. Si el potencial es el mismo,no se producirá el paso de corriente.

La diferencia de potencial se mide en voltios y serepresenta con la letra V.

mayor cantidad de agua pasará por segundo.

Y en segundo lugar a la resistencia del circui-to; cuanto mayor sea la resistencia menorcantidad de electricidad pasará. Volviendo alsímil hidráulico, si en la tubería que une losdos tanques le hacemos un estrechamientoel caudal será menor aunque la diferencia dealturas sea igual.

Intensidad de corriente: Es la cantidad deelectricidad que pasa por un conductor

TIPOS DE CORRIENTE

CORRIENTE ALTERNA

4. INTENSIDAD ELÉCTRICAComo hemos vistos cuando a un circuito eléctrico sele aplica una diferencia de potencial, se establece unacirculación de electrones o corriente eléctrica, la in-tensidad eléctrica representa a la cantidad de elec-trones por segundo que pasa por ese conductor.

La cantidad de electricidad que circula por el circui-to depende de dos factores.

En primer lugar depende de la diferencia depotencial en el circuito; volviendo al símil hi-dráulico, cuanto mayor sea la diferencia dealtura entre los dos tanques de la figura 3 Figura 5 Corriente alterna

Resistencia: Es la oposición que presentan losconductores al paso de la corriente eléctrica

Figura 3 Símil hidráulico de la electricidad

Figura 4 Símil hidráulico de la resistencia.

CORRIENTE CONTINUA

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6. APARATOS DE MEDIDASPara conocer los valores de todas estas magnitu-des que nos encontramos en un circuito eléctricose dispone de distintos aparatos de medidas.

6.1. VOLTÍMETROEs el aparato que nos sirve para medir la diferencia depotencial entre dos puntos del circuito, para realizar lamedida con este aparato hay que poner los terminalesdel mismo en paralelo con el objeto a medir.

Medidas con el voltímetro: Para medir con elvoltímetro debemos colocar los terminales delaparato de medición en los extremos del elemen-to que queremos realizar la medición

Actividad Nº 2 MEDIDA CON EL VOLTÍMETRO

Realizar el esquema eléctrico de la figura y realizar mediciones de la tensión en diferentes puntos del circuito

Figura 6 Medida con el voltímetro

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6.2. AMPERÍMETROMide la intensidad de corriente por un conductor,para realizar la medida hay colocar el aparato enserie en el circuito que queremos medir.

Figura 7 Medida con el amperímetro

Medición con el amperímetro: Como la inten-sidad es la cantidad de corriente que pasa porun conductor, el aparato de medida se debe deponer en serie con el circuito para poder medirla corriente que circula

Actividad Nº 3 MEDIDA DE INTENSIDAD

Construir el circuito de la figura y medir la intensidad que circula por el circuito, intercalando el aparato de medida

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6.3. OHMIÓMETROEs el aparato encargado de medir la corriente eléc-trica, los terminales del aparato medidor hay quecolocarlos en paralelo con el objeto a medir.

6.4. POLÍMETROSSon los aparatos de medidas portátiles más utiliza-dos actualmente. Con un mismo aparato se puedenhacer la mayoría de las mediciones.

Lo normal es que puedan hacer mediciones de ten-sión, tanto de corriente continua como de corrientealterna, de intensidad, y de resistencia. Teniendoque seleccionar el rango de medición.

Medidas con el ohmiometro: Hay que poner losterminales de medida en paralelo con el objeto quequeremos medir la resistencia. Sobre todo hay querealizar la medida sin tensión en el cirucuito, ya quepuede provocar la rotura del aparato de medida.

7. CIRCUITOS ELÉCTRICOSPara que se produzca la circulación de la corrienteeléctrica es necesario disponer de algunos elemen-tos, como son:

generador de corriente, que puede ser unabatería, una dinamo, un alternador, etc;

receptor, que son los aparatos consumido-res como: una bombilla, un motor, un cale-factor, etc;

conductores que permiten el paso de la co-rriente como los cables; y los

elementos de control que pueden ser deprotección como fusibles, magnetotérmicoso de maniobra como interruptores, pulsado-res, o relés.

Los circuitos según como estén colocados los recepto-res o los generadores de corriente pueden ser circuitosserie o circuitos paralelo.

Actividad Nº 4 MEDIDA DE RESISTENCIA

Lámparas de varias tensiones y pontencia

La bobina de un contactor

Resistencias de varios valores

El bobinado eléctrico de un motor

La resistencia de un calefactor

Etc.

TIPOS DE CIRCUITOS

CIRCUITOS SERIE CIRCUITOS PARALELO

Figura 8 Medición con el ohmniometro

Figura 9 Circuito Serie

Realizar mediciones de resistencia a diversos aparatos eléctricos

7.1. CIRCUITO SERIEEn este tipo de circuitos la intensidad que recorre elcircuito es la misma para todos los receptores, sinembargo la tensión entre cada uno de los elemen-tos es menor que la de la red, y se reparte por cadareceptor dependiendo de la resistencia de cada uno.

9


7.2. CIRCUITO PARALELOEn este caso la tensión es la misma para todos losreceptores que será igual a la de la red, pero la in-tensidad de corriente que circula por la red se divi-de por cada una de las líneas del circuito como semuestra en la figura.

Actividad Nº 6 CIRCUITO PARALELO

Realizar el esquema del circuito de la figura y realizar las mediciones de intensidad por la lámpara A, lalámpara B y la lámpara C, así como la general del circuito, medir también la caída de tensión en cada una delas lámparas

Actividad Nº 5 REALIZAR CIRCUITO SERIE

Realizar el montaje eléctrico de la figura, utilizando una fuente de alimentación de 24 voltios y realizarmediciones de caída de tensión, entre (a – b), (b – c), (c – d), (a – c) y ( b – d), anotar en el cuaderno losresultados y compararlos. Realizar también la medida de la intensidad del circuito.

Figura 10 Circuito paralelo

10


Los efectos de la corriente eléctrica dependen devarios factores como son:

8.1. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICALos efectos de la corriente eléctrica por el organis-mo dependen en gran medida de la intensidad quecircula por el cuerpo humano y por el tiempo.

Y varía desde pequeña sensación hasta ocasionarla muerte.

La fibrilación ventricular es una contracciónincordinada del corazón que supone la supresión dela actividad del corazón y por lo tanto no llega lasangre al cerebro, produciéndose lesiones que oca-sionan la muerte.

8.2. INTENSIDAD DE LA CORRIENTEELÉCTRICALa intensidad que circula por el organismo cuandose punen en contacto con algún elemento activo dela instalación eléctrica depende de dos factores:

1. Diferencia de potencial aplicada: Es la ten-sión existente en la red, a mayor tensión ma-yor será el paso de corriente eléctrica y por lotanto más peligrosa es.

2. Resistencia del cuerpo: el cuerpo humanose comporta como un semiconductor, puessu resistencia varía con la tensión aplicada.

8. RIESGOS DE LA CORRIENTE ELÉC-TRICALa corriente eléctrica es una de las formas de ener-gías más utilizadas, sin embargo, es también unafuente de peligros para las personas, representa unriesgo invisible y ocasiona del 4 al 8% de los acci-dentes de trabajo mortales.

Superficie de contacto, a mayor super-ficie la resistencia es menor

Humedad del cuerpo, al ser el aguabuen conductor de la electricidad facilitala circulación de esta.

Presión de contacto, a mayor presiónmayor paso de corriente

FACTORES QUE AFECTANA LA RESISTENCIA DEL ORGANISMO

Locales húmedos 24 V

Locales secos 50 V

Locales sumergidos 12 V

TENSIONES DE SEGURIDAD

Intensidad de la corriente eléctrica

Valor de la tensión

Tiempo de contacto

Frecuencia en corriente alterna

Estado del organismo de las personas

1 a 3 mA Sensación muy débil. No hay peligro

5 a 10 mA Contracciones de los músculos y pequeñas alteraciones delsistema respiratorio.

10 a 15 mA Principio de tetanización muscular, contracciones violentas eincluso permanentes de las extremidades

15 a 30 mA Contracciones violentas e incluso permanente de la caja torácica.Parálisis respiratoria. Alteración del ritmo cardiaco.

Más de 30 mA Fibrilación ventricular cardiaca y parada del corazón.

Intensidad de la corrienteEléctrica

Efectos en el organismo

11


8.3. PRIMEROS AUXILIOS A ACCIDENTADOSPOR CORRIENTE ELÉCTRICA

1. Separar al accidentado de la corriente eléc-trica.

2. Si el accidentado a perdido el sentido reali-zar la respiración artificial.

Si es posible cortar el suministro de corrienteeléctrica, hacerlo. En caso contrario separar alherido por medio de pértigas o elementosaislantes, ya que se corre el peligro de ser afec-tado por una descarga.

No interrumpir la respiración artificial hasta quese restablezca la respiración natural, en ocasio-nes esta operación puede llevar mucho tiempo.

12


RESUMEN DE LA UNIDADA lo largo de esta unidad didáctica hemos visto los siguientes conceptos relacionados con la corriente eléctrica:

La corriente eléctrica consiste en una corriente de electrones a lo largo de unas sustancias conductorasque tienen la característica, que algunos de sus electrones están compartidos por varios átomos. Y al sersometidos a una diferencia de potencial circulan a lo largo de él.

La resistencia eléctrica de un conductor es la oposición que presenta cada una de estas sustancias alpaso de este flujo de electrones. Y se mide en ohmios

La diferencia de potencial es la fuerza que aplicada sobre un conductor hace que los electrones circu-len. Se mide en voltios.

La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de estos electrones que circulan por segundo porun conductor. Aumenta al aumentar la diferencia de potencial y disminuye cuando aumenta la resistencia.

Corriente continua es aquella donde la dirección de la corriente eléctrica es siempre en la misma dirección.

Corriente alterna cuando la dirección de la corriente eléctrica varía 50 veces por segundo.

Aparatos de medida nos sirven para conocer las magnitudes eléctricas que circulan por un circuitoeléctrico. Tenemos el voltímetro, amperímetro y ohmiómetro.

Circuitos serie cuando por los aparatos receptores de un circuito circula la misma intensidad y la caídade tensión se reparte por todos los receptores.

Circuito paralelo cuando la intensidad del circuito se reparte por los receptores en el instalados y a todosle afecta la misma diferencia de potencial.

Riesgos derivados del uso de la corriente eléctrica, los efectos nocivos del paso de la corrienteeléctrica por el organismo que depende de la intensidad que circule por el cuerpo para que las lesionessean más o menos graves. Pudiendo producir hasta la muerte.

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AUTOEVALUACIÓN1. Haz un dibujo de la configuración de los átomos

2. Explica en que consiste la corriente eléctrica

3. ¿Porqué algunos materiales son conductores de la electricidad y otros como los aislantes no?

4. ¿Qué entiendes por diferencia de potencial?

5. ¿Tienen todos los materiales conductores la misma resistencia? ¿Por qué?

6. Cuantos tipos de corriente eléctrica hay.

7. Explica que diferencia hay entre un circuito serie y otro paralelo.

8. ¿Qué factores influyen en la resistencia del organismo?

14


UNIDAD DIDÁCTICA 2INSTALACIONES DE ALUMBRADO

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INTRODUCCIÓNLa primera utilización de la electricidad en los barcos fue para usos de alumbrado, hoy en día el uso de laelectricidad se ha extendido ha multitud de usos. A pesar de todo las instalaciones de alumbrado en los barcossiguen siendo una parte importante de la potencia eléctrica instalada.

Dentro de las instalaciones de alumbrado se pueden distinguir tres grupos:

En primer lugar las de alumbrado general que consisten en las luces de los pasillos, camarotes, alumbradode cubierta, etc.

Luego tenemos las luces de navegación, que a pesar de tener poca potencia instalada, tiene una granimportancia en cuanto a la navegación y tiene que reunir una serie de características especiales que ladiferencia de las demás.

Por último tenemos el alumbrado de emergencia que nos permitirá tener iluminación en caso que falle lafuente de energía principal.

Para llevar a cabo la iluminación a bordo disponemos de diversos tipos de lámparas, como son las de incandes-cencia con sus diferentes tipos de casquillos y también los tubos fluorescentes.

Este tipo de lámparas necesitan para su funcionamiento de una serie de elementos especiales como ya veremos.

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OBJETIVO GENERALConocer las distintas instalaciones de alumbrado existente a bordo de los buques, así como su forma de conexio-nado y las distintas lámparas utilizadas en cada aplicación

OBJETIVOS ESPECÍFICOSDistinguir los diferentes tipos de lámparas utilizadas en las instalaciones de alumbrado.

Conocer las diferentes medidas y tamaños de los casquillos metálicos de las lámparas de incandescencia.

Conocer las instalaciones de alumbrado general y forma de realizar el cableado en los distintos tipos derealizaciones que se pueden efectuar.

Conocer las características especiales de las luces de navegación y características especiales de suinstalación.

Analizar las características especiales del alumbrado de emergencia.

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1. INSTALACIONES DE ALUMBRADO

INSTALACIONES

DE

ALUMBRADO

Alumbrado general: Está compuesto principalmente por lámparasde incandescencia y tubos fluorescentes. La energía para este tipode alumbrado proviene de los generadores principales del barco quenormalmente son accionados por motores diesel y trabajan a unatensión de 220 voltios.

Dan servicio al alumbrado de los compartimentos del buque comopueden ser: puente de gobierno, alumbrado de cámara de máqui-nas, alumbrado de pasillos, camarotes, etc.

Alumbrado de emergencia: El alumbrado de emergencia debe desaltar automáticamente cuando por cualquier motivo falla la fuente deenergía normal. Normalmente es alimentado por un grupo de bateríasy permite mantener alumbrada las partes esenciales del buque.

Luces de navegación: Son las luces que todo barco debe de llevar paranavegar de noche y dependen de: tipo de barco, si está pescando, etc.

2.1. LÁMPARAS DE INCANDESCENCIALas lámparas de incandescencia o de filamento metá-lico fueron las primeras lámparas que se utilizaron yestán compuestas por un filamento que al paso de lacorriente eléctrica se calientan a unos 2.800 oC y sepone incandescente emitiendo luz y calor, este filamen-to esta dentro de una ampolla de vidrio que tiene he-cho el vacío en su interior para evitar que el metal sequeme este metal suele ser tungsteno o wolframio quetienen unas temperatura de fusión de unos 3.400 oC.

Actividad Nº 7 INSTALACIONES DE ALUMBRADO

Enumera los distintos tipos de alumbrado que crees que existen en un buque.

2. ALUMBRADO GENERALLas lámparas utilizadas en este tipo de alumbradoson de tres tipos principalmente:

Lámparas de incandescencia

Lámparas fluorescentes

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Están compuestas de una ampolla de vidrio, en su interior se aloja el filamento de wolframio y un casquillometálico que sirve para conectar la lámpara al portalámparas.

CASQUILLO ROSCADO

Tipo de Casquillo

CASQUILLO A

BAYONETA

Designación

Goliat E - 40

Medio E - 27

Pequeño E - 14

Miniatura E - 10

Normal B - 22

Pequeño B - 15

Clasificación de los casquillos de las lámparas

Las lámparas pueden clasificar por la forma del vi-drio o el acabado de este pero su característica másimportante además de a la tensión que trabajen y lapotencia que desarrollen es la forma del casquillometálico con que se sujeta a la base.

2.1.1. ESQUEMAS DE CONEXIONES

El sistema de encendido y apagado del alumbradode los distintos compartimentos del buque puedenrealizarse de diferentes tipos de montajes. Los másusuales son:

Punto de luz accionado por un interruptormonopolar. (A)

Punto de luz accionado desde dos sitios dife-rentes por dos conmutadores.(B)

Punto de luz accionados desde tres lugaresdistintos mediante un conmutador y uninversor.(C)

Figura 11 Instalaciones de alumbrado

20


2.2. LÁMPARAS FLUORESCENTESLas lámparas fluorescentes tienen una sustancia queemiten luz en presencia de radiaciones ultravioletas.

Estas radiaciones se producen entre los electro-dos que hay en el interior del tubo.

Las partes más importantes de estas lámparas son:

Clavijas de contacto: Este tipo de lámpa-ras necesitan unos soportes especiales parasu sujeción y toma de corriente. Esto se con-sigue por medio de las clavijas que se colo-can en los porta tubos.

Ánodo y cátodo: El cátodo emite los electro-nes que al chocar con los átomos de mercurioemiten radiaciones ultravioletas. Al trabajar concorriente alterna, el sentido de la corriente cam-bia de sentido constantemente por lo que llevanun ánodo y cátodo a ambos extremos del tubo.

Materia fluorescente: al ser excitada por lasradiaciones ultravioletas genera luz visible.

Atmósfera de argón y vapor de mercu-rio: emiten las radiaciones ultravioletas.

Actividad Nº 8 CIRCUITO CONMUTADO

Realizar el circuito del esquema, colocando una lámpara y dos conmutadores, de manera quela lámpara se pueda encender y apagar desde cualquiera de los dos conmutadores.

2.2.1. CIRCUITO DE LÁMPARASFLUORESCENTES

Este tipo de lámpara no se conecta directamente ala red sino que necesita de unos elementos auxilia-res para su encendido. Estos son: una reactancia,cebador y los portalámparas

Figura 12 Lámpara fluorescente

ELEMENTOS AUXILIARES PARA EL ENCENDIDO

Cebador durante el en-cendido cierra el circui-to del cátodo para quese caliente, al cabo deunos instantes elcebador abre, lareactancia produce unasobretensión que produ-ce el cebado del arco através de la atmósferadel argón, manteniéndo-se este arco.

Reactancia lareactancia limita la co-rriente y genera la ten-sión inducida necesariapara ionizar el vapor demercurio para que seproduzca el encendidode la lámpara.

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Actividad Nº 9 CIRCUITO CONMUTADO

Realizar el montaje de un tubo fluorescente tal como aparece en el esquema adjunto, utilizando:cebador, porta tubos y reactancia

3. LUCES DE NAVEGACIÓNLas luces de navegación deben ir protegidas contrael agua y la humedad, debiendo ser las farolerasestancas.

El voltaje máximo permitido en el alumbrado de na-vegación es el de 24 voltios. Esto es debido, apartede la seguridad en el trabajo, a que en caso de ave-ría del generador de corriente principal, se puedadar servicio a las luces de navegación con un grupode baterías de emergencia.

Las luces de navegación se componen de:

Banda de babor Luz verde 112,5º de visibilidad

Banda de estribor Luz roja 112,5º “

Luz de tope Luz blanca 225º “

Luz de alcance Luz blanca 135º “

Como se ha mencionado anteriormente las luces denavegación, es un sistema importantísimo en el fun-cionamiento del buque, es por ello que tiene unascaracterísticas especiales.

Características de las luces de navegación

Cada una de las luces que debe llevar el barco,deben ir duplicadas de manera que si durantela navegación se funde una se pueda encenderla otra inmediatamente.

Deben llevar un dispositivo especial para quecuando se funda una de las luces principalesseñaladas anteriormente suene una alarma quenos indique esta situación.

Deben llevar un sistema de alimentación deemergencia para que en caso que falle la co-

rriente principal, automáticamente entre enservicio la fuente de energía de emergencia.

4. SEGURIDAD EN EL ALUMBRADOTodo buque debe llevar un sistema de alumbrado deemergencia para que en caso de fallo de la fuentede energía principal, se pueda disponer de luz paraentre otras cosas reparar la avería que haya produ-cido la falta de corriente del generador principal.

Características del alumbrado de emergencia

Debe ser independiente del alumbrado general.

La tensión de las lámparas será de 24 vol-tios para que puedan alimentarse con las ba-terías de emergencia.

Se deben probar periódicamente para com-probar el estado de las lámparas

Deben haber alumbrado de socorro en lossiguientes locales:

Puente y derrota, así como sus instrumentos.

Cámara de máquinas

Locales de reunión.

Proyectores que iluminen el arriado debotes

Pasillos y escaleras

El alumbrado de emergencia al igual que las lucesde navegación se conectan automáticamentecuando falta tensión en la red principal. En la uni-dad didáctica dedicada a los cuadros se estudia-rá detenidamente como se lleva a cabo esta.

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RESUMEN DE LA UNIDADEn la presente unidad hemos visto:

Instalaciones de alumbrado a bordo: alumbrado general, de emergencia y de navegación.

Las lámparas de incandescencia y su clasificación en función del tipo de casquillo y su designación

Conexiones de los sistemas de alumbrado, para que se puedan encender desde uno, dos o más puntos.

Las lámparas fluorescentes, como funcionan, los elementos necesarios para su encendido y la forma derealizar su instalación

Las luces de navegación, en que consisten y las características especiales que deben de reunir, dada suimportancia para la seguridad en la navegación.

Alumbrado de emergencia, sus características de funcionamiento.

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AUTOEVALUACIÓN1. Explica cuantos tipos diferentes de instalaciones de alumbrado podemos encontrar en un buque

2. Di cuales son los dos tipos de lámpara más utilizadas en las instalaciones de alumbrado.

3. Como funcionan y de que están hechas las lámparas de incandescencia.

4. Realiza un cuadro con los distintos tipos de casquillos usados por las lámparas de incandescencia.

5. Dibuja los esquemas eléctricos correspondiente a una instalación de alumbrado que se pueda encenderdesde dos puntos diferentes y accionado por conmutadores.

6. Cuantas luces componen las luces de navegación de un buque y cuales son sus características especiales.

7. ¿Cuándo se debe encender automáticamente las luces de emergencia?

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UNIDAD DIDÁCTICA 3ELEMENTOS DE CONTROL

Y MANIOBRA

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INTRODUCCIÓNLos circuitos eléctricos necesitan para funcionar una serie de elementos

en primer lugar un aparato que genere la corriente eléctrica

aparatos receptores de la electricidad y que van a transformar la corriente eléctrica en trabajo útil.

Y por último necesitamos unos elementos que transporten la corriente eléctrica y unos aparatos que nospermitan controlarla.

A lo largo de esta unidad vamos a ver los elementos encargados de transportar la corriente eléctrica, y loselementos que nos van a permitir controlar a la corriente.

Dentro de los elementos de control vamos a ver los de accionamiento manual, por electroimán y detectores deposición.

Con todos ellos se irán realizado una serie de circuitos sencillos donde se aprenderán sus características defuncionamiento y a distinguir el marcado de estos aparatos.

La realización de estos circuitos sencillos nos irán introduciendo en el automatismo de las instalaciones eléctri-cas, que en unidades posteriores se utilizarán de una manera práctica y con circuitos cada vez más complejos.

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OBJETIVO GENERALConocer los dispositivos utilizados para el transporte y conexión de la corriente eléctrica, su marcado, y utiliza-ción en los circuitos para su automatización.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer la constitución y tipos de conductores utilizados para el cableado en las instalaciones eléctricas.

Conocer los distintos tipos de elementos de control de la corriente eléctrica.

Aprender a realizar circuitos simples con la utilización de relés y contactores

Aprender a realizar circuitos con temporizadores.

Realizar automatismos sencillos combinando relés y temporizadores.

Conocer los diferentes aparatos detectores que sirven para influir en el comportamiento de las instalacio-nes eléctricas.

Utilizar lámparas de señalización para detectar visualmente el ciclo de funcionamientos de las instalacio-nes eléctricas automatizadas.

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1. CONDUCTORESLos conductores eléctricos o cables son los encar-gados de transportar la corriente desde el genera-dor al cuadro principal, de este a los cuadros demaniobra y de estos a los receptores y a los ele-mentos de control.

1.1. CONSTITUCIÓN DE LOS CABLESELÉCTRICOSEn general los cables eléctricos están compuestos deun elemento conductor y un aislante que lo recubre.

Los componentes de los cables son los que apa- Figura 13 Constitución de un conductor

Actividad Nº 10 APARATOS ELÉCTRICOS

Enumera y describe los aparatos de control que conozcas

Es la envoltura del cable, da protección mecánica al mismo, su función noes estrictamente eléctrica. Los materiales comúnmente empleados son:Polietileno, goma, goma resistente a hidrocarburos, material textil, etc.

Cubierta

ArmaduraEs un recubrimiento metálico que le da al cable una gran protecciónmecánica. Los materiales que se suelen emplear son: flejes de acero,flejes de aluminio, alambres de acero o aluminio, etc

AislanteEs el aislamiento del conductor eléctrico. Protege al conductor de de-fectos en el aislamiento. Los materiales más empleados son: Goma,P.V.C. (Cloruro de polivinilo), polietileno, etileno propileno, etc.

Relleno Es un material aislante que rellena los huecos entre el aislamiento yla armadura o cubierta

Es el material encargado de transportar la corriente eléctrica, puedeestar constituido de un hilo o de varios acolchados que si son finosconstituyen los conductores flexibles. El material más empleado es elcobre recocido seguido del aluminio.

Conductor

recen en la figura, de los cuales pueden tener to-dos o solamente algunos, dependiendo del uso alque se le vaya a dedicar.

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1.2. TIPOS DE CABLES ELÉCTRICOSLos cables eléctricos se caracterizan por el númerode conductores y por la tensión nominal y por la sec-ción del conductor.

Figura 14 Cables unipolares y multipolares

1.2.1. POR EL NÚMERO DE CONDUCTORES

Según el número de conductores los cables se pue-den clasificar en unipolares y multipolares.

1.2.1.1. Unipolares

Son los que están compuestos del conductor, aislantey cubierta, se emplean para cablear el interior de loscuadros eléctricos.

1.2.1.2. Multipolares

Son los que están compuestos por dos conducto-res (bipolares), tres conductores (tripolares), cuatroconductores (tetrapolares) o cinco conductores(pentapolares).

Son los que conducen la corriente eléctrica entre elcuadro eléctrico y los receptores o a los generado-res de corriente.

1.2.2. POR LA TENSIÓN NOMINAL

Corresponde a la máxima tensión que puede sopor-tar su aislante. La tensión de trabajo debe ser infe-rior a la tensión nominal del cable.

1.2.3. POR LA SECCIÓN DEL CONDUCTOR

La elección de la sección del conductor depende dedos factores: de la caída de tensión que se puedeproducir por el cable y de la intensidad máxima queva a circular por el cable.

Si la intensidad que circula por el cable es más ele-vada de la que puede soportar este se calienta y

0,5 7 4,5

0,75 9 6

1 12 7,5

1,5 15 10

2,5 21 14

4 28 19

6 34 24

10 49 34

16 64 44

25 85 68

sección

(mm2)

Corriente máxima

Unipolar Tripolar

puede llegar a fundirse o provocar un incendio. Enla tabla se muestra los valores de sección que sedeben usar para diferentes intensidades.

En cuanto a la caída de tensión, si el cable es largo yde poca sección se puede producir una gran caída detensión, llegando al receptor una tensión menor que ala que tiene que trabajar el aparato en cuestión.

2. PULSADORESSon elementos de control accionados manualmente,que activan relés, contactores, lámparas, etc. Cons-tan de dos partes, una la que es accionada por el ope-rario y la otra que actúa sobre el circuito eléctrico.

Los pulsadores una vez que se deja de actuar sobreellos recuperan su posición inicial debido a un resor-te, por lo que su intervención en el circuito eléctricodura solamente el tiempo que lo estemos pulsando.

Normalmente llevan dos contactos uno normalmen-te abierto (NA) y otro normalmente cerrado (NC),cuando se pulsa el contacto cerrado se abre y elcontacto abierto se cierra.

Figura 15 Representación esquemática de un pulsador

CLASIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES

Por el númerode conductores

Por la tensiónnominal

Por la seccióndel conductor

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2.1. MARCADO DE LAS BORNESLos contactos van marcados con un número de doscifras:

La cifra de las decenas indica el número de or-den del contacto en el pulsador, 1, 2,3 ó 4 etc.

Las cifras de las unidades son:

1 y 2 para contactos normalmente cerrados.

3 y 4 para contactos normalmente abiertos.

3. INTERRUPTORES Y CONMUTADORESLos interruptores y conmutadores también son ele-mentos de control accionados manualmente. Peropermanecen en la posición hasta que son acciona-dos otra vez.

Los interruptores solo tienen dos posiciones, abrien-do o cerrando el circuito.

Los conmutadores pueden tener varias posicionesy se pueden seleccionar distintos circuitos.

Figura 17 Constitución de un relé

tos abiertos o cerrados.

Constitución: Están constituidos por una bobinadentro de una armadura de hierro en dos mitadesseparadas por un resorte.

Funcionamiento: Cuando se hace pasar corrientepor la bobina esta atrae a la armadura de hierro abrien-do los contactos N.C. y cerrando los contactos N.A.

Permaneciendo en esta posición mientras está pasan-do corriente por la bobina. Una vez que deja de pasarla corriente por la bobina el resorte devuelve a la arma-dura y a los contactos a la posición inicial.

Los relés se representan por la letra K seguido de unnúmero de orden, los contactos de la bobina se re-presentan por las letras A1 y A2 y los bornes se nu-meran igual que los pulsadores.

Figura 18 Marcado de los bornes de un relé

Actividad Nº 11 CIRCUITO DE INICIACIÓN

Realizar el circuito eléctrico de la figura utilizando un relé, un pulsador y una lámpara de señalización quenos señalice la activación del relé.

Figura 16 símbolo de un conmutador

4. RELÉSLos relés son interruptores que son accionados pormedio de un electroimán. Puede tener varios contac-

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4.1. REALIMENTACIÓN DE RELÉSEn la actividad anterior cuando dejamos de accionaral pulsador la lámpara se apaga, cuando queremosaccionar un aparato eléctrico por medio de pulsadorse utiliza, un circuito eléctrico llamado realimentación.

Esto consiste en conectar un contacto NA del reléen paralelo con el contacto NA del pulsador de mar-

cha, así cuando soltamos el pulsador el relé se que-da alimentado por un contacto NA del mismo relé.

En este caso para desactivar el relé hay que po-ner en la línea del circuito un contacto N.C de otropulsador, que al ser accionado se corta el pasode corriente a la bobina del relé.

Actividad Nº 12 REALIMENTACIÓN DE RELÉ

Realizar el circuito del esquema que representa la realimentación del relé, pondremos una lámpara paradetectar cuando el relé está activado. Necesitaremos dos pulsadores, un relé con dos contactos NA y dosNC y una lámpara de señalización.

5. CONTACTORESLos contactores igual que los relés abren y cierranlos contactos por medio de un electroimán, pero sediferencia de los relés en que tiene dos tipos de con-tactos: contactos principales y contactos auxiliares.

Por medio de los contactos principales se puedenaccionar receptores como: motores, instalacionesde alumbrado, resistencias, etc. a distancia y utili-zando una tensión menor que la que utilizan los re-ceptores con los que las personas que lo manejanno están expuestos a tensiones peligrosas.

Figura 19 Contactor

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Los contactos auxiliares sirven cono elementos decontrol en el circuito de maniobra, por ejemplo paraseñalizar la puesta en marcha del aparato.

Los contactores se representan por las le-tras KM seguidas de un número de orden

Los contactos principales se representan porun número de una sola cifra del 1 al 6

La bobina y los contactos auxiliares se repre-sentan igual que los relés.

5.1. ENCLAVAMIENTO DE CONTACTORESLos contactores son ampliamente utilizados muchasinstalaciones eléctricas, ya que permiten un gradode automatización de la instalación.

Como en los relés, se usa mucho la realimentaciónpara permitir accionar cualquier máquina por un pul-sador de puesta en marcha, pudiéndose parar estamáquina con un pulsador de parada o por medio dealguna señal del propio proceso, como puede ser una

señal de nivel, presión, temperatura o incluso por al-guna anomalía eléctrica de la instalación.

Un diseño muy corriente cuando se trabaja concontactores el enclavamiento de dos contactores,es decir, que un contactor no puede entrar mientrasotro está activado, esta situación se da por ejem-plo, en un motor que gira en dos sentidos y tiene uncontactor para cada sentido de giro. Si entraran losdos contactores a la vez se produciría un cortocir-cuito. Para evitar esto se utiliza el enclavamiento.

TIPOS DE ENCLAVAMIENTO

Enclavamientomecánico

Enclavamientopor pulsadores

Enclavamiento porcontacto auxiliar

Actividad Nº 13 ENCLAVAMIENTO POR PULSADORES

Realizar el montaje del esquema adjunto, donde se representa una instalación de contactores, que nopueden entrar los dos a la vez. Una vez realizado el montaje comprobar su correcto funcionamiento.

5.1.1. ENCLAVAMIENTO MECÁNICO

En este caso se colocan los dos contactores juntosen el cuadro eléctrico y por medio de un dispositivode bloqueo, cuando uno está activado evita que elotro pueda cerrar los contactos, aunque no evitaque a la bobina le llegue corriente.

5.1.2. ENCLAVAMIENTO POR PULSADORESEl enclavamiento por pulsadores consiste en reali-zar la instalación de manera que al dar al pulsadorque pone en marcha un contactor desactiva al otro.

Figura 20 Marcadores de los bornes del contactor

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5.1.3. ENCLAVAMIENTO POR CONTACTOAUXILIAR

Con este tipo de instalación cuando un contactorestá activado, impide que el otro contactor pueda

6. RELÉS TEMPORIZADORESLos relés temporizadores también abren o cierrancontactos por medio de un electroimán pero a dife-rencia de los relés normales la apertura o cierre noes instantáneo sino que retardan la acción de apertu-ra o cierre según un tiempo previamente establecido.

Los hay de tres tipos según el retardo lo hagan almomento de activarlos, al desactivarlos o ambos.Por lo tanto tenemos:

6.1. TEMPORIZACIÓN A LA CONEXIÓNRetardan la apertura o cierre de los contactos apartir de que son activados. Los contactos noabren o cierran inmediatamente que le llega co-rriente, cuando transcurre el tiempo al que estánprogramados actúa sobre los contactos.

Se representan por las letras KA

Figura 21 Temporizador a la conexión

Actividad Nº 14 ENCLAVAMIENTO POR CONTACTO AUXILIAR

Realizar la instalación del esquema adjunto, realizando correctamente todas las conexiones, una vez reali-zado el circuito comprobar que funciona correctamente

ser activado con un contacto auxiliar que mantieneabierto la línea de corriente a la bobina del otro.

Para que el que está en reposo pueda entrar enmarcha se ha de parar primero a otro contactor.

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6.2. TEMPORIZACIÓN A LA DESCONEXIÓNEn este caso los contactos auxiliares mantienensu posición después de la desconexión durante eltiempo al que estén programados

6.3. TEMPORIZACIÓN A LA CONEXIÓN/DES-CONEXIÓNEste temporizador es una mezcla de los dos anterio-res. A la conexión los contactos retardan la apertura ocierre y permanecen en esa posición hasta el tiempoal que esté programados después de la desconexión

Figura 22 Temporizador a la desconexión

Figura 23 Temporizador a la conexión/desconexión

Actividad Nº 15 TEMPORIZACIÓN AL TRABAJO

Realizar la instalación eléctrica representada en el esquema adjunto con un relé temporizado al trabajo, donde la lámpara H1 no enciende hasta que no transcurre la temporización del relé

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7. DETECTORESSon unos elementos que detectan multitud de variablesy la transforman en una señal eléctrica, esta puede serdel tipo todo o nada (contacto abierto o contacto cerra-do) o puede ser una señal analógica en donde se da unaidea del valor de lo que se está midiendo. Entre los másusuales tenemos lo siguientes: presostatos, termosta-tos, detectores de nivel, tacómetros, etc.

7.1. PRESOSTATOSSon aparatos que detectan presión. Los más utiliza-dos constan de un fuelle por donde le llega el valorde la presión a medir, por medio de un resorte deregulación se puede determinar a la presión que loscontactos van a cambiar de posición. Normalmentetraen otra regulación para regular la diferencia depresión a la que vuelven a su posición original.

7.2. TERMOSTATOSSon aparatos que detectan temperaturas. Su consti-tución es muy similar a la de los presostatos. Estáncompuestos de un bulbo relleno de un gas unido porun tubo capilar al cuerpo del termostato. La tempera-tura del lugar a medir se convierte en presión por elgas que llena el bulbo y en el cuerpo esta presiónllega a la parte inferior de un fuelle donde puede ac-cionar unos contactos que abren o cierran cuando sealcanza el valor prefijado. Al igual que los presostatostienen un resorte por el que se regula la temperaturaa la que los contactos cambian de posición.

7.3. DETECTORES DE NIVELSon apartaos que detectan nivel. Están compues-tos por un flotador con un imán incorporado que alsubir o bajar el nivel abre o cierran unos contactos.

Actividad Nº 16 TEMPORIZACIÓN A LA DESCONEXIÓN

Realizar la instalación eléctrica del esquema adjunto, donde el contactor KM2 no entrará hasta que sedesconecte KM1 y transcurra el tiempo del temporizador KA1

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8. LÁMPARAS DE SEÑALIZACIÓNSon lámparas colocadas en los cuadros eléctricosque nos indican el funcionamiento de determinadosaparatos. Según el color indican si el aparato estaen servicio o no. Se usa el color verde para indicarel funcionamiento normal y el rojo como parada porsobrecarga u otra situación anómala.

La forma de representarla es como aparece en la figura.

Figura 25 Lámpara

9. PREVENCIÓN DE RIESGOS EN ELMANEJO DE LAS HERRAMIENTASCuando estamos haciendo alguna instalación eléc-trica necesitamos hacer uso de herramientas demano para la ejecución del trabajo. El uso inadecua-do de las herramientas pueden producir accidentes,en este apartado vamos a ver cuales son los peli-gros del uso de herramientas y las medidas a seguirpara prevenir esos riesgos.

9.1. CLASIFICACIÓNLas herramientas manuales se pueden clasificar en:

Herramientas de golpe: martillos, cinceles, etc

Herramientas con borde de filo: cuchillosformón etc.

Herramientas de corte: tenazas, alicates,tijeras, etc

Herramientas de torsión: destornilladores,llaves, etc.

Herramientas manuales a motor, taladro,atornillado, etc.

9.2. RIESGOS DERIVADOSLos riesgos derivados del uso de herramientas ma-nuales son:

Cortes, golpes, punzonamientos, etc. en lasmanos u otras partes del cuerpo.

Lesiones oculares por proyecciones.

Esguinces

Lesiones por sobreesfuerzos

Electrocución o electrización en herramien-tas manuales eléctricas.

9.3. PREVENCIÓN DE LOS RIESGOS.Las herramientas han de ser las adecuadas para lafunción que desempeñan, o sea, cada herramientatiene un uso y no se debe usar con otro fin, porejemplo, usar una llave inglesa como martillo.

La forma de las herramientas se deben adaptar aluso que le corresponde, deben reducir al máximo lafatiga, la muñeca debe permanecer recta durantesu uso.

Las herramientas de mano serán de material debuena calidad y resistentes. Los mangos serán demadera, lisos y sin astillas o bordes duros.

Para la elección de herramientas eléctricas portá-tiles se elegirán aquellas que estén homologadas,dispongan de protección contra riesgos eléctri-cos. Además hay que prestar atención a:

No utilizar cables dañados, clavijas de enchu-fe resquebrajadas, ni aparatos cuya carcasapresente desperfectos.

Evitar que se dañen los conductores eléctri-cos, protegiéndolos contra: fuentes de calor,productos químicos y cortes producidos porútiles afilados.

No utilizar aparatos eléctricos, ni manipular sobreinstalaciones eléctricas si accidentalmente se en-cuentran o majadas o se tienen las manos o piesmojados.

Cuando se trabajo en un cuadro eléctrico, desco-nectar la corriente al cuadro y si no es posible usarherramientas adecuadas para trabajos bajo tensión.

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RESUMEN DE LA UNIDADEn la presente unidad hemos visto:

Conductores para la conducción de la electricidad es necesario el uso de conductores, en esta unidadhemos visto los tipos de conductores que existen, los materiales de que están hechos, y la elección delconductor en función de la tensión e intensidad que va ha circular por ellos.

Pulsadores que se utilizan para actuar sobre los procesos de los circuitos eléctricos, como están consti-tuidos y como se señalizan en los esquemas eléctricos.

Interruptores a diferencia de los pulsadores que actúan mientras se los están accionando los interrupto-res tienen una acción permanente y hasta que no son accionado de nuevo no vuelven a su posición original.

Relés como hemos visto los relés son también interruptores pero no son accionados directamente porlas personas, sino que abren y cierran los circuitos por medio de un electroimán, son de mucha utilidaden la automatización de los procesos eléctricos.

También hemos visto la forma de representarlos gráficamente y hemos hechos algunos montajes eléctri-cos donde hemos comprobado las posibilidades que nos ofrece el trabajo con relé.

Contactores, al igual que los relés son interruptores accionados por un electroimán pero a diferencia delos relés, por ellos circula la corriente de fuerza que accionan a los aparatos eléctricos, que consumenmayor potencia, aunque también disponen de contactos auxiliares para poder automatizar de alguna ma-nera los procesos.

También hemos visto como funcionan, la forma de representarlos gráficamente y hemos hechos algunosmontajes donde se ha visto algunas de sus posibilidades.

Relés temporizadores como hemos visto a diferencia de los relés normales los temporizados no actúaninmediatamente sino que retrasan su acción un tiempo predeterminado. Los hay de tres tipos: a la co-nexión, a la desconexión y ala conexión/desconexión.

Detectores de nivel, son aparatos que intervienen en los procesos de la instalación eléctrica interviniendopor medio de señales exteriores mecánicas, como puede ser una señal de presión, temperatura, nivel, etc.

Lámparas, son utilizados como señales luminosas del funcionamiento del proceso, que nos indicanvisualmente el estado de algunos aparatos en funcionamiento.

Riesgos asociados al uso de herramientas hemos visto algunas recomendaciones para el uso deherramientas manuales cuando estamos realizando instalaciones eléctricas.

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AUTOEVALUACIÓN1. Dibuja y describe las partes que componen un cable eléctrico.

2. Haz un resumen de los tipos de cables eléctricos clasificados por el número de conductores, por latensión nominal y por la sección del conductor.

3. Elabora una tabla donde se relacionen las secciones correspondientes a las tensiones máximas permi-tidas en cables unipolares y en cables tripolares.

4. Dibuja un pulsador y representa gráficamente su simbología normalizada.

5. Enumera las partes que componen un relé y explica como funciona.

6. Representa gráficamente un relé compuesta de: a.-) dos contactos N.A. y dos contactos N.C. b.-) cuatrocontactos N.A. c.-) tres contactos N.C y un contacto N.A.

7. Explica la diferencia entre contactores y relé.

8. Explica que es un relé temporizado

9. ¿Cuántos tipos de relé temporizados existen?. Describe su funcionamiento y represéntalos gráficamente.

10. Cuales son los detectores más comúnmente utilizados.

UNIDAD DIDÁCTICA 4ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

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INTRODUCCIÓNEn esta unidad vamos a estudiar los elementos de protección en las instalaciones eléctricas, estos elementoscumplen una misión bastante importante, ya que protegen tanto a las máquinas como a las personas.

Cuando se diseña una instalación eléctrica hay que elegir los elementos de protección adecuados, ya que paraque cumplan con su objetivo de proteger tienen que estar calibrados correctamente.

Deben tener la sensibilidad adecuada para que corten el suministro de corriente cuando se supere la intensidadpermitida y evitar que se quemen los componentes de la instalación y que puedan ocasionar daños debido a laschispas o incendios que ocasiona las sobreintensidades o cortocircuitos.

A grandes rasgos se pueden distinguir dos tipos de aparatos de protección uno es el que protege a los aparatosy otro el que protege a las personas, en las instalaciones domésticas es obligatorio el uso de este tipo dedispositivos para la protección de las personas. Antiguamente se producían muchos accidentes debido a la faltade este tipo de aparatos en los hogares.

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OBJETIVO GENERALConocer los distintos tipos de averías que se pueden producir en una instalación eléctrica y los dispositivos deprotección adecuados para cada una de estas anomalías.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer las principales anomalías que se pueden presentar en una instalación eléctrica.

Conocer el funcionamiento de cada uno de los dispositivos de protección.

Conocer como se representan gráficamente los diferentes aparatos de protección, así como el marcadode sus bornes.

Elegir el aparato de protección adecuado para cada una de las posibles averías que se pueden producir enun circuito eléctrico.

Conocer los peligros que pueden ocasionar la falta de los dispositivos de protección.

Distinguir los diferentes sistemas empleados para la protección de las personas frente a los efectos de lacorriente eléctrica

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1. TIPOS DE ANOMALÍAS EN UNA INS-TALACIÓN ELÉCTRICAEn cualquier instalación eléctrica se pueden produ-cir dos tipos de averías en su funcionamiento. Unaes la sobreintensidad y otra la puesta a tierra deelementos activos de la instalación.

1.1. SOBREINTENSIDADESSe dice que existe sobreintensidad cuando la inten-sidad de corriente sobrepasa a la intensidad nomi-nal del circuito. Esta sobreintensidad puede produ-cirse por un cortocircuito o por una sobrecarga.

ANOMALÍASELÉCTRICAS

SOBREINTENSIDAD

DEFECTO DE AISLAMIENTO

Cortocircuito

Sobrecarga

El cortocircuito se produce cuando se ponen encontacto dos conductores activos del circuito.

Al producirse el cortocuircuito, la corriente que cir-cula aumenta considerablemente, con lo cual la tem-peratura en los conductores aumentaría hasta quese produce la fusión del conductor.

Se llama sobrecarga a la situación en que la intensi-dad aumenta por encima del valor de la intensidadnominal pero sin llegar a valores tan elevados comoen el cortocircuito. Esta se produce por ejemplocuando un motor eléctrico tiene que vencer un es-fuerzo mayor de la potencia para la que está diseña-do, o cuando se deterioran los rodamientos delmotor y el esfuerzo que tiene que realizar aumenta.

Para proteger la instalación contra sobrecargas seutilizan los relés térmicos y los interruptores auto-máticos magnetotérmicos donde el sistema de pro-tección térmica protege contra sobrecargas.

1.2. DEFECTO DE AISLAMIENTO

Para proteger la instalación contra cortocircuitosse utilizan los fusibles y los interruptores automá-ticos con sistema de corte electromagnético.

Se produce cuando se pone en contacto una par-te activa del circuito, conductor, con una masa ocon personas.

Masas: se entiende por masa las partes metáli-cas de un aparato que, en condiciones normales,están aisladas de las partes activas, por ejemplola caja metálica de un cuadro eléctrico.

Para evitar los defectos de aislamientos se utilizanlos interruptores diferenciales que desconectan lainstalación cuando se alcanza un determinado valorde fuga de corriente.

Actividad Nº 17

Describe los tipos de anomalías que se presentan en una instalación eléctrica y que efectos producen

El contacto puede ser directo cuando se toca unelemento activo de la instalación, por ejemplo si setoca con la mano la parte de cobre de un conductorbajo tensión; o indirecto cuando se toca una masaque está puesta accidentalmente bajo tensión.

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2. FUSIBLESSon aparato que se colocan en serie con el circuitoy tiene por misión cortar el paso de corriente cuan-do se supera un valor de intensidad al que estáncalibrados.

Al producirse una sobretensión, generalmente uncortocircuito, la intensidad que circula por el circui-to aumenta considerablemente y el elemento fusi-ble alcanza la temperatura de fusión y corta el pasode corriente.

Consta de dos partes una que va fija en el cuadroeléctrico, llamada portafusible y el cartucho fusibleque es el que tiene el elemento fusible y que es elque se sustituye.

2.1. TIPOS DE FUSIBLESLos fusibles son de cuatro tipos según su forma: decuchillas, cilíndricos, D y DO.

Actividad Nº 18 ANOMALÍAS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Y APARATOS DE PROTECCIÓN

Realizar un cuadro donde en una columna aparezcan los tipos de anomalías que pueden aparecer en unainstalación eléctica y los aparatos que se utilizan para evitar averías

Figura 26 Tipos de fusibles

2.1.2. TIPO CILÍNDRICO

2.1.1. TIPO CUCHILLA

Los valores de intensidad corresponden a las inten-sidades nominales de las bases portafusibles.

TAMAÑOS NORMALIZADOS

tamaño 00 (100 A)

tamaño 0 (160 A)

tamaño 1 (250 A)

tamaño 2 (400 A)

tamaño 3 (630 A)

tamaño 4 (1.000 A)


tamaño 10 x 38 para fusibles de 2 a 20 A.

tamaño 14 x 51 para fusibles de 2 a 40 A.

tamaño 22 x 58 para fusibles de 20 a 80

La primera cifra indica el diámetro y la segunda lalongitud del fusible.

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2.1.3. TIPO D

El tamaño del fusible varía en función de la intensi-dad nominal del mismo


tamaño 25 A, para fusibles de 2 a 25 A.

tamaño 63 A, para fusibles de 35 a 63 A.

tamaño 100 A, para fusibles de 80 y 100 A

2.1.4. TIPO DO

Hay tres tipos normalizados:

2.2. REFERENCIADO DE FUSIBLESEn los esquemas eléctricos se denominan con la letraF seguido de un número de orden para diferenciar losdistintos fusibles de que disponga la instalación.

Figura 27 símbolo de un fusibleTAMAÑOS NORMALIZADOS

DO1, para fusibles de 2 a 16 A.

DO2, para fusibles de 20 a 63 A.

DO3, para fusibles de 80 y 100 A

Actividad Nº 19 TIPOS DE FUSIBLES

Describe los tipos de fusibles que conozcas

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3. RELÉ TERMICO 4.INTERRUPTORES MAGNETOTÉRMICOS

Por ejemplo, supongamos un motor eléctrico quepor cualquier motivo funcione sobrecargado, la in-tensidad aumenta por encima de la intensidad nomi-nal con lo que el bobinado subiría de temperatura,pudiendo llegar el caso de que el aislamiento de lasbobinas se queme, quemándose el motor.

Se utilizan conjuntamente con los fusibles para pro-teger a la instalación contra cortocircuitos y contrasobreintensidades moderadas.

3.1. FUNCIONAMIENTO DEL RELÉ TÉRMICOSu funcionamiento se basan en el efecto térmico dela corriente eléctrica, se hace pasar la intensidad delcircuito por dos láminas de metales diferentes condistintos coeficientes de dilatación (bimetales) demanera que a medida que aumenta la intensidad delcircuito las laminas se calientan y estas se curvan,aprovechándose esta deformación para accionarunos contactos auxiliares que cortan el paso de co-rriente a la bobina del contactor asociado al circuito.

Figura 28 Representación esquemática de un relé térmico

El relé térmico no corta la corriente directamente alreceptor sino que actúa sobre la bobina del contactorque alimenta al receptor. El relé térmico se suele colo-car justo a la salida del contactor y antes del receptor.

En la figura se representa esquemáticamente el fun-cionamiento del relé y abajo los símbolos utilizadosen los planos eléctricos

Figura 29 Representación simbólica de un relé térmico

Los relés térmicos protegen a la instalación contrasobrecargas moderadas, que no siendo una intensi-dad muy alta, está por encima de las característicasde funcionamiento de la instalación produciendo uncalentamiento de los conductores o de los aparatos.

Los interruptores magnetotérmicos protegena la instalación contra cortocircuitos y contrasobreintensidades moderadas.

La protección contra cortocircuitos la realizan porel efecto magnético de la corriente cuando la co-rriente alcanza el valor de apertura el campo mag-nético creado en la bobina atrae al núcleo metálicoy provoca la apertura de los contactos

La protección contra sobreintensidades moderadaslas efectúa por el efecto térmico de la corriente pormedio de una lámina bimetálica, como en el casodel relé térmico.

Los elementos que componen el interruptormagnetotérmico son:

Contactos: que abren y cierran el circuito.

Botón de puesta en marcha: que abre o cie-rra el interruptor

Bobina: que da la orden de apertura cuando sealcanza la intensidad.

Bimetal: que abren cuando se alcanza la tem-peratura de apertura.

Mecanismo de maniobra: compuesto por losejes, brazo, resorte y muelle que abren los con-tactos si se recibe la orden de los disparadores.

Figura 30 Relé magnetotérmico

El símbolo normalizado que representa un interruptormagnetotérmico es el representado en la figura adjunta.

FUENTE: ADAE

Figura 31 Representación deun relé magnetotérmico

Se nombran con la letraQF, el símbolo consta dedos elementos, uno repre-senta la acción térmica dela protección y el otro re-presenta la proteccióncontra máxima intensidad

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5. INTERRUPTOR DIFERENCIALEs un aparato de protección que tiene por misión lade cortar la corriente cuando se produce una deri-vación en la instalación, protegiendo a las personascontra los efectos de la corriente.

El interruptor diferencial está continuamente com-parando la corriente que entra con la que sale, sipor cualquier motivo detecta una diferencia de co-rriente entre los conductores activos, abre los con-tactos interrumpiendo el paso de corriente.

La sensibilidad del aparato es la que determina lacorriente de fuga que provoca el disparo del apara-to. Las sensibilidades nominales usadas son:

30 – 100 – 300 y 500 mA

Un aparato de 30 mA interrumpe el paso de corrien-te cuando detecta una diferencia de corriente entrelos conductores activos de esta magnitud. Por lotanto si se produce contacto de alguna personacon una parte activa de la instalación la corrienteque pase por el individuo será como máxima de 30mA, que en condiciones normales no es mortal.

Si por un fallo de aislamiento, derivándose corrientepor la toma de tierra, o por contacto de una perso-na con una masa que no este a tierra, o a un con-ductor activo, se produce una corriente de fuga, enla bobina 3 se induce una tensión.

Si la corriente derivada supera la sensibilidad delaparato, la tensión inducida en la bobina 3 originael disparo del relé, provocando la apertura delaparato.

6. SEGURIDAD ELÉCTRICAEn esta unidad hemos visto los elementos de pro-tección de los aparatos y las personas contra losefectos de la corriente eléctrica.

6.1 PROTECCIÓN DE LOS APARATOSUna subida anormal de la corriente eléctrica produ-ce un calentamiento de los conductores por la quecircula, pudiendo desencadenar un proceso que delugar a un accidente, siendo la corriente eléctrica lacausa indirecta, como incendios, explosiones, etc.

Para evitar que se produzca esta situación se colo-can en la acometida los aparatos limitadores de co-rriente, para cortar la corriente cuando se produzcauna elevación por encima de lo permitido. Si por cual-quier motivo se produce una sobrecarga en un motoreléctrico, el arrollamiento de este se calienta y sepuede fundir los aislantes produciéndose un cortocir-cuito que puede ocasionar un incendio que se puedepropagar por el resto de la instalación.

Los aparatos magnetotérmicos se montan para prote-ger la instalación, en función de la sección del conduc-tor. Es una práctica corriente que cuando a una instala-ción se le demanda más corriente de la que está diseña-da y por lo tanto salta continuamente el automático esla de poner una automático de mayor intensidad o inclu-so puentearlo, con lo que estamos poniendo en peligrola instalación e indirectamente podemos ocasionar unincendio que se extienda por todo el recinto.

Lo correcto es o bien tirar otra instalación nuevapara alimentar a los aparatos extras, o aumentar lasección del conductor existente y así poder ponerun automático de mayor capacidad.

Figura 32 Relé diferencial Figura 33 símbolo de unrelé diferencial

5.1. FUNCIONAMIENTOEl aparato está constituido por un núcleo toroidal alque están arrollados los dos conductores con lasbobinas 1 y 2, mientras las dos corrientes sean igua-les la tensión en el tercer arrollamiento es nula, dadoque los arrollamientos de 1 y 2 están al contrario ylos campos magnéticos se anulan.

Figura 34 Peligros de la corriente eléctrica

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6.2. PROTECCIÓN DE LAS PERSONASEn la primera unidad se vieron los efectos nocivosde la corriente en las personas, que pueden ocasio-nar hasta la muerte.

La puesta en contacto de las personas con la co-rriente eléctrica puede ser de dos tipos:

Contactos directos: cuando la persona toca direc-tamente los conductores que están bajo tensión,cables pelados, regletas de conexiones, etc.

Contactos indirectos: cuando el tocamiento seproduce con masas que accidentalmente estánpuestas bajo tensión. Entendiéndose por masas laspartes metálicas de los aparatos que en condicio-nes normales están aisladas de las partes activas.

6.2.1. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS DI-RECTOS

La protección de las personas contra los contac-tos directos se puede conseguir de la siguientemanera:

Alejando las partes activas de la instalación:De manera que se pueda producir contactos acci-dentales. Se consideran medidas de seguridad a 2,5 metros hacia arriba, 1 metro lateralmente y 1metro hacia debajo de donde pueda estar situadauna persona

Interposición de obstáculos: Impidiendo cual-quier contacto accidental con las partes activas dela instalación

Aislamiento: Recubrir las partes activas de la ins-talación con materiales aislantes apropiados.

6.2.2. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS IN-DIRECTOS

Las medidas de protección contra contactos indi-rectos se pueden agrupar en dos grupos:

PROTECCIONES DE CLASE AEste tipo de protecciones consiste en suprimir elriesgo o que este sea mínimo:

Separación de circuitos: mediante trans-formadores o grupos convertidores.

Empleo de pequeñas tensiones de segu-ridad: de 24 V en locales húmedos y 50 V enlocales secos.

Separación de las partes activas de lasmasas: mediante aislamiento de protección.

Inaccesibilidad simultánea a elementosconductores y masas: Consiste en separarlas partes activas de las masas de maneraque no sea posible tocar simultáneamenteuna masa y un conductor.

Recubrimiento de las masas con aislamien-to de protección: Consiste en recubrir las ma-sas con aislamientos que sirva de protección.

Conexiones equipotenciales: Consiste enunir eléctricamente todas las masas de la insta-lación que se quiere proteger para evitar la apa-rición de diferencias de potencial peligrosas.

Este tipo de protecciones no es posible habitual-mente, sino solo para algunos equipos, o partesde la instalación.

PROTECCIÓN DE CLASE BEste tipo de protecciones consiste en la puesta delas masas directamente a tierra o a neutro y, ade-más de algún dispositivo de corte automático.

Puesta a tierra de masas y dispositivosde corte por intensidad de defecto: Losaparatos eléctricos deben de estar unidoseléctricamente las masas con la línea de tie-rra de la instalación para que en caso de fugade corriente el dispositivo de corte por inten-sidad de defecto, en este caso un interruptordiferencial lo detecte y corte la corriente. Esel sistema más usado.

Puesta a tierra de las masas y dispositi-vos de corte por tensión de defecto: Con-siste en desconectar la instalación defectuo-sa cuando hay una tensión peligrosa entremasa y tierra.

Puesta a neutro de las masas y dispositi-vo de corte por intensidad de defecto:En este caso se unen las masas de la instala-ción al conductor neutro.

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RESUMEN DE LA UNIDADEn la presente unidad hemos visto varios tipos de elementos de protección de circuitos entre los que podemos destacar:

Defectos de la corriente en primer lugar hemos visto los diferentes tipos de defectos que puede ocasio-nar la corriente eléctrica y a partir de ahí se han visto los aparatos más utilizados para impedir que seproduzcan daños a las personas y a las máquinas.

Fusibles, son aparatos que protegen contra sobreintensidades elevados y están constituidos por un hiloconductor calibrado, de manera que cuando circula una intensidad de corriente mayor de la permitida elhilo se funde, interrumpiendo el paso de la corriente.

Relé térmico, protegen las instalaciones contra sobrecargas moderadas, en el caso de estasobreintensidad no se eliminara podría ocasionar daños a los apartaos instalados.

Funcionan al igual que los fusibles por el efecto térmico de la corriente eléctrica, pero en este caso, elcalentamiento de un bimetal produce que este se deforme y corte el paso de la corriente eléctrico.

Interruptores magnetotérmico, estos interruptores detectan tanto las subidas de intensidad provoca-das por cortocircuitos como las sobreintensidades moderadas, se pueden distinguir dos componentes,uno magnético que detecta el cortocircuito o la intensidad elevada y otro térmico que detecta lasobreintensidad moderada.

Interruptores diferenciales, estos aparatos detectan fugas de corriente, por lo que son usados para laprotección de las personas, si el aparato detecta que la corriente que entra es mayor que la que saleinterrumpe el paso de la corriente eléctrica.

Gracias a esta facultad si por contacto directo o indirecto una persona se pone en contacto con unelemento activo de la instalación. La apertura se produce cuando la corriente en derivación supera el valorde la sensibilidad del aparato.

En cuanto a la seguridad de las instalaciones hemos visto en primer lugar los peligros que puedenocasionar la corriente eléctrica y los medios utilizados para evitar y prevenir los efectos perniciosos de laelectricidad.

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AUTOEVALUACIÓN1. ¿Cuáles son las averías que pueden ocurrir en una instalación eléctrica?

2. Cuantos tipos de aparatos existen para proteger las instalaciones eléctricas.

3. Describe como funciona un fusible, y como se conecta en un circuito eléctrico

4. Los interruptores magnetotérmicos protegen las instalaciones de dos tipos de anomalías. Cual es elsistema que usa para cada una de ellas

5. Los relés térmicos como detectan un aumento de la intensidad de la instalación

6. Para proteger a las personas, se utilizan los interruptores diferenciales. Según se vio en la Unidad Didác-tica 1, sobre el efecto de la corriente eléctrica en las personas, que sensibilidad habría que elegir, en elinterruptor, para que el efecto de la corriente no fuera mortal.

7. ¿Cómo funciona un interruptor diferencial?

8. A que se conoce como masas en un aparato eléctrico.

9. Enumera las protecciones Clase A contra contactos indirectos.

10. De las protecciones Clase B cual es el sistema más usado.

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UNIDAD DIDÁCTICA 5SÍMBOLOS Y

ESQUEMAS ELÉCTRICOS

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INTRODUCCIÓNLos esquemas eléctricos son la representación gráfica de los circuitos eléctricos instalados a bordo. Gracias aellos podemos conocer cada uno de los detalles de la instalación, que de otra forma nos sería casi imposibleconocer. Interpretándolos podemos saber cuales son los elementos que forman cada circuito, como estáninterconectados entre sí y cual es la lógica de su funcionamiento.

Los esquemas eléctricos se realizan de una forma normalizada, de manera que cualquier plano pueda ser inter-pretado por cualquier persona independientemente del país o lengua en que se haya desarrollado.

Los esquemas eléctricos son una combinación de símbolos que representan a aparatos eléctricos. La personaencargada del mantenimiento de una instalación debe conocer cada uno de estos símbolos para una correctainterpretación de los planos y en su caso localización y reparación de las averías que pudieran suceder.

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OBJETIVO GENERALEn esta unidad los alumnos aprenderán a interpretar los planos eléctricos así como cada uno de los símbolosutilizados para representar los aparatos eléctricos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer los diferentes tipos de esquemas eléctricos.

Distinguir entre esquemas de potencia y de mando.

Localizar en cada esquema eléctrico la situación de cada uno de sus componentes.

Conocer los diferentes símbolos utilizados para la representación de los aparatos eléctricos.

Conocer las siglas de identificación de los aparatos sobre los esquemas.

Distinguir los colores utilizados para los pulsadores lámparas de señalización en los cuadros eléctricos.

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1. SÍMBOLOS ELÉCTRICOS

Los símbolos eléctricos representan a los aparatos que componen las instalaciones eléctricas, como son: recep-tores, aparatos de mando, control y de accionamiento.

Es importante conocer la representación de estos símbolos para poder interpretar los esquemas eléctricos.

Corriente alterna Transformador

Corriente continua Lámpara

Conductor Pulsador abierto en reposo

Puesta a tierra Pulsador cerrado en reposo

Timbre Conmutador rotativo de tres posiciones

Fuente de alimentación Corriente continua Contacto normalmente abierto

Órgano de mando. Electroimán Contacto normalmente cerrado

Órgano de mando de acción retardada Contacto de dos direcciones

Órgano de mando de reposo retardado Contacto temporizado a la conexión. Abierto en

reposo

SÍMBOLOS ELÉCTRICOS MÁS USADOS

Actividad Nº 20 NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Haz una lista con los símbolos eléctricos que conozcas y los aparatos que representan

SÍMBOLO DESCRIPCIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN

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Órgano de mando de acción y reposo retardado Contacto temporizado a la conexión.Cerrado en reposo

Relé de sobreintensidad de efecto térmico Contacto temporizado a la desconexión.Cerrado enreposo

Relé de sobreintensidad de efecto magnético Contacto temporizado a la desconexión.Cerrado en reposo

Relé de máxima intensidad Contacto temporizado a la desconexión.Abierto en reposo

Relé de mínima tensión Contacto temporizado a la conexión y a ladesconexión. Abierto en reposo

Contacto accionado por presión Seccionador

Contacto accionado por temperatura Disyuntor

Voltímetro Contactor

Amperímetro Interruptor tripolar

Frecuencímetro Contactor trifásico

Cortacircuito, fusible

Hz

A

v

Actividad Nº 21 SÍMBOLOS DE APARATOS

Buscar en las tablas donde aparecen los símbolos de diversos aparatos eléctricos los que correspondan a lalista de abajo y dibújalos en el cuaderno

Electroimán

Lámpara

Conmutador rotativo de tres posiciones

Contacto normalmente abierto, temporizado a la conexión

Órgano de mando de acción y reposo retardado

Contactor trifásico

Contacto accionado por presión

SÍMBOLO DESCRIPCIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN

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1.1. REFERENCIADO DE LOS APARATOSELÉCTRICOSLos bornes de conexión de los aparatos eléctricosse nombran mediante números y letras con objetode ser identificados correctamente.

Los contactos principales, se entienden por con-tactos principales a donde van conectadas las lí-neas de fuerza. Para contactores, seccionadoresy relés de protección.

Los contactos auxiliares, que corresponden a lasconexiones por donde se conectan las líneas demando, constan de dos cifras.

CONTACTOS PRINCIPALES

En aparatos tripolares se marcan de 1 a 6

En aparatos tetrapolares se marcan de 1 a 8

En aparatos pentapolares se marcan de 1 a 10

- número de orden de un mismo aparato. Por ejemplo 1, 2, 3, etc.,dependiendo de los contactos auxiliares que tenga el aparato

- 9 seguido de 5 y 6 o 7 y 8 se utiliza para contactos auxiliares de losrelés de protección contra sobrecarga

La primera cifra delas decenas indica

La segunda cifra delas unidades indica

- 1 y 2, contacto normalmente cerrado (NC)

- 3 y 4, contacto normalmente abierto (NA)

- 5 y 6, contacto normalmente cerrado con retardo a la apertura y derelé térmico

- 7 y 8, contacto normalmente abierto con retardo al cierre y de relé térmico

Referenciado de los contactos auxiliares

Las bobinas de los relés, contactores, etc. se marcan con A1 y A2.

Los terminales de las lámparas de señalización con X1 y X2.

Actividad Nº 22 MARCADO DE BORNES DE LOS APARATOS

Señalar en el esquema de abajo cada uno de los elementos que lo componen y explicar que representa cada uno de ellos.

Decir también que representan los números y las letras que aparecen

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1.2. LETRAS PARA DESIGNACIÓN DE APARATOSLas letras con los que se designan a los distintos aparatos también están normalizados. En la tabla que sepresenta a continuación aparecen las letras más utilizados en los circuitos eléctricos.

B Presostatos, termostatos. G Generadores Q Interruptor, seccionador

C Condensador K Relés y contactores R Resistencia

E Alumbrado, calefacción L Bobina de inducción S Interruptor, pulsador

F Dispositivos de protección M Motores T Transformador

1.3 COLORES PARA PULSADORESNormalmente los pulsadores tienen unos colores estándar, de manera que por el color podamos saber la funciónque va a realizar, los más utilizados son los de color verde que indican que sirven para poner en marcha un aparatoy los de color rojo que en general indican para de un aparato, tanto por causas normales como de emergencia

COLOR SERVICIO UTILIZACIÓN

Rojo Parada, desconexión Parada generalParada de emergenciaDesconexión por exceso de calor

Verde o Negro Marcha, conexión Puesta en servicioArranque de uno o varios motores

Amarillo Vuelta atrás en el proceso previamente establecido Retroceso de la maniobraAnulación de una orden anteriormente dada

Blanco o azul claro Para funciones que no están en los colores anteriores Desenclavamiento de relés térmicos

1.4. COLORES PARA LÁMPARAS DE SEÑALIZACIÓNIgual que en el caso de los pulsadores, las lámparas en un cuadro eléctrico nos indican el estado de un aparatoo instalación. Los colores usados y la interpretación que hay que darles es la siguiente:

COLOR SERVICIO UTILIZACIÓN

Rojo Estado normal La máquina a parado por un elemento de protecciónInvitación a detener la máquina

Amarillo Atención o precaución Un valor se aproxima a su valor límiteSeñal para el ciclo automático

Verde Máquina preparada para el servicio Máquina lista para marchaEl ciclo de trabajo a terminado y la máquina se encuentra lista

Blanco Los circuitos eléctricos se encuentran Interruptor principal en posición conectadoen tensión. En servicio normal. Accionamientos individuales y dispositivos auxiliares

están en servicio.La máquina está en marcha.

Azul Todas las funciones para las queno vale ninguno de los coloresantes citado

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2. ESQUEMAS ELÉCTRICOSLos esquemas eléctricos son una representaciónsobre papel de la instalación eléctrica y las funcio-nes que realizan, tanto del buque como de cual-quier otra instalación.

Para que estos puedan ser interpretados por cualquierpersona tienen se tienen que realizar de una formadeterminada. En la realización de los esquemas se uti-lizan símbolos que representan a aparatos. Los símbo-los utilizados tienen que estar normalizados, es decir,conforme a unas reglas ampliamente reconocidas.

1.5 COLORES PARA PULSADORES LUMINOSOS.COLOR Y TIPO DE EMPLEO SIGNIFICADO FUNCIÓN DEL PULSADOR EJEMPLOS

Rojo Indicación No deben ser utilizados Parada (no de emergencia)en lo posible

Amarillo Indicación Atención o precaución Arranque de una acción quedebe impedir un estado peli-groso naciente

Verde Indicación Permiso de arranque Arranque de la máquina o deelementos de máquinas.

Azul Indicación Todos los significados noincluidos anteriormente

Blanco Confirmación Confirmación de que elcircuito se encuentra entensión

Un valor se aproxima a su valor límite.

El accionamiento del pulsador ama-rillo puede retirar la vigencia deotra función anteriormente selec-cionada

Para servicio normal.

Marcha de uno o varios motores deaccionamiento auxiliar

Marcha de elementos de máquinas.

Mando de funciones auxiliares

Cierre de un circuito eléctrico,o arranque, o preselección.

Cada preselección o cadaproceso de marcha

Existen tres tipos de esquemas eléctricos: esquemasde potencia, de maniobra y general de conexiones.

2.1. ESQUEMAS DE POTENCIAEn estos esquemas se representan los aparatosconsumidores de corriente, el cableado y los apara-tos que los accionan. Y es la parte del circuito pordonde circula la corriente al receptor

Se representan en trazo grueso, todos sus elementos.

Figura 35 Esquema de potencia

F1 Fusibles

Q1 Interruptor

KM1 Contactor tripolar

F2 Relé térmico

M1 Motor trifásico

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2.2. ESQUEMAS DE MANDOEn los esquemas de mando se representan a losaparatos que accionan a los elementos representa-

dos en el circuito de potencia y los que realizan elautomatismo de la instalación. Se representan contrazos finos todos sus elementos

Ejemplo de un esquema de mando

Como se puede ver en el esquema los aparatos queaparecen en el esquema de mando están relaciona-das con los que aparecen en el de potencia.

Los receptores del circuito son gobernados por lasacciones que se realicen en el de maniobra. En estecaso se trata de un arranque directo de un motortrifásico con sus correspondientes protecciones.

F3 Fusible

F2 Relé térmico

S1 Pulsador de parada. Contacto normalmente abierto

S2 Pulsador de marcha. Contacto normalmente abierto

KM1 Contacto normalmente abierto del contactor KM1

KM1 Bobina del contactor KM1

Figura 36 Esquema de mando

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2.3. ESQUEMA GENERAL DE CONEXIONESEn los esquemas generales de conexiones se utilizaun solo esquema para el circuito de potencia y demando. Solo se utiliza para circuitos sencillos, ya

que en los circuitos más complejos serían difícilesde interpretar

En el ejemplo se representan los elementos de po-tencia y maniobra en un solo esquema.

F1 Fusibles de fuerza

Q1 Interruptor tripolar

F3 Fusible de maniobra

F2 Relé térmico

M1 Motor trifásico

KM1 Contactor

S2 Pulsador de marcha

S1 Pulsador de paro

Figura 37 Esquema general de conexiones

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RESUMEN DE LA UNIDADA lo largo de la unidad hemos visto los siguientes apartados:

Símbolos eléctricos, con estos símbolos se consiguen unificar la interpretación de los esquemas eléctri-cos, al estar normalizados cada aparato se representa por un símbolo que no da lugar a confusión.

Se han representado los más utilizados en los esquemas eléctricos que se manejan en los barcos, aunquela totalidad de ellos es mucho mayor.

Luego se ha visto la forma de marcar los aparatos eléctricos, donde se realizan las conexiones eléctricascon otros aparatos, este marcado de los bornes nos facilita el montaje y el seguimiento correcto a la horade realizar montajes complejos de gran número de aparatos.

En relación con los aparatos utilizados en maniobras de la corriente eléctrica un aspecto importante es eluso de determinados colores en pulsadores, lámparas de señalización y pulsadores luminosos. Se hanvisto los colores utilizados y su significado.

Por último se han visto los esquemas eléctricos, que son la representación sobre papel de una instalacióneléctrica. Son un conjunto de aparatos representados según su forma normalizada. De los esquemaseléctricos hemos visto los tres que existen:

Esquemas de potencia, que representan a los aparatos consumidores de corriente eléctrica y losque los ponen en marcha.

Esquemas de mando, que representan a los elementos que accionan a los aparatos de potencia.

Esquema general de conexiones, en este tipo de esquemas se representa en uno solo los circui-tos de potencia y mando.

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AUTOEVALUACIÓN1. Para que sirven los símbolos eléctricos.

2. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representan contactos.

3. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representen órganos de mando.

4. Haz un cuadro con los símbolos que representen aparatos de protección.

5. Explica en que consiste un esquema de potencia.

6. Explica que representa un esquema de mando.

7. Explica que es un esquema general de conexiones.

UNIDAD DIDÁCTICA 6DISTRIBUCIÓN DE LA

CORRIENTE ELÉCTRICA

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INTRODUCCIÓNLa corriente eléctrica producida a bordo se distribuye a todos los servicios del buque por medio de cuadroseléctricos.

A lo largo de esta unidad vamos a ver los diferentes tipos de cuadros, así como sus características y los elemen-tos que los constituyen.

En primer lugar la corriente producida por los alternadores se centralizan en el cuadro principal, donde se encuen-tran los aparatos para control de estos alternadores. Del cuadro principal y dependiendo de la potencia instaladase distribuye a otros cuadros secundarios o se alimenta directamente a los distintos receptores del buque.

Además de estos cuadros de distribución existe también el cuadro de emergencia que según la normativa vigentederivado de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales, debe reunir una serie de requisitos que se verán másadelante.

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OBJETIVO GENERALConocer los cuadros eléctricos existentes a bordo, su función, características de construcción e interconexiónentre ellos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer las misiones que le corresponden a los cuadros principales.

Conocer las características más importantes de los cuadros de maniobra.

Analizar la importancia de los cuadros de emergencia, con el fin de prevenir peligros asociados a la falta deenergía eléctrica a bordo.

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1. CUADROS ELÉCTRICOSA bordo se pueden distinguir varios tipos de cuadros eléc-tricos, según el cometido así tenemos los cuadros princi-pales, los de maniobra y los cuadros de emergencia.

ponemos de frecuencímetros que nos indican la fre-cuencia de las barras y del alternador y delsincronoscopio que nos indica la diferencia de ten-sión entre las mismas fases.

Cuando tenemos la misma frecuencia y la tensiónestá en fase se pueden acoplar los alternadores.

Para variar la frecuencia de los alternadores pode-mos actuar sobre el variador de velocidad del alter-nador que por medio de un motor eléctrico pode-mos actuar sobre el regulador del motor aumentan-do o disminuyendo la velocidad del motor y por lotanto la frecuencia de la corriente.

Actividad Nº 23 CUADROS ELÉCTRICOS

Enumera los distintos tipos de cuadros eléctricos existentes a bordo y di cuales son sus características másimportantes

TIPOS DE CUADROA BORDO DE LOS

BUQUES

CUADRO PRINCIPAL

CUADRO DE EMERGENCIA

CUADROS DE MANIOBRA

2. CUADROS PRINCIPALESSon los que reciben la corriente producida por losalternadores y la distribuyen a todos los serviciosdel buque. Entre sus principales misiones son:

MISIÓN

DEL

CUADRO

PRINCIPAL

Alojar los dispositivos necesarios parael acoplamiento de los alternadores

Alojar los elementos de protección delos alternadores

Distribuir la corriente a los demás ser-vicios del buque

2.1. ALOJAR LOS DISPOSITIVOS NECESA-RIOS PARA EL ACOPLAMIENTO DE LOSALTERNADORES.Para acoplar un alternador a la red es necesario quese cumplan una serie de condiciones. En primer lugar,que el alternador y las barras del cuadro estén a lamisma frecuencia y además que estén en fase o seaque la tensión instantánea de cada fase sea la misma.

Para saber cuando se dan estas circunstancias dis-

Figura 38 Frecuencímetro para acoplamiento dealternadores

2.2. ALOJAR LOS ELEMENTOS DE PROTEC-CIÓN DE LOS ALTERNADORESEntre estos elementos encontramos la protección con-tra sobrecarga que desconecta al alternador cuandoeste suministra más potencia de la que tiene diseñada.

La protección contra inversión de corriente, o seacuando el alternador se convierte en motor y en vezde generar corriente la consume.

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2.3. DISTRIBUIR LA CORRIENTE A LOSDEMÁS SERVICIOS DEL BUQUESegún la potencia de la instalación eléctrica desdeel cuadro principal se controlan todos los serviciosdel buque con sus arrancadores o se distribuye lacorriente a cuadros secundarios de maniobra don-de están todos los elementos necesarios para elarranque y maniobra de los servicios eléctricos delbuque; como pueden ser:

Cuadros de alumbrado

Planta frigorífica

Cuadros de arrancadores de las bombasdel M.P.

Molinete anclas

Compresores aire

Cuadro del servomotor

Cuadro maquinilla de cubierta

Etc..

3. CUADROS DE MANIOBRALos cuadros de maniobra reciben la corriente delcuadro principal y por medio de los elementos deaccionamiento y control, conduce la corriente eléc-trica a los diferentes receptores que hay a bordo.

Reciben la energía eléctrica del cuadro principal, enel interior de los cuadros están situados los elemen-tos de control y protección que se vieron en el apar-tado anterior, también reciben señales de control delexterior, como pueden ser detectores de nivel, detemperatura, de presión, etc y según la maniobra delcuadro da paso de la energía eléctrica al receptorque esté asociado; como puede ser arrancar un mo-

tor eléctrico, poner en marcha una caldera, etc.

Figura 39 Cuadro de maniobra

CARACTERÍSTICASDE LOS CUADROS

Dimensiones y formas

Grado de protección

Materiales

3.1 CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTESLas características más importantes de los cuadrosson:

3.1.1. DIMENSIONES Y FORMAS

Su tamaño depende de los elementos que tenga quealojar, permitiendo que estos quepan con cierta hol-gura, tanto los aparatos como el cableado.

3.1.2 MATERIALES

Los materiales de los cuadros dependen del localdonde se van a utilizar.

Materiales más comunes

Materiales PVC o similares

Chapas de acero al carbono

Chapas de acero inoxidable y perfilesgalvanizados

Los más utilizados a bordo son los de acero al carbo-no, normalmente galvanizados y pintados, debido alas características especiales de calor, vibraciones,ambiente salino que nos encontramos en los barcos.

3.1.3. GRADOS DE PROTECCIÓN

El grado de protección depende del lugar donde vacolocado y las condiciones de trabajo.

Los grados de protección se representan con unnúmero de tres cifras donde la primera cifra el gra-do de protección contra cuerpos sólidos, la segun-da cifra representa el grado de protección contracuerpos líquidos y la tercera cifra que no se con-templa en algunas normalizaciones representa laprotección mecánica contra golpes.

En la tabla siguiente se muestra la correspondenciaentre los números y el grado de protección que re-presentan.

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Índice de Protección

PRIMERA CIFRA SEGUNDA CIFRA TERCERA CIFRAProtección contra cuerpos sólidos Protección contra cuerpos líquidos Protección mecánica

0 Sin protección 0 Sin protección 0 Sin protección

1 Protegido contra cuerpos sólidos 1 Protegido contra las caídas de gotas 1 Energía de choque 0,225 julios.superiores a 50 mm de agua 150 gr x 15 cm

2 Protegido contra cuerpos sólidos 2 Protegido contra las caídas de agua 2 Energía de choque 0,375 julios.superiores a 12 mm hasta 151 de la vertical. 250 gr x 15 cm

3 Protegido contra cuerpos sólidos 3 Protegido contra las caídas de agua 3 Energía de choque 0,500 julios.superiores a 2,5 mm hasta 601 de la vertical. 250 gr x 20 cm

4 Protegido contra cuerpos sólidos 4 Protegido contra las proyecciones de 5 Energía de choque 2,00 julios.superiores a 1 mm agua en todas las direcciones. 500 gr x 40 cm

5 Protegido contra el polvo 5 Protegido contra el lanzamiento de agua 7 Energía de choque: 6,00 julios.similar a golpes de mar. 1,5 Kg x 40 cm

6 Totalmente protegido contra el polvo 6 Protegido contra lanzamiento de agua 9 Energía de choque:en todas las direcciones. 20,0 julios. 5 Kg x 40 cm

7 Protegido contra la inmersión.

8 Protegido contra los efectos prolongadosde inmersión bajo presión.

Algunos ejemplos de grados de protección paracuadros colocados en lugares especiales son lossiguientes:

Sala de máquinas 315/317

Talleres 215/237

Cuartos de calderas 215/217

Cámaras frigoríficas 331/335

4. CUADROS DE EMERGENCIALa construcción de estos cuadros es similar a losde maniobra, su diferencia principal es su situación,que debe estar por encima de la cubierta principal yde los servicios que alimenta.

Los servicios de emergencias son aquellos que de-ben entrar en funcionamiento en caso de avería delos generadores de electricidad, como pueden ser:alumbrado de emergencia, señales de alarma, equi-po de radio y luces de situación.

En cuanto a la caja de distribución que alimenta lasluces de situación estas tienen que ser alimentadaspor dos líneas diferentes de manera que pueda ha-cerse el cambio con rapidez de la una a la otra pormedio de un conmutador.

La alimentación de estos cuadros puede ser por undiesel generador o una batería de acumuladores.En condiciones normales de navegación, los gene-

radores de emergencia no tienen por que ir traba-jando por los que los servicios que se alimenten di-rectamente del cuadro de emergencia tienen quedisponer de una línea de interconexión con el cua-dro principal.

La fuente de energía eléctrica de emergencia debe-rá estar situada fuera de la sala de máquinas y estardiseñada en todos los casos, de forma que garanti-ce, en caso de incendio o de avería de la instalacióneléctrica principal, el funcionamiento simultáneo,durante un mínimo de tres horas.

a. Del sistema de comunicación interna, de losdetectores de incendios y de las señales ne-cesarias en caso de emergencia

b. De las luces de navegación y de la ilumina-ción de emergencia

c. Del sistema de radiocomunicación

d. De la bomba eléctrica de emergencia contraincendios, si forma parte del equipo del buque

Cuando la fuente de energía eléctrica de emergen-cia sea una batería de acumuladores u falle la fuen-te de energía principal, esta batería de acumulado-res deberá quedar conectada automáticamente alcuadro de distribución de energía eléctrica de emer-gencia y deberá garantizar la alimentación ininte-rrumpida durante tres horas de los elementos delos apartados a), b) y c).

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Actividad Nº 24 CUADRO DE EMERGENCIA

Realizar un cuadro eléctrico que simule la conexión automática del cuadro de emergencia. siguiendo comoejemplo el esquema de abajo

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RESUMEN DE LA UNIDADA lo largo de esta unidad hemos visto:

Cuadros eléctricos, los diferentes tipos de cuadros eléctricos existentes a bordo

Cuadro principal, este tipo de cuadro es el que recibe la corriente de los alternadores y la distribuye a lasdistintas instalaciones del buque. Además este cuadro está equipado con los elementos necesarios paraacoplar los alternadores y proteger los alternadores.

Cuadros de maniobra, son los encargados de hacer llegar la corriente a los receptores y como se havisto, reciben la corriente del cuadro principal, en su interior tienen una serie de mecanismos para elfuncionamiento de motores, alumbrado, servo, etc, y por medio de unas señales de entrada da la salidaque le corresponda.

Además se han visto las características más representativas de los cuadros como son: su forma, materia-les y grado de protección.

Cuadros de emergencias, cumplen una función importantísima en la seguridad de las personas a bordo,en caso de avería de la fuente de energía principal automáticamente entra en servicio los servicios deemergencia como son: el alumbrado de emergencia, servicios de comunicaciones del buque, etc.

Cuando se produce una emergencia a bordo como por ejemplo, un incendio, una situación de abandono delbuque, suele ser en condiciones adversas, como mal tiempo, de noche, etc. si no contáramos con esta fuentede energía alternativa, las oportunidades de salir airosos de estas situaciones disminuirán considerablemente.

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AUTOEVALUACIÓN1. Cuantos tipos de cuadros se pueden encontrar a bordo.

2. Cuales son las funciones principales de un cuadro principal.

3. Haz un dibujo representativo de un cuadro de maniobra.

4. Que grado de protección tiene un cuadro que tenga un Índice de Protección (IP).

IP = 432

IP = 563

5. Cuales son los servicios que deben alimentar un cuadro de emergencia

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UNIDAD DIDÁCTICA 7BATERÍAS

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INTRODUCCIÓNA bordo de los barcos, y en otros muchos sitios, podemos encontrar dos tipos de generadores de energíaeléctrica: las baterías y los alternadores.

A lo largo de esta unidad vamos a estudiar las baterías, como funcionan, que elementos la forman y las operacio-nes de mantenimiento más comunes.

Las baterías en los buques tienen tres cometidos principalmente,

Por un lado las baterías de arranque, que son las encargadas suministrar la energía para accionar el motorde arranque.

También puede haber grupos de baterías encargadas de suministrar corriente a distintos servicios delbarco cuando el motor principal está parado y por lo tanto el alternador también lo está. Esto ocurre enbarcos pequeños.

Por último las encontramos como fuente de energía de emergencia cuando falla la corriente principal,como vimos en la unidad anterior.

Las baterías o acumuladores que vamos a ver son las de plomo que son las más utilizadas a bordo.

Este tipo de aparatos tienen una gran importancia en buques de pequeña potencia, ya que a partir de la energíaeléctrica en ellas almacenadas se ponen en funcionamiento la instalación del buque. Por ejemplo, con la bateríase alimenta el motor de arranque, que pone en marcha al motor principal y este acciona al alternador, quecomienza producir la energía para todo el buque y también para cargar las baterías.

En el caso que la fuente de energía sea un motor auxiliar, este también se arranca por las baterías de arranque.

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OBJETIVO GENERALComprender el funcionamiento de las baterías y conocer las operaciones básicas de mantenimiento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer los principios de funcionamiento de una pila

Distinguir entre un acumulador y una pila.

Conocer las partes que forman una batería.

Comprender los procesos químicos que ocurren en el interior de una batería durante la carga y descargade la misma.

Conocer los conceptos de capacidad de una batería y las distintas formas de conectar dos baterías tantoen serie como paralelo.

Realizar las operaciones básicas de mantenimiento de una batería.

Distinguir y evitar las averías más frecuentes de las baterías.

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1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.El principio de funcionamiento se basa en el de laelectrización por contacto.

Si colocamos dos placas de materiales diferentes se-parados por un trozo de papel impregnado de ácidosulfúrico y conectamos cada placa a un aparato capazde medir el paso de la corriente eléctrica veremoscomo la aguja señala la presencia de electricidad.

A estos aparatos se les denominan acumuladores,ya que son capaces de acumular corriente eléctricaen forma de energía química.

Los acumuladores más utilizados son los acumula-dores o baterías de plomo.

3. PARTES DE UNA BATERÍALas baterías de plomo están compuestas principal-mente de:

Placas positivas y negativas

Separadores

Electrolito

Vaso o recipiente

Actividad Nº 25 BATERÍAS

Explica como produce electricidad una batería

Figura 40 Pila simple

Esta corriente se debe a que se produce una dife-rencia de potencial entre los metales en contacto através del ácido

2. ACUMULADORES DE PLOMOEn el proceso anteriormente descrito llega un momen-to en que la corriente dejaría de circular. Esto se debea que la reacción química que produce el paso de co-rriente se agota e impide que pase más corriente.

Se puede construir una pila como la descrita ante-riormente que cuando deja de producir corriente, sise le hace pasar una corriente eléctrica en sentidocontrario las reacciones químicas que se produje-ron al producir corriente se invierten quedando lapila con las mismas características iniciales.

Figura 41 Elementos que forman un acumulador

3.1. PLACASLas placas son unas rejillas de forma rectangulardonde se produce la transformación de la energíaquímica en energía eléctrica

Hay dos tipos de placas, las placas positivas y lasnegativas.

Placas positivas están hechas de peróxidode plomo PbO2 y de color negruzco

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Placas negativas se construyen de plomo yse le añade antimonio o calcio para darlemayor resistencia mecánica.

Las placas del mismo signo van unidas entre sí pormedio de un puente de unión. Por el que se conec-tan a los demás recipientes de la batería.

3.2. SEPARADORESSon láminas de material aislantes de ebonita y lanade vidrio, que se interponen entre las placas paraevitar que exista contacto entre ellas y se produz-can cortocircuitos.

Deben ser porosos para permitir el paso delelectrolito entre las placas.

3.3. ELECTROLITOEs el líquido donde se sumergen las placas. Estácompuesto por una mezcla de ácido sulfúrico SO4H2y agua destilada H2O

El ácido sulfúrico es un líquido muy corrosivo por loque hay que manejarlo con sumo cuidado. Para ela-borar el electrolito se le añade al agua, nunca alrevés, ácido sulfúrico hasta que la mezcla tenga unadensidad de 1,3 gr/cm3.

Por lo tanto si la densidad del electrolito al comien-zo era de 1,3 gr/cm3 al pasar el sulfato a las placasla densidad del electrolito disminuye hasta aproxi-madamente 1,15 gr/cm3 cuando la batería estácompletamente descargada.

5. PROCESO DE CARGASi tenemos la batería descargada como el caso an-terior y hacemos circular una corriente eléctrica ensentido contrario a como produce corriente la bate-ría, es decir, entrando la corriente por el polo positi-vo y con un valor ligeramente superior a la que pue-de proporcionar la batería, por ejemplo 14 voltiospara una batería de 12 voltios.

En el interior de la batería se producen las mismasreacciones químicas que en el proceso de descargapero en sentido contrario

PbSO4 + PbSO4 + H2O PbO2 + Pb + SO4H2

CARACTERÍSTICASDEL RECIPIENTE

3.4. VASO O RECIPIENTEEs el que contiene a todos los demás elementosdebe de reunir unas condiciones especiales:

Hoy en día se utilizan plásticos que reúnen las condicio-nes anteriores, antiguamente se fabricaban de bakelita.

4. PROCESO DE DESCARGASi tenemos una batería formada con los elementosque hemos visto antes, es decir, un recipiente conun conjunto de placas positivas de peróxido de plo-mo PbO2 y placas negativas de plomo Pb sumergi-das en un electrolito compuesto de ácido sulfúricoSO4H2 y agua destilada H2O.

Si conectamos la batería a algún consumidor decorriente esta suministra electricidad. En el interiorde la batería se produce una reacción química en lacual el sulfato SO4 del ácido sulfúrico reacciona conel plomo Pb de ambas placas formándose Sulfatode plomo PbSO4

PbO2 + Pb + SO4H2 PbSO4 + PbSO4 + H2O

Ser aislante a la electricidad.

No ser atacado por el ácido sulfúrico.

Material ligero.

Figura 42 Proceso de descarga de una batería

Figura 43 Batería completamente cargada

Por lo tanto al final de la carga volvemos a tener labatería en las mismas condiciones iniciales.

5.1. FORMA PRÁCTICA DE REALIZAR LACARGA DE UNA BATERÍASe quitan los tapones y se comprueba el nivel delelectrolito, si es necesario se repone con agua des-tilada, nunca añadir ácido sulfúrico.

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Conectar las pinzas del cargador en la posicióncorrecta, positivo con positivo (cable de colorrojo) y negativo con negativo (cable negro).

Realizar la carga en lugar ventilado porquese pueden desprender gases explosivos.

Procurar evitar realizar carga rápida, es acon-sejable realizar la carga lenta.

6. CAPACIDAD DE UNA BATERÍALa capacidad de una batería es la cantidad de elec-tricidad que puede proporcionar una batería y de-pende del tamaño de las placas y de la superficie decontacto de estas con el electrolito.

La capacidad de una batería se expresa en Ah(Amperios hora) una batería capaz de suministrar 3Amperios durante 40 horas tendrá una capacidadde 30 x 4 = 120 Ah, esta batería también podrásuministrar 6 Amp. durante 20 horas.

La tensión que suministra una batería solo dependede los materiales empleados en la construcción deuna batería, en el caso de las baterías de plomo estatensión es de 2 voltios por vaso, al tener las baterías6 vasos esta proporciona 12 voltios en total.

6.1. CONEXIONES DE UNA BATERÍAEs posible combinar dos o más baterías para for-mar un banco de baterías.

6.1.1. CONEXIÓN EN SERIE

En este caso la tensión es la suma de las baterías sien-do la capacidad la misma que cada una por separado.

En este caso se une el polo positivo de una bateríaal negativo de la otra, quedando los dos polos librespara conectar al exterior.

6.1.2. CONEXIÓN EN PARALELOEn este caso la tensión es la misma y pero la capa-cidad es la suma de las capacidades de cada unade las baterías.

En este caso se une positivo con positivo y negativocon negativo.

7. CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTODE UNA BATERÍA.Los cuidados que requieren una batería no puedencatalogarse de importantes, pero tampoco es con-veniente olvidarse por completo de ella.

Conviene comprobar con cierta periodicidad el estadode carga de la batería y el estado del nivel del electrolito.

7.1. CONTROL DEL NIVEL DEL ELECTROLITOEl agua que compone el electrolito debido al calor yal mismo proceso de carga y descarga se va per-diendo en forma de vapor o gases, por lo que hayque ir añadiendo cada cierto tiempo.

En verano hay que aumentar el control ya que seevapora más.

El nivel del electrolito como norma general ha deser de 10 mm por encima de las placas y en cual-quier caso siempre ha de cubrir las placas, ya queno es recomendable que la batería trabaje con lasplacas por encima del electrolito.

Figura 44 Baterías conectadas en serie

Figura 45 Baterías conectadas en paralelo

Figura 46 Nivel mínimo del electrolito

7.2. COMPROBACIÓN DE LA DENSIDADDEL ELECTROLITOComo se vio anteriormente durante los procesos decarga y descarga de las baterías la densidad varíasegún el estado de carga de esta.

Se puede establecer el estado de carga de una ba-tería según la densidad del electrolito:

Totalmente cargada 1,300

A media carga 1,230

Totalmente descargada 1,150

La medición de la densidad se lleva a cabo con unaparato llamado densímetro que consta de un tubode vidrio o plástico, con una pera de goma en un

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extremo y un tubo más delgado en el otro, en elinterior lleva un flotador con una regla graduada quenos indica la densidad del líquido a medir.

Se introduce el extremo delgado en el interior del vasose presiona la pera y se suelta aspirando el líquido alinterior del tubo transparente, en la regla graduada delinterior nos mostrará la densidad del electrolito.

Figura 47 Densímetro

7.3. LIMPIEZADebido a las posibles salpicaduras de ácido y al sereste muy corrosivo hay que tener la precaución delimpiar los soportes de las baterías, así como lasbornas de conexiones aunque lo mejor es impregnarestas con vaselina neutra para evitar corrosiones y queaumente la resistencia eléctrica en las conexiones.

8. SULFATACIÓN DE LAS BATERÍASEl sulfato de plomo que se forma en las placas du-rante la descarga de la misma puede ser de dosformas una amorfa formado por una gran cantidadde partículas minúsculas que ocupan una gran su-perficie o de forma cristalina (acetato de plomo) queaísla completamente las placas del electrolito.

El proceso de transformación de la forma amorfa a cris-talina se realiza cuando la batería se encuentra descar-gada por lo que no es conveniente dejar una bateríadescargada durante mucho tiempo, también se produ-ce la forma cristalina en cargas y descargas rápidas.

Actividad Nº 26 CONTROL DE CARGA DE UNA BATERÍA

A partir de una batería descargada conectarla a un cargador e ir realizando comprobaciones periódicas de ladensidad. Anotar los resultados en un cuadro como el de abajo

9. RIESGOS ASOCIADOS AL USO DEBATERÍASLas baterías por lo general no son peligrosas pero exis-ten dos componentes que pueden originar situacionesde riesgo, estas dos fuentes de riesgos son: el des-prendimiento de hidrógeno durante el funcionamientode la batería y el efecto corrosivo del ácido sulfúrico.

9.1. PRESENCIA DE HIDRÓGENOLas baterías deben almacenarse en lugares ventila-dos ya que durante su funcionamiento normal ensituaciones de carga y descarga, se desprende hi-drógeno en las reacciones químicas que tienen lu-gar. Siendo el hidrógeno un gas altamente explosi-vo, una concentración de este gas en presencia deuna chispa puede ocasionar una explosión.

El desprendimiento de hidrógeno se acelera cuando latensión de carga de la batería es demasiado elevada,esto ocurre durante la carga rápida de las baterías.

9.2. ÁCIDO SULFÚRICOComo hemos visto anteriormente el electrolito deuna batería está compuesto por una mezcla de áci-do sulfúrico y agua destilada. El ácido sulfúrico escorrosivo y en caso de derrame puede afectar a labase de la batería y en caso de proyección a perso-nas puede ocasionar quemaduras.

En este caso hay que lavar con agua abundante lazona donde se ha producido la salpicadura.

Otra precaución a tener en cuenta es que si vamosa preparar la mezcla de agua y ácido, siempre hayque verter el ácido sobre el agua, nunca al revésporque se pueden producir proyecciones de ácido.

HORA DENSIDAD

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Principio de funcionamiento tanto de una pila como de un acumulador, con la diferencia que hay entreuna y otra. La pila una vez que se descarga no se puede recargar y la batería tiene la característica que unavez descargada si se le hace pasar una corriente eléctrica en sentido contrario vuelve a su estado inicial,o sea, cargada.

Partes de una batería, hemos visto las partes que forman una batería y las características de cada unade ellas, como son: las placas tanto positivas como negativas, los separadores, el vaso o recipiente y elelectrolito.

Los procesos de carga y descarga de una batería, que reacciones químicas que se producen en elinterior de la batería cuando la batería esta produciendo electricidad y cuando se está cargando.

La capacidad de una batería y forma de conectar las baterías, para aumentar su capacidad o paraaumentar su voltaje.

Operaciones habituales de mantenimiento, aunque las baterías no tienen piezas en movimiento y porlo tanto su desgaste es pequeño, para mantenerla en perfecto estado y para que nos dure más hay querealizar una serie de operaciones como son: mantener el nivel del electrolito, limpieza de los bornes etc.

Por último hemos visto en que consiste la sulfatación de una batería y que medidas hay que tomar paraevitar esta avería de las baterías.

También se han visto las medidas de seguridad que hay que tomar cuando se está trabajando con lasbaterías. Tener ventilado el local de las baterías para evitar la concentración de hidrógeno y tener precau-ción con el ácido sulfúrico del electrolito.

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AUTOEVALUACIÓN1. Explica que es una batería eléctrica

2. Como produce electricidad una batería

3. De que depende el voltaje de una batería

4. Como se puede aumentar la capacidad de una batería

5. Entre que valores puede variar la densidad de una batería

6. Que tipo de corriente produce una batería

7. ¿Que instrumento se utiliza para saber el estado de carga de una batería?

8. De que está compuesto el electrolito de una batería

9. Explica como se produce la sulfatación de una batería.

10. Cuales son los peligros que pueden ocasionar las baterías.

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UNIDAD DIDÁCTICA 8GENERADORES ELÉCTRICOS

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INTRODUCCIÓNEn la unidad didáctica anterior se estudio el funcionamiento de las baterías, que son unos generadores de electri-cidad, pero por su limitada capacidad y potencia no es adecuado para el suministro de corriente en instalacionesde cierta importancia.

Además las baterías nos suministra la corriente mientras el motor principal o auxiliar están parados, luego son losalternadores los que toman el control de suministro de corriente.

Para comprender como genera la electricidad los alternadores primero vamos a ver en que consisten los camposmagnéticos, ya que hay una clara relación entre magnetismo y electricidad.

También estudiaremos las dinamos que durante mucho tiempo fueron los principales generadores de corrienteeléctrica, aunque hoy en día están desplazadas por los alternadores, que debido a las ventajas que tienen sobrelas dinamos las han sustituido casi por completo.

Hoy en día los alternadores son las principales máquinas de generación de electricidad, desde los más grandessituados en centrales térmicas o nucleares hasta los que tenemos acoplados en el motor del barco más pequeño.

A pesar de la diferencia de tamaño los principios por los que se rigen son iguales para unos y otros, la únicadiferencia es su tamaño.

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OBJETIVO GENERALConocer la naturaleza de la producción de la corriente eléctrica, así como las aplicaciones más utilizadas comoson las dinamos y los alternadores.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer la naturaleza de los campos magnéticos.

Analizar la relación que existe entre electricidad y magnetismo.

Comprender como se produce una corriente eléctrica en un conductor que se mueve en el interior de unacorriente eléctrica.

Comprender la generación de corriente en una dinamo.

Analizar la función del colector en el funcionamiento de las dinamos.

Comprender el funcionamiento del alternador.

Distinguir las ventajas del alternador frente a la dinamo.

Conocer la rectificación de corriente en un alternador para producir corriente continua.

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1. MAGNETISMOLos imanes naturales son unos materiales que soncapaces de atraer a partículas metálicas. Se cono-cen como magnetita y es un oxido de hierro.

Todos los imanes están constituidos por dos polosuno norte y otro sur, este nombre se debe a la orien-tación que toma un imán que puede girar libremen-te. Los polos de un mismo signo se repelen y los designo contrario se atraen.

Se llama campo magnético a la zona del espaciodonde se produce el fenómeno anterior. Cuanto máscerca del imán mayor será la fuerza de atracción, amedida que nos alejamos la fuerza disminuye.

2. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMOUno de los efectos de la corriente eléctrica es que pro-duce un campo magnético alrededor de un conductorpor el que circula una corriente eléctrica, si arrollamosun conductor alrededor de un trozo de hierro, el campomagnético de cada hilo se suma y hace que el hierroadquiera las propiedades de los imanes permanentes.Este tipo de imán artificial se denomina electroimán.

A su vez, cuando un conductor se mueve por uncampo magnético, en el conductor se genera unacorriente eléctrica que circula por su interior.

El funcionamiento de los motores eléctricos y losgeneradores de corriente eléctrica como dinamos yalternadores se basan en estos efectos.

Actividad Nº 27 GENERADORES ELÉCTRICOS

Enumera los tipos de generadores de corriente y el tipo de corriente que producen.

Figura 48 Líneas magnéticas de un imánFigura 49 Electroimán

Actividad Nº 28 CAMPO MAGNÉTICO

Desmontar un contactor y sacar la bobina, conectar la bobina a la tensión de trabajo y comprobar conalguna pieza metálica como se crea un campo magnético que rodea la bobina

Hay que tener la precaución de no tener mucho tiempo la bobina conectada a la corriente ya que al no tenerel núcleo de hierro en el interior la resistencia de la bobina disminuye y por lo tanto aumenta la intensidad dela corriente y por lo tanto la temperatura, pudiendo llegar a quemarse.

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3. GENERADORES DE CORRIENTE ELÉCTRICALa generación de la corriente eléctrica se producepor que un conductor se mueve en el interior de uncampo magnético.

En generadores pequeños se utilizan imanes permanen-tes, pero para grandes generadores el campo magnéti-co de un imán permanente es muy pequeño y se utilizanelectroimanes cuyo campo magnético es mayor.

Las máquinas eléctricas están compuestas de dospartes principales, uno es el elemento fijo o estatory otro el elemento móvil o rotor.

Por lo tanto los generadores de corriente necesitandos bobinas, uno para producir el campo magnéti-co (bobina de excitación) y otro donde se induce lacorriente (bobina de inducción). A cada vuelta deuna bobina se denomina espira.

Posición 2: La tensión producida es máxi-ma, porque el conductor corta perpendicu-larmente el campo magnético, y la direcciónes de salida del papel.

Posición 3: La tensión se vuelve a anular yaque el movimiento es paralelo a las líneas delcampo magnético.

Posición 4: La tensión es máxima pero sudirección es hacia el papel, o sea en sentidocontrario que en la posición 1

4. GENERACIÓN DE CORRIENTE ENUNA ESPIRACuando una espira gira en el interior de un campomagnético la corriente producida varía según la po-sición de esta con respecto a las líneas del campo.

Posición 1: La tensión producida es nula ya queel conductor se mueve paralelamente al campoy no corta ninguna línea del campo magnético.

Figura 50 Generación de corriente alterna

5. DINAMOSCuando una espira gira entre los polos de un imán,la corriente eléctrica inducida es alterna como he-mos visto. Para poder producir corriente en una soladirección (corriente continua), se coloca en los ter-minales de la espira un anillo metálico llamado co-lector partido en dos mitades aisladas entre sí, querecibe el nombre de delga. Sobre el colector rozandos escobillas de carbón que entran en contacto deforma alternativa con las dos mitades del anillo co-lector mientras gira, de forma que comienzan a ro-zar sobre la otra mitad del anillo justo cuando la Figura 51 Colector de una dinamo

Actividad Nº 29 CAMPO MAGNÉTICO

A dos bobinas como la de la actividad anterior, se le pone en su interior una pieza de hierro, a la primera bobinase conecta a la tensión de funcionamiento y la segunda se le conecta o un aparato de medida o una bombilla.

Si las dos bobinas son iguales, la tensión generada en la segunda bobina debe ser igual, pero debido a las perdidasdel campo magnético será algo menor.

Igual que en el caso anterior la bobina que se le suministra corriente se puede calentar, por lo que es conveniente notenerlo mucho tiempo conectada por que se puede quema.

corriente cambia de sentido. Así se produce un flujoconstante de corriente en una sola dirección.

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En una dinamo las bobinas de inducción deben deestar en el rotor y las de excitación en el estator. Yaque para transformar la corriente alterna de las bo-binas en corriente continua es necesario el uso delcolector que debe ir situado en el rotor.

5.1. DISYUNTORLa dinamo va conectada directamente con la bate-ría. Para evitar que cuando la dinamo esté parada ogira despacio, la corriente se vuelva desde la bate-ría hacia la dinamo, descargándose la batería se in-tercala un aparato llama do disyuntor.

6. ALTERNADORESEn las dinamos para producir corriente continua, esnecesario la presencia de un colector en el rotor.

En los alternadores la corriente producida es alter-na por lo que las bobinas de inducción van coloca-das en el estator y las que producen el campo mag-

nético (bobinas de excitación) van alojadas en elestator. Esta disposición hace que los alternadorestengan una serie de ventajas con respecto a lasdinamos, como que para la misma potencia son máspequeñas, que pueden girar a diferentes velocida-des y que tengan menos mantenimiento.

6.1. RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTEGENERADAYa hemos visto la necesidad de la corriente conti-nua, sobre todo para la carga de la batería.

El alternador debe rectificar la corriente generada.Esta se lleva a cabo por medio de diodosrectificadores y con un puente de diodos en condi-ciones adecuadas se consigue invertir el sentido delas alternancias que salen de los bornes del alterna-dor en corriente continua. Los alternadorestrifásicos suelen llevar un puente de diodosrectificadores de potencia compuesto por seis uni-dades, dos para cada una de sus fases.

Actividad Nº 30 RECTIFICACIÓN DE LA CORRIENTE EN UN ALTERNADOR

Un alternador pequeño, por ejemplo de coche, se acopla a un motor eléctrico por medio de una correa, demanera que al conectar el motor eléctrico la correa arrastre al alternador.

En primer lugar se desconecta el rectificador y con un osciloscopio se comprueba la naturaleza de la corrientegenerada. Que debe ser alterna.

Luego se monta el rectificador y se vuelve a comprobar el tipo de corriente con el osciloscopio que en este caso será continua.

6.2. REGULADOR DE VOLTAJELa tensión producida por un alternador depende dedos factores fundamental mente: del número derevoluciones del motor y de la intensidad delcampo magnético. Para mantener la tensión cons-tante se actúa sobre la intensidad del campo mag-

Por medio de una batería damos corriente a la excitación

nético, ya que el número de revoluciones del motores variable. La intensidad del campo magnético va-ria con la cantidad de corriente que hagamos pasarpor las bobinas de excitación, esto se consiguecon un aparato electrónico llamado regulador y vaincorporado al mismo alternador.

Figura 52 Esquema eléctrico de un alternador

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6.3. ELEMENTOS DE UN ALTERNADOREl alternador está compuesto de las siguientes partes:

PARTES DE UNALTERNADOR

Estator

Rotor

Porta escobillas y cojinetes

Sistema de ventilación y arrastre

Estator. El estator está formado por las placas dehierro entre las que se han dejado ranuras para quepueda procederse a la colocación de las bobinas.

Las bobinas están construidas a partir de hilos decobre enfundado en varias capas de acetal de vinilo,y los núcleos están hechos con chapas de aceroestampadas superpuestas.

Rotor. En todos aquellos alternadores de excitaciónpor corriente eléctrica, el rotor es una pieza muyimportante por cuanto al regular el magnetismo delos polos puede también efectuar la regulación de lacorriente producida. Es donde se encuentran lasbobinas de excitación del electroimán.

Porta escobillas y escobillas. El Porta escobillasy las escobillas son las encargadas de transmitir lacorriente de excitación del exterior a la bobina deexcitación situada en el núcleo. Por medio de losanillos rozantes del rotor.

Cojinetes. En cuanto a los cojinetes suelen ser debolas o de aguja o una combinación de ambos.

Sistema de ventilación y arrastre. En losalternadores la ventilación del interior de la máquinapara disipar el calor que se genera en ella, constituyeuna función muy importante para su mejor rendimien-to. Esta refrigeración se lleva a efecto por medio deun ventilador que gira con la polea de arrastre.

7. PROTECCIÓN DE LOS ALTERNADORESEn los cuadros principales, se sitúan los elementosde protección de los alternadores, esta protecciónconsiste esencialmente de:

Un interruptor magnetotérmico que desconectaal alternador en caso de que la demanda de co-rriente supere las características del alternador.

Una demanda superior puede ocasionar queel alternador se queme, si el bobinado alcan-za la temperatura de fusión de la capa pro-tectora del hilo de cobre.

Un inversor de potencia que evita que un al-ternador que este conectado en paralelo conotros pueda funcionar como motor, por ejem-plo si el motor diesel que lo mueve, por cual-quier circunstancia no puede mantener la po-tencia necesaria. En este caso el inversordesconecta al alternador.

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Los fenómenos magnéticos, como se encuentran estos fenómenos en la naturaleza y como se puedenproducir por medio de la corriente eléctrica.

También hemos visto la relación entre electricidad y magnetismo, como un conductor que se mueveen el interior de un campo magnético se genera una corriente eléctrica en él y también como la circulaciónde la corriente eléctrica produce un campo magnético.

Los generadores de corriente eléctrica hacen uso de la propiedad antes descrita para producir co-rriente eléctrica

Dinamos las dinamos son generadores de corriente eléctrica que por medio de un colector producencorriente continua, están compuestas por dos bobinas, una crea el campo magnético y la otra gira en suinterior y se induce la corriente eléctrica.

Alternadores, producen la electricidad según el mismo principio que las dinamos, pero la corriente eléc-trica que producen es alterna y por lo tanto no necesitan colector. Gracias a esta característica las bobinasque producen la electricidad o de inducción se pueden colocar en el estator, ello conduce a una serie deventajas con respecto a las dinamos

Los rectificadores, de corriente transforman la corriente eléctrica que produce el alternador en corrientecontinua necesaria para cargar la batería y para alimentar los aparatos que necesiten de corriente continuapara funcionar.

Las partes de un alternador son el estator o parte fija, rotor o eje giratorio, porta escobillas y escobillasy sistema de arrastre y ventilación

La protección de los alternadores se realiza por medio de inversores de corriente y contrasobreintensidades.

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AUTOEVALUACIÓN1. En que consiste un electroimán

2. Que mineral de la naturaleza tienen la propiedad de atraer a otros metales.

3. Donde van colocadas las bobinas que producen corriente en un alternador

4. De que material suelen ser las escobillas

5. Cuales son las partes de un alternador y descríbelas

6. ¿Dónde se encuentra el colector en un alternador?

7. Que tipo de corriente produce un alternador

8. Que elemento transforma la corriente alterna del alternador en corriente continua para cargar la batería.

9. Un alternador, para producir corriente eléctrica, necesita una corriente auxiliar llamada corriente deexcitación, ¿por que?

10. Que ventajas que tienen los alternadores sobre las dinamos

11. Como se llama la parte giratoria de un alternador

12. ¿Cuál es la diferencia principal entre un alternador y una dinamo?

13. Para que sirve el disyuntor y como funciona

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UNIDAD DIDÁCTICA 9MOTORES ELÉCTRICOS

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INTRODUCCIÓNLos motores eléctricos son unos de los aparatos con mayor número de aplicación en todos los campos de laindustria, debido a su facilidad de uso y su gran rendimiento en comparación con otros tipos de máquinas,también tiene mucho que ver el hecho de que la energía eléctrica sea el tipo de energía más utilizada por segúnse vio en la primera Unidad Didáctica.

Los motores eléctricos a bordo tienen infinidad de aplicaciones comenzando por los motores de arranque eléctri-cos de los motores diesel, y como accionamientos de bombas, maquinillas, etc.

En esta unidad vamos a ver los diferentes tipos de motores que se utilizan habitualmente, tanto de corrientecontinua como de corriente alterna, sus características más importantes, así como la manera de maniobrar conellos y conectarlos.

También se verá las principales averías que se pueden presentar en los motores tanto eléctricas como mecáni-cas, la manera de detectarlas y corregirlas

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OBJETIVO GENERALConocer los principios de funcionamiento de los motores eléctricos, tipos y forma de conectarlos y sus averíasmás frecuentes

OBJETIVOS ESPECÍFICOSAnalizar el funcionamiento de los motores eléctricos.

Distinguir entre los motores de corriente continua y los de corriente alterna

Conocer las características más importantes de los motores asíncronos.

Interpretar la placa de características de los motores

Conectar los motores para cambiar su sentido de giro

Conocer las características de arranque de los motores eléctricos y comprender la necesidad del arran-que estrella-triángulo.

Calcular características del condensador necesario para arrancar un motor trifásico con dos fases.

Conocer y detectar las principales averías de los motores eléctricas y las reparaciones adecuadas.

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Actividad Nº 31 MOTORES ELÉCTRICOS

Enumera los tipos de motores que conozcas y explica como se produce el movimiento.

1. DESCRIPCIÓNLos motores eléctricos son máquinas que transfor-man la energía eléctrica en energía mecánica.

Al igual que los generadores de electricidad losmotores eléctricos se basan en la relación que exis-te entre electricidad y el magnetismo.

Figura 53 Fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor

Si en vez de un conductor la corriente eléctrica cir-cula por una espira que puede girar sobre su eje, enla espira se produce un par de fuerzas que tenderáa hacer girar la espira.

2. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUAUn motor de corriente continua elemental está cons-tituido por un conjunto de espiras arrolladas en untambor giratorio en el interior de un campo magné-tico, el campo magnético puede ser producido porun imán permanente o por un electroimán.

Consta de un colector por donde le llega corriente alas espiras del tambor, por medio de unas escobi-llas de carbón. Las espiras están conectadas de tal

Si un conductor, por el que circula una corrienteeléctrica, se sitúa en el interior de un campo mag-nético, sobre él actuará una fuerza cuya direccióndependerá del sentido de la corriente eléctrica.

manera que cuando el tambor gira la dirección de lacorriente a un lado de las escobillas es en un senti-do y en el otro lado de sentido contrario, paramantener el par siempre en la misma dirección.

En los motores de corriente continua para cambiarsu sentido de giro se cambia la polaridad del induci-do y por lo tanto se cambia la dirección de la fuerzaque ejerce el campo magnético sobre el conductor.

Figura 54 Fuerzas ejercidas por un campo magnéticoenel bobinado de un motor de corriente continua

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Una de las aplicaciones más comunes de los motoresde corriente continua a bordo es en el motor de arran-que del motor, puesta en marcha, que al estar accio-nado por la batería a de ser de corriente continua.

3. MOTORES ASÍCRONOS TRIFÁSICOSEl funcionamiento de los motores de corriente alter-na también se basa en la interrelación que hay entrela corriente eléctrica y el magnetismo.

Actividad Nº 32 CAMBIO DE SENTIDO DE GIRO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Conectar un motor de corriente continua por medio de contactores y botoneras según el esquema adjunto,de manera que se pueda invertir el sentido de giro. Realizar enclavamiento por relé para que se puedaintentar arrancar los dos sentidos de giros por error.

Figura 55 Giro de un tambor arrastrado por un campo magnético giratorio

Experimentalmente se comprueba que si tenemos untambor de hierro en el interior de un campo magnéticoque pueda girar sobre el mismo eje, al hacer girar elcampo magnético el tambor comienza a girar en elmismo sentido que lo hace el campo. Este es el prin-cipio de funcionamiento de los motores asíncronos.

Naturalmente en los motores trifásicos asíncronos lospolos del campo magnético no giran sino que el cam-po magnético gira por efecto de la corriente alternatrifásica como se ve en la explicación de la figura.

En la corriente trifásica la máxima intensidad en cada

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fase está desfasada 120º , de manera que primero lacorriente es máxima en la fase R, luego le correspon-de la corriente máxima a la fase S y por último es lafase T la que tiene intensidad máxima.

Como la intensidad del campo magnético es pro-porcional a la corriente eléctrica. Este se hace máxi-mo alternativamente de una fase a otra, producien-do el mismo efecto que si el campo estuviera giran-do. Arrastrando en su giro al rotor

3.1. CONSTITUCIÓN DE LOS MOTORESASÍNCRONOS TRIFÁSICOSComo toda máquina eléctrica el motor eléctrico estacompuesto por una parte fija denominada estator yun eje giratorio llamado rotor.

En la carcasa o estator están situados las tres bobi-nas, que producen el campo magnético giratorio, cu-yos terminales se conectan a la caja de bornes pordonde se conecta el motor a la corriente eléctrica.

Motores de rotor de jaula de ardilla, el motor másempleado por su sencillez y escaso mantenimiento esel de rotor en cortocircuito o de jaula de ardilla.

En este tipo de motores el rotor está constituido porunas barras de cobre o aluminio, cuyos extremosestán unidos por unos anillos del mismo material quepone en cortocircuito las barras, de ahí su nombre.

Figura 57 Motor de corriente alterna

3.2. CAJA DE BORNESComo hemos visto en el apartado anterior en lacarcasa están situadas las bobinas que crean elcampo magnético giratorio, y están compuestas portres devanados independientes cuyos extremos sonaccesibles desde el exterior por la caja de bornes.

Los extremos de las bobinas se designan por lasletras X, Y y Z y los extremos finales por U, V y W.

La forma de conectar cada extremo de la bobina enla caja de bornes es como se representa en la figura.

Las tres bobinas que forman el devanado estatóricose pueden conectar en estrella o en triángulo. De-pende de las características del motor que este seconecte en estrella o triángulo

Figura 58 Conexiones de las bobinas de un motor trifásico

ESTRELLATRIANGULO

FORMA DE CONECTAR UN MOTOR TRIFÁSICO

Figura 56 Campo magnético giratorio creado por una corriente trifásica

La forma práctica de conectar las bobinas en estrellao triángulo es por medio de unas plaquitas que segúncomo se coloquen entre los terminales de la caja debornes determinará una configuración u otra.

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Figura 59 Conexión en estrella

3.2.1. CONEXIÓN EN ESTRELLA

En la figura de la izquierda se representan las bobi-nas conectadas en estrellas, en la figura del centroy la derecha se muestra como colocar las plaquitaspara que el bobinado del motor quede conectadode esta forma, quedando todos los extremos decada bobina están unidos en un punto común. Co-nectando los extremos libres a la red.

3.2.2. CONEXIÓN EN TRIÁNGULO

En la figura de la izquierda se muestra como se conec-tan las bobinas en triángulo, las plaquitas se colocancomo se muestra en la figura de la derecha de maneraque las bobinas quedan conectadas en triángulo.

3.3. PLACA DE CARACTERÍSTICASEs una placa de latón donde vienen especificadoslos valores nominales de las principales magnitudes

Figura 61 Placa de características

PLACA DE CARATERÍSTICAS

Marca Aparece el nombre del fabricante

Typ Tipo, según denominación del fabricante

∆/Y 220/380 Indica la tensión a la que se puede conectar el motor, el primer caso indica 220 voltios en triángulo y ensegundo lugar indica 380 voltios en estrella, con lo cual la tensión máxima a la que se puede conectar cadabobina es de 220 voltios

2,65 /1,52 A Intensidad que consume el motor en fusión de cómo se conecte, 2,65 Amperios cuando se conecta entriángulo y 1,52 amperios si se conecta en estrella a 380 voltios.

0,55 Kw potencia en kilovatios

Cos ϕ 0,75 indica el valor del coseno de n.

1400 1/min. Indica la velocidad del motor en revoluciones por minuto

50 Hz frecuencia de la corriente.

IP 54 Índice de protección del motor, igual que como se vio en la unidad didáctica 5 para los cuadros eléctricos

Figura 60 Conexión en triangulo

del motor, como tensión, potencia, intensidad nomi-nal, numero de revoluciones, etc.

En la figura aparece una placa de un motor con losdatos correspondientes.

A continuación se explican cada uno de los datosque aparecen.

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3.4. ARRANQUE DIRECTOComo hemos visto en la placa de característicasunos de los datos del motor es la tensión en estrellaY y en triángulo ∆.

Si por ejemplo en la placa para la tensión señala220/380 ∆/Y Quiere decir que la máxima tensiónque puede circular por cada fase es de 220 voltios.

Si disponemos de corriente trifásica de 380 hay queconectar el motor en estrella para que por cada fasepase 220 v.

Si la corriente que disponemos es de 220 el motorhay que conectarlo en triángulo.

En ambos casos el motor desarrolla la potencia no-minal reflejada en la placa.

3.5 INVERSIÓN DEL SENTIDO DE GIROComo se vio en el apartado donde se describía elfuncionamiento de los motores de corriente alterna,el rotor gira siguiendo al campo giratorio producidopor la corriente trifásica alterna.

Si ahora conectamos el motor cambiando entre sídos fases cualesquiera comprobamos que el campomagnético girará en sentido contrario, por lo tanto elrotor también girará en sentido contrario a como gi-raba en la condición anterior. Independientemente deque el motor esté conectado en estrella o triángulo.

Actividad Nº 33 ARRANQUE DIRECTO DE UN MOTOR TRIFÁSICO

Realizar el montaje eléctrico del esquema, conectando el motor en estrella o triángulo según la placa decaracterísticas, para que desarrolle la potencia nominal.

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3.6. ARRANQUE ESTRELLA-TRIÁNGULODurante el arranque directo del motor la intensidadde arranque alcanza valores muy elevados del or-den de 5 a 7 veces la Intensidad nominal.

Esta elevada corriente de arranque puede dar lugar acaídas de tensiones en la red afectando al correcto fun-cionamiento de otros aparatos eléctricos, siendo mayo-res los efectos cuanto mayor sea la potencia del motor.

Para motores de más de 0,75 CV se ha de dispo-ner de algún dispositivo o procedimiento de arran-que que eviten esta circunstancia.

Uno de los sistemas más usados es el arranqueestrella-triángulo que consiste en arrancar el motoren estrella y cuando el motor alcanza cierta veloci-dad se cambia a triángulo. Este procedimiento sepuede realizar por medio de contactores ytemporizador.

Al arrancar el motor en estrella la tensión aplicada acada bobina es tres veces más pequeña que la no-minal en triángulo, siendo la intensidad de arranqueun tercio que la de arranque directo.

Actividad Nº 34 INVERSIÓN DE GIRO

Realizar montaje eléctrico del esquema, que representa el arranque de un motor trifásico con un pulsadorpara cada giro, impidiendo que entre un contactor hasta que el otro esté desconectado. Enclavamiento porrelé. El motor va protegido con fusibles y relé térmico.

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3.7. CONEXIÓN DE UN MOTOR TRIFÁSICOPARA QUE FUNCIONE COMO MONOFÁSICOEste tipo de conexiones se realiza cuando tenemosun motor trifásico y disponemos una red de corrien-te monofásica.

Este tipo de conexión solo es aconsejable para moto-res de hasta 2 Kw. de potencia y que la potencia solici-tada sea inferior al 70 % de la potencia del motor.

Para llevarla a cabo se utiliza un condensador queconecta una de las líneas de corriente con la fasedel motor que queda libre. Las características delcondensador deben ser:

Tensión: debe ser 1,15 veces la tensión de la red, comomínimo de 250 V. Corrientemente se usa de 440 V.

Capacidad: La capacidad se calcula por medio dela siguiente fórmula

Actividad Nº 35 ARRANQUE ESTRELLA-TRIANGULO

Realizar el montaje del esquema, que representa un arrancador estrella-triangulo regulado por eltemporizador y protegido el motor con fusible y relé.

donde:

C = Capacidad del condensador

P = Potencia del motor trifásico en Kw.

UL = Tensión de la red monofásica

F = Frecuencia en Hercios

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Según las características de corriente de la red y del motor, este se conecta en estrella o triángulo.

Figura 62 Conexión en triangulo con condensador

Para motor trifásico de 220 V∆/380 VY con una red de 220 V, se conecta en triángulo.

Figura 63 Conexión en estrella con condensador

Actividad Nº 36 MOTOR TRIFÁSICO CON CORRIENTE MONOFÁSICA

Calcular el condensador que habría que utilizar para conectar un motor trifásico en una red monofásica.

Características del motor: 220 Vr/380 VY. Potencia 0,55 Kw.

Características de la red: Tensión 220 V. Frecuencia 50 Hz

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Para motor trifásico de 220 Vr/380 VY con una redde 380 V, se conecta en estrella.

Actividad Nº 37 CONECTAR MOTOR TRIFÁSICO EN RED MONOFÁSICA

Realizar el montaje del esquema, calculando previamente el condensador que se debe utilizar según caracte-rísticas del motor y de la red. Observa como una de las líneas de alimentación tiene que pasar dos veces porel relé térmico para compensar a este.

AVERÍAS

ELÉCTRICAS

MECÁNICAS

Interrupción de fase

Cortocircuito y motor quemado

Coninetes en mal estado

Mala alineación del motor

3.8. AVERÍAS Y MANTENIMIENTOLas averías de los motores eléctricos pueden serde dos tipos: eléctricas o mecánicas.

3.8.1. AVERÍAS ELÉCTRICAS

Este tipo de averías se detectan comprobando el esta-do de las bobinas en la caja de bornes. Para realizar lascomprobaciones en primer lugar hay que desconectarlos bornes y quitar las chapitas si las tuviera puesta. Lasmediciones que hay que hacer son las siguientes:

Se comprueba que hay continuidad entre los extre-mos de cada bobina, recordando la disposición delos terminales de la bobina en la caja.

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Luego se comprueba que no hay continuidad entredos bobinas, lo que indica que no existe cortocircui-to entre bobinas

También se comprueba que no hay continuidad en-tre cada una de las bobinas y masa. Lo que indicaque el motor no está quemado.

3.8.2. AVERÍAS MECÁNICAS

Las averías mecánicas se producen por cojinetesdesgastados que hacen que el motor funcione so-brecargado. Esto se nota cuando la protección con-tra sobrecarga actúa frecuentemente, aunque tam-bién actúa la protección contra sobrecarga cuando

el motor se acopla a algún mecanismo que deman-da más potencia de la que suministra el motor.

Las sobrecargas se pueden detectar midiendo la co-rriente que consume con unas pinzasamperimétricas y comparándola con la intensidadnominal del motor en la placa de características.

Los cojinetes desgastados se detectan desacoplan-do el motor del aparato que mueve y haciendo girarel rotor con la mano, este se debe mover suave-mente. En caso de que se frene hay que desmontarel motor y comprobar los cojinetes o si existe algúnroce entre rotor y estator.

Actividad Nº 38 COMPROBACIÓN DE UN MOTOR

Realizar las comprobaciones necesarias para comprobar que un motor eléctrico se encuen-tra en buenas condiciones de funcionamiento eléctrico y mecánico.

Para la realización de esta actividad se necesita un polímetro y abrir la caja de bornes del motor y desconectar todos los terminalesde las bobinas.

También es necesario desacoplar el motor lo del aparato que acciona, ya sea directamente o bien por medio de correas .

4. SEGURIDAD ELÉCTRICAPara proteger a los motores eléctricos hay que te-ner en cuenta las características de arranque de losmotores, ya que en el arranque del motor se produ-cen tres fases:

En un primer momento circula la corriente demagnetización que circula durante el tiempo queestá el motor parado y es de 4 a 5 veces la Intensi-dad nominal.

Luego circula la corriente de arranque hasta que elmotor alcanza la velocidad nominal que puede serde 2 a 3 veces la intensidad nominal. Por últimocircula la corriente de Intensidad nominal

Para proteger los motores se utilizan dos sistemas:

Combinación de fusible y relé térmico

Interruptor automático magnetotérmico es-pecial para motores.

El fusible tiene que tener un valor tal que aguante laintensidad de arranque y a la vez debe garantizarque no se va a alcanzar la intensidad soportable porel relé térmico.

En el caso de los interruptores magnetotérmicosdeben dar una protección térmica similar al relé tér-mico y una protección magnética que permita elpaso de la corriente de arranque.

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RESUMEN DE LA UNIDADEn esta unidad didáctica hemos visto:

Se ha visto como el campo magnético producido por una bobina mueve a un conductor por el que circulauna corriente eléctrica, bajo este principio funcionan todos los motores eléctricos.

Motores de corriente continua, son los que funcionan con corriente continua y hay que tener en cuentala polaridad de las conexiones, porque dependiendo de cómo se conecten el motor girará en un sentido oen otro.

Motores de inducción, son motores de corriente alterna y su funcionamiento se debe a que la corrientetrifásica genera un campo magnético giratorio y arrastra al rotor.

Conexión estrella, triangulo, los motores trifásicos se pueden conectar en estrella o triángulo. Cadauna de estas formas tiene sus propias características y se ha visto como se conecta el motor para lograrcada tipo de conexión.

Placa de características todos los motores tienen en un lugar visible la placa de característica, dondese obtiene información sobre las características del motor en cuanto a tensión de servicio, intensidadnominal, número de revoluciones, potencia etc.

Inversión de giro en motores trifásicos se realiza invirtiendo la conexión de dos fases cualquiera.

Arranque estrella-triangulo cuando un motor trifásico de cierta potencia se arranca en triangulo direc-tamente la intensidad de arranque es bastante elevada, para evitar este pico de intensidad se arranca enestrella y cuando el motor a alcanzado su velocidad de régimen se cambia a triangulo. Esto se consiguecon un arrancador estrella-triangulo realizado con contactores y relés.

Motor trifásico con corriente monofásica, cuando tenemos en motor trifásico y lo queremos conectara una red monofásica necesitamos conectar un condensador entre una de las líneas de corriente y elterminal que falta por conectar.

Averías y mantenimiento, se han visto las averías eléctricas y mecánica de los motores trifásicos y laforma de detectar si un motor está quemado por medio del polímetro.

Protección de los motores, a los motores hay que protegerlos contra sobrecargas y contrasobreintensidades o cortocircuitos, esto se consigue por medio de fusible y relé térmico o por medio deun magnetotérmico.

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AUTOEVALUACIÓN1. Según el tipo de corriente como se clasifican los motores eléctricos.

2. Cual es la aplicación más común, hoy en día, de los motores de corriente continua en los buques.

3. Que motor de corriente alterna es el más sencillo y que tiene menos mantenimiento.

4. Explica como se produce el campo giratorio en un motor de corriente alterna trifásica.

5. Como se puede cambiar el sentido de giro de un motor trifásico.

6. ¿Porque algunos motores no se pueden arrancar directamente a la red ¿

7. Que procedimiento es ampliamente utilizado para evitar los problemas de la pregunta anterior.

8. Que aparato se utiliza para poder conectar un motor trifásico a una red monofásica.

9. La sobrecarga en un motor eléctrico a que puede ser debida.

10. ¿Cuáles son los elementos que se usan para proteger al motor de corrientes peligrosas?

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UNIDAD DIDÁCTICA 10INSTALACIONES ELÉCTRICAS

EN MOTORES DIESEL

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INTRODUCCIÓNLos motores diesel por sus características de funcionamiento no necesitan de electricidad para realizar su ciclo defuncionamiento, debido a que el encendido del combustible se produce por la alta temperatura al final de la compre-sión, al contrario de los motores de explosión en los que el encendido de la mezcla la produce una chispa en la bujía.

Pero esto no quiere decir que la corriente eléctrica no este presente en los motores diesel. En motores depequeña potencia el giro del motor durante el proceso de arranque lo produce un motor eléctrico, llamado “lapuesta en marcha”.

El sistema de señalización y alarmas de las diferentes anomalías que pueda presentar el motor durante sufuncionamiento se realiza por medio de detectores y se transmiten eléctricamente, produciendo una señal lumino-sa o sonora, como veremos en esta unidad didáctica.

La parada del motor también se realiza en algunos casos por medio de una bobina de parada que actúa sobre elregulador de combustible poniendo a cero la bomba de inyección. Esta parada se puede realizar manualmente otambién se puede activar si se detecta alguna anomalía en el funcionamiento del motor que pueda originar averías deimportancia en el motor, como pueden ser las ocasionadas por baja presión de aceite o alta temperatura del agua.

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OBJETIVO GENERALConocer y distinguir las distintas aplicaciones de la electricidad en el funcionamiento de los motores diesel.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSIdentificar los componentes de un sistema de arranque eléctrico y conocer el funcionamiento de cada unode sus elementos.

Conocer los distintos sistemas de alarmas empleados en los motores diesel, clasificados según la poten-cia de estos, conocer el funcionamiento de cada uno de los componentes, e interpretar planos eléctricosde alarmas en motores.

Conocer el sistema utilizado para la parada de los motores diesel utilizando una bobina de parada, asícomo el sistema de parada automática, por anomalías en el funcionamiento del motor.

Trabajar con autonomía en la localización y reparación de averías en los sistemas eléctricos usados en laautomatización de los motes diesel.

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Actividad Nº 39 ARRANQUE MOTORES DIESEL

Describe los dos tipos de sistemas de arranque eléctrico que se utilizan comúnmente.

1. ARRANQUE ELÉCTRICOLos motores diesel de pequeña y mediana potenciase utiliza un motor eléctrico de corriente continuaalimentado por batería que puede ser de 12 ó 24voltios según la instalación eléctrica.

En este sistema el movimiento del motor eléctricose transmite al cigüeñal por un piñón acoplado a lacorona que suele ir en el volante del motor.

Al tener el piñón un número de dientes mucho menorque la corona la velocidad de giro se reduce, multipli-cándose en igual medida el par aplicado al motor.

Debido a esta circunstancia el piñón solo se acopla ala corona durante el momento del arranque debiéndo-se ser desengranado una vez que el motor arranque.

Existen dos sistemas para realizar la operación de en-grane y desengrane del piñón: uno es el sistema béndixy otro el uso de solenoide en el motor de arranque

SISTEMAS DEARRANQUEELÉCTRICO

SISTEMAS BÉNDIX

SISTEMAS POR SOLENOIDE

Sistema béndix en este sistema el eje donde sealoja el piñón lleva labrada una ranura helicoidal quehace que el piñón se desplace en el momento en queel motor de arranque comienza a girar, una vez queel motor arranca y girar a mayor velocidad que el ejedel rotor el piñón retrocede ayudado por un muelle.

Sistema por solenoide es el más utilizado hoy en día.

En este caso el motor de arranque dispone de una sole-

noide que por un lado desplaza al piñón hacia la coronadel volante y por otro lado cierra el contacto para permi-tir el paso de corriente hacia la bobina del motor.

Una vez el motor arranca se quita la corriente al motorde arranque y a la bobina, volviendo el piñón a su posi-ción de reposo y cortando la corriente al motor de arran-que. El eje del piñón también lleva labrada una ranurahelicoidal siendo una mezcla con el sistema béndix.

Figura 64 Motor de arranque con solenoide incorporada

En este caso la corriente de arranque va directa-mente a uno de los contactos del motor de arran-que pero hasta que no se activa la solenoide el mo-tor no arranca, el cable que va de la batería al motorde arranque es el más grueso de la instalación, de-bido a que la corriente de arranque es muy elevada

La corriente a la solenoide llega por un circuito auxi-liar de menor sección, y se puede activar por mediode una llave de contacto o por un pulsador.

Esquema de arranque

En el caso de la figura, al conectar el interruptor (2)llega corriente de la batería (1) al solenoide del mo-tor de arranque (3), al conectar el interruptor accio-

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nado por llave (4) y activar el pulsador de arranque(5) llega corriente al solenoide que realiza la doblefunción de acoplar el piñón y cerrar el contacto móvilque hace llegar la corriente al motor de arranque.

2. SISTEMA DE ALARMASEn los buques se pueden encontrar un cuadro de alar-mas que nos indican las anomalías que pueden ocurrira bordo y que nos ponen sobre aviso. Podemos dividirlas alarmas en las del motor principal y las generales

2.1. ALARMAS DEL MOTORLa mayoría de los motores tienen un tipo de seña-

Actividad Nº 40 ALARMAS DEL MOTOR

Realizar el montaje de un sistema de alarmas como el que aparece en el esquema, sustituyendo elpresostato de aceite y el termostato de agua de refrigeración por sendos interruptores.

Figura 65 Esquema de arranque

lización que nos permite conocer el estado de fun-cionamiento del motor.

Hay algunos parámetros del motor como son la pre-sión del aceite y la temperatura del agua de refrige-ración, que es importante mantener dentro de unosmárgenes adecuados, ya que en caso de que sobre-pasen unos valores límites pueden ocasionar ave-rías importantes al motor.

Para avisarnos que estos límites se han sobrepasadosse instalan unos sensores en las partes adecuadas delmotor, que activan una señal acústica y luminosa.

La cantidad de sensores instalados depende del tama-ño del motor y del grado de automatización del mismo.Los más empleados son los que controlan la presión delaceite, la temperatura del agua de refrigeración.

En este sistema los sensores de temperatura delagua de refrigeración (10) y el de presión de aceite(11) van conectados a masa y cuando de alcanza elvalor determinado cierra el contacto y se enciende lalámpara correspondiente y el zumbador de alarma.

En el esquema de la actividad 1 los sensores actúansobre unos relés (KP y KT), que al ser activados cie-rran el contacto haciendo funcionar el zumbador(H4) y encendiendo la lámpara correspondiente.Accionando el pulsador S1 se silencia el zumbador.

Figura 66 Alarmas de un motor

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2.2. ALARMAS GENERALESAdemás de las alarmas relacionadas con el funcio-namiento del motor existen otras alarmas que nosindican de algunas situaciones que pueden ser peli-grosas para el barco.

Existen muchas situaciones que se pueden ocasionardaños a los distintas sistemas del buque, pero en bu-ques pequeños, por ejemplo de 12, 20 metros de es-lora, se señalizan por medio de alarmas cuando el ni-

vel de las sentinas o de las bodegas suben de un cier-to nivel, o que el nivel del tanque de aceite del sistemahidráulico está por debajo de un valor mínimo.

En la siguiente práctica vemos como se realiza lainstalación de este tipo de anomalías, como se velas alarmas de nivel no actúan directamente sobrela señal acústica o sonora, sino que lo hace pormedio de un relé temporizador que evita que suenela alarma, cando el detector de nivel se activa oca-sionado por un balance del buque.

3. PARADA DEL MOTOR DIESELLa parada del motor principal o auxiliar se puedehacer mecánicamente por medio de un cable accio-nado desde el control del puente, o bien mandandouna señal eléctrica a una bobina, bobina de parada,que actúa sobre la bomba de combustible cortandoel suministro de combustible a los inyectores.

Este sistema tiene la ventaja de que la bobina pue-de ser accionada automáticamente por un sensorque detecte alguna anomalía que pueda ocasio-

nar algún daño grave al motor.

En el apartado de alarmas, se vio que existen unossensores que activan una alarma si la presión de acei-te o la temperatura del agua alcanzan unos valoresanómalos. Por ejemplo, la alarma de baja presión deaceite se activa si se alcanza un valor mínimo, pero sieste valor sigue bajando, puede ocurrir que el motorse gripe, para evitar esto se coloca otro sensor depresión del aceite para que si la presión sigue bajandose active la bobina de parada y el motor se pare. Lomismo ocurre con la temperatura del agua del motor.

Actividad Nº 41 ALARMAS SENTINAS Y TANQUE ACEITE HIDRÁULICO

Realizar el circuito eléctrico correspondiente al esquema, que representa un sistema de alarmas por altonivel de sentinas de bodega y máquinas y bajo nivel del tanque de aceite hidráulico.

Actividad Nº 42 PARADA AUTOMÁTICA

Realizar el esquema siguiente que representa un circuito de parada de un motor, donde R es la bobina deparada, P y T son el presostato y termostato respectivamente, H1 indica que hay tensión en el circuito y H2que se enciende cuando se activa la bobina de parada. Con el pulsador S1 se para el motor manualmente.

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4. SEGURIDAD DE LOS MOTORESEl sistema de alarmas y parada automática debe es-tar siempre en perfecto estado ya que de su correc-to funcionamiento depende la seguridad del motor.

Como labores de mantenimiento preventivo está laprueba periódica del sistema y la comprobación delos sensores, para ver si accionan a la presión ytemperatura para la que están diseñados.

A veces por defectos en la línea o en los sensoresestos producen una señal errónea que provoca que

no le hagamos caso o que desconectemos el siste-ma de alarmas, con el consiguiente peligro de quese produzca una anomalía, por ejemplo que se rom-pa un manguito de agua y el motor se lleve un calen-tón que puede llegar a deformar la culata, o que porbaja presión del aceite se gripe el motor y haya quecambiar cigüeñal, cojinetes, camisas, etc.

Si por algún motivo desconectamos el sistema dealarmas, por causa de fuerza mayor, lo más con-veniente es repararlo y ponerlo en servicio lo másrápido posible.

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Arranque de los motores, uno de los sistemas de arranque más empleados en motores de pequeña ymediana potencia es por medio de un motor eléctrico, que es accionado por la batería. Existen dossistemas para acoplar el piñón con la corona del volante del motor que se acopla solo durante el periodode arranque:

Sistema béndix

Por solenoide.

Sistemas de alarmas las alarmas nos avisan de anomalías que pueden ocurrir durante el funcionamientode los motores, las magnitudes a controlar son la presión del aceite y la temperatura del agua, ya que encaso de fallo de estos elementos pueden producirse averías

Alarmas generales, además de controlar el funcionamiento del motor es conveniente disponer de alar-mas de otras posibles anomalías que pueden ocurrir a bordo, como por ejemplo el nivel de las sentinas demáquinas o de bodegas, ya que en caso de rotura de tuberías puede ocasionar graves averías si no sedetecta a tiempo.

Parada del motor, la parada del motor se puede realizar por medio de una bobina de parada, esta sepuede accionar, bien manualmente o automáticamente cuando algún fallo del motor puede ocasionar unaavería grave.

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AUTOEVALUACIÓN1. Explica los sistemas de arranque eléctrico que existen

2. ¿Qué dos funciones realiza la solenoide en el motor de arranque?

3. Cuales son las dos alarmas más utilizados en los motores diesel.

4. En las alarmas de nivel de sentina ¿qué recurso se utiliza para evitar que suene la alarma por el balance delbarco?

5. ¿Por qué motivos se puede parar el motor automáticamente y evitar averías en él?

6. Si por cualquier motivo falla el sistema de alarmas y lo desconectamos ¿podemos continuar así indefinida-mente?

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UNIDAD DIDÁCTICA 11PREVENCIÓN DE RIESGOS

EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS

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INTRODUCCIÓNEl uso de la electricidad se ha extendido considerablemente, de hecho todo tipo de industrias dispone de suminis-tro de corriente eléctrica, también se encuentra en todas las viviendas. Este tipo de energía se ha extendido portodos los lugares donde habitamos y trabajamos.

Debido a estas circunstancia de convivir tan de cerca con ella, nos ha hecho perderle el miedo en su utilización,siendo sus efectos mortales en determinados casos.

A lo largo de esta unidad vamos a ver los riesgos que conlleva el uso de esta energía y los medios más usualesde protección.

Según el INSHT es del orden del 0,4 % del total de los accidentes de trabajo, y en cuanto a la mortalidad de losaccidentes de tipo eléctrico es del orden del 6%.

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OBJETIVO GENERALConocer los efectos de la corriente eléctrica sobre el organismo y las formas de evitarlos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOSConocer los riesgos de la corriente eléctrica

Conocer los factores que influyen en la gravedad de las lesiones producidas.

Distinguir los métodos apropiados para disminuir los riesgos de la electricidad.

Elegir los sistemas adecuados para la protección contra los contactos directos e indirectos,

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1. EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉC-TRICALas consecuencias del paso de la corriente por elcuerpo pueden ocasionar desde lesiones físicas se-cundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muertepor fibrilación ventricular.

Efectos directos: son los producidos por el pasode la corriente por el organismo, por ejemplo que-maduras contracciones musculares, etc.

Efectos indirectos: son los producidos por movimien-tos involuntarios inducidos por la descarga eléctrica, porejemplo caerse de una escalera al recibir una descarga.

Una persona se electriza cuando la corriente eléc-trica circula por su cuerpo, es decir, cuando la per-sona forma parte del circuito eléctrico, pudiendo, almenos, distinguir dos puntos de contacto: uno deentrada y otro de salida de la corriente. La electro-cución se produce cuando dicha persona fallecedebido al paso de la corriente por su cuerpo.

La fibrilación ventricular consiste en el movi-miento anárquico del corazón, el cual, deja de en-viar sangre a los distintos órganos y, aunque estéen movimiento, no sigue su ritmo normal de fun-cionamiento.

Por tetanización entendemos el movimiento incon-trolado de los músculos como consecuencia delpaso de la energía eléctrica. Dependiendo del reco-rrido de la corriente perderemos el control de lasmanos, brazos, músculos pectorales, etc.

La asfixia se produce cuando el paso de la corrien-te afecta al centro nervioso que regula la funciónrespiratoria, ocasionando el paro respiratorio.

Otros factores fisiopatológicos tales como contrac-ciones musculares, aumento de la presión sanguí-nea, dificultades de respiración, parada temporal delcorazón, etc. pueden producirse sin fibrilaciónventricular. Tales efectos no son mortales, son, nor-malmente, reversibles y, a menudo, producen mar-cas por el paso de la corriente. Las quemadurasprofundas pueden llegara ser mortales.

Para las quemaduras se entienden las alteraciones

de la piel humana, que puede variar en función de laintensidad de corriente y Del tiempo de exposición:

Grado 0: habitualmente no hay alteración de la piel, sal-vo que el tiempo de exposición sea de varios segundos,en cuyo caso, la piel en contacto con el electrodo puedetomar un color grisáceo con superficie rugosa.

Grado 1: se produce un enrojecimiento de la pielcon una hinchazón en los bordes donde estaba si-tuado el electrodo.

Grado 2: se provoca una coloración parda de la pielque estaba situada bajo el electrodo. Si la duraciónes de varias decenas de segundos se produce unaclara hinchazón alrededor del electrodo.

Grado 3: se puede provocar una carbonización de la piel.

2. FACTORES QUE INFLUYEN EN LOSEFECTOSEstos efectos de la corriente dependen de una seriede variables entre los cuales podemos considerar:

Intensidad de la corriente

Tiempo de contacto

Resistencia del cuerpo humano

Tensión

Tipo de corriente

Recorrido de la corriente por el cuerpo

Efectos

Directos

Inderectos

Efectos inmediatos

Efectos secundarios

CaídasGolpesCortesQuemaduras al golpear o tocar elementos no protegidos

Efectos térmicos

Efectos musculares nerviosos

Quemaduras por arco

Quemaduras por contacto

Precoces

Tardíos

CalambresContracciones muscularesTetanización de músculos respiratoriosFibrilación muscularInhibición de centros nerviososCerebral

MotorCirculatoriosProblemas renales

Neuróticos

Trastornos mentales Fuente: FREMAP

Efectos de la corriente eléctrica

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2.1 INTENSIDAD DE LA CORRIENTEEs el factor que más influye en el organismo y produce los efectos más perniciosos, según el valor de la intensi-dad los efectos en el organismo tendrán mayor o menor gravedad.

Efectos de la intensidad sobre el organismo

Intensidad de la corriente eléctrica Efectos en el organismo

1 a 3 mA Sensación muy débil. No hay peligro

5 a 10 mA Contracciones de los músculos y pequeñas alteracionesdel sistema respiratorio.

10 a 15 mA Principio de tetanización muscular, contracciones violentase incluso permanentes de las extremidades

15 a 30 mA Contracciones violentas e incluso permanente de la cajatorácica. Parálisis respiratoria. Alteración del ritmo cardiaco.

Más de 30 mA Fibrilación ventricular cardiaca y parada del corazón.

2.2 TIEMPO DE CONTACTOJunto con la intensidad es el factor que más influyeen el resultado del accidente. Se considera con se-guro un tiempo de exposición por debajo de 200milisegundos, la fibrilación se puede producir si eltiempo es superior a 500 milisegundos.

2.3. RESISTENCIA DEL CUERPO HUMANOLa resistencia que opone el cuerpo humano al paso de lacorriente eléctrica depende de varios factores como son:

la tensión aplicada

tiempo de contacto

humedad de la piel

superficie de contacto

presión de contacto

dureza de la piel

Tensión aplicada: Al aumentar la tensión de la des-carga eléctrica la resistencia del cuerpo humano dis-minuye.

Tiempo de contacto: A medida que aumenta eltiempo de contacto, sobre unos milisegundos, laresistencia del organismo disminuye.

Humedad y dureza de la piel: la resistencia serámenor una piel seca y callosa que en una fiel fina yhúmeda.

Superficie de contacto: a mayor superficie de con-tacto la resistencia de contacto será mayor. A partirde 200 voltios la variación de la resistencia es mínima.

Presión de contacto: a mayor presión la corrientepasará con mayor facilidad.

2.4. TENSIÓN Y TIPO DE CORRIENTEEl valor de la tensión es determinante para la segu-ridad de las personas, se consideran tensiones se-guras por debajo de 50 voltios para lugares secos y24 voltios en zonas húmedas.

Para intensidades similares, es menos peligrosa lacorriente continua que la alterna. Para la corrientealterna el riesgo disminuye cuando aumenta la fre-cuencia de la corriente

2.5. RECORRIDO DE LA CORRIENTE POR ELCUERPOLa gravedad de la corriente en el organismo depen-de del recorrido de está por el cuerpo humano. Con-tra mayor sea el recorrido más resistencia presentael cuerpo, pero si atraviesa órganos vitales como,corazón, pulmones, etc., los efectos serán más per-judiciales.

En general los recorridos que atraviesan la cabezay el tórax son los más peligrosos.

3. PROTECCIÓN CONTRA LOS EFEC-TOS DE LA ELECTRICIDADSe pueden distinguir dos tipos de contactos delcuerpo humano con la corriente eléctrica, contac-tos directos o contactos indirectos.

Contactos directos: cuando la persona toca direc-tamente los conductores que están bajo tensión,cables pelados, regletas de conexiones, etc.

Contactos indirectos: cuando el tocamiento se pro-duce con masas que accidentalmente están puestasbajo tensión. Entendiéndose por masas las partesmetálicas de los aparatos que en condiciones norma-les están aisladas de las partes activas.

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3.1. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS DI-RECTOSLa protección de las personas contra los contactosdirectos se puede conseguir de la siguiente manera:

Alejando las partes activas de la instalación:De manera que se pueda producir contactos acci-dentales. Se consideran medidas de seguridad a 2,5 metros hacia arriba, 1 metro lateralmente y 1metro hacia debajo de donde pueda estar situadauna persona

Interposición de obstáculos: Impidiendo cual-quier contacto accidental con las partes activasde la instalación

Aislamiento: Recubrir las partes activas de la ins-talación con materiales aislantes apropiados.

3.2. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOSINDIRECTOSLas medidas de protección contra contactos indi-rectos se pueden agrupar en dos grupos:

PROTECCIONES DE CLASE A

Este tipo de protecciones consiste en suprimir elriesgo o que este sea mínimo:

Separación de circuitos: mediante trans-formadores o grupos convertidores.

Empleo de pequeñas tensiones de segu-ridad: de 24 V en locales húmedos y 50 V enlocales secos.

Separación de las partes activas de lasmasas: mediante aislamiento de protección.

Inaccesibilidad simultánea a elementosconductores y masas: Consiste en separarlas partes activas de las masas de maneraque no sea posible tocar simultáneamenteuna masa y un conductor.

Recubrimiento de las masas con aisla-miento de protección: Consiste en recu-brir las masas con aislamientos que sirvade protección.

Conexiones equipotenciales: Consiste enunir eléctricamente todas las masas de la insta-lación que se quiere proteger para evitar la apa-rición de diferencias de potencial peligrosas.

Este tipo de protecciones no es posible habitual-mente, sino solo para algunos equipos, o partesde la instalación.

PROTECCIÓN DE CLASE B

Este tipo de protecciones consiste en la puesta delas masas directamente a tierra o a neutro y, ade-más de algún dispositivo de corte automático.

Puesta a tierra de masas y dispositivosde corte por intensidad de defecto: Losaparatos eléctricos deben de estar unidoseléctricamente las masas con la línea de tie-rra de la instalación para que en caso de fugade corriente el dispositivo de corte por intensi-dad de defecto, en este caso un interruptordiferencial lo detecte y corte la corriente. Esel sistema más usado.

Puesta a tierra de las masas y dispositi-vos de corte por tensión de defecto: Con-siste en desconectar la instalación defectuo-sa cuando hay una tensión peligrosa entremasa y tierra.

Puesta a neutro de las masas y dispositi-vo de corte por intensidad de defecto:En este caso se unen las masas de la instala-ción al conductor neutro.

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RESUMEN DE LA UNIDADA lo largo de la presente unidad hemos visto:

Efectos de la corriente eléctrica, de los cuales podemos distinguir entre efectos directos o indirectos.

Entre los efectos directos podemos considerar:

Quemaduras

Calambres

Contracciones musculares

Tetanización de los músculos

Fibrilación.

Etc.

Entre los efectos indirectos tenemos:

Caías

Golpes

Cortes

Quemaduras

Factores que influyen en los efectos de la corriente eléctrica, como son:


Tiempo de contacto


Tensión

Tipo de corriente


Medidas de protección tanto de contactos directos como de contactos indirectos

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AUTOEVALUACIÓN1. ¿Qué se conoce como tetanización muscular?

2. Que se entiende por electrocución

3. Cuales son los factores que influyen en los efectos de la corriente eléctrica

4. De que factores depende la resistencia del cuerpo humano al paso de la corriente eléctrica.

5. ¿Que tipo de corriente es más perjudicial la corriente alterna o la continua?

6. Que se entiende por contacto directo e indirecto

7. En que consiste las protecciones contra contactos indirectos de CLASE A y CLASE B

SOLUCIÓN DE LASACTIVIDADES

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UNIDAD DIDÁCTICA 1 NOCIONES BÁSICAS DE ELECTRICIDAD

ACTIVIDAD Nº 1 NATURALEZA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICAExplica en que consiste la corriente eléctrica

La corriente eléctrica consiste en un flujo de electrones que se mueven por un conductor cuando se les aplica unadiferencia de potencial.

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN1. Haz un dibujo de la configuración de los átomos

2. Explica en que consiste la corriente eléctrica

En el desplazamiento de los electrones cuando a un conductor se le aplica una diferencia de potencial

3. ¿Porqué algunos materiales son conductores de la electricidad y otros como los aislantes no?

Los materiales conductores son los que tienen electrones libres que se pueden desplazar de un átomo a otro. Losmateriales aislantes son los que no tienen electrones libres, sino que están firmemente unidos al núcleo

4. ¿Qué entiendes por diferencia de potencial?

La fuerza que hay que aplicar a un conductor para que se produzca un desplazamiento de los electrones.

5. ¿Tienen todos los materiales conductores la misma resistencia? ¿Por qué?

No. Es una característica del material y depende de que los electrones se puedan mover con mayor o menor facilidad

6. Cuantos tipos de corriente eléctrica hay.

Dos. Corriente continua y corriente alterna

7. Explica que diferencia hay entre un circuito serie y otro paralelo.

En un circuito serie la intensidad que circula por el circuito es igual para todos los elementos, pero la caída detensión se reparte por los receptores.

En un circuito paralelo la tensión es igual para los receptores y la intensidad se divide por cada una de las ramasdel circuito.

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UNIDAD DIDÁCTICA 2 INSTALACIONES DE ALUMBRADO

ACTIVIDAD Nº 7 INSTALACIONES DE ALUMBRADOEnumera los distintos tipos de alumbrado que crees existen en un buque.

En un buque existen tres tipos de alumbrado:

Alumbrado general

Luces de navegación

Alumbrado de emergencia

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN

1. Explica cuantos tipos diferentes de instalaciones de alumbrado se pueden encontrar en un buque

Alumbrado general: Para alumbrado de los distintos compartimentos del buque

Luces de navegación

Alumbrado de emergencia: Son las que entran en funcionamiento cuando falla la fuente de energía principal

2. Di cuales son los dos tipos de lámpara más utilizadas en las instalaciones de alumbrado.

Lámparas de incandescencia.

Lámparas fluorescentes

3. Como funcionan y de que están hechas las lámparas de incandescencia.

Al pasar la corriente eléctrica por su filamento se calienta y emite luz. Esta compuesta de una ampolla de vidrio,el filamento metálico y un casquillo metálico

4. Realiza un cuadro con los distintos tipos de casquillos usados por las lámparas de incandescencia.

Tipo de casquillo Designación

Goliat E - 40

CASQUILLO ROSCADO Medio E - 27

Pequeño E - 14

Miniatura E - 10

CASQUILLO A Normal B - 22

BAYONETA Pequeño B -15

5. Dibuja los esquemas eléctricos correspondiente a una instalación de alumbrado que se puedaencender desde dos puntos diferentes y accionado por conmutadores.

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6. Cuantas luces componen las luces de navegación de un buque y cuales son sus característicasespeciales.

Las luces de navegación se componen de:

• Banda de babor Luz verde 112,5º de visibilidad

• Banda de estribor Luz roja 112,5 º

• Luz de tope Luz blanca 225 º

• Luz de alcance Luz blanca 135º

7. ¿Cuándo se debe encender automáticamente las luces de emergencia?

Cuando falla la fuente de energía principal.

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UNIDAD DIDÁCTICA 3 ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA

ACTIVIDAD Nº 10 APARATOS ELÉCTRICOSEnumera y describe los aparatos de control que conozcas

Interruptor: sirve para conectar y desconectar la corriente eléctrica, de un circuito.

Conmutador: Permite conmutar entre varios circuitos

Pulsador: actúan sobre el circuito abriendo o cerrando un contacto, su acción dura mientras se le estápulsando

Relé: Similar al interruptor pero es accionado por un electroimán. Solo actúa en los circuitos de maniobra

Contactor: Similar al relé pero permite el paso a corriente de fuerza.

Relé temporizado: Similar al relé, pero su acción no es instantánea, sino que tiene un cierto retraso.


1. Dibuja y describe las partes que componen un cable eléctrico.

Cubierta: Envoltura del cable

Armadura: Recubrimiento metálico de protección

Relleno: Material aislante de relleno

Aislante: Protege al conductor de defectos de aislamiento

Conductor: Material encargado de transportar la corriente eléctrica

2. Haz un resumen de los tipos de cables eléctricos clasificados por el número de conductores, por latensión nominal y por la sección del conductor.

Corriente máxima

Unipolar Tripolar

0,5 7 4,5

0,75 9 6

1 12 7,5

1,5 15 10

2,5 21 14

4 28 19

6 34 24

10 49 34

16 64 44

25 85 68

Sección(mm2)

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3. Dibuja un pulsador y representa gráficamente su simbología normalizada.

4.Enumera las partes que componen un relé y explica como funciona.

Bobina, armadura, núcleo, resorte, contactos.

Cuando circula la corriente por la bobina, el campo magnético creado atrae a la armadura con los contactos yestos cambian de posición, Al cesar la corriente el resorte lo devuelve a su posición de reposo.

5. Representa gráficamente un relé compuesto de: a.-) dos contactos N.A. y dos contactos N.C. b.-)cuatro contactos N.A. c.-) tres contactos N.A y un contacto N.C.

6. Explica la diferencia entre contactores y relé.

Un contactor dispones de contactos principales que alimentan al aparato eléctrico, los relés sólo tienen contactosauxiliares para maniobras.

7. Explica que es un relé temporizado

Es un relé que no actúa instantáneamente sino que abre o cierra los contactos después de un tiempopreestablecido

8. ¿Cuántos tipos de relé temporizados existen?. Describe su funcionamiento y represéntalos gráficamente.

Existen tres tipos.

Temporizados a la conexión: Retardan la apertura o cierre después de que son activados

Temporizados a la desconexión: Retardan la apertura o cierre después de ser desactivados

Temporizados a la conexión/desconexión: Es una combinación de los dos anteriores

10. Cuales son los detectores más comúnmente utilizados.

Presostatos, termostatos y detectores de nivel

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UNIDAD DIDÁCTICA 4 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

ACTIVIDAD 17 ANOMALÍAS ELÉCTRICASDescribe los tipos de anomalías que se presentan en una instalación eléctrica y que efectos producen.

Sobreintensidad: que puede ser debida a un cortocircuito o a una sobrecarga de la instalación.

Defecto de aislamiento: cuando una parte activa de la instalación se pone en contacto con una masa o alguna persona.

ACTIVIDAD 18 ANOMALÍAS DE LA CORRIENTE Y APARATOS DE PROTECCIÓNRealizar un cuadro donde en una columna aparezcan los tipos de anomalías que pueden aparecer enuna instalación eléctrica y los aparatos que se utilizan para evitar averías.

ANOMALÍA DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

Cortocircuito Fusible

Cortocircuito Interruptor magnetotérmico

Sobrecarga Relé térmico

Sobrecarga Interruptor magnetotérmico

Defecto a tierra Interruptor diferencial

ACTIVIDAD Nº 19 TIPOS DE FUSIBLESDescribe los fusibles que conozcas

Existen cuatro tipos de fusibles: de cuchillas, cilíndricos, D y DO.

SOLUCIONES A LAS PREGUNTAS DE AUTOEVALUACIÓN1. ¿Cuáles son las averías que pueden ocurrir en una instalación eléctrica?

Sobreintensidad y puesta a tierra de los elementos activos

2. Cuantos tipos de aparatos existen para proteger las instalaciones eléctricas.

Fusibles, interruptores electromagnéticos, relés térmicos e interruptores diferenciales

3. Describe como funciona un fusible, y como se conecta en un circuito eléctrico.

Cuando pasa por el fusible una intensidad mayor de la que puede admitir el hilo conductor se funde cortando elsuministro de corriente eléctrica. Se conecta en serie con el circuito que se quiere proteger.

4. Los interruptores magnetotérmicos protegen las instalaciones de dos tipos de anomalías. Cual esel sistema que usa para cada una de ellas

Contra sobreintensidades elevadas usa el efecto magnético de la corriente eléctrica.

Contra sobreintensidad moderada usa el efecto térmico de la corriente eléctrica.

5. Los relés térmicos como detectan un aumento de la intensidad de la instalación

Al aumentar la intensidad se calientan las dos láminas de metales diferentes y se deforman, accionando loscontactos auxiliares.

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6. Para proteger a las personas, se utilizan los interruptores diferenciales. Según se vio en la UnidadDidáctica 1, sobre el efecto de la corriente eléctrica en las personas, que sensibilidad habría que elegir,en el interruptor, para que el efecto de la corriente no fuera mortal.

Una sensibilidad del interruptor diferencial de menos de 30 mA.

7. ¿Cómo funciona un interruptor diferencial?

Por medio de dos arrollamientos compara la intensidad de entrada con la de salida, si se produce una derivaciónestas dos corrientes son diferentes, cuando esta diferencia supera la sensibilidad del aparato, corta el paso decorriente.

8. A que se conoce como masas en un aparato eléctrico.

Las partes metálicas de un aparato, que en condiciones normales, están aisladas de las partes activas de lainstalación

9. Enumera las protecciones Clase A contra contactos indirectos.

Separación de circuitos

Empleo de pequeñas tensiones de seguridad

Separación de las partes activas de las masas.

Inaccesibilidad simultánea a elementos conductores y masa

Recubrimiento de las masas con aislamiento de protección

Conexiones equipotenciales

10. De las protecciones Clase B cual es el sistema más usado.

Puesta a tierra de masas y dispositivos de corte por intensidad de defecto

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UNIDAD DIDÁCTICA 5 SÍMBOLOS Y ESQUEMAS ELÉCTRICOS

ACTIVIDAD Nº 20 SIMBOLOS ELÉCTRICOSHaz una lista con los símbolos eléctricos que conozcas y los aparatos que representan

Corriente alterna Transformador

Corriente continua Lámpara

Conductor Pulsador abierto en reposo

Puesta a tierra Pulsador cerrado en reposo

Timbre Conmutador rotativo de tres posiciones

Fuente de alimentación Corriente continua Contacto normalmente abierto

Órgano de mando. Electroimán Contacto normalmente cerrado

Órgano de mando de acción retardada Contacto de dos direcciones

Órgano de mando de reposo retardado Contacto temporizado a la conexión. Abierto en reposo

Órgano de mando de acción y reposo Contacto temporizado a la conexión.Cerrado en reposo

Relé de sobreintensidad de efecto térmico Contacto temporizado a la desconexión. Cerradoen reposo

Relé de sobreintensidad de efecto magnético Contacto temporizado a la desconexión.Cerrado en reposo

Relé de máxima intensidad Contacto temporizado a la desconexión.abierto en reposo

Relé de mínima tensión Contacto temporizado a la conexión y a ladesconexión. Abierto en reposo

Contacto accionado por presión Seccionador

Contacto accionado por temperatura Disyuntor

Voltímetro Contactor

Amperímetro Interruptor tripolarA

v

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ACTIVIDAD Nº 21 SIMBOLOS DE APARATOSBuscar en las tablas donde aparecen los símbolos de diversos aparatos eléctricos los que correspon-den a la lista de abajo y dibújalos en el cuaderno.

Electroimán

Lámpara

Conmutador rotativo de tres posiciones

Contacto normalmente abierto, temporizado a la conexión

Órgano de mando de acción y reposo retardado

Contactor trifásico

Contacto accionado por presión

Hz Frecuencímetro Contactor trifásico

Cortacircuito, fusible

Órgano de mano. Electroimán Organo de mando de acción y reposo retardado

Lámpara Contactor trifásico

Conmutador rotativo de tres posiciones Contacto accionado por presión

Contacto temporizado a la desconexión.Abierto en reposo

ACTIVIDAD 22 MARCADO DE BORNES DE LOS APARATOSSeñalar en el esquema de abajo cada uno de los elementos que lo componen y explicar que representacada uno de ellos.

Decir también que representan los números y letras que aparecen

El rectángulo representa a la bobina a la izquierda se representa un contacto (NC) de acción retarda a la conexión,a la izquierda un contacto (NA) y a la izquierda los contactos principales

Los números del 1 al 6 representan a los contactos principales, 13 y 14 a un contacto N.A, 65, 66 a un contactoNC, temporizado y A1 y A2 a los terminales de la bobina del órgano de mando

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1. Para que sirven los símbolos eléctricos.

Representan a los aparatos que componen las instalaciones eléctricas, como son: receptores, aparatos demando, control y accionamiento.

2. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representan contactos.

3. Haz un cuadro con los símbolos que conozcas que representen órganos de mando.

4. Haz un cuadro con los símbolos que representen aparatos de protección.

5. Explica en que consiste un esquema de potencia.

En un esquema de potencia se representan los aparatos consumidores de corriente, el cableado y los aparatosque los accionan.

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6. Explica que representa un esquema de mando.

En los esquemas de mando se representan a los aparatos que accionan a los representados en el circuito depotencia y aquellos que realizan el automatismo de la instalación

7. Explica que es un esquema general de conexiones.

En los esquemas generales de conexiones se utiliza un solo esquema para representar el circuito de potencia yde mando.

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UNIDAD DIDÁCTICA 6 DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

ACTIVIDAD 23 CUADROS ELÉCTRICOSEnumera los distintos tipos de cuadros eléctricos existente a bordo y di cuales son sus característicasmás importantes

Cuadros principales: son los encargados de recibir la corriente de los alternadores y distribuirlos por elbarco

Cuadros de maniobra: son los que dan corriente a los distintos servicios del buque

Cuadros de emergencia: están alimentados por una fuente de energía alternativa a la principal y suministracorriente a determinados servicios del buque cuando falla la corriente principal.


1. Cuantos tipos de cuadros se pueden encontrar a bordo.

Cuadros principales, de maniobra y los cuadros de emergencia.

2. Cuales son las funciones principales de un cuadro principal.

Alojar los dispositivos necesarios para el acoplamiento de los alternadores

Alojar los elementos de protección de los alternadores

Distribuir la corriente a los demás servicios del buque

3. Haz un dibujo representativo de un cuadro de maniobra.

4. Que grado de protección tiene un cuadro que tenga un Índice de Protección (IP).

IP = 432

Protección contra cuerpos sólidos: Protegido contra cuerpos sólidos superiores a 1 mm

Protección contra cuerpos líquidos: Protegido contra las caídas de agua hasta 601 de la vertical.

Protección mecánica: Energía de choque 0,375 julios. 250 gr x 15 cm

IP = 563

Protección contra cuerpos sólidos: Protegido contra el polvo

Protección contra cuerpos líquidos: Protegido contra lanzamiento de agua en todas las direcciones

Protección mecánica: Energía de choque 0,500 julios. 250 gr x 20 cm

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5. Cuales son los servicios que deben alimentar un cuadro de emergencia

a. Del sistema de comunicación interna, de los detectores de incendios y de las señales necesarias en casode emergencia

b. De las luces de navegación y de la iluminación de emergencia

c. Del sistema de radiocomunicación

d. De la bomba eléctrica de emergencia contra incendios, si forma parte del equipo del buque

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UNIDAD DIDÁCTICA 7 BATERÍAS

ACTIVIDAD Nº 25 BATERÍASExplica como produce electricidad una batería

Por medio de reacciones químicas la batería produce corriente eléctrica


1. Explica que es una batería eléctrica

Son aparatos capaces de acumular corriente eléctrica en forma de energía química

2. Como produce electricidad una batería

Por un proceso químico en donde el ácido sulfúrico del electrolito reacciona con el plomo de las placas producien-do una diferencia de potencial entre los bornes de la batería.

3. De que depende el voltaje de una batería

De los materiales que están hechas las placas y de la composición del electrolito

4. Como se puede aumentar la capacidad de una batería

Aumentando la superficie de las placas de la batería y por lo tanto su tamaño.

5. Entre que valores puede variar la densidad de una batería

Entre 1,30 gr/cm3 cuando está completamente cargada y 1,15 gr/cm3 cuando está descargada.

6. Que tipo de corriente produce una batería

Corriente continua

7. ¿Que instrumento se utiliza para saber el estado de carga de una batería?

El densímetro

8. De que está compuesto el electrolito de una batería

De una mezcla de ácido sulfúrico y agua destilada

9. Explica como se produce la sulfatación de una batería.

Cuando se deja una batería sin funcionar durante mucho tiempo la forma amorfa del sulfato de plomo (la buena)se transforma en la forma cristalina (la mala) que inutiliza la batería.

10. Cuales son los peligros que pueden ocasionar las baterías.

El desprendimiento de hidrógeno que a cierta concentración con el aire es explosivo y el ácido sulfúrico que escorrosivo y puede producir quemaduras en la piel.

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UNIDAD DIDÁCTICA 8 GENERADORES ELÉCTRICOS

ACTIVIDAD Nº 27 GENERADORES ELÉCTRICOSEnumera los tipos de generadores de corriente y el tipo de corriente que producen.

Baterías: producen corriente continua

Dinamos: producen corriente continua

Alternadores: producen corriente alterna


1. En que consiste un electroimán

En un núcleo de hierro, con un conductor arrollado en él, el campo magnético de cada hilo se suma y el hierroadquiere las propiedades de los imanes permanentes.

2. Que mineral de la naturaleza tienen la propiedad de atraer a otros metales.

La magnetita u óxido de hierro

3. Donde van colocadas las bobinas que producen corriente en un alternador

En la parte fija o estator.

4. De que material suelen ser las escobillas

De carbón

5. Cuales son las partes de un alternador y descríbelas

Estator o parte fija

Rotor o eje giratorio

Porta escobillas y escobillas por donde se hace llegar la corriente eléctrica a las bobinas de excitación en elrotor.

Sistema de ventilación y arranque, sirve para mover el alternador y enfriar los bobinados

6. ¿Dónde se encuentra el colector en un alternador?

Los alternadores no tienen colector ya que no lo necesitan, tienen anillos rozantes.

7. Que tipo de corriente produce un alternador

Corriente alterna

8. Que elemento transforma la corriente alterna del alternador en corriente continua para cargar labatería.

El rectificador de corriente

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9. Un alternador, para producir corriente eléctrica, necesita una corriente auxiliar llamada corriente deexcitación, ¿Por que?

Para producir el campo magnético

10. Que ventajas que tienen los alternadores sobre las dinamos

Tienen menos mantenimiento y para la misma potencia son más pequeños.

11. Como se llama la parte giratoria de un alternador

Rotor

12. ¿Cuál es la diferencia principal entre un alternador y una dinamo?

El alternador produce corriente alterna y la dinamo corriente continua.

13. Para que sirve el disyuntor y como funciona

Evita que se descargue la batería cuando se para el alternador. Corta la corriente cuando la tensión del alternadores menor que la de la batería.

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UNIDAD DIDÁCTICA 9 MOTORES ELÉCTRICOS

ACTIVIDAD Nº 31 MOTORES ELÉCTRICOSEnumera los tipos de motores que conozcas y explica como se produce el movimiento.

Existen dos tipos de motores: motores de corriente continua y alterna.

Los motores funcionan por la fuerza que ejerce un campo magnético sobre un conductor por donde circulacorriente eléctrica.

ACTIVIDAD Nº 36 MOTOR TRIFÁSICO CON CORRIENTE MONOFÁSICACalcular el condensador que habría que utilizar para conectar un motor trifásico en una redmonofásica.

Características del motor: 220 Vr/380 VY. Potencia 0,55 Kw.

Características de la red: Tensión 220 V. Frecuencia 50 Hz

La tensión será de 440 voltios.

Aplicando la formula de la página 122 la capacidad será como mínimo 27,5 picofaradio


1. Según el tipo de corriente como se clasifican los motores eléctricos.

En motores de corriente continua y motores de corriente alterna.

2. Cual es la aplicación más común, hoy en día, de los motores de corriente continua en los buques.

Para la puesta en marcha de los motores diesel.

3. Que motor de corriente alterna es el más sencillo y que tiene menos mantenimiento.

Los motores en corto circuito o de jaula de ardilla.

4. Explica como se produce el campo giratorio en un motor de corriente alterna trifásica.

En la corriente trifásica la máxima intensidad de cada fase está desfasada 120º, de manera que primero lacorriente es máxima en la fase R, luego le corresponde la corriente máxima a la fase S y por último es la fase Tla que tiene intensidad máxima.

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5. Como se puede cambiar el sentido de giro de un motor trifásico.

Cambiando dos fases cualesquiera de la caja de conexiones.

6. - ¿Porque algunos motores no se pueden arrancar directamente a la red?

Porque tiene una intensidad de arranque muy elevada y puede afectar al correcto funcionamiento de otros apara-tos eléctricos.

7. Que procedimiento es ampliamente utilizado para evitar los problemas de la pregunta anterior.

El arranque estrella-triángulo, es decir, se arranca el motor en estrella y cuando el motor alcanza la velocidad derégimen se conecta en triángulo. Ya que la intensidad de arranque en estrella es menor que en triángulo.

8. Que aparato se utiliza para poder conectar un motor trifásico a una red monofásica.

Un condensador que se conecta entre una de las líneas de corriente y la fase libre del motor.

9. La sobrecarga en un motor eléctrico a que puede ser debida.

Cuando los cojinetes están desgastados o el mecanismo al que está acoplado el motor, por ejemplo una bomba,demanda más potencia de la que puede suministrar el motor.

10. ¿Cuáles son los elementos que se usan para proteger al motor de corrientes peligrosas?

Combinación de fusible y relé térmico

Interruptor automático magnetotérmico especial para motores.

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UNIDAD DIDÁCTICA 10 INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN MOTORES DIESEL

ACTIVIDAD Nº 39 ARRANQUE MOTORES DIESELDescribe los dos tipos de sistemas de arranque eléctrico que se utilizan comúnmente.

Existen dos tipos de arranque de motores eléctricos, el sistema béndix y por solenoide.

El sistema Béndix consiste en un piñón que se acopla a la corona del motor debido a una ranura helicoidallabrada en el eje, que hace que cuando el eje gira impulsa al piñón.

En el sistema por solenoide el empuje del piñón lo realiza una barra conectada a una solenoide, quecuando le llega la corriente de arranque acciona la solenoide.


1. Explica los sistemas de arranque eléctrico que existen

Están el sistema béndix y el sistema por solenoide, que es el más usado

2. ¿Qué dos funciones realiza la solenoide en el motor de arranque?

Por un lado y por medio de un mecanismo empuja al piñón hacia la corona de arranque del motor y por el otro ladocierra el contacto para le llegue corriente al motor de arranque.

3. Cuales son las dos alarmas más utilizados en los motores diesel.

Alarma por baja presión de aceite y alarma por alta temperatura del agua de refrigeración

4. En las alarmas de nivel de sentina ¿qué recurso se utiliza para evitar que suene la alarma por elbalance del barco?

Se coloca un relé temporizador para retardar la acción de la alarma, en el caso de que el accionamiento de laalarma sea por balance no llegaría a sonar la alarma.

5. ¿Por qué motivos se puede parar el motor automáticamente y evitar averías en él?

Por muy alta temperatura del agua de refrigeración o muy baja presión de aceite

6. Si por cualquier motivo falla el sistema de alarmas y lo desconectamos ¿podemos continuar asíindefinidamente?

No, lo correcto sería anular el sistema de alarma el tiempo necesario, y repararlo inmediatamente.

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UNIDAD DIDÁCTICA 11 PREVECIÓN DE RIESGO EN INSTALACIONES ELÉCTRTICAS

1. ¿Qué se conoce como tetanización muscular?

Por tetanización entendemos el movimiento incontrolado de los músculos como consecuencia del paso de laenergía eléctrica

2. Que se entiende por electrocución

Cuando sobreviene la muerte por una descarga eléctrica

3. Cuales son los factores que influyen en los efectos de la corriente eléctrica


Tiempo de contacto


Tensión

Tipo de corriente


4. De que factores depende la resistencia del cuerpo humano al paso de la corriente eléctrica.

la tensión aplicada

tiempo de contacto

humedad de la piel

superficie de contacto

presión de contacto

dureza de la piel

5. ¿Que tipo de corriente es más perjudicial la corriente alterna o la continua?

A igualdad de intensidad la corriente alterna es más perjudicial que la continua

6. Que se entiende por contacto directo e indirecto

Contacto directo cuando se tocan partes activas de la instalación, como cables desnudos , contactos, etc.

7. En que consiste las protecciones contra contactos indirectos de CLASE A y CLASE B

En las protecciones Clase A consisten en suprimir el riesgo o que este sea mínimo: y en las protecciones ClaseB consiste en poner las masas a tierra o a neutro y algún dispositivo de corte automático.

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GLOSARIO DE TÉRMINOS

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GLOSARIO DE TÉRMINOS

Aislante: Cuerpos no metálicos que ofrecen gran resistencia al paso de la corriente eléctrica, que no dejan quepasen. Por ejemplo el vidrio, la porcelana, algunos plásticos, etc.

Alta sensibilidad: Dícese de los interruptores diferenciales, cuya intensidad máxima de defecto admisible es de30 miliamperios.

Alternador: Aparato que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Produce corriente alterna

Amperímetro: Aparato que sirve para medir la intensidad de la corriente eléctrica.

Amperio: Unidad de intensidad de corriente eléctrica.

Átomo: Parte más pequeña en que se puede dividir cualquier sustancia.

Cable: Conjunto formado por uno o más hilos cubiertos de un material aislante.

Cable multipolar: Conjunto formado por dos o más cables aislados entre sí, con envolvente común.

Campo magnético: Espacio entre los dos polos de un imán o electroimán que existe influencia magnética.

Casquillo: Parte metálica de una lámpara de incandescencia por donde se conecta al portalámparas.

Cebador: aparato necesario para el encendido de las lámparas fluorescente.

Circuito paralelo: Cuando la intensidad del circuito se divide entre los distintos receptores del mismo.

Circuito serie: Cuando la intensidad del circuito pasa por todos los elementos del mismo

Conductor: Se dice de los materiales capaces de conducir la corriente eléctrica. También se denominan así a loscables eléctricos.

Contacto directo: Contacto de las personas con partes activas de la instalación

Contacto indirecto: Contacto de las personas con masas metálicas que están bajo tensión accidentalmente.

Contactor: Interruptor cuyo órgano de mando es un electroimán. Da paso de corriente a los aparatos de consu-mo eléctrico.

Corriente eléctrica: Se llama corriente eléctrica al flujo de electrones.

Corriente alterna: Es la corriente eléctrica donde los electrones cambian periódicamente de dirección. EnEuropa lo hace 50 veces por segundo.

Corriente continua: Cuando el flujo de electrones es siempre en el mismo sentido.

Cortacircuito: Elementos de protección que se conectan en serie, que protege a la instalación contrasobreintensidades.

Cortocircuito: Es el contacto accidental de dos conductores de distinta fase, produciéndose una intensidad elevada.

Delgas: Partes del colector, que están conectadas a las bobinas del rotor de una dinamo o motor.

Diferencia de potencial: Cuando dos cargas tienen diferente carga eléctrica se dice que tiene diferente poten-cial, esta diferencia de potencial hace que circule la corriente eléctrica.

Dinamo: Aparato que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Produce corriente continua.

Electroimán: Imán artificial producido por una corriente eléctrica.

Electrón: Carga eléctrica negativa situada en la orbita de los átomos

Elementos de control: Aparatos de un circuito eléctrico que se encarga de controlar el paso de la electricidad.

Espira: Cada una de las vueltas de una bobina eléctrica.

Frecuencia: Se dice del número de veces que cambia la corriente de sentido en la corriente alterna.

Fusible: Cortacircuito que corta el paso de corriente por fusión del hilo conductor, cuando la intensidad sobrepa-sa su calibre.

Generador de corriente: Aparato o máquina que produce corriente eléctrica

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Intensidad: Es la cantidad de electricidad que circula por un conductor durante un segundo, se mide en amperios.

Interruptor: Aparato eléctrico que sirve para conectar o desconectar algún elemento de la instalación.

Interruptor diferencial: Aparato de protección que corta el paso de corriente cuando hay una derivación a tierraen la instalación. Protege a las personas de los contactos directos o indirectos.

Lámpara fluorescente: Aquella lámpara que emite luz debido a la ionización de ciertos gases.

Lámpara de incandescencia: Lámpara que produce luz al ponerse al rojo un filamento encerrado en unaampolla con vacío.

Masa: Las partes metálicas de los aparatos eléctricos que están aisladas de las partes activas.

Motor eléctrico: Aparato que transforma la energía eléctrica en energía mecánica.

Ohmiómetro: aparato que sirve para medir la resistencia eléctrica.

Ohmio: Unidad de resistencia eléctrica y representa la oposición al paso de la corriente eléctrica por parte de losdistintos materiales conductores.

Partes activas: Conductores y piezas conductoras que en condiciones normales están bajo tensión.

Polímetro: aparato que sirve para medir diferentes magnitudes eléctricas como: voltios, amperios o resistencia.

Presostato: Transforma una señal de presión en un contacto eléctrico.

Protones: Carga positiva situada en el núcleo de un átomo

Reactancia: Elemento necesario para el encendido de las lámparas fluorescente.

Receptor: Aparato que recibe corriente eléctrica y la transforma en otra forma de energía.

Relé: Igual que un contactor pero solo tiene contactos auxiliares, para el circuito de maniobra.

Relé térmico: Relé que detecta sobreintensidades por el efecto térmico de la corriente eléctrica y corta el pasode corriente.

Resistencia eléctrica: Oposición que ofrecen los conductores al paso de la corriente eléctrica.

Sobrecarga: Cuando la intensidad que circula por una instalación es superior a la de diseño.

Tensión: Diferencia de potencial que produce el desplazamiento de electrones por un conductor, y produce lacorriente eléctrica.

Tensión de seguridad: Valor de la tensión eléctrica que se considera segura para las personas.

Termostato: Aparato de regulación que corta o deja paso de corriente en función de la temperatura a la queestán programados.

Voltímetro: Aparato que sirve para medir la tensión de un circuito eléctrico.

Voltio: Unidad de tensión, se mide en voltios.

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BIBLIOGRAFÍA

LIBROS

1. Baquerizo Pardo, M., Lecciones de electricidad aplicada al buque, Fondo editorial de ingeniería naval, Madrid, 1977.

2. Castejón, Agustín, Santamaría, Germán, Tecnología eléctrica, McGRAW-HILL, Madrid, 1995.

3. Cazorla, Antonio, León, Vicente, Giner, José, Montañana, Joaquín, Automatismos y cuadros eléctricos, Santillana, Madrid,1999.

4. Curso de aparamenta eléctrica, Merlín Gerin, Barcelona.

5. Curso de instalaciones eléctricas, ADAE.

6. El desempeño de las funciones de nivel intermedio en prevención de riesgos laborales, Federación Sindical de Administra-ción Pública de CCOO, Madrid, 2000.

7. Guerrero, Alberto, Sánchez, Orto, Moreno, José Alberto, Ortega, Antonio, Electrotecnia, McGRAW-HILL, Madrid, 1999.

8. Rapp, Jesús, Tratado Práctico de electrotecnia, Jesús Rapp, Bilbao 1989.

9. Ramírez Vázquez, José, Manual de reparación de máquinas de corriente eléctrica, Ediciones CEAC, Barcelona, 1982.

10.Roldán Viloria, José, Automatismos y cuadros eléctricos, Paraninfo, Madrid, 1999.

11.Roldán Viloria, José, Manual de Mantenimiento de Instalaciones, Paraninfo, Madrid, 1997.

MANUALES Y CATÁLOGOS

12.3208 Marine Engine, Operation & Maintennance Manual, CARTERPILLAR, 1988.

13.Catálogo General de Lámparas y equipos, Philips, Italia, 1998.

14.Electricidad a bordo, Vetus den ouden n.v. Holanda.

15. Interruptores automáticos, en carga, protección diferencial y central de medida en B.T., Schneider Electric España,S.A., Barcelona, 1999.

16.Novedades en potencia y control de potencia, Schneider Electric España, S.A., Barcelona, 1998.

17.Seguridad en el trabajo, Electricidad. Baja tensión, FREMAP.

18.Nota Técnica de Prevención del Instituto Nacional de Seguridad de Seguridad e Higiene en el Trabajo nº 71: Sistemas deprotección contra contactos eléctricos indirectos

19.Nota Técnica de Prevención del Instituto Nacional de Seguridad de Seguridad e Higiene en el Trabajo nº 400: Corrienteeléctrica, efectos al atravesar el organismo humano

PLANOS

20.Planos eléctricos del buque NUEVO PEPITA AURORA, Eleinmar S.L.

21.Reforma de proyecto eléctrico, Buque 387 – 388 – 389 de Astilleros de Huelva S.A.

Documents

Electricidad Naval