Nikola Tesla: Pionero de la Corriente Alterna
Nikola Tesla: Nació en Croacia en 1856. Fue un físico, matemático, ingeniero eléctrico e inventor. Inventó la corriente alterna en una compañía de Thomas Edison, permitiendo crear en 1882 el primer motor de inducción. En 1893, consiguió transmitir energía electromagnética sin cables, construyendo un radiotransmisor y presentando la patente en 1897. Marconi registró su patente en 1900, pero fue rechazada por considerarse copia de la de Tesla. En 1893, en Chicago, se comprobó que la CA era mejor que la CC. En las cataratas del Niágara se construyó la primera central hidroeléctrica. Edison no le paga lo prometido a Tesla y este decide separarse de su compañía. En 1891 inventó la bobina Tesla. Edison inventó la silla eléctrica con CA para dar mala fama a Tesla.
Conceptos Básicos de Electricidad
Corriente Eléctrica
Movimiento de los electrones libres por dentro de un conductor (misma dirección en CC, cambia en CA).
Intensidad
Cantidad de electricidad que circula por una instalación eléctrica (amperios).
Tensión
Diferencia de nivel eléctrico que existe entre dos puntos para que entre ellos se establezca una corriente eléctrica (V).
Valores Nominales
Valores para los que se ha fabricado un equipo sin sufrir daños ni calentamiento excesivo.
Sobrecarga
Se produce cuando la intensidad que recorre un conductor es superior a la intensidad nominal. El equipo se calienta más, y cuanto más dure, puede estropearse.
Cortocircuito
Sobreintensidad exagerada que recorre un circuito cuando se unen dos puntos de diferente tensión sin una resistencia entre ellos.
Cortacircuitos Fusible
Elemento destinado a proteger la instalación o los equipos de los cortocircuitos, constituido por un filamento de metal o aleación de bajo punto de fusión que se pone intercalado en una instalación para que se funda cuando la intensidad supere el valor que soporta, para proteger a los equipos y a la instalación.
Clasificación de Fusibles (FUSI)
Según su uso: 2 letras.
- Primera letra:
- g – Limitador de corriente tanto en cortocircuito como en sobrecarga.
- a – Limitador de corriente solo cuando hay cortocircuito.
- Segunda letra:
- g – Protección de circuitos en general.
- L – Protección específica de líneas.
- M – Protección de circuitos de motores.
- R – Actuación rápida o ultra rápida para proteger circuitos con semiconductores de potencia.
Elementos de Protección Automáticos
Diferencial
Elemento que protege contra derivaciones a masa y contactos indirectos.
Magnetotérmico
Protege de sobrecargas y cortocircuitos.
Carga y Receptor
Elemento que consume energía, puede ser resistivo puro (bombilla, resistencia calefactora) o inductivo (bobinas de reactancias o motores).
Relé
Elemento dotado de uno o varios contactos que se accionan eléctricamente. Está formado por un electroimán y los contactos.
Funcionamiento del Relé
Al aplicar tensión a sus bornes, sus contactos cambian instantáneamente, cerrando o abriendo los circuitos en los que están intercalados.
Temporizador o Relé Temporizado
Relé en el que sus contactos no cambian instantáneamente al recibir tensión o al quitarla, sino que tarda el tiempo que se haya establecido (retardo al cierre, temporizador de retardo a la conexión, retardo a la apertura, temporizador de retardo a la desconexión).
Electrodo
Es el punto por el que la corriente eléctrica pasa de un medio a otro (baterías, lámparas de descarga).
Estructura Atómica
Las moléculas están formadas por varios átomos y son las unidades más pequeñas de una sustancia. Se conocen 105 tipos de átomos, formados por neutrones, protones y electrones. Los protones y neutrones se agrupan en el núcleo del átomo. Los protones tienen carga positiva y son las sustancias más duras, pesadas y resistentes del universo. Los neutrones tienen igual tamaño que los protones pero no tienen carga, y su función es la de mantener unidos a los protones con las potentes fuerzas de atracción. El átomo de hidrógeno es el más pequeño.
Los electrones giran alrededor del núcleo, su tamaño es 2000 veces menor que los protones y neutrones, y su carga es negativa. Su movimiento es de 2 tipos: rotación alrededor de sí mismo y traslación alrededor del núcleo a 2000 km/s. En cada átomo hay el mismo número de protones que de electrones (eléctricamente neutro). Un átomo de cobre tiene 29 protones y 29 electrones. El electrón 29 se mueve alejado del núcleo, por eso se llama electrón libre, porque puede pasar fácilmente de un átomo de cobre a otro próximo (se llaman sustancias conductoras). El movimiento de los electrones libres forma la corriente eléctrica.
Cómo se Produce Electricidad
Al aplicar energía externa se libera algún electrón negativo del núcleo positivo de un átomo.
Fuentes de Energía
Calor, rozamiento, acción química, presión, magnetismo y luz.
Carga Eléctrica
Un material que tiene un defecto de electrones está cargado positivamente y uno que tiene exceso de electrones está cargado negativamente.
Magnetismo
Se produce electricidad cuando las líneas de campo son cortadas en un imán por una bobina de cable (la cantidad de energía depende del nº de espiras y de la velocidad del movimiento).
Producción de Luz
Dos formas en las lámparas eléctricas:
- Calentando cuerpos sólidos hasta que alcancen su grado de incandescencia (lámparas incandescentes).
- Provocando una descarga eléctrica entre 2 placas o electrodos que están en un gas o en un vapor metálico (lámparas de descarga).
Termorradiación
Es la radiación (luz y calor) emitida por un cuerpo caliente. Cuanto mayor sea la superficie del cuerpo y mayor sea la temperatura, mayor será la energía emitida. De la energía transmitida por termorradiación, la mayor parte se convierte en una fuente de calor y la menor en luz.
Luminiscencia
Fenómeno por el cual los electrones son estimulados para producir ondas electromagnéticas.
Construcción de Lámpara de Descarga
Se extrae el aire del casquillo para evitar la combustión del filamento, se limita la temperatura del filamento a 2100ºC para que no se volatilice, se mete gas inerte a presión para poder elevar la temperatura a los 2400ºC, se reduce la superficie de contacto del filamento para evitar pérdida de calor y aumentar el rendimiento de la lámpara. El hilo se enrolla en espiral con vueltas muy juntas y después se vuelve a enrollar formando una doble espiral.
Lámpara Incandescente
Es un termorradiador que transforma la energía eléctrica que recibe de la red en energía luminosa y calor, formada por: ampolla de vidrio en la que se ha extraído el aire, filamento metálico de wolframio, casquillo metálico, gas inerte a presión. La lámpara incandescente dura unas 1000 horas, la temperatura del filamento es de 2400ºC y rendimiento luminoso de 8 a 10 lm/w. La temperatura de fusión del wolframio es de 3400ºC. El rendimiento luminoso de una lámpara incandescente es de un 3 a un 10%. El filamento es más grueso cuanto mayor sea la potencia. Las lámparas incandescentes están sometidas a un proceso de envejecimiento natural debido a la evaporación del filamento incandescente que limita su duración y va ennegreciendo el cristal disminuyendo el flujo luminoso. Lámpara dekolux para iluminación indirecta, y concentra para dirigida y concentrada. Mateado de lámpara -> pérdida de 7% de luz, azul -> 50%.
Halógenos
Grupo de elementos químicos (que forman sales con los metales) (flúor, cloro, bromo, iodo), que son muy agresivos químicamente y que se combinan con facilidad con otros elementos. En las lámparas incandescentes-halógeno se introduce una cantidad de halógeno (iodo o bromo).
Ciclo del Halógeno
Al encender la lámpara las partículas del halógeno se gasifican y una pequeña cantidad de wolframio también por efecto de la temperatura, estas partículas se combinan con el halógeno y a través de las corrientes de convección son llevadas hacia la espiral donde se disocia el halógeno del wolframio depositándose de nuevo el wolframio en el filamento y quedando libre otra vez el halógeno.
Instalación de Tubo Fluorescente
Elementos: tubo, cebador, reactancia, interruptor.
Partes de un Tubo Fluorescente
Cilindro de cristal recubierto por dentro de polvo fluorescente, electrodo, constituido por un filamento recubierto por una sustancia capaz de transmitir una gran cantidad de electrones, casquillo metálico, espigas de contacto, en el interior del tubo hay gas noble y vapor de mercurio.
Funcionamiento del Tubo Fluorescente
Un electrón emitido por el electrodo se mueve a gran velocidad hasta que choca con un átomo de mercurio en el interior del tubo. El choque desplaza fuera de su órbita a un electrón del átomo de mercurio que al volver a su posición inicial emite radiaciones ultravioletas. Las radiaciones ultravioletas inciden sobre los polvos fluorescentes, transformándose en radiación luminosa.
Cebador
Está formado por una ampolla de vidrio llena de gas de neón que tiene en su interior una lámina bimetálica y un contacto fijo separado. También tiene un condensador en derivación para absorber la energía que se produce en la apertura de los contactos durante su funcionamiento.
Reactancia
Sirve para crear una fuerte sobretensión para provocar el encendido del tubo y durante su funcionamiento, consigue la caída de tensión suficiente para evitar que el cebador siga en funcionamiento.
Encendido del Tubo Fluorescente
Al cerrar el interruptor la tensión llega al cebador produciéndose un arco, el calor que se produce hace que la lámina bimetálica se deforme cerrando el circuito, y circulando corriente por los filamentos del tubo. Los contactos del cebador se enfrían y se abren bruscamente haciendo que en la reactancia se produzca una sobretensión que hace que se encienda el tubo.
Domótica: Automatización del Hogar
Consiste en la automatización de los edificios para conseguir unas mejores prestaciones en: confort, gestión de la energía, seguridad y comunicaciones.
Sistemas Automatizados
Control y Gestión de la Energía
Se encargan de racionalizar los consumos con diferentes criterios:
- Desconexión selectiva de cargas.
- Aprovechamiento de la doble tarifa a través de programadores horarios.
- Calefacción y aire acondicionado por zonas (uso del principio de control de la contradicción: al abrir una ventana se desconecta).
- Alumbrado exterior en función de la luminosidad y la presencia.
Seguridad
Detectores de gas, agua, simulación de presencia, detectores de fuego y humos, y de presencia.
Confort
Accionamiento automático de persianas, toldos, de riego, apagado centralizado desde un pulsador.
Comunicación de la Vivienda con el Exterior
Diagnóstico de la vivienda desde el exterior, mando de los receptores o sistemas a distancia.
Terminología Domótica
Fuente de Alimentación
Elemento capaz de suministrar la tensión y la corriente necesarias para el funcionamiento del sistema.
Entradas, Sensores o Emisores
Elementos capaces de transformar una orden física en una señal eléctrica (pulsadores, detectores).
Salidas o Actuadores
Elementos que convierten una señal eléctrica en una orden física (contactor o relé).
Sistema Centralizado
Es el sistema que posee una sola CPU para gestionar todas las salidas del sistema dependiendo del estado de las entradas.
Sistema Descentralizado
Tiene más de una CPU y cada una realiza una función distinta.
Unidad Central de Proceso (CPU)
Es el cerebro de los sistemas domóticos, y se encarga de gestionar las salidas en función del estado de las entradas y del programa que contenga. Consta de (microprocesador, RAM, ROM, EEPROM).
Autómata Programable
Es un elemento diseñado para realizar maniobras de automatismos, se programa mediante un ordenador y consta de: fuente de alimentación, CPU, módulo de entradas y módulo de salidas.
Módulo de Entradas
Es un componente de los autómatas que se encarga de convertir el estado de las entradas a un código interpretable por la CPU.
Módulo de Salidas
Es el componente de los autómatas programables que convierte los códigos de la CPU a órdenes eléctricas de salida.
Sistemas Domóticos
Tres formas de realizar la automatización: corrientes portadoras, cableado punto a punto y con bus de datos.