jueves, 30 de enero de 2020

La corriente alterna


La corriente alterna circula por un conductor en un sentido, para luego hacerlo en sentido contrario, presentado ciclos repetitivos.
La Corriente alterna
Había una vez, hace muchos años un inglés llamado Michael Faraday, quien descubrió a partir de campos magnéticos de un imán y bobinas de alambre, como se puede crear electricidad por inducción magnética.


Faraday en el año de 1831, descubrió la tensión eléctrica, que sería  llamada fuerza electromotriz (fem). 

Inducción electromagnética
Se le atribuye la invención del alternador al llamado creador del siglo XXI, al Ingeniero Mecánico Electricista y Físico, Nikola Tesla.
Nikola Tesla
Y si, los rayos de una bobina de Tesla se emplean para efectos especiales en películas, entre ellas la novia de Frankestein en el año 1935.


El alternador es una máquina que transforma la energía mecánica en energía eléctrica alterna. 

Generación  de  energía eléctrica
El sistema alterno del Ingeniero Tesla ganó la llamada “guerra de las corrientes” donde se  debatía, cual  sería  el sistema eléctrico más conveniente para iluminar las ciudades en Norteamérica, entre dos tipo de energía eléctrica.


Cada sistema estaba respaldado por un genio. De lado de la corriente directa estaba nada menos que Thomas Alba Edison, el inventor de la lámpara eléctrica, el fusible, el tocadiscos.

Se decidió por  la corriente alterna, ya que se puede trasladar a grandes distancias, elevando la tensión con muy pocas pérdidas. 
Transmisión  de la energía eléctrica alterna
La fuerza electromotriz “fem” generada en un alternador tiene forma senoidal y cambia de polaridad y  de magnitud.
Voltaje de forma senoidal
No solo es como estar cambiando de sentido las pilas cada medio ciclo, sino que también sube y baja la tensión.

El voltaje instantáneo “e”, responde a la ley de Faraday, a mayor intensidad del campo magnético mayor voltaje inducido “Em”.
Generación de forma senoidal
Esto lo hace con una frecuencia de 60 ciclos por segundo, que equivale a que en un segundo se tienen 60 cambios de valores positivos y negativos y 120 veces valores de cero voltios.
Valores instantáneos de tensión
Los valores instantáneos de tensión “e” se pueden calcular con un osciloscopio, aunque de forma práctica los eléctricos solo medimos voltajes eficaces con un milímetro en escala de voltios.
Voltaje eficaz
El voltaje eficaz representa la tensión útil de trabajo.

Los voltajes alternos originan corrientes alternas,  recordemos que debemos realizar un “circuito eléctrico” por donde fluya la corriente.

El alternador es la fuente de tensión y  trasfiere a la corriente polaridad y magnitud.

En cargas resistivas los valores máximos y mínimos del voltaje coinciden con los de la corriente.
Sentido de la corriente alterna
Voltajes alternos originan corrientes alternas, por lo que la corriente va en un sentido y luego regresa.

Esto es porque cada medio ciclo las terminales cambian de polaridad. Y la corriente eléctrica va de la terminal negativa a la positiva.

Es importante  y debemos tenerlo presente,  ya que donde tengamos bobinas como en motores y transformadores se tomara en cuenta  la polaridad.  
Y colorín colorado este cuento se ha acabado
Los valores eficaces o de trabajo están normalizados, cuentan sin poderles afirmar que cuando le preguntaron a Tesla porque 110 Voltios, respondió que porque a ese valor las lámparas encendían mejor. Y que se fue doblando el valor de la tensión (220 y 440 V.) a equipos que consumían más energía.

La serie para principiantes es una respuesta a algunos comentarios expresados en el blog, y toca aspectos básicos que son narrados  a manera de cuento.
La serie la  complementan hasta el día de hoy las siguientes publicaciones.
















jueves, 23 de enero de 2020

Inducción electromagnética


La inducción electromagnética es un proceso donde el campo magnético de un imán en movimiento atraviesa conductores de una bobina  y genera en sus terminales una fuerza electromotriz (voltaje).

Inducción electromagnética
Había una vez un físico holandés  llamado Hans Christian Orsted, que realizaba un experimento para demostrar que la corriente eléctrica podía calentar un cable. 

Un grupo de estudiantes noto que cada vez que se conectaba el circuito eléctrico, una brújula en un estante cambiaba de dirección.

Corría el año de 1820, cuando Orested dedujo,  que  la corriente eléctrica que circula en un conductor genera  campos magnéticos.

Fue  un gran descubrimiento, relacionaba por primera vez la electricidad y el magnetismo.
Electromagnetismo
Tiempo después en el año de 1831 un  inglés llamado  Michael Faraday realizo experimentos para demostrar el efecto contrario.

El producir electricidad a partir de  un campo magnético.

Faraday introducía y sacaba un imán dentro de un solenoide, un solenoide es una bobina de alambre, y descubrió que había una corriente inducida y por lo tanto un voltaje al que llamarían fuerza electromotriz inducida “fem”.

El término inducida hacía alusión a que no existía contacto por cables.

Producción de electricidad 
También  experimentó dejando en reposo el imán, es decir el imán sin movimiento,  y descubrió que no había corriente. Pero cuando lo retiraba la corriente volvía a aparecer.

Experimentos de Faraday 
Faraday la plasmó en fórmula a la que se llamo mas tarde “Ley de Faraday”.

Y si efectivamente todavía en esos años, Edison no había inventado la lámpara eléctrica.
Ley de Faraday
La ley de Faraday  señala que; el número de vueltas de la bobina, la intensidad del campo magnético y la velocidad con que se mueve el imán determina la magnitud de la fem generada.

La formula tiene un signo negativo responde a la ley de Lenz (Heinrich Friedrich Lenz) que hace alusión a la conservación de la energía. La corriente generada se opone  a la fuerza magnética que la crea. 

Electricidad y magnetismo
Se iniciaban así los estudios que relacionaban la electricidad y el magnetismo, que fueron bases para  importantes avances tecnológicos  en el campo de la electricidad.
Y colorín colorado este cuento se ha acabado

La serie para principiantes es una respuesta a algunos comentarios expresados en el blog, y toca aspectos básicos que son narrados  a manera de cuento.
La serie la  complementan hasta el día de hoy las siguientes publicaciones.



martes, 7 de enero de 2020

Sistema de distribución trifásico a 4 hilos


El sistema de distribución trifásico a 4 hilos, proviene de una subestación con  un trasformador reductor conectado en delta estrella y proporciona a la salida 2 valores de magnitud de tensión diferentes.

Sistema de distribución trifásico a 4 hilos
El término hilo es un nombre técnico que se da en el ámbito de los electricistas a  los conductores cables o alambres. 
Distribución a 4 hilos en área comercial 
El nombre de conexión delta estrella también es término técnico para indicar el tipo de conexión de las bobinas  del transformador, delta (o triángulo)  mencionada primero es para el bobinado primario del transformador y estrella o “Y”  para el bobinado secundario.

En el sistema de distribución a 4 hilos de los 4 hilos hay tres conductores “vivos”, y un conductor neutro, el nombre vivo se le da al conductor que puede ocasionar descargas eléctricas.
Conexión de transformador delta estrella
El sistema se utiliza en la zona comercial por lo que es común verlo  en áreas  céntricas  de  las poblaciones.

 Y se puede alimentar diversas demandas comerciales, así como grandes y  pequeñas viviendas, al utilizar uno de los tres sistemas de alimentación, monofásica, bifásica o trifásica a partir de 4 hilos.

Tres sistemas de acometidas de energía eléctrica a partir de distribución a 4 hilos
La distribución tiene el fin de alimentar de la red del sistema eléctrico a los usuarios finales, en México el sistema de distribución es competencia de la Comisión Federal de Electricidad “CFE”.

Distribución a 4 hilos en área comercial 
Los 4 hilos en México van paralelos a los postes, (perpendicular al piso), actualmente el conductor neutro lo podemos encontrar indistintamente en la parte superior o inferior.

Una y otra tienen sus ventajas, ya sea descargas atmosféricas o evitar obstrucciones de ramas de árboles y menor riesgo de contacto con líneas vivas al trabajar en techumbres. 

Método de distribución urbana
En los postes de distribución en línea los conductores van sin aislante, hoy en día se están sustituyendo por un sistema trenzado, en el que el conductor neutro continúa  presentándose sin aislante, los conductores de línea “viva”  tienen  aislante de color negro.

El forro tiene función  de no generar cortocircuito  y también de evitar el robo de energía eléctrica, ya que es muy difícil  el retirar su aislante sin herramienta especial.

Voltajes nominales de salida de transformador 
Los conductores “vivos” tienen una diferencia de potencial  entre ellos (VL1-L2, V L1-L3 y V L2-L3) de 220 voltios, y con respecto a neutro de 127 voltios (entre VL1-N, V L2- N y V L3- N). 

En México la generación, trasmisión y una gran parte de la distribución es trifásica y las fases las designamos con L1, L2 y L3.

Por lo que es  común llamar a estos conductores de línea L1, L2 y L3, conductores de fase y conductores vivos.

Incluso llamarlos conductores calientes en las industrias maquiladoras que es una extensión a la designación norteamericana de hot wire 
Sistema de distribución en estrella y cargas conectadas
La norma Mexicana establece conexión de neutro a tierra en la base de los medidores en acometidas de todos los sistemas, también en la subestación se realiza un sistema de tierra para conectar el neutro del transformador a tierra. 

Una de las razones es disminuir fluctuaciones de voltajes originadas por el desbalanceo de cargas de usuarios principalmente originadas en servicios monofásicos o bifásicos.

El desbalanceo ocurre entre las fases cuando conectamos  diferentes valores de cargas y no está conectado el conductor neutro a conexión a  tierra , el conductor neutro pierde su condición (nombrado por algunos autores neutro flotante),  se provocaran importantes  variaciones de tensión entre fases que pueden ser causantes de daños a los equipos alimentados.

Centro Mexicano Francés del Conalep en Gómez Palacio, Durango.

Agradezco las asesorías brindada  de mi amigo el ingeniero Horacio Gutiérrez  Sánchez, de SENSA (Servicios Eléctricos del Nazas S.A.) de Torreón Coahuila, e instructor del Centro Mexicano Francés del Conalep.