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ELECTRICIDAD

La electricidad es un fenómeno físico que se manifiesta naturalmente en los rayos, las descargas eléctricas producidas por el rozamiento "electricidad estática" en el funcionamiento de los sistemas nerviosos de los animales, incluidos los seres humanos. También se denomina electricidad a la rama de la ciencia que la estudia, la rama de la tecnología que la aplica. Desde que en 1831, Faraday descubriera la forma de producir corrientes eléctricas por inducción, se ha convertido en una de las formas de energía más importantes para el desarrollo tecnológico debido a su facilidad de generación, distribución y al gran número de aplicaciones.

El origen de la electricidad son las cargas eléctricas, estáticas o en movimiento, su interacción. Una carga eléctrica en reposo produce fuerzas sobre otras cargas. Si la carga eléctrica está en movimiento, produce también fuerzas magnéticas. Hay sólo dos tipos de cargas eléctricas, las positivas y las negativas. Las cargas eléctricas elementales son los protones, los electrones, responsables de la formación de los átomos, moléculas, pero también hay otras partículas elementales cargadas.

Electricidad y magnetismo son sólo dos aspectos diferentes del mismo fenómeno electromagnético descrito por las ecuaciones de Maxwell. El movimiento de una carga eléctrica con velocidad constante produce un campo magnético, la variación de un campo magnético produce un campo eléctrico, el movimiento acelerado de cargas eléctricas genera ondas electromagnéticas (como en las descargas de rayos que pueden escucharse en los receptores de radio AM-FM, Televisión). Debido a las crecientes aplicaciones de la electricidad en la generación depotencia, las telecomunicaciones, el procesamiento de información, uno de los principales desafíos contemporáneos es generarla de modo más eficiente con el mínimo de perjuicios para el medio ambiente.

Fallas Comunes en las instalaciones eléctricas:

# 1.- Sobrecarga

Los circuitos eléctricos son diseñados para soportar una carga previamente diseñada. El diseño de un circuito implica, que por este solo puede circular una corriente máxima determinada. Esto lo define el calibre del conductor y las máximas corrientes que pueden soportar los tomacorrienes, fusibles o breakers. 

Fig. 1.3- Sobrecarga en regleta eléctrica.

Existe una sobrecarga en el circuito, cuando a este se añaden cargas que no están prevista para que el sistema les pueda suministrar la corriente que necesitan para su funcionamiento. A medida que se va agregando cargas al circuito, el consumo de corriente aumenta. En este caso se activan las protecciones eléctricas (fusibles o disyuntores) para evitar que se sobrecalienten los conductores.

Ejercicio 1: supongamos que tengas instalado un equipo que demanda una potencia de 1.2 KVA, esta carga está diseñada para trabajar a un voltaje de120V y está protegida por un disyuntor de 15A. Calculando la corriente de consumo, I=S/V, se tiene que esta es de 10A, por lo que el disyuntor no se dispará. Sin embargo, si se agrega una carga adicional de 0.92KVA, la potencia total que estará conectada al circuito será deST=1.2KVA+0.92KVA=2.12KVA, generando una corriente de I=2.12KVA/120V=17.67A. Como puedes ver, en este caso la corriente supera la máxima que puede soportar el circuito, disparándose instantáneamente ( unos cuantos milisegundos) el disyuntor por sobrecarga.

# 2.- Cortocircuito

Este se produce cuando existe un camino de baja resistencia por donde puede circular la corriente. Al ser la resistencia baja, existe un aumento drástico de la corriente eléctrica. Esta relación se puede confirmar directamente por la ley de Ohm.

Existen dos tipos de sistemas generales de alimentación. Está el sistema de corriente directa ( positivo y negativo) y el sistema de corriente alterna ( potenciales y neutro), el cortocircuito se produce cuando entran en contacto dos o más de estas líneas de alimentación de un circuito.

Fig. 1.2- Cortocircuito entre dos líneas de alimentación.

El contacto entre las líneas de alimentación puede ser de forma directa o indirecta. Se da el caso de forma directa, cuando entran en contacto sin medios e intermediarios, (potencial-potencial o potencial-neutro); de forma indirecta, cuando existe un medio por donde pueda circular la corriente, para unir las líneas de alimentación opuestas, ya sea por ejemplo la carcasa del equipo, la canalización EMT o una barra metálica cercana.

Imagina que entre el potencial y el neutro de un sistema de alimentación de 120V, por alguna razón entra en contacto con un pedazo de cable que posee una resistencia de 0.3Ω. Por ley de Ohm puedes conocer la corriente en este circuito, I=V/R=120V/0.3Ω=400A, esta es la corriente de cortocircuito, y como ves, es muy elevada. Claro está, que este es un calculo básico, a nivel de ingeniería existen algunas variantes.

# 3.- Perdida de aislamiento

Muchos no nos hemos escapado de una descarga eléctrica (corrientazo) por parte de una nevera, lavadora o cualquier electrodoméstico. Los cables que suministran la energía eléctrica a estos equipos, con el tiempo se envejecen y se desgastan, tanto por vibraciones y el ambiente al que están expuestos.

Fig. 1.3- Perdida de aislamiento de un transformador. ( Ingeniería eléctrica explicada)

La falla de aislamiento no necesariamente provoca un cortocircuito en el sistema. En muchos de los casos, solo se energiza la carcasa del equipo. Esta falla pone en peligro la vida de las personas, aumentando la posibilidad de que esta sea electrocutada. Para limitar estas fallas, se instala el cable de puesta a tierra, para desviar el flujo de corriente, y tratar de que no llegue al cuerpo de la persona. También, para incrementar la seguridad del usuario, se montan en los paneles de distribución, los interruptores diferenciales.

LEY DE OHM

En un circuito cerrado el voltaje, corriente eléctrica y la resistencia deben tener valores debidamente controlados para un buen funcionamiento del sistema. Una condición de cortocircuito queda determinada al eliminarse, desde el punto de vista práctico, la resistencia de consumo del circuito. Según la ley de Ohm se tiene que

Por tanto, si la resistencia se disminuye aproximadamente a cero la intensidad de la corriente tiende a infinito. Esta situación se da, por ejemplo, al caer una barra de metal sobre los conductores y formar un puente. En este caso se dice que han quedado "puenteados" el vivo o fase y el neutro del circuito, oponiendo este una resistencia prácticamente igual a 0 al paso de corriente eléctrica.

EFECTO JOULE

Según el Efecto Joule la corriente que circula por un conductor genera un calor que puede determinarse según la relación:

Por lo que si la corriente adquiere valores excesivos, la cantidad de calor puede ser tal que puede fundir casi instantáneamente los conductores del circuito, siendo este el fenómeno más apreciable en un cortocircuito.

Codificacion en el C++:

#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
int main()
{
 // 1) DECLARACION
 int Opcion;
  cout<<"****** MENU ******** \n\n";
  cout<<"  1) HALLANDO I \n";      
  cout<<"********************* \n\n";
  cout<<"          ELIJA UNA OPCION: ";
  cin>>Opcion; // 2) ASIGNACION

  switch (Opcion)
{
  case 1:
  {
    cout<<"**** LA FORMULA DE I******\n\n";    
    cout<<" I = S / V     \n ";
    //DECLARO
    int I , S , V ;
    //ASIGNAR
    cout<<"RANGO DE ( I <= 18 ) \n\n";
    cout<<"Ingrese el valor de S :" ; cin>> S;
    cout<<"Ingrese el valor de V :" ; cin>> V;
    //CALCULO O PROCESO
    
    if ((V!=0) && (V>0))
       {
I= S / V ;
   //RESPUESTA
    cout<< "LA FORMULA DE I ES \n";
    cout<<I;

if ((I>=0) && (I<=15) )
{}
else
{
cout<<"I no esta entre los intervalos";
}
}
else{
cout<<" Solucion Indeterminada\n";
}

cout<<"**************************\n\n";   
  }; break;
  
}
 return 0;


}

WEBGRAFIA 

 http://www.monografias.com/trabajos89/que-es-la-electricidad/que-es-la-electricidad.shtml#ixzz3nbxzT1ZF

http://faradayos.blogspot.pe/2014/01/fallas-electricas-instalaciones-sobrecarga-cortocircuito-aislamiento.html