lunes, 15 de junio de 2009

UNIVERSIDAD GRAN MARISCAL DE AYACUCHO
NUCLEO BOLÍVAR
FAULTAD DE INGENIERIA
CATEDRA DE FÍSICA II




RECEPTORES ELECTRICOS






INTEGRANTES:
Katherine A. Acosta. C.I. 21.122.305
Luisana M. Goya C. C.I 19.534.314
Xairnel del C. Fernández. C.I. 19.730.602
María R. Figueroa R. C.I. 19.728.348


ESPECIALIDAD: SECCIÓN
Ingeniería de Sistemas 5S1231


Junio, 16 del 2009



CAPITULO I
PROBLEMA:

OBJETIVO GENERAL

Un receptor eléctrico es todo dispositivo, aparato o máquina capaz de transformar la energía eléctrica que recibe en cualquier otra clase de energía.

Hay distintos tipos de receptores eléctricos en función de tipo de energía que se puede obtenerte de ellos por trasformación de la energía eléctrica que recibe:
Térmicos.
Electroquímicos.
Mecánicos.
Lumínicos.
Acústica.

Al igual que el generador el receptor tiene dos características propias:
La fuerza contraelectromotriz. E’ la energía consumida por un motor en un segundo y por una unidad de intensidad.
El nombre de la fuerza contraelectromotriz procede que su sentido es opuesto a la tención de alimentación del motor. Con frecuencia puede abreviarse escribiendo “f.c.e.m.” la unidad contra para la fuerza contraelectomotriz de un receptor es el voltio.
La resistencia interna: un receptor también está constituido en su interior por conductores que ofrecen una oposición de resistencia al paso de la corriente.
De aquí surge el concepto de resistencia interna de un receptor, que se denomina para diferenciarla de la del generador.

TIPOS DE RECEPTORES:
Receptor de energía eléctrica. [ing. electrical energy receiver] Receptor eléctrico.
Receptor eléctrico. Cuerpo o multipolo que absorbe energía eléctrica
Receptor de corriente alterna. 1 Receptor de energía eléctrica en el que las intensidades permanentes de sus terminales son funciones alternas del tiempo si sus tensiones lo son. 2 Receptor sinusoidal
Receptor de corriente continúa. Receptor de energía eléctrica en el que las intensidades permanentes de sus terminales son constantes cuando los potenciales permanentes de sus terminales lo son
Receptor monofásico. [ing. single-phase load] Receptor sinusoidal de dos terminales
Receptor sinusoidal. Receptor de energía eléctrica en el que siempre que los potenciales de sus terminales son funciones sinusoidales del tiempo de la misma frecuencia, las intensidades permanentes de esos terminales son también funciones sinusoidales del tiempo de esa frecuencia
Receptor trifásico. [ing. three-phase load] Receptor sinusoidal de tres o cuatro terminales, cada uno de los cuales se conecta a cada uno de los tres o cuatro terminales de un generador o línea trifásica
Receptor trifásico equilibrado. [ing. balanced three-phase load] Receptor trifásico

OBJETIVO ESPECIFICO

RECEPTOR TÉRMICO:
Son dispositivos en los que se transforman la energía en calor. Se conocen mucho ejemplos; estufas, calentadores, planchas, hornillos, secadores, etc.

En definitiva, todo aparato que posee resistencia eléctrica es un recetor térmico. Se fundamentan de la ley de Joule. Debido a que se comprueba que todo conductor recorrido por una corriente eléctrica sufre un calentamiento. Este fenómeno conocido por el nombre Efecto Joule; cuyo enunciado es “La energía adsorbida por un conductor al ser recorrido por una corriente eléctrica se transforma íntegramente en calor.”

EFECTO JOULE
Si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. Este efecto es conocido como Efecto Joule en honor a su descubridor el físico británico James Prescott Joule.

Causas Del Fenómeno
Los sólidos tienen generalmente una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro de la celda o de sus caras. Cuando el cristal es sometido a una diferencia de potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética, que es cedida en forma de calor.

Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente".

La resistencia es el componente que transforma la energía eléctrica en energía calorífica, (por ejemplo un hornillo eléctrico, una estufa eléctrica, una plancha etc.).
Mediante la ley de Joule podemos determinar la cantidad de calor que es capaz de entregar una resistencia, esta cantidad de calor dependerá de la intensidad de corriente que por ella circule y de la cantidad de tiempo que esté conectada, luego podemos enunciar la ley de Joule diciendo que la cantidad de calor desprendido por una resistencia es directamente proporcional a la intensidad de corriente a la diferencia de potencial y al tiempo.

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO:

1. Definición De Los Receptores Eléctricos: Es todo aquel dispositivo que recibe energía cinética (o energía eléctrica) transformándola en cualquier otro tipo de energía (energía mecánica, energía química, etc.). Son receptores, por ejemplo, las bombillas, que transforman energía eléctrica en lumínica; las resistencias, que transforman la electricidad en calor; los motores, que transforman la electricidad en energía cinética.

2. Energía Cinética: La energía cinética de un cuerpo es una energía que surge en el fenómeno del movimiento. Está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde su posición de equilibrio hasta una velocidad dada.
3. Las Magnitudes Que Caracterizan A Un Receptor Son:

• Motor: es una máquina capaz de transformar la energía almacenada en combustibles, baterías u otras fuentes, en energía mecánica capaz de realizar un trabajo.
• Fuerza contra-electromotriz (Voltios): se define como una característica de los receptores que mide en voltios la energía por unidad de carga que consume el mismo.
Se opone al paso de la corriente eléctrica en una inductancia, reduciendo después de unas milis segundos el consumo de la misma.
• Resistencia interna (Ohmios): Las fuentes de tensión, sean estas baterías, generadores, etc. no son ideales (perfectas).
Una fuente de tensión real está compuesta de una fuente de tensión ideal en serie con una resistencia (llamada resistencia interna). Esta resistencia interna, no existe en la realidad de manera de que nosotros la podamos ver. Es una resistencia deducida por el comportamiento de las fuentes de tensión reales.
4. Tipos de Receptores Eléctricos: Un receptor eléctrico es todo dispositivo, aparato o máquina capaz de transformar la energía eléctrica que recibe en cualquier otra clase de energía.

Hay distintos tipos de receptores eléctricos en función de tipo de energía que se puede obtenerte de ellos por trasformación de la energía eléctrica que recibe:

Los Receptores Térmico: Son dispositivos en los que se transforman la energía en calores conocen mucho ejemplos; estufas, calentadores, planchas, hornillos, secadores, etc.

Los Receptores Lumínicos: son aparatos que reciben energía eléctrica y la transforman en luz todas las de lámparas son ejemplos característicos de esta tipo de receptores.
La luz, es la clase de energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el ojo humano. En un sentido más amplio, el término luz incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético. La luz se define como la superposición de un gran número de ondas cuya vibración eléctrica está orientada al azar.
La ciencia que estudia las principales formas de producir luz, así como su control y aplicaciones, se denomina óptica.

La energía radiante o electromagnética: Esta energía se encuentra asociada a las ondas electromagnéticas. Es un tipo de energía muy empleado en nuestra sociedad. La luz y el calor del sol, las ondas de radio y televisión, los rayos X o las ondas del horno microondas, entre otras muchas, son ondas electromagnéticas.
 Espectro electromagnético: Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia

La Energía Química: se deriva directamente de la energía luminosa o solar, bajo la forma potencial de alimentos, vegetales, o combustibles. Esta energía permite por tanto almacenamientos importantes y concentrados de energía. Las formas de utilización más frecuentes son la combustión, que corresponde a una oxidación rápida y completa de materias combustibles con desprendimiento de calor, o la fermentación y la respiración que corresponden a unas oxidaciones más lentas y a veces limitadas. La combustión muy rápida (explosión) se aprovecha en las pólvoras y en los explosivos.

Los Receptores Electroquímicos: Son los que transforman la energía eléctrica en energía química, dando lugar a reacciones químicas. De este tipo son las células electrolíticas.

Los Receptor Mecánico: Es una máquina que transforma la energía eléctrica en energía mecánica. De este tipo son los motores eléctricos que pueden ser de corriente continua o de corriente alterna.

Los Receptores Acústicos: Una forma de energía mecánica relacionada con las vibraciones del aire u otros medios.

5. Elementos De Maniobra. Sirve para abrir o cerrar un circuito eléctrico de modo permanente y a nuestra voluntad. Es decir, interrumpe o dirige el paso de la corriente. Interruptores y pulsadores son elementos de maniobra.







Conductor: Elemento que permite el paso de la electricidad, es decir, es el camino por el cual circulan los electrones. Es la unión entre el generador y los demás operadores de control y resistencias. Ejemplo de buenos conductores de electricidad son todos los metales (plata, oro, cobre, aluminio...), los hilos y cables de metal.

Aislante: Componente que no permite el paso de la electricidad. La madera es un material aislante. También hoy se utilizan algunos tipos de plástico para hacer enchufes y proteger cables.

CAPÍTULO III

MARCO METODOLÓGICO:

1) Condiciones Generales De Instalación

Los receptores se instalarán de acuerdo con su destino (clase de local, emplazamiento, utilización, etc.), teniendo en cuenta los esfuerzos mecánicos previsibles y las condiciones de ventilación, necesarias para que en funcionamiento no pueda producirse ninguna temperatura peligrosa, tanto para la propia instalación como para objetos próximos. Soportarán la influencia de los agentes exteriores a que estén sometidos en servicio, por ejemplo, polvo, humedad, gases y vapores.
Los circuitos que formen parte de los receptores, salvo las excepciones que para cada caso puedan señalar las prescripciones de carácter particular, deberán estar protegidos contra sobre intensidades, siendo de aplicación. Se adoptarán las características intensidad-tiempo de los dispositivos, de acuerdo con las características y condiciones de utilización de los receptores a proteger.

2) Clasificación De Los Receptores

La clasificación de los receptores en lo relativo a la protección contra los choques eléctricos es la siguiente:

Clasificación De Los Receptores

Clase 0
Sin medios de protección por puesta a tierra
Entorno aislado de tierra

Clase I
Previstos medios de conexión a tierra
Conexión a la toma de tierra de protección

Clase II
Aislamiento suplementario pero sin medios de protección por puesta a tierra
No es necesaria ninguna protección

Clase III
Previstos para ser alimentados con baja tensión de seguridad (MBTS)
Conexión a muy baja tensión de seguridad

Características principales de los aparatos Sin medios de protección por puesta a tierra Previstos medios de conexión a tierra Aislamiento suplementario pero sin medios de protección por puesta a tierra Previstos para ser alimentados con baja tensión de seguridad (MBTS)
Precauciones de seguridad Entorno aislado de tierra Conexión a la toma de tierra de protección No es necesaria ninguna protección Conexión a muy baja tensión de seguridad

Esta clasificación no implica que los receptores puedan ser de cualquiera de los tipos descritos anteriormente. Las condiciones de seguridad del receptor tanto en su uso como en su instalación, de conformidad a lo requerido en la Directiva de Baja Tensión, pueden imponer restricciones al uso de receptores de alguno de los tipos anteriores.

El empleo de aparatos previstos para ser alimentados a muy baja tensión de seguridad, pero que incorporan circuitos que funcionan a una tensión superior a esta, no se considerarán de ciase III a menos que las disposiciones constructivas aseguren entre los circuitos a distintas tensiones, un aislamiento equivalente al correspondiente a un transformador de seguridad.

3) Condiciones De Utilización
Las condiciones de utilización de los receptores dependerán de su clase y de las características de los locales donde sean instalados. A este respecto se tendrá en cuenta lo dispuesto en la ITC-BT-24. Los receptores de la Clase II y los de la Clase III se podrán utilizar sin tomar medida de protección adicional contra los contactos indirectos.

4) Tensiones De Alimentación
Los receptores no deberán, en general, conectarse a instalaciones cuya tensión asignada sea diferente a la indicada en el mismo. Sobre éstos podrá señalarse una única tensión asignada o una gama de tensiones que señale con sus límites inferior o superior las tensiones para su funcionamiento asignadas por el fabricante del aparato.

Los receptores de tensión asignada única, podrán funcionar en relación con ésta, dentro de los límites de variación de tensión admitidos por el Reglamento por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica.

Los receptores podrán estar previstos para el cambio de su tensión asignada de alimentación, y cuando este cambio se realice por medio de dispositivos conmutadores, estarán dispuestos de manera que no pueda producirse una modificación accidental de los mismos.

5) Conexión De Receptores

Todo receptor será accionado por un dispositivo que puede ir incorporado al mismo o a la instalación alimentadora. Para este accionamiento se utilizará alguno de los dispositivos.

Se admitirá, cuando las prescripciones particulares no señalen lo contrario, que el accionamiento afecte a un conjunto de receptores.
Los receptores podrán conectarse a las canalizaciones directamente o por intermedio de un cable apto para usos móviles, que podrá incorporar una clavija de toma de corriente. Cuando esta conexión se efectúe directamente a una canalización fija, los receptores se situarán de manera que se pueda verificar su funcionamiento, proceder a su mantenimiento y controlar esta conexión. Si la conexión se efectúa por intermedio de un cable movible, éste incluirá el número de conductores necesarios y, si procede, el conductor de protección.

En cualquier caso, los cables en la entrada al aparato estarán protegidos contra los riesgos de tracción, torsión, abrasión, plegados excesivos, etc., por medio de dispositivos apropiados constituidos por materiales aislantes. No se permitirá anudar los cables o atarlos al receptor. Los conductores de protección tendrán una longitud tal que, en caso de fallar el dispositivo impeditivo de tracción, queden únicamente sometidos a ésta después de que la hayan soportado los conductores de alimentación.

En los receptores que produzcan calor, si las partes del mismo que puedan tocar a su cable de alimentación alcanzan más de 85 grados centígrados de temperatura, los aislamientos y cubierta del cable no serán de material termoplástico.

La conexión de los cables aptos para usos móviles a la instalación alimentadora se realizará utilizando:
a. Clavija y Toma de corriente
b. Cajas de conexión
c. Trole para el caso de vehículos a tracción eléctrica o aparatos movibles.
La conexión de cables aptos para usos móviles a los aparatos destinados a usos domésticos o análogos se realizará utilizando:
d. Cable flexible, con cubierta de protección, fijado permanentemente al aparato.
e. Cable flexible, con cubierta de protección, fijado al aparato por medio de un conector, de manera que las partes activas del mismo no sean accesibles cuando estén bajo tensión.
La tensión asignada de los cables utilizados será como mínimo la tensión de alimentación y nunca inferior a 300/300 V. Sus secciones no serán inferiores a 0,5 mm2. Las características del cable a emplear serán coherentes con su utilización prevista.

6) Utilización De Receptores Que Desequilibren Las Fases O Produzcan Fuertes Oscilaciones De La Potencia Absorbida
No se podrán instalar sin consentimiento expreso de la Empresa que suministra la energía, aparatos receptores que produzcan desequilibrios importantes en las distribuciones polifásicas.

En los motores que accionan máquinas de par resistente muy variable y en otros receptores como hornos, aparatos de soldadura y similares, que puedan producir fuertes oscilaciones por la potencia por ellos absorbida, se tomarán medidas oportunas para que la misma no pueda ser mayor del 200 % de la potencia asignada del receptor.

Cuando se compruebe que tales receptores no cumplen la condición indicada, o que producen perturbaciones en la red de distribución de energía de la Empresa distribuidora, ésta podrá, previa autorización del Organismo competente, negar el suministro a tales receptores y solicitar que se instalen los sistemas de corrección apropiados.

7) Compensación Del Factor De Potencia
Las instalaciones que suministren energía a receptores de los que resulte un factor de potencia inferior a 1, podrán ser compensadas, pero sin que en ningún momento la energía absorbida por la red pueda ser capacitada.
La compensación del factor de potencia podrá hacerse de una de las dos formas siguientes:
a. Por cada receptor o grupo de receptores que funcionen simultáneamente y se conecten por medio de un sólo interruptor. En este caso el interruptor debe cortar la alimentación simultáneamente al receptor o grupo de receptores y al condensador.
b. Para la totalidad de la instalación. En este caso, la instalación de compensación ha de estar dispuesta para que, de forma automática, asegure que la variación del factor de potencia no sea mayor de un t 10 % del valor medio obtenido durante un prolongado período de funcionamiento.
Cuando se instalen condensadores y la conexión de éstos con los receptores pueda ser cortada por medio de interruptores, los condensadores irán provistos de resistencias o reactancias de descarga a tierra.

Los condensadores utilizados para la mejora del factor de potencia en los motores asíncronos, se instalarán de forma que, al cortar la alimentación de energía eléctrica al motor, queden simultáneamente desconectados los indicados condensadores.

CAPITULO IV

ANALISIS Y DESCRIPCION DE LOS RESULTADOS:
Ejemplo de cálculo
1. Para determinar el valor de la resistencia eléctrica que debe tener un calentador eléctrico que, conectado a un enchufe de 220 V, es capaz de elevar la temperatura de un litro de agua de 15 °C a 80 °C en cinco minutos, se debe considerar que para elevar la temperatura del agua en 1 °C se necesitan 4,2 J por cada gramo. La energía calorífica necesaria para elevar la temperatura del agua de 15 °C a 80 °C será:
Q = 1000g. (80 °C - 15 °c).4,2 J/g °C = 273000.J
2. Un litro de agua corresponde a un kilogramo y 4,2 representa el calor en joules por gramo y grado Celsius (calor específico). Dado que se dispone del valor de la tensión, pero no de la intensidad, será necesario transformar la ley de Joule de modo que en la fórmula correspondiente aparezca aquélla y no ésta. Recurriendo a la ley de Ohm (V = i.R) se tiene:
Q = (V/R) ².R.t = V ².t/R
Despejando R y sustituyendo los valores conocidos resulta:
R = V ².t/Q = (220 V) ².300 s/273000 J = 53,2 Ω
Por lo tanto, el valor de la resistencia eléctrica debe ser 53,2 Ω para que el calentador eléctrico conectado a un enchufe de 220 V, sea capaz de elevar la temperatura de un litro de agua de 15 °C a 80 °C en cinco minutos.
Aplicaciones
En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras y las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc., en los que el efecto útil buscado es, precisamente, el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente.
Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.

En este efecto se basa el funcionamiento de los diferentes electrodomésticos que aprovechan el calor en sus prestaciones braseros, tostadoras, secadores de pelo, calefacciones, etc. y algunos aparatos empleados industrialmente soldadores, hornos industriales, etc. en los que el efecto útil buscado es, precisamente, el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones de la electricidad es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.



receptor luminico



receptor termico




receptor acustico