Variables electricas

PROCESOS PRODUCTIVOS II. VARIABLES DE PROCESO TEMA: VARIABLES ELECTRICAS ACTIVIDAD: INVESTIGACIÓN DE LOS TEMAS DE LA UNIDAD QUE PRESENTA: HUGO ALEJANDRO SÁNCHEZ GARCÍA PARA OBTENER EL TÍTULO DE: TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA PROFESOR: M.I.A. MARTÍN DE J. MUNGUÍA. GENERACIÓN: 2015-2017 San Antonio Cárdenas, Carmen, Campeche. 9 de Septiembre de 2015. ÍNDICE INTRODUCCION…………………………………………………………………3 OBJETIVO…………………………………………………………………………4 DESARROLLO TEORICO……………………………………………........……5 CONCLUSION……………………………………………………………...…..……….16 FUENTES BIBLIOGRAFICAS…………………………………………………………17 INTRODUCCIÓN Las variables eléctricas también son de mucha importancia, sobre todo a las profesiones que se enfocan a la electricidad y electrónica de las que podemos mencionar la Mecatronica. Las variables eléctricas que son más comunes son el voltaje, la corriente, la potencia y el consumo energético. Las variables eléctricas las empleamos a la hora de ensamblar un circuito eléctrico ya que necesitamos un voltaje, a parte las resistencias, una potencia y una intensidad o corriente eléctrica como se le conoce más comúnmente. En un proceso productivo es importante tener en cuenta que todas las maquinarias eléctricas, requieren una calibración en el ámbito de estas variables, ya que no se puede poner un voltaje mayor a un aparato porque lo podríamos quemar o echar a perder, de forma igual que no podemos darle un menor voltaje porque entonces la maquina no funcionaría adecuadamente, y el producto saldría mal. Las variables eléctricas tienen una gran importancia ya que nos permiten cuantificar y medir las cantidades y magnitudes que vayamos a suministrar en nuestro circuito eléctrico. Los conceptos de cada una de las siguientes variables son muy simples tenemos al voltaje, que no es más que el impulso que tienen los electrones al pasar por un circuito, conectado de igual manera, tenemos la corriente, la cual es la cantidad de electrones que circulan en un conductor, y finalmente la potencia que termina siendo la rapidez con la que la energía se gasta. OBJETIVO El alumno relacionara las variables involucradas en los procesos, para registrar sus intervalos de operación. El propósito es conocer cuáles son las variables eléctricas, así como las diferencias que existen entre ellas y la importancia de usarlas. La intención es que podamos aclarar las dudas y las confusiones que existen respecto a éstas variables, para así entender cómo funciona la CFE que es la comisión encargada de suministrarnos la electricidad a nuestros hogares. Conocer cuáles son las unidades de medida estandarizadas por los sistemas de unidades más importantes del mundo. Conocer cuáles son los artefactos que nos sirven para hace las mediciones más correctas y precisas de cada una de las variables. Más que nada es el conocer cómo se puede tener un mejor control de un proceso, para así poder generar más ganancias, hacer más rápido el proceso y no tener pérdidas de ningún tipo. DESARROLLO TEORICO VARIABLES MECANICAS Definición de conceptos Variable: es una cantidad o condición que varía con respecto al tiempo y que es factible de controlarse y medirse. Eléctrica: forma de energía capaz de generar, luz, calor movimiento, etc, mediante el uso de las partículas subatómicas como el electrón el cual es de carga negativa y con ayuda de un conductor. Los instrumentos de medición a utilizar son instrumentos destinados a la medición de magnitudes eléctricas, entre los que están el Voltímetro el cual mide diferencia de potencial eléctrico en voltios o submúltiplos; el Amperímetros que mide intensidad de corriente eléctrica en ampere o submúltiplos y Óhmetros que mide la resistencia eléctrica en Ohm (Ω) o submúltiplos. Los tres instrumentos pueden presentarse en forma independiente o agrupados en un solo instrumento llamado Multímetro o, como se lo denomina comúnmente, Como las magnitudes a medir están comprendidas en un rango muy amplio de valores, los voltímetros y amperímetros poseen un selector que nos permite seleccionar la escala que mejor se adecue al valor de la magnitud a medir. Esto es, el valor a medir quedará  comprendido entre el cero y un valor máximo, denominado fondo de escala, que será superior al mismo. 2.2.2 Tipos de variables de instrumentación, sus unidades de medida e instrumentos de medición. Corriente Se simboliza con la letra I (intensidad) y es la cantidad de carga eléctrica que circula por un punto específico de un circuito; por convención la corriente se considera el paso de cargas eléctricas desde la terminal positiva a la negativa. Unidades de medida: Su unidad es el Amperio y se representa con la letra A, en honor al físico y matemático Francés André Marie Ampere (1775-1836). Instrumentos de medición: Amperímetro El amperímetro se usa para medir corrientes y por tanto se intercala en el circuito, es decir que toda la corriente al ser medida debe pasar a través de él. (se dice que se conecta en serie con el circuito) Debido a esto debe presentar una resistencia interna lo menor posible para que esta no sea causa de limitación de la corriente del circuito. Se ha construido con el mismo galvanómetro usado para el voltímetro, pero en este caso, hay una robusta resistencia eléctrica de muy bajo valor conectada en paralelo con el galvanómetro. Por esta resistencia de bajo valor circula virtualmente toda la corriente del circuito sin afectarlo apreciablemente, no obstante, esta resistencia es suficiente como para que, por el galvanómetro circule un pequeña cantidad que permite el movimiento de la aguja. La escala entonces puede calibrarse en valores de amperaje y ya tenemos nuestro amperímetro. Como en el caso del voltímetro, pueden disponerse diferentes resistencias y un robusto permutador para medir corriente en diferentes rangos Voltaje: Se simboliza con la letra V y es la energía necesaria para mover una unidad de carga negativa desde un punto más negativo hacia un punto más positivo (diferencia de potencial). Unidades de medida: Su unidad es el voltio y se representa con la letra V, en honor al físico Italiano Alessandro Voltac (1754-1827). Instrumentos de medición: Voltímetro El voltímetro se usa para medir tensión, diferencia de potencial, voltaje. Este instrumento se coloca en paralelo con el componente del circuito elegido. Es muy deseable que su resistencia interna sea lo mayor posible ya que esta resistencia quedara en paralelo con la del componente a medir y si es baja producirá errores de lectura. En este caso, un resorte en espiral mantiene la aguja en el valor cero de la escala, por lo que solo sirve para medir los voltajes conectados con la polaridad señalada en los bornes positivo y negativo del aparato durante la conexión. Si la conexión se hace en sentido contrario, la aguja tenderá a moverse por debajo del cero. Para que un aparato pueda medir el voltaje de un circuito, no debe producir carga apreciable a él, o de lo contrario modifica el propio valor de lo que mide, esto es, debe tener una elevada resistencia interna para extraer muy poca corrientes del medio a medir. Si conectamos directamente el galvanómetro al circuito, como la resistencia eléctrica de la bobina es baja y el hilo conductor muy fino, lo más probable es que circule demasiada corriente y arruine el aparato, o, en el mejor de los casos, se afecte el voltaje a medir debido a la carga que impone el instrumento, por tal razón se colocan las elevadas resistencias R₁ y R₂ que reducen la carga al circuito a un valor inapreciable. Como el galvanómetro puede trabajar con esas pequeñas corrientes se garantiza una medición confiable y la protección del instrumento. Solo falta calibrar la escala a los valores apropiados. Salta a la vista que los valores de las resistencias R₁ y R₂ deben guardar una estrecha relación con el rango de valores del voltaje a medir, y de este modo, mantener el galvanómetro en la zona de sus corrientes de operación. Usando entonces un juego de resistencias diferentes y un conmutador, un mismo galvanómetro puede usarse para gran cantidad de rangos de medición, lo que es muy común en los voltímetros en la práctica. Potencia Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria. De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. Unidades de medida: La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”. Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica. La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”. Múltiplos Kilowatt (kW) = 103 watt = 1 000 watt Kilowatt-hora (kW-h) – Trabajo realizado por mil watt de potencia en una hora. Un kW-h es igual a 1 000 watt x 3 600 segundos, o sea, 3 600 000 joule (J). Submúltiplos Mili watt (mW) = 10-3 watt = 0,001 watt Micro watt (W) = 10-6 watt = 0,000 001 watt Caballo de fuerza (HP) o caballo de Vapor (C.V.) Los países anglosajones utilizan como unidad de medida de la potencia el caballo de vapor (C.V.) o Horse Power (H.P.) (caballo de fuerza). 1 H.P. (o C.V.) = 746 watt = 0,746 kW 1 kW = 1 / 0,746 H.P. = 1,34 H.P. Instrumentos de medición: Vatímetro Comenzaremos con la definición de un vatímetro y como es el funcionamiento de este aparato de medición. El vatímetro es un instrumento capaz de medir la potencia promedio consumida en un circuito egún la definición de potencia, un vatímetro debe ser un instrumento que realice el producto de dos señales eléctricas, ya que P= V*I. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. El principio en el cual el instrumento funciona es como sigue: Suponga cualquier circuito, tal como un motor eléctrico, una lámpara o un transformador, está recibiendo la corriente eléctrica; entonces la energía dada a ese circuito contado en vatios es medida por el producto de la corriente que atraviesa el circuito en amperios y la diferencia potencial de los extremos de ese circuito en voltios, multiplicados por cierto factor llamado el factor de la energía en esos casos en los cuales el circuito sea inductivo y el alternarse actual. Factor de potencia El conjunto de todos los elementos eléctricos que intervienen directamente en los procesos de generación, transformación, transmisión y distribución de la energía eléctrica forma un todo único de operación conjunta, de aquí se deriva que casi toda la electricidad que consumimos en las industrias, fábricas, hogares todos son elementos que pueden considerarse equipos consumidores de energía eléctrica. Estos usuarios deben de considerar la importancia del Factor de Potencia de su consumo. ¿Qué es el factor de potencia? Es un indicador cualitativo y cuantitativo del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. También podemos decir, el factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo. Como el factor de potencia cambia de acuerdo al consumo y tipo de carga, repasaremos algunos conceptos para expresar matemáticamente el factor de potencia. El llamado triángulo de potencias es la mejor forma de ver y comprender de forma gráfica qué es el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos) y su estrecha relación con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito eléctrico de corriente alterna.  Como se podrá observar en el triángulo de la ilustración, el factor de potencia o coseno de “fi” (Cos) representa el valor del ángulo que se forma al representar gráficamente la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), es decir, la relación existente entre la potencia real de trabajo y la potencia total consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de corriente alterna. Esta relación se puede representar también, de forma matemática, por medio de la siguiente fórmula: El consumo energético Desde la Revolución Industrial, el consumo de energía en el mundo no ha dejado de crecer. Hoy en día, el uso de la energía forma parte de nuestro estilo de vida y, cuanto más desarrollada está una sociedad, más energía consume. Consumo de energía primaria Desde los años setenta, el consumo de energía mundial se ha más que duplicado, llegando a un consumo de 12.274,6 Mtep de energía primaria total en 2011. Particularmente, los niveles de consumo de la región de Asia ha tenido unos aumentos espectaculares en los últimos quince años, a causa de los incrementos de demanda de energía primaria de China y la India. Situación de las reservas energéticas Si bien los recursos energéticos son abundantes en el mundo, las reservas de energías primarias son escasas, variables y están repartidas de forma desigual por todo el planeta. Además de la variabilidad de las capacidades de cada tipo de fuente. Por ejemplo, mientras que las reservas de carbón son bastante abundantes, las de hidrocarburos lo son menos, sobre todo las de petróleo, ya que desde hace más de doscientos años es la energía primaria más utilizada. Además, según las reservas probadas de petróleo y el gran consumo actual registrado en los últimos años, se considera que de aquí a cuarenta y cinco años ya no resultará rentable extraer este recurso. Sin embargo, se espera que este plazo de agotamiento de este tipo de recurso energético se amplíe como consecuencia del aumento de las reservas, ya sea por la identificación de más fuentes o por la evolución de los métodos de explotación, tal como ha sucedido en los últimos años. Distribución del consumo energético por fuentes En las zonas más desarrolladas, las diferentes energías utilizadas tienen una presencia relativamente equitativa en el total. Es decir, estas regiones cuentan con la opción de optar por una diversificación de las fuentes, lo cual asegura el suministro energético. Eso significa, también, que pueden seleccionar fuentes energéticas más eficientes y menos contaminantes. Por otro lado, en las zonas menos desarrolladas, las diferentes energías que se usan vienen determinadas por factores económicos y geográficos. Estas diferencias entre regiones se explican, básicamente, por el hecho de que las zonas más ricas tienen acceso a tecnologías más desarrolladas, lo cual les ofrece la posibilidad de obtener suministro energético en lugares más remotos, mientras que los países más pobres están más limitados tecnológicamente y sujetos, pues, a los recursos de su entorno. 4. CONCLUSION Solo basta señalar que las variables eléctricas al igual que todas las anteriores, son de suma importancia a la hora de llevar a cabo un proceso de producción para algún producto en especial, éstas variables nos ayudan a tener un mayor control y medición de las variables que debemos aplicar a nuestro producto para así obtener un producto de calidad y poder tener mejores ganancias. Las variables eléctricas forman parte de cualquier industria ya que sin duda en todas las industrias encontraremos que cuenta con algún suministro de corriente eléctrica para poder utilizar ciertos instrumentos eléctricos. Hay que estar conscientes de aplicar muy bien éstas variables a nuestro producto y no suministrar ni más ni menos, siempre hay que tener un mayor control, y por esta razón contamos con las variables tanto de instrumentación, mecánicas y eléctricas. Es necesario que cada uno de los rubros que enmarcan a las variables energéticas sean cumplidas puesto que al estar estos cumplidos, no existirán problemas internos y no se producirán fallas en los equipos de trabajo que pueden ser reconocidos como un gasto más a la compañía. En la contabilidad del consumo energético se lleva una tabulación de cuanto es la intensidad y cuanto voltaje fue suministrado y así saber cuánto es el consumo total de la corriente eléctrica de acuerdo al valor de dinero por cada watt de potencia. 5. FUENTES BIBLIOGRAFICAS Domínguez, Diana. (2014). Variables Eléctricas. (Recuperado el 7 de octubre del 2015) de http://dianamardp-itm.webnode.es/variables-electricas/ González, Franceli (2014). Uso del voltímetro y amperímetro. (Recuperado el 7 de octubre del 2015) de http://www.monografias.com/trabajos81/uso-del-voltimetro-y-amperimetro/uso-del-voltimetro-y-amperimetro2.shtml García, José. (2015). QUÉ ES LA POTENCIA ELÉCTRICA. (Recuperado el 7 de octubre del 2015) de http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_3.htm UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE CARRERA DE TSU EN MECATRONICA 13 Carretera Federal 180 S/N San Antonio Cárdenas, Carmen, Cam. C.P. 24381 Profesor responsable de la asignatura: M.I.A. Martín de J. Munguía.