Iwe - Tema 1.3. Rev3 - Def

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TEMA 1.3 PRINCIPIOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTROTECNIA

IWE – MÓDULO 1

En la elaboración de este texto han colaborado: D. Charles Vega Schmidt D. Juan Vicente Rosell González. Departamento Tecnológico de CESOL D. Ignacio López Palomo. Departamento Tecnológico de CESOL

Este texto es propiedad integrar de la Asociación Española de Soldadura y Tecnologías de Unión, en adelante CESOL. Queda terminantemente prohibida cualquier reproducción del mismo sin autorización expresa por parte de CESOL.

ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE SOLDADURA Y TECNOLOGÍAS DE UNIÓN - CESOL

ÍNDICE 1. FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTROTECNIA (CONCEPTO DE CORRIENTE, TENSIÓN Y RESISTENCIA) .................................................................................................... 1 1.1. Corriente eléctrica. .................................................................................................................. 1 1.2. Tensión eléctrica. .................................................................................................................... 1 1.3. Resistencia eléctrica. .............................................................................................................. 2 2. LEY DE OHM ............................................................................................................................. 2 3. CIRCUITOS EN SERIE ............................................................................................................. 3 4. CIRCUITOS EN PARALELO ..................................................................................................... 3 5. CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA. POLARIDAD ........................................ 4 5.1. Corriente Continua (CC) ......................................................................................................... 4 5.2. Corriente Alterna (CA) ............................................................................................................ 5 6. CAPACIDAD ELÉCTRICA. PRINCIPIO DEL CONDENSADOR............................................... 6 7. INDUCTANCIA. BOBINAS ........................................................................................................ 7 8. EL MAGNETISMO EN EL SOLDEO.......................................................................................... 8 9. EL TRANSFORMADOR Y EL PUENTE RECTIFICADOR. ....................................................... 9 9.1. Transformador eléctrico. ......................................................................................................... 9 9.2. Puente rectificador. ............................................................................................................... 10 9.2.1. Rectificador de media onda. .............................................................................................. 11 9.2.2. Rectificador de onda completa. ......................................................................................... 12 9.2.3. Rectificación de la onda trifásica. ...................................................................................... 12 10. TIRISTORES Y TRANSISTORES ......................................................................................... 13 10.1. Tiristores. ............................................................................................................................ 13 10.2. Transistores ........................................................................................................................ 14 11. RIESGOS ............................................................................................................................... 15 11.1. Efectos dañinos de la corriente eléctrica ............................................................................ 15 Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura –IWE

Revisión 3 –Diciembre 2012

Módulo I. Tema 1.3 Principios Básicos de Electricidad y Electrotecnia III


11.2. Ambientes de alto riesgo de electrocución ......................................................................... 16 12. PREVENCIÓN DE RIESGOS ............................................................................................... 17 12.1. Responsabilidades del personal ........................................................................................ 17 12.2. Instalación de línea a tierra ................................................................................................ 17 12.3. Protección contra peligros de la corriente eléctrica en fuentes de energía ..................... 18 12.4. Tensión en vacío ................................................................................................................ 18 13. BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................... 20


Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura –IWE Módulo I. Tema 1.3 Principios Básicos de Electricidad y Electrotecnia

IV


Los principales conceptos asociados a la electricidad son: Corriente eléctrica (I). Tensión eléctrica (U). Resistencia eléctrica (R).

1.1. Corriente eléctrica. La corriente eléctrica (I) es un flujo eléctrico de una determinada cantidad de electrones que circulan por un conductor en una unidad de tiempo. La unidad de corriente es el amperio “ A” que es equivalente al flujo de la carga eléctrica de un Coulomb en un segundo. El movimiento de las cargas eléctricas, responde a la acción de un campo eléctrico, constituyendo una "corriente eléctrica". Podemos decir que la corriente eléctrica indica el número de electrones que circulan a través de un conductor por unidad de tiempo.

1.2. Tensión eléctrica. La tensión eléctrica, también denominada diferencia de potencial (U), indica la cantidad de energía o trabajo requeridos para que una carga se pueda desplazar de un punto a otro dentro de un campo eléctrico.

Diferencia de potencial  Si una carga eléctrica q está dentro de un campo eléctrico de intensidad

E.

El campo

 electrostático ejerce sobre ella una fuerza q x E . Es decir, la carga eléctrica tiene una energía potencial por estar situada en el campo. La variación de energía potencial de dicha carga al llevarla desde un punto inicial i hasta otro final f de dicho campo eléctrico es, precisamente, el trabajo mecánico necesario para trasladarla desde i hasta f en contra de las fuerzas del citado campo. U es la diferencia de potencial entre dos puntos considerados, por lo tanto, sería incorrecto hablar del potencial en un punto sin hacer referencia a otro punto. Así por ejemplo, se dice que el punto f está a un potencial más elevado que el i si para llevar una carga eléctrica positiva desde i hasta f hay que realizar un trabajo en contra de las fuerzas del campo.

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Módulo I. Tema 1.3 Principios Básicos de Electricidad y Electrotecnia 1


La unidad empleada para la tensión eléctrica es el voltio “V”, por lo que comúnmente s e habla de voltaje.

1.3. Resistencia eléctrica. Es la oposición al paso de los electrones en un conductor o elemento de un circuito eléctrico. Esta depende de la resistividad específica del material, de la longitud y de la sección del conductor o del elemento resistivo del circuito, la unidad de resistencia eléctrica es el Ohmio “ ”.

La propiedad de los conductores que afecta a su resistencia debido al material de que está fabricados, es la resistividad específica , que se expresa en ohmios x mm2 / metro. De manera que:

Donde: = Resistividad específica del material ( Ω x mm2/m). L= Longitud del conductor (m). S= Sección del conductor (mm2)

La relación entre la intensidad de corriente, la tensión y la resistencia se expresa en la ley de Ohm.

Ley de Ohm La diferencia de potencial entre los extremos de un conductor eléctrico, es directamente proporcional a la intensidad que circula por él, siendo la constante de proporcionalidad la resistencia del propio conductor.

U=RxI U = Diferencia de potencial, medida en voltios “V”. I = Intensidad de corriente, medida en amperios “A”. R = Resistencia del conductor, medida en ohmios “

”.

La ley de Ohm es uno de los principios más importantes de los circuitos eléctricos, siendo el fundamento que determina las características del arco eléctrico, las dimensiones de los



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conductores, en el circuito de alimentación de la red, y en el circuito de los cables de soldar. De la expresión 1 se tiene: R=U/I De esto se entiende que la resistencia es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la intensidad de corriente. Cuando el conductor es de mayor longitud o de menor diámetro, la resistencia al flujo de los electrones es mayor. Si por el contrario, el conductor fuese de menor longitud y de mayor diámetro, la resistencia al flujo de los electrones sería menor.

Si se conectan varios componentes eléctricos, tales como resistencias, de manera que formen una cadena continua, se dice que los componentes constituyen un "circuito serie" siendo la corriente que circule por todos ellos la misma. Consideremos el circuito de la figura 1, formado por una batería y tres resistencias.

Figura 1. Circuito en serie

La corriente de intensidad I origina una diferencia de potencial entre los terminales de cada resistor, viniendo dada aquélla por la ley de Ohm, esto es: U1 = I . R1; U2 = I . R 2

y

U3 = I . R3

Es evidente que la suma de estas tensiones es igual a la fuerza electromotriz de la batería, es decir: U = U1 + U2 + U3 = I (R1 + R2 + R3) = I . Req donde Req es la "resistencia equivalente" del conjunto = R1 + R2 + R3

Otra manera de conectar componentes eléctricos, tales como resistencias, es la representada en la figura 2 , ya que, en este caso, la diferencia de potencial entre los extremos de cada resistor del circuito es la misma siendo, prácticamente constante (U = U 1 = U2 = U 3) si es que la caída de tensión entre los puntos de conexión de los resistores es cero; a esta forma de conexión se le da el nombre de "circuito en paralelo". Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura –IWE




Figura 2. Circuito en paralelo

En este caso, las intensidades de las corrientes que circulan por cada resistor están dadas por la ley de Ohm en la forma: i1 = V/R1; i1 = V/R2 y i3 = V/R3 De manera que la suma de las intensidades es igual a la intensidad de la corriente que suministra el generador, es decir: I = i1 + i2 + i3 = V (1/R1 + 1/R2 + 1/R3) = V (1/Req) donde Req es la "resistencia equivalente" del conjunto.

La corriente eléctrica puede ser corriente continua o corriente alterna en función del sentido del flujo de los electrones, es decir, de la polaridad.

5.1. Corriente Continua (CC) La corriente continua, CC, es aquella que mantiene la misma polaridad a lo largo del tiempo, esto es, mantiene el mismo sentido de movimiento de las cargas eléctricas. Un caso particular de corriente continua es la corriente continua uniforme que es constante en el tiempo, siendo la tensión y la intensidad invariables mientras el generador de corriente continua esté operativo. Se puede representar como una línea recta en el transcurso del tiempo. Así, en un conductor eléctrico, los electrones fluyen en una sola dirección en todo el circuito, tal como se ilustra en el siguiente diagrama:



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Figura 3. Representación gráfica corriente continua

En la corriente continua es necesario tener presente la polaridad, cuyos efectos son importantes en el funcionamiento de algunos circuitos electrónicos, y también en el comportamiento del arco eléctrico.

5.2. Corriente Alterna (CA) Las tensiones e intensidades de las corrientes que circulan por los circuitos de corriente variable no son estacionarias sino que cambian con el tiempo. La más sencilla de las corrientes variables con el tiempo, cambia periódicamente su sentido y recibe el nombre de corriente alterna (CA). La mayoría de los conceptos desarrollados anteriormente para las corrientes continuas puede trasladarse a los circuitos de CA. Se puede representar como una onda variable que cambia de sentido en espacios cortos de tiempo.

Figura 4. Representación gráfica corriente alterna





Un condensador eléctrico es un componente eléctrico pasivo capaz de almacenar energía eléctrica. Un condensador simple está constituido por dos chapas o discos paralelos separados por una distancia determinada. Cuando ambas superficies están cargadas con electrones e iones, siendo una de carga positiva y la otra de carga negativa, las cargas permanecen almacenadas hasta el momento en que el condensador sea conectado a un circuito en serie, de modo que las cargas negativas se trasladarán mediante un conductor hacia la otra superficie hasta equilibrar el nivel de las cargas. De las propiedades del condensador la más importante es la capacitancia o capacidad, de almacenar carga, eléctrica. Esta capacitancia se mide en Faradios (F) y relaciona la carga acumulada (Q) con la diferencia de potencial (U) entre los dos terminales cuando está cargado.

C (F)= Q (coulomb) / U (V)

A continuación se describe el funcionamiento de un condensador simple: Inicialmente el condensador esta descargado. Para poder comenzar la descarga es necesario cerrar el circuito que conecta el condensador con la batería. Una vez cargado el condensador se puede abrir el interruptor del circuito de carga. Si a continuación cerramos el circuito que conecta el condensador cargado con una bombilla, este se descargará y la bombilla se iluminara.

Figura 5. Funcionamiento de un condensador eléctrico



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Una vez se ha descargado completamente el condensador, la bombilla se apagará al haberse consumido toda la energía eléctrica almacenada por el condensador

Figura 5. Funcionamiento de un condensador eléctrico (Continuación)

En la figura 6 se observa como varían la intensidad y la tensión durante la carga de un condensador:

Figura 6. Variación de la Tensión y la Intensidad en un Condensador durante su Carga

Se conoce como inductancia a la oposición de un cambio de corriente a través de una bobina. Una bobina conectada a un circuito de corriente continua produce un campo magnético. Al desconectar el circuito, este campo magnético o carga inductiva se transforma nuevamente en energía eléctrica que será liberada de la bobina. En el instante de la carga inductiva en la bobina, la corriente y la tensión tienen un comportamiento opuesto al del condensador, porque la intensidad tiene un retraso con respecto a la tensión.

Figura 7. Variación de la tensión y la intensidad en una bobina durante su carga. Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura –IWE




El fenómeno de electromagnetismo se presenta en un conductor cuando a través de él circula una corriente continua o alterna. Cuando a través de un conductor simple se hace pasar una corriente eléctrica, se generará un campo magnético circular alrededor del conductor. La dirección de las líneas de campo dependerá de la dirección del flujo de corriente, según la regla de la mano derecha.

Figura 8. Campo magnético generado en un conductor simple.

Si lo que tenemos es una bobina a través de la cual se hace pasar una corriente eléctrica, se generará un campo magnético longitudinal, resultante de la suma de los campos magnéticos de cada espira.

Figura 9. Campo magnético longitudinal. Resultante de la sumatoria de los campos magnéticos de cada espira.

Un electroimán es una bobina de alambre con un núcleo de acero. El el campo magnético de un electroimán es más intenso que el de una bobina simple. Este principio magnético es el que se utiliza en solenoides, válvulas magnéticas, motores, transformadores y muchos otros dispositivos de uso industrial.



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Figura 10. Electroimán.

9.1. Transformador eléctrico. El objeto del transformador en las fuentes de potencia de soldeo es el de tomar la corriente de la red eléctrica, de baja intensidad y alto voltaje, y transformarla en una corriente apta para el soldeo, de alta intensidad y bajo voltaje. Un transformador eléctrico consta de dos bobinas devanadas sobre un único núcleo de hierro, de manera que el flujo magnético variable creado por la corriente que circula por una bobina, induce una corriente en otra bobina conectada a otro circuito, cuando ambas bobinas están en un solo núcleo.

Figura 11. Transformador eléctrico.

Consideremos un transformador ideal, en el cual todo el flujo magnético creado por el primario atraviesa el secundario. Supongamos éste en circuito abierto y el primario conectado a un generador de tensión sinusoidal. La intensidad de la corriente que circula por el primario está





determinada por el coeficiente de autoinducción del primario. La tensión V1 inducida en el primario es proporcional al coeficiente de autoinducción de éste, en virtud de la ley de FARADAY y el coeficiente de autoinducción citado es proporcional al número de espiras del primario. Como todo el flujo atraviesa también el secundario, la tensión V2 inducida en éste es proporcional al número de espiras del secundario, esto es:

Existen dos tipos de transformadores en función de la relación del número de espiras : Elevador: N1 >> N2. Reductor: N1 << N2. Cuando se conecta una carga al secundario, tal como un resistor, la corriente que circula por el secundario dará lugar a un consumo de energía por efecto de Joule en el resistor. La energía proviene del circuito primario y alimenta al secundario, y las corrientes del primario y secundario crean un flujo magnético en el núcleo. Así pues, la corriente en el circuito secundario exige que circule una corriente por el primario, con lo que el flujo magnético máximo permanece constantemente igual al valor que tiene cuando el transformador funciona en vacío. El flujo magnético total en el núcleo no varía con la intensidad de la corriente , porque los flujos debidos a las corrientes de primario y secundario son iguales y opuestos. Esto significa que, idealmente no hay pérdidas de flujo magnético, y la relación de transformación es:

La intensidad de la corriente del primario, I1, sólo se refiere a la corriente que acompaña a una carga en el secundario. La corriente en vacío suele ser tan pequeña que puede despreciarse, es prácticamente cero. La relación de transformación es:

Es importante destacar que para que el campo magnético generado en la bobina primaria pueda inducir la corriente en el secundario, dicho campo magnético debe de ser un campo variable, por lo que un transformador no podrá transmitir corriente continua.

9.2. Puente rectificador. Un rectificador ideal tiene una resistencia nula en un sentido y resistencia infinita en el sentido opuesto. Si se intercala un rectificador con un circuito de c.a., la intensidad de la corriente será nula mientras la polaridad de la tensión aplicada al rectificador tenga el sentido opuesto al



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favorable. Por tanto, sólo circulará corriente en un sentido y se dice que se ha "rectificado" la corriente alterna. Así pues, en sentido restringido, ha de entenderse por "rectificación" la conversión de la corriente alterna en corriente continua unidireccional mediante dispositivos eléctricos. Cualquier dispositivo eléctrico que ofrezca baja resistencia a la corriente de un sentido y resistencia elevada a la corriente de sentido contrario, poseerá características de rectificador. Existe cierto número de dispositivos que poseen estas propiedades de resistencia variable, entre los cuales pueden citarse: los diodos termiónicos de vacío, de gas o de vapor, los de cátodos de mercurio, los rectificadores metálicos y los diodos semiconductores. Los rectificadores, de gran capacidad para aplicaciones industriales, pueden clasificarse según sus características propias en dos grupos generales: que posean una resistencia infinita en el semiperíodo inverso o que, con esta resistencia, en el directo tengan una caída de tensión prácticamente constante. Desde luego, una de las principales aplicaciones de los rectificadores la constituyen los circuitos de alimentación de potencia que convierten las tensiones alternas de línea ordinarias de 220 V y 50 Hz en tensiones continuas adecuadas para diversas aplicaciones prácticas. Aunque en los comienzos se utilizó el diodo de vacío, en la actualidad el diodo de unión ha desplazado, casi totalmente, al primero, a causa de sus muchas ventajas.

9.2.1. Rectificador de media onda.

Figura 12. Rectificador de media onda con un solo diodo

Un circuito rectificador elemental como el de la figura 12, está constituido por un diodo en serie con un generador de corriente alterna y una carga resistiva. Cuando la polaridad del generador hace positivo al ánodo con respecto al cátodo, el diodo conduce y circula una intensidad de corriente eléctrica por la carga. En el semiciclo de polaridad opuesta, el diodo no conduce y la corriente tiene una intensidad nula. La intensidad de corriente que circula por la carga es una sucesión de semiciclos sinusoidales y el circuito recibe en nombre de "rectificador de media onda".





9.2.2. Rectificador de onda completa.

Figura 13. Rectificador de onda completa

El rectificador de media onda permanece inactivo durante la mitad del ciclo de entrada y por tanto tiene un rendimiento menor, porque la onda negativa se pierde. Disponiendo cuatro diodos de la manera que se indica en la figura 13 con lo que cada diodo conduce durante un semiciclo distinto, se obtiene la rectificación de "onda completa". El flujo de electrones pasa alternadamente por los pares de diodos opuestos, en cada par de diodos, uno sirve para la corriente de ida hacia la carga, y el otro sirve para la corriente de retorno al transformador.

9.2.3. Rectificación de la onda trifásica. La rectificación de la corriente alterna trifásica se realiza mediante tres pares de diodos, tal como se ilustra en la figura 14. El concepto de oscilación residual es la relación entre el cambio de tensión de la corriente rectificada con respecto a la corriente continua media resultante. La oscilación residual de la onda rectificada de la corriente trifásica es de apenas 4,2%, en comparación con la oscilación residual de la onda completa que es de 48%.

Figura 14. Rectificación de corriente trifásica Revisión 3 –Diciembre 2012


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10.1. Tiristores. Los tiristores, al igual que los diodos, son dispositivos comparables a las válvulas hidráulicas antirretorno, pero que simultáneamente pudiesen controlar el paso del caudal. Lo s tiristores son semiconductores con un interruptor de control. La semionda positiva de la corriente alterna será rectificada solamente cuando una tensión de control accione el interruptor del tiristor. El tiempo de permanencia de la tensión de control se puede ajustar a voluntad (tiempo puntual de encendido o tiempo puntual de rectificación). Con estos dispositivos es posible ajustar con rapidez el valor efectivo de la potencia eléctrica, sin puntos intermedios de control y casi sin pérdidas. De forma similar a los diodos, la onda negativa no pasa por los tiristores. Las funciones de control que realizan los tiristores pueden ser conmutación, rectificación controlada, conversión de frecuencia, control de potencia eléctrica, etc. La familia de los tiristores comprende aquellos dispositivos de estado sólido que actuando como interruptores, realizan su acción biestable de conducción-no conducción, valiéndose de ciertos fenómenos físicos de carácter regenerativo que tienen lugar en uniones semiconductoras. Los tiristores pueden dividirse en dos grupos:

Tipo de tiristor Aquellos que están capacitados para dejar pasar la corriente en una sola dirección, "unidireccionales" Los que están diseñados para dejar pasar la corriente en ambos sentidos, "bidireccionales"

Ejemplo SCR-"rectificador controlado de silicio"

PUT- “transistor monounión programable" DIAC- “rectificador controlado de silicio activado por luz"





Figura 15. Principio del funcionamiento del tiristor. Circuito en serie de un tiristor y una carga conectados a una fuente de corriente alterna. Efectos sobre la rectificación de la onda positiva.

10.2. Transistores Los transistores son comparables a las válvulas antirretorno pero de una reacción extremadamente rápida. Son semiconductores de control con interruptores que permiten el paso de intensidades de corriente de hasta 30 A por cada transistor en el lapso de microsegundos. Por esta razón son también usados como resistencias óhmicas de muy rápida variación. En las conexiones de control de las fuentes de energía para el soldeo, son útiles como interruptores de respuesta rápida. Las funciones electrónicas de los transistores tienen lugar dentro de un cuerpo sólido. Son pequeños, su duración es prácticamente ilimitada, ya que el elemento activo, los electrones, no pueden agotarse. Además, los dispositivos semiconductores precisan de muy poca potencia para su funcionamiento y constituyen elementos de circuito de gran rendimiento. La desventaja principal de los dispositivos semiconductores es la falta de regularidad en su funcionamiento a temperaturas elevadas, lo que limita la temperatura de funcionamiento de la mayoría de dispositivos a pocos centenares de grados centígrados. Los semiconductores son también sensibles a la contaminación química, por los que los transistores deben estar bien protegidos de la atmósfera. Las características de los dispositivos semiconductores se apoyan directamente en las propiedades de estos materiales. En realidad, la gran variedad de dispositivos que se han desarrollado desde la aparición del transistor sólo son posibles a causa de la versatilidad de los materiales semiconductores.



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Figura 16. Principio del funcionamiento del transistor. (Insertar la figura de los transistores)

Propiedades Las funciones electrónicas tienen lugar dentro de un cuerpo sólido. Son pequeños. Tienen una duración prácticamente ilimitada ya que el elemento activo, los electrones, no puede agotarse. Tienen un gran rendimiento.

Desventajas Falta de regularidad en su funcionamiento a temperaturas elevadas, lo que limita la temperatura de funcionamiento de la mayoría de los dispositivos a pocos centenares de grados centígrados. Sensibles a la contaminación química, por lo que deben estar bien protegidos. Sus propiedades dependen directamente de las propiedades de los materiales semiconductores con que están construidos.

11.1. Efectos dañinos de la corriente eléctrica Dependiendo de la intensidad de la corriente eléctrica que circule por el cuerpo humano, y de la duración de la misma. los accidentes por electrocución pueden ser los siguientes: Descarga eléctrica (tensión mayor o igual a 65 Voltios de corriente alterna). Agarrotamiento muscular (transtorno del sistema nervioso) Paro cardíaco y/o respiratorio Muerte por convulsiones cardiovasculares Quemaduras. Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura –IWE




11.2. Ambientes de alto riesgo de electrocución Particularmente para la soldadura eléctrica existe el peligro de electrocución en las condiciones siguientes: En espacios confinados con suelo y paredes metálicos. En condiciones de contacto directo con las partes metálicas conductoras de corriente. En condiciones donde hay incomodidad y poca libertad de movimiento sobre las partes conductoras.

En ambientes húmedos y/o calientes. Los riesgos derivados de las instalaciones eléctricas son conocidos en el sector industrial y doméstico. Es importante recordar que los conductores de corriente eléctrica son más peligrosos cuanto más alta sea la diferencia de potencial (tensión) entre dos conductores o entre un conductor y el suelo. Las instalaciones eléctricas deberán estar siempre correctamente aisladas, para evitar el contacto con los conductores de energía eléctrica. Especialmente en ambientes húmedos hay mayor posibilidad de electrocución, porque la humedad favorece la conductividad eléctrica por las prendas y el suelo húmedo. El peligro de electrocución es el más importante a tener en cuenta en la manipulación de las instalaciones eléctricas. El paso de la corriente por el cuerpo afecta en primera instancia al sistema nervioso, dependiendo de la intensidad y de la diferencia de potencial, el contacto con los conductores de energía eléctrica puede causar quemaduras, heridas y hasta la muerte. Los casos más graves se han registrado en las instalaciones de alta y mediana tensión, con cuerpos parcial o totalmente carbonizados. El exceso de confianza o la falta de coordinación y de precauciones conlleva situaciones de alto riesgo. Otro peligro de la corriente eléctrica es la posibilidad de producir chispas e incluso arco entre los conductores que entren en cortocircuito, con lo que se puede iniciar un incendio. Se han registrado muchos incendios en viviendas y en naves industriales causados por cortocircuitos de instalaciones eléctricas. En la mayoría de los casos el origen fue el sobrecalentamiento de los cables, ya sea por exceso de carga de consumo o por cables de poca sección, o por tratarse de cables con el aislamiento deteriorado. Las conexiones de borneras deberán ajustarse y aislarse adecuadamente. Es común que la corriente de la red al inicio del funcionamiento de un motor de gran potencia tenga un pico de consumo muy alto, en esta fracción de segundo el flujo de corriente es muy alto y los electrones se concentran en las partes agudas de los cables o de los tornillos, pueden formar un arco entre dos conductores muy cercanos llegando a estropear algunos dispositivos de control electrónico. Otro riesgo muy común en las naves industriales es la conexión de equipos a tensiones de alimentación no adecuadas. Cuando la tensión de la red es menor de la que necesita el equipo, este no podrá funcionar. Pero el verdadero peligro está en el caso de que la tensión de la red sea mayor, porque los circuitos del equipo se quemarían. Los casos más comunes de quemado por Revisión 3 –Diciembre 2012


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exceso de tensión se presentan en los transformadores y en los motores. Los equipos trifásicos tienen los circuitos de los devanados para conexión en triángulo, doble triángulo, estrella o doble estrella, para diferentes tensiones de alimentación. Al momento del traslado de una nave a otra o a los lugares de montaje, es importante observar las conexiones de instalación para proteger al equipo. Evitando que los cambios de instalación sean realizados por personal no autorizado. Un riesgo importante a tener en cuenta para las personas que usan marcapasos, u otros dispositivos es que los equipos y artefactos con fuerte inductancia pueden afectar a estos dispositivos, estas personas deberán mantenerse alejadas de los grandes transformadores, de las fuentes de energía para el soldeo y de motores eléctricos.

12.1. Responsabilidades del personal Deberá reglamentarse que toda tarea de cambio de conexiones, cambio de cables de conexiones y manipulación de los tableros eléctricos, sea realizada solamente por personal especializado y autorizado. Los soldadores u otras personas que no tenga la cualificación del personal especializado en las instalaciones eléctricas y domiciliarias no deben cambiar las conexiones de los enchufes ni de las tomas de corriente porque no están autorizados para realizar estos trabajos, siendo ésta una labor exclusiva de los electricistas. Una persona no autorizada puede cometer el error de conectar una línea de conducción con la línea a tierra de la máquina o equipo.

12.2. Instalación de línea a tierra Para evitar una descarga eléctrica en toda máquina o equipo eléctrico cuando el usuario cierra el circuito con la tierra al tocar las partes metálicas de los equipos, deberá conectarse la línea a tierra en toda instalación industrial y doméstica. De este modo, la corriente pasará con mayor facilidad al cable de tierra que por el cuerpo de una persona. También las mesas de corte plasma deberán conectarse a tierra, para prevenir el riesgo de electrocución, pues la tensión en vacío de estas fuente de energía suele ser mayor a 100V. Deberá evitarse que las línea a tierra esté formando parte del circuito de soldeo, evitando que las pistolas y los porta electrodos sean colocados sobre las carcasas de los equipos. Cuando las mesas de trabajo estén conectadas a tierra, es importante observar que la corriente de soldeo circule por el circuito de los cables de soldar, accidentalmente la corriente de soldeo puede cerrar el circuito con la línea a tierra entre la fuente de energía y la mesa de trabajo.





12.3. Protección contra peligros de la corriente eléctrica en fuentes de energía Toda fuente de energía tiene tres partes que requieren especial atención, estas son: Conexión o instalación a la red. Cuerpo de la fuente de energía, transformador y base metálica. Conexiones de salida, cables de soldar y accesorios. Es recomendable asignar las responsabilidades de mantenimiento, reparación o cambio de alguna instalación eléctrica a personal especializado y autorizado. Los soldadores deberán encargarse solamente del mantenimiento de rutina de sus propios equipos como por ejemplo: Limpieza externa de los equipos y fuentes de energía. Mantenimiento y limpieza de los accesorios y de los cables de soldeo. Cambio de toberas, cambio boquillas de contacto, y de la sirga del alambre en las pistolas. Conexión correcta del cable a masa.

La reparación y cambio de repuestos internos de las fuentes de energía debe ser realizada únicamente por expertos en la materia o por representantes de la marca de la fuente de energía.

12.4. Tensión en vacío La tensión en vacío de las fuentes de energía para el soldeo es uno de los datos del fabricante que muy pocas veces se tiene en cuenta al seleccionar un equipo. La figura 17 ilustra el peligro de electrocución con la tensión en vacío. La tensión en vacío es de alto riesgo en ambientes húmedos, calientes o de poca libertad de movimiento sobre las partes conductoras.

Figura 17. Dos casos de cerrar el circuito de soldeo, por contacto con la chapa al no utilizar zapatos de seguridad con suele aislante, y al tocar las partes metálicas sin guantes



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Cuando los trabajos de soldeo se deban realizar en lugares de alto riesgo de electrocución, como fondos de tanques, industria naval, etc, las fuentes de energía deberán ser de una tensión en vacío permisible, de acuerdo al siguiente cuadro.

Valores máximos permisibles para la tensión en vacío. En transformadores de soldar (C.A.)

En rectificadores de soldar (C.C)

Para soldar en ambientes sin alto riesgo de electrocución: 70 V.

Para soldar en ambientes sin alto riesgo de electrocución: 100V (valor efectivo 80 V.)

Para soldar en ambientes con alto riesgo de electrocución: 42-50 V.

Para soldar en ambientes con alto riesgo de electrocución: 100V.





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