Electricidad Industrial: Conceptos, Componentes, Circuitos y Seguridad (PDF)

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La electricidad industrial es una rama de la ingeniería eléctrica que se ocupa del estudio, diseño, instalación y mantenimiento de los sistemas eléctricos utilizados en el sector industrial. La electricidad industrial abarca desde la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica hasta su aprovechamiento en las máquinas, equipos y procesos productivos.

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La electricidad industrial es una disciplina muy amplia y compleja, que requiere de conocimientos teóricos y prácticos, así como de habilidades técnicas y destrezas manuales. Para aprender electricidad industrial es necesario dominar los conceptos básicos de la electricidad, los componentes de una instalación eléctrica industrial, los instrumentos de medición eléctrica y las normas de seguridad en el trabajo con electricidad.

En este artículo te presentamos una guía completa para aprender electricidad industrial gratis, con recursos online y en formato pdf que te ayudarán a adquirir los conocimientos y competencias necesarios para convertirte en un profesional del sector.

Qué es la electricidad industrial?

La electricidad industrial es el conjunto de conocimientos, técnicas y aplicaciones que se relacionan con el uso de la energía eléctrica en el ámbito industrial. La electricidad industrial se encarga de diseñar, instalar, operar y mantener los sistemas eléctricos que permiten el funcionamiento de las máquinas, equipos y procesos industriales.

La electricidad industrial tiene como objetivo optimizar el rendimiento y la eficiencia energética de las instalaciones industriales, así como garantizar la seguridad de las personas y los bienes. La electricidad industrial se basa en los principios físicos y matemáticos que rigen el comportamiento de la corriente eléctrica y sus efectos.

Conceptos básicos de la electricidad industrial

Para entender la electricidad industrial es necesario conocer algunos conceptos básicos que definen las magnitudes y las leyes que rigen el fenómeno eléctrico. Estos conceptos son:

Corriente eléctrica

La corriente eléctrica es el flujo ordenado de electrones a través de un conductor. La corriente eléctrica se mide en amperios (A) y se representa por la letra I. La corriente eléctrica puede ser continua (CC) o alterna (CA). La corriente continua es aquella que fluye siempre en el mismo sentido, mientras que la corriente alterna es aquella que cambia periódicamente su sentido y su valor.

Tensión eléctrica

La tensión eléctrica es la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito. La tensión eléctrica se mide en voltios (V) y se representa por la letra U o V. La tensión eléctrica es la causa que origina el movimiento de los electrones o la corriente eléctrica. La tensión eléctrica también puede ser continua o alterna.

Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica. La resistencia eléctrica se mide en ohmios (Ω) y se representa por la letra R. La resistencia eléctrica depende del material, la longitud, la sección y la temperatura del conductor. La resistencia eléctrica se relaciona con la tensión y la corriente mediante la ley de Ohm: U = I x R.

Potencia eléctrica

La potencia eléctrica es la cantidad de energía eléctrica que se transforma o se consume por unidad de tiempo en un circuito. La potencia eléctrica se mide en vatios (W) y se representa por la letra P. La potencia eléctrica se calcula multiplicando la tensión por la corriente: P = U x I.

Componentes de una instalación eléctrica industrial

Una instalación eléctrica industrial es el conjunto de elementos que permiten generar, transportar, distribuir y utilizar la energía eléctrica en una industria. Los componentes principales de una instalación eléctrica industrial son:

Generadores

Los generadores son máquinas que convierten otras formas de energía (mecánica, térmica, química, etc.) en energía eléctrica. Los generadores pueden ser de corriente continua o alterna, según el tipo de corriente que producen. Los generadores más comunes son los alternadores, que generan corriente alterna a partir del movimiento rotatorio de un imán o un electroimán.

Transformadores

Los transformadores son dispositivos que permiten modificar los valores de tensión y corriente alterna sin cambiar su frecuencia ni su potencia. Los transformadores se basan en el principio de inducción electromagnética, que consiste en generar una tensión alterna en un circuito secundario a partir del campo magnético variable creado por una corriente alterna en un circuito primario. Los transformadores pueden ser elevadores o reductores, según aumenten o disminuyan la tensión.

Conductores

Los conductores son materiales que permiten el paso fácil de la corriente eléctrica. Los conductores más utilizados son los metales, como el cobre o el aluminio. Los conductores se clasifican según su forma en cables o barras. Los cables son conductores flexibles formados por varios hilos metálicos aislados entre sí. Las barras son conductores rígidos formados por una sola pieza metálica.

Interruptores

Los interruptores son dispositivos que permiten abrir o cerrar un circuito eléctrico mediante un mecanismo manual o automático. Los interruptores pueden ser unipolares o bipolares, según corten uno o dos conductores del circuito. Los interruptores más comunes son los interruptores automáticos magnetotérmicos (I.A.M.), que protegen el circuito contra sobrecargas y cortocircuitos.

Protecciones

Las protecciones son dispositivos que evitan daños a las personas o a los equipos ante situaciones anormales en el circuito eléctrico, como sobretensiones, sobrecorrientes o contactos indirectos. Las protecciones más comunes son los fusibles, los relés térmicos, los diferenciales y las puestas a tierra.

Cargas

```html Instrumentos de medición eléctrica

Los instrumentos de medición eléctrica son dispositivos que permiten medir las magnitudes eléctricas de un circuito, como la tensión, la corriente, la resistencia y la potencia. Los instrumentos de medición eléctrica se conectan al circuito mediante unos terminales llamados puntas de prueba. Los instrumentos de medición eléctrica más comunes son:

Multímetro

El multímetro es un instrumento que puede medir varias magnitudes eléctricas, como la tensión, la corriente y la resistencia. El multímetro tiene una pantalla donde se muestra el valor de la magnitud medida y un selector que permite elegir el tipo y el rango de medida. El multímetro puede ser analógico o digital, según el tipo de pantalla que tenga.

Amperímetro

El amperímetro es un instrumento que mide la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un circuito. El amperímetro se conecta en serie con el circuito y tiene una resistencia interna muy baja para no alterar el funcionamiento del circuito. El amperímetro puede ser analógico o digital, según el tipo de pantalla que tenga.

Voltímetro

El voltímetro es un instrumento que mide la diferencia de potencial o tensión eléctrica entre dos puntos de un circuito. El voltímetro se conecta en paralelo con el circuito y tiene una resistencia interna muy alta para no consumir corriente del circuito. El voltímetro puede ser analógico o digital, según el tipo de pantalla que tenga.

Ohmímetro

El ohmímetro es un instrumento que mide la resistencia eléctrica de un conductor o de un componente. El ohmímetro se conecta a los extremos del conductor o del componente y genera una pequeña corriente que pasa por él. El ohmímetro mide la caída de tensión que se produce en el conductor o en el componente y calcula su resistencia mediante la ley de Ohm. El ohmímetro puede ser analógico o digital, según el tipo de pantalla que tenga.

Wattímetro

El wattímetro es un instrumento que mide la potencia eléctrica que consume o entrega un circuito o un componente. El wattímetro se conecta al circuito mediante dos terminales: uno para medir la tensión y otro para medir la corriente. El wattímetro multiplica la tensión por la corriente y muestra el resultado en vatios. El wattímetro puede ser analógico o digital, según el tipo de pantalla que tenga.

Seguridad en el trabajo con electricidad industrial

El trabajo con electricidad industrial implica riesgos para las personas y los equipos, por lo que es necesario seguir unas normas de seguridad para prevenir accidentes y daños. Algunas de las medidas de seguridad más importantes son:

Normas de seguridad eléctrica

Las normas de seguridad eléctrica son las reglas que establecen las condiciones técnicas y legales para el diseño, instalación, operación y mantenimiento de los sistemas eléctricos industriales. Las normas de seguridad eléctrica tienen como objetivo garantizar la calidad, la eficiencia y la seguridad del servicio eléctrico, así como proteger a las personas y al medio ambiente. Las normas de seguridad eléctrica pueden ser nacionales o internacionales, según el ámbito de aplicación.

Equipos de protección personal

Los equipos de protección personal son los elementos que utilizan los trabajadores para protegerse de los riesgos eléctricos en su actividad laboral. Los equipos de protección personal deben ser adecuados al tipo y nivel de riesgo al que se expone el trabajador, así como estar homologados y en buen estado. Algunos ejemplos de equipos de protección personal son: guantes aislantes, calzado aislante, casco con visera, gafas protectoras, ropa ignífuga, etc.

Riesgos eléctricos y medidas de prevención

Los riesgos eléctricos son las situaciones que pueden provocar daños a las personas o a los equipos por efecto de la electricidad. Los riesgos eléctricos más comunes son: contacto directo con partes activas del circuito, contacto indirecto con masas puestas accidentalmente bajo tensión, sobretensiones transitorias o permanentes, sobrecorrientes por sobrecargas o cortocircuitos, arcos eléctricos o explosiones por chispas o llamas.

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Preguntas frecuentes

A continuación, te presentamos algunas preguntas frecuentes sobre la electricidad industrial y sus respuestas.

Qué diferencia hay entre electricidad industrial y electricidad residencial?

La electricidad industrial y la electricidad residencial se diferencian por el tipo y el nivel de tensión que utilizan, así como por el tipo y la complejidad de las instalaciones y los equipos que emplean. La electricidad industrial suele utilizar corriente alterna trifásica de alta tensión (380 V o más) y requiere de sistemas de generación, transformación, distribución y control más sofisticados y potentes. La electricidad residencial suele utilizar corriente alterna monofásica o bifásica de baja tensión (220 V o menos) y requiere de sistemas más sencillos y menos potentes.

Qué es un automatismo eléctrico?

Un automatismo eléctrico es un sistema que permite controlar el funcionamiento de una máquina o un proceso industrial de forma automática, sin intervención humana. Un automatismo eléctrico está compuesto por sensores, actuadores, dispositivos de mando y dispositivos de control. Los sensores detectan las variables del proceso, los actuadores ejecutan las acciones sobre la máquina o el proceso, los dispositivos de mando establecen las órdenes o las consignas y los dispositivos de control procesan la información y generan las señales de control.

Qué es un variador de frecuencia?

Un variador de frecuencia es un dispositivo que permite modificar la velocidad de giro de un motor eléctrico de corriente alterna. Un variador de frecuencia funciona cambiando la frecuencia y la tensión de la corriente que alimenta al motor, según la ley de V/Hz. Un variador de frecuencia permite optimizar el rendimiento y el consumo energético del motor, así como adaptar su velocidad a las necesidades del proceso.

Qué es una puesta a tierra?

Una puesta a tierra es una conexión eléctrica entre una parte metálica de una instalación o un equipo y la tierra física. Una puesta a tierra tiene como objetivo evitar que se produzcan tensiones peligrosas en las partes metálicas por efecto de contactos indirectos, descargas atmosféricas o fallos en el aislamiento. Una puesta a tierra también permite evacuar las corrientes de falta hacia la tierra y facilitar la actuación de las protecciones.

Qué es un cortocircuito?

Un cortocircuito es una conexión accidental entre dos puntos de un circuito eléctrico con distinta tensión. Un cortocircuito provoca una corriente muy elevada que puede dañar los componentes del circuito o provocar incendios o explosiones. Un cortocircuito se puede producir por defectos en el aislamiento, por contactos accidentales con objetos metálicos o por sobretensiones transitorias.