Electricidad en Refrigeración 1

Electricidad en refrigeración 1

2. Concepto de electricidad
Tipodeenergíaqueseproduceapartirdelmovimientodeloselectroneslibresde
losátomos.Laelectricidadpuedeseralternaocontinua(directa),siendolaalterna
laqueseusaparaalimentarloscompresoresymotoresenunsistemade
refrigeración.Lacontinuaesposibleencontrarlaenlossistemasdecontroldelos
equipos.
Conductividad
Es la capacidad de un material, de conducir electricidad a través de él.
Resistencia
Se representa con la letra “R”. Es la oposición que ofrece un conductor
o carga al paso de corriente eléctrica a través de él. Se mide en ohmios,
cuyo símbolo es la letra griega omega “Ω”

3. Tensión
Tambiénllamadadiferenciadepotencialovoltaje,Eslapresiónejercidaporuna
fuentedesuministrodeenergíaeléctricasobreloselectronesparamovilizarlos.
Estasemideenvoltios,ysesimbolizaconlaletra“V”;quetambiéneslaletracon
laqueidentificamosestamagnitud.Algunostextoslarepresentanconlaletra“E”.
Intensidad
Tambiénllamadacorrienteoamperaje,eidentificadaconlaletra“I”,esla
cantidaddeelectricidadqueatraviesaunconductor.EstasemideenColumbus/s,
locualesllamadoamperio,ysesimbolizaconlaletra“A”.
Potencia Eléctrica
Identificadaconlaletra“P”,eslarelaciónentreelflujodelacorrienteeléctricay
eltiempo.Enotraspalabras,podríamosdecirquelavelocidadalaqueseconsume
laenergía.EstasemideenJoules/s,locualsedenominawatt(vatio),yse
simbolizaconlaletra“W”.

4. Circuito
Un circuito en un camino cerrado por el que circula la corriente eléctrica.
Tipos de circuitos
Loscircuitossepuedenclasificarporsuforma,porsupropósito,yporeltipode
cargaqueposeen.
Tiposdecircuitosegúnsuforma:
Basadosensuformaloscircuitospuedenser:
1.Circuitoenserie
Doselementosestánenseriecuandoelfinaldeunodeellos,estaconectadoal
iniciodelotro.

5. 2.Circuitoenparalelo
Doselementosestánenparalelocuandosusiniciosyfinalesestánconectados
entresí.
3.Circuitomixto
Uncircuitomixtoesaquelenelquehayelementosenserieyenparalelo.

6. Tiposdecircuitosegúnsupropósito:
Basadosensupropósitoloscircuitospuedenser:
1.Circuitodepotenciaodefuerza
Eselencargadodellevarlaenergíaquenecesitaunequipoomáquinapara
ponerseenmarchaoenfuncionamiento.Alhablardeequipoenrefrigeración
nosreferimosacompresores,motores,resistenciasetc.
2.Circuitodemandoodecontrol
Eselencargadodemanipularelcircuitodepotencia(permitirointerrumpirel
pasodecorrientequeselesuministraaunequipo),lanzaralertas,notificarsi
elequipoestáenfuncionamientooapagado,entreotrasfunciones.
Enestoscircuitosencontraremoselementoscomocontactores,pulsadores,luces
piloto,relés,etc.

7. Tiposdecircuitosegúnsucarga:
Basadoseneltipodecargaqueposeen,loscircuitospuedenser:
1.CircuitoResistivo
Esteeltipodecircuitomásbásico.Esaquelenelquetodaslascargasdel
circuitosonresistencias.
2.CircuitoRLC
Esaquelenelqueademásderesistencias(R),tambiénpesebobinas
(Inductancia(L))ycapacitores(Capacitancia(C)).
Estoscircuitosseránincluidoslevementeenelanálisisdecircuitos,sololo
necesarioparatécnicoderefrigeración.

8. Análisis de circuitos
Analizaruncircuitoesimplementarlasherramientasnecesariasparaconocercada
unadelasmagnitudesdecadaunodeloselementosdedichocircuito.
Lasherramientasqueusaremosenestapresentaciónson:
1.Reducciónderesistencias
2.LeydeOhm
3.LeydeWatt
Tengaencuentaqueestasnosontodaslasherramientasusadasenanálisisde
circuitos,yquenolasprofundizaremostantocomosehacealestudiarelectricidad.

9. Reducción de resistencias
Cuandohablamosdereducciónderesistencias,decimosquepodemoshallarun
valorderesistenciaequivalenteparadosomásresistencias.Elcomportamientode
lasresistenciasdependedelaformadelcircuito:
Cuandodosomásresistenciasestánenserie,parahallarlaresistenciaequivalente
entreellas,susvaloresderesistenciasesumanasí:
R1
R2
R3
5Ω
8Ω
10Ω
La resistencia equivalente (R
e) sería la suma de R1, R2 y R3.
R
e= R1+R2+R3
R
e= 5Ω+10Ω+8Ω = 23Ω

10. Luegodehallarunaresistenciaequivalente,podemosre-escribirelcircuito.Esto
nosfacilitaráeltrabajo,cuandolasresistenciasareducirseanmuchas.Enelcaso
denuestroejemploquedaríaasí:
R
e
23Ω
Porúltimo,cuandoalreducirresistenciaslogramostenerunasolaequivalente,
comoennuestroejemplo,lallamamosresistenciatotalysesimbolizaasí:R
T.
Entoncesnuestrocircuitoquedadelasiguientemanera:
R
T
23Ω

11. Ahora,cuandodosomasresistenciasestánenparalelo,sehallalainversadela
resistenciaequivalentesumandolasinversasdelasresistenciasasí:
R1 R2
4Ω6Ω
R3
4Ω
1
??????
??????
=
1
??????1
+
1
??????2
+
1
??????3
Es decir:
1
??????
??????
=
1
6Ω
+
1
4Ω
+
1
4Ω
Parafacilitaresteprocesorealizaremoslareduccióndedosendos,puesestonos
permitirásimplificarlaoperación.Tengaencuentaqueparalasimplificacióndela
formula,seusaránoperacionesbásicasmatemáticasqueustedyadeberíasaber.
Lasimplificaciónsehaceenlasiguientepagina.

12. Nuestra formula inicial es:
1
??????
??????
=
1
??????1
+
1
??????2
Haciendo la operación de fraccionarios tenemos:
1
??????
??????
=
??????1+??????2
??????1∗??????2
Ahora, para hallar la inversa de una fracción se intercambian su numerador y
denominador, por lo que tenemos:
??????
??????=
??????1∗??????2
??????1+??????2
Lo anterior se puede resumir en la siguiente expresión:
La resistencia equivalente de dos resistencias que están en paralelo es igual al
producto de ellas, sobre su suma.

13. Volviendo a nuestro ejemplo tenemos:
R1 R2
4Ω6Ω
R3
4Ω
La reducción se hará de derecha a izquierda. Entonces, inicialmente reduciremos R2 y R3
??????
??????=
??????2∗??????3
??????2+??????3
Remplazando tenemos ??????
??????=
4∗4
4+4
Solucionando arriba y abajo tenemos
??????
??????=
16
8
??????
??????=2Ω
Con este valor re-escribimos el circuito:
“vaya a la siguiente pagina”

14. R1
R
e(2,3)
2Ω6Ω
Ahora,hallamoslaresistenciaequivalenteentreestasdos,yenbaseala
explicacióndadaanteriormentelallamaremosresistenciatotal(R
T).
??????
??????=
??????1∗??????
??????(2,3)
??????1+??????
??????(2,3)
Remplazando tenemos ??????
??????=
6∗2
6+2
Resolviendo tenemos
??????
??????=
12
8
??????
??????=1,5Ω
En la siguiente pagina re-escribiremos el circuito nuevamente

15. R
T
1,5Ω
Finalmente, haremos reducción de resistencias en un circuito mixto:
R1
2Ω 6Ω
R2
R3 R4
5Ω2,5Ω
Como lo hicimos anteriormente, la reducción se hará de derecha a izquierda

16. Entonces tenemos:
??????
??????=
??????3∗??????4
??????3+??????4
=
2∗6
2+6
=
12
8
=1,5Ω
Re-escribiendo el circuito tenemos
1,5Ω
R
e(3,4)
5Ω2,5Ω
Nuestro nuevo circuito equivalente tiene tres resistencias en serie, así que nuestra
resistencia total será:
??????
??????=??????1+??????2+??????
??????(3,4)=2,5+5+1,5=9Ω
R2R1

17. Re-escribimos nuestro circuito así
R
T
9Ω
Si desea ver un ejemplo más complejo
haga clic AQUI

18. Ley de Ohm
Laleydeohmexpresaelsiguienteenunciado:
Laintensidaddelacorrienteeléctricaquecirculaa
travésdeunconductory/ounacargaresistiva,es
directamenteproporcionalalatensiónqueseestá
aplicando,einversamenteproporcionalalaresistencia
dedichoelemento.Yestosereflejaenlasiguiente
formula:
V = I · R

19. Ahora,debemostenerencuentaelcomportamientodelatensiónyla
intensidadsegúnlaformadelcircuito,elcualesdescritoacontinuación:
Primeromiremoslatensión.
1.Cuandodosomáselementosestánenserie,latensiónqueseles
suministrasedistribuyeentreellos,detalmaneraquelasumadelos
voltajesdecadaelemento,esigualalatensióntotalsuministrada.
R2
10V
8V
7V R3
R1
25V

20. 2.Cuandodosomáselementosestánenparalelo,latensióneslamisma
paracadaunodeellos,yesevaloreselmismodelatensión
suministrada.
R1 R2
25V25V
R3
25V
25V

21. Ahoramiremoslaintensidad.
1.Cuandodosomáselementosestánenserie,laintensidaddecadauno
deelloseslamisma.
R2
10A
10A
10A R3
R1
10A

22. 2.Cuandodosomáselementosestánenparalelo,laintensidad
suministradasedistribuyeentreellos.
R1 R2
2,5A6A
R3
1,5A
10A

23. Ahora,delaformulaoriginaldelaleydeohm,podemosdespejarpara
encontrarformulasquenospermitanhallarintensidadyresistencia.
Laformulaoriginales�=??????∗??????
DespejandoItenemos:??????=
??????
??????
YdespejandoRtenemos:??????=
??????
??????

24. Debemostenerclaro,quecadamagnituddebecorresponderaun
elementoespecífico,oensudefectoaunatotalidad.Porejemplosinos
referimosaunelementoR3,lasformulasquedaríasasí:
Laformulaoriginales�
3=??????
3∗??????
3
DespejandoItenemos:??????
3=
??????3
??????3
YdespejandoRtenemos:??????
3=
??????
3
??????
3

25. Parailustrartodoesto,realizaremosunejemploenelquehallaremos
todaslasmagnitudesparacadaunodeloselementos,partiendodel
circuitomixtoqueusamosenlareducciónderesistencias.
2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V

26. Delcircuitoplanteadodebemoshallarlassiguientesmagnitudes:
1.R
T
2.V
T
3.I
T
4.V
1
5.V
2
6.V
3
7.V
4
8.I
1
9.I
2
10.I
3
11.I
4
“Estas magnitudes no serán halladas
exactamente en el orden planteado, sino
según se vayan dando en el ejercicio.”

27. Comoyaconocemosdelareducciónderesistenciaslaincógnita#1(R
T)
(pagina17),yelejercicionosdala#2,voltajetotal(V
T)(pagina25)
queeselmismodelafuente,podemoshallarlaincógnita#3(I
T).
Entoncestenemos:
??????
??????=
�
??????
??????
??????
Remplazando y resolviendo tenemos
??????
??????=
24
9
=2,67A
Re-escribimos el circuito con estos datos

28. 2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V
9Ω
2,67A
Comoyaaprendimos,cuandodoselementosestánenserie,suintensidad
eslamisma,ydadoqueR1yR2estánenserieconlafuente,comparten
sumismacorriente,porloqueyahemoshalladolasincógnitas#8(I
1)y
#9(I
2).
Re-escribimoselcircuitoconnuestrosnuevosdatos.

29. 2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V
9Ω
2,67A
2,67A2,67A
TeniendolosvaloresderesistenciaeintensidaddeR1yR2,podemos
procederadeterminarsusvoltajes.Incógnitas#4y#5.
�
1=??????
1∗??????
1
�
1=2,67∗2,5
�
1=6,67�
�
2=??????
2∗??????
2
�
2=2,67∗5
�
2=13,35�

30. 2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V
9Ω
2,67A
2,67A2,67A
Re-escribiendo nuestro circuito tenemos
Delapagina16,sabemosquelaresistenciaequivalentedeR3yR4es
de1,5Ω;lacualestáenserieconR1yR2,porloquetieneuna
intensidadde2,67A;Ahora,yaqueR3yR4estánparalelo,tienenla
mismatensión,demaneraquesihallamoselvoltajedesuequivalencia,
esteseráelmismodecadaunadeellas.
6,67V 13,33V

31. Partiendodenuestraformulatenemos�
??????(3,4)=??????
??????(3,4)∗??????
??????(3,4)
Alremplazartenemos�
??????(3,4)=2,67∗1,5
Yalresolvernosqueda�
??????3,4=4�
Comovimosenlapaginaanterior,�
??????(3,4)=�
3=�
4
Loquesignificaqueyaencontramoslasincógnitas#6y#7.
Verifique que la suma de V
1, V
2, y V
e(3,4)sea igual al voltaje de la fuente
o voltaje total.

32. Re-escribiendo nuestro circuito tenemos
2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V
9Ω
2,67A
2,67A2,67A
6,67V 13,33V
4V4V

33. Finalmente, usamos los datos hallados para calcular las incógnitas #10
(I
3) y #11 (I
4).
??????
3=
�
3
??????
3
??????
3=
4
2
??????
3=2??????
??????
4=
�
4
??????
4
??????
4=
4
6
??????
4=0,67??????
Verifique que ??????
3+??????
4=??????
??????(3,4)

34. Re-escribimos nuestro circuito resuelto
2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V
9Ω
2,67A
2,67A2,67A
6,67V 13,33V
4V4V
0,67A2A

35. Repasandonuestrasincógnitastenemos:
1.R
T=9Ω
2.V
T=24V
3.I
T=2,67A
4.V
1=6,67V
5.V
2=13,33V
6.V
3=4V
7.V
4=4V
8.I
1=2,67A
9.I
2=2,67A
10.I
3=2A
11.I
4=0,67A
2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V
9Ω
2,67A
2,67A2,67A
6,67V 13,33V
4V4V
0,67A2A

36. Ley de Watt
Estaestablecequelapotenciaeléctricaes
directamenteproporcionalalatensióndeun
circuito,yalaintensidadquecirculaporél.
Planteamientoquegeneralasiguienteformula:
P = V · I

37. Tengaencuentaquelapotenciamencionadaenelenunciadoyusadaen
laformulaespotenciaeléctrica.Sisetienelapotenciamecánicadeun
motoreléctrico,sepuedehallarlapotenciaeléctricaconelsiguiente
factordeconversión:
1ℎ??????=750�=
3
4
??????�=0,75??????�

38. DelaformulaprincipaldelaleydeWattpodemosderivarformulas
parahallarlaintensidadylatensiónapartirdelapotenciaasí:
??????=�∗??????
�=
??????
??????
??????=
??????
�
Hallaremos ahora las
potencias del circuito
resuelto anteriormente

39. 2Ω 6Ω
R3 R4
5Ω2,5Ω
R1 R2
24V
9Ω
2,67A
2,67A2,67A
6,67V 13,33V
4V4V
Nuestro circuito es:
??????
1=�
1∗??????
1
??????
1=6,67∗2,67
??????
1=17,81�
??????
2=�
2∗??????
2
??????
2=13,33∗2,67
??????
2=35,59�
0,67A2A

40. ??????
3=�
3∗??????
3
??????
3=4∗2
??????
3=8�
??????
4=�
4∗??????
4
??????
4=4∗0,67
??????
4=2,68�
La potencia total (P
T) siempre se calcula sumando todas las potencias,
independientemente de la forma del circuito. En nuestro ejemplo sería:
??????
??????=??????
1+??????
2+??????
3+??????
4
??????
??????=17,81+35,59+8+2,68=64,08�

41. EnlaleydeOhmtenemosformulasquerelacionanlatensión,la
intensidadylaresistencia.PorotroladolaleydeWatt,relacionaensus
formulaslapotencia,laintensidadylatensión.Pero,hágaselas
siguientespreguntas,¿quesucederíasituvieselapotenciayla
resistenciadeunelementoymepidenhallarsutensión?o¿Cómopuedo
hallarlapotenciateniendolaintensidadylaresistencia?
Estas incógnitas la resolveremos relacionando las formulas dadas en la
ley de Ohm y la ley de Watt. Como lo veremos en la siguiente pagina.

42. Despejamos“I”enlaformulaprincipaldelaleydeOhm:
??????=
�
??????
EstevalorloremplazamosenlaformulaprincipaldelaleydeWatt
??????=�∗??????
??????=�∗
�
??????
Ynosqueda
??????=
�
2
??????
(1)

43. Despejando“V”delaformulaanteriortenemos
�=
2
??????∗??????
Despejando“R”nosqueda
??????=
�
2
??????
(2)
(3)

44. AhoraremplazamoslaformulaoriginaldelaleydeOhmenlaformula
delaleydeWatt:
??????=??????∗??????∗??????
Operandonosqueda
??????=??????
2
∗??????
Despejando“I”enestaformulatenemos
??????=
??????
??????
(4)
(5)

45. Despejando“R”enlaformula(4)nosqueda
??????=
??????
??????
2
(6)
Comopudoobservar,alcombinarlasformulasdelasleyesdeOhmy
Wattobtenemos6formulasadicionales.
Uselosdatosdelosejemplosrealizadosduranteestapresentaciónpara
comprobarquelasigualdadesdeesas6formulassecumplen.

46. Autoevaluación
Enelsiguientecircuitohalletodasmagnitudesparacadaelemento(V,I,P),
asícomolasmagnitudestotales(V
T,I
T,R
TyP
T).