Principios de Electricidad

SENA
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE
REGIONAL DISTRITO CAPITAL

CENTRO DE METALURGIA Y SOLDADURA
2006

FUNDAMENTOS DE:
ELECTRICIDAD BÁSICA

FUNDAMENTOS DE
ELECTRICIDAD
BÁSICA

CAPITULO – I
NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD
MATERIA
ELEMENTOS Y COMPUESTOS
ATOMOS Y MOLÉCULAS
ESTRUCTURA DEL ATOMO
ATOMOS DE ELEMENTOS DISTINTOS
NIVEL DE ENERGIA DE UN ELECTRÓN
ESTRUCTURA ATOMICA DE
ELEMENTOS COMUNES
ELECTRONES LIBRES
CAPAS ENERGÉTICAS
DIAGRAMA DE CAPAS ENERGÉTICAS O ELECTRÓNICAS
ESTRUCTURA DEL ATOMO DE COBRE
IONIZACION
LA CARGA ELECTRICA
LEY DE LA SCARGAS ELÉCTRICAS
EL COULOMB
CAPITULO - II
QUE ES CORRIENTE
QUE ES ENERGIA
ORIGENES DE LA ENERGIA
CLASES DE ENERGIA
TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGIA
CONDUCTORES DE ENERGIA
PROPIEDADES DE LA ENRGIA
QUE ES EL VOLTIO
QUE ES EL AMPERIO
LEY DE OHM
TRIANGULO DE OHM


CAPITULO – III
CLASES DE CORRIENTE Y SUS ORIGENES
CORRIENTE ALTERNA
VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA
CORRIENTE CONTINUA
QUE ES POLARIDAD
CLASES DE POLARIDAD
POLARIDAD DIRECTA
POLARIDAD INVERTIDA
VENTAJAS DE LA CORRIENTE CONTINUA
CONDUCTORES
SEMICONDUCTORES
AISLANTES
EL ARCO ELÉCTRICO
COMPONENTES DEL ARCO ELÉCTRICO
COMO SE GENERA EL ARCO ELÉCTRICO
ESTABILIDAD DEL ARCO ELÉCTRICO
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DEL ARCO ELÉCTRICO
QUE ES EL SOPLO MAGNETICO
COMO SE EVITA EL SOPLO MAGNETICO
EFECTOS DE LA CORRIRNTE Y EL VOLTAJE EN LA SOLDADURA
EFECTOS DEL CAMBIO DE POLARIDAD


CONTENIDO



NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD


ATOMOS
SON PARTICULAS MICROSCOPICAS IGUALES QUE COMPONEN UN ELEMENTO PURO. EJEMPLO: Al, Cu, C, Ge, Si, Mo, Mn, Ti, Au, Fe, Zn. Etc.

MOLECULAS
SON UNA COMBINACION DE ELEMENTOS MICROSCOPICOS QUE CONSERVAN LAS CARACTERISTICAS ORIGINALES DE UN COMPUESTO
EJEMPLO: EL H2O ( HIDROGENO Y OXIGENO )
AZUCAR, VIDRIO, YESO etc.
COMPUESTOS
ELEMENTOS

· ES TODO AQUELLO QUE TIENE MASA Y OCUPA UN LUGAR EN EL ESPACIO.
SE ENCUENTRA EN ESTADO SOLIDO, LIQUIDO Y GASEOSO.
· PARA CONOCER LA NATURALEZA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA DEBEMOS CONOCER PRIMERO LA ESTRUCTURA INTERNA DE LOS SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASEOSOS
· CUANDO UN LIQUIDO PASA A SÓLIDO LOS ÁTOMOS SE ACOMODAN DE UNA MANERA CARACTERÍSTICA A ESA SUSTANCIA.
· LA MATERIA SE COMPONE DE PARTICULAS MUY PEQUEÑAS LLAMADAS ATOMOS.
· LA MATERIA SE CLASIFICA EN DOS GRUPOS:

MATERIA

NEUTRON

CARGA NEUTRA FUNDAMENTAL QUE SE ENCUENTRA EN EL NUCLEO

PROTON
ES LA CARGA POSITIVA FUNDAMENTAL
EL NUMERO DE PROTONES DE UN ATOMO RECIBE EL NOMBRE DE: NUMERO ATOMICO
EJEMPLO:
EL ATOMO DE SILICIO TIENE 14 PROTONES EN SU NÚCLEO, POR TANTO SU NUMERO ATOMICO ES 14




EL ELECTRON

ES LA CARGA ELECTRICA NEGATIVA FUNDAMENTAL.
SE DESPLAZA ALREDEDOR DELNUCLEO EN CAPAS CONCENTRICAS LLAMADAS ORBITAS
ESTRUCTURA DEL ATOMO
ELECTRONES
NUCLEO
PROTONES
Y
NEUTRONES
LOS ATOMOS ESTÁN FORMADOS POR PARTICULAS SUBATÓMICAS LLAMADAS:
ELECTRONES, PROTONES Y NEUTRONES


EL NUCLEO
NIVEL DE ENERGIA DE UN ELECTRON

· EL NIVEL DE ENERGIA DE UN ELECTRON ES PROPORCIONAL A SU DISTANCIA RESPECTO AL NUCLEO
· LOS NIVELES DE ENERGIA DE LOS ELECTRONES EN LAS CAPAS MAS LEJANAS DEL NUCLEO SON MAYORES QUE LOS DE LAS CAPAS MAS CERCANAS.
· LOS ELECTRONES QUE SE HALLAN EN LA CAPA EXTERNA SE DENOMINAN ELECTRONES DE VALENCIA
· SI A UN MATERIAL SE LA APLICA ENERGIA EXTERNA EN FORMA DE CALOR, LUZ O ENERGIA ELECTRICA SUS ELECTRONES GANAN ENERGIA, LO CUAL LOS ELEVA A UN NIVEL SUPERIOR DE ENERGIA.
· UN ATOMO QUE HA GANADO ENERGIA ES INESTABLE Y SE DICE QUE ESTA EN ESTADO DE EXITACION.


· DIFIEREN ENTRE SI POR EL NUMERO DE ELECTRONES Y PROTONES
· EN SU ESTADO NATURAL UN ATOMO DE CUALQUIER ELEMENTO CONTIENE IGUAL NUMERO DE ELECTRONES Y PROTONES.
· EL ATOMO MAS SIMPLE ES EL DE HIDROGENO, CONTIENE 1 PROTON Y 1 ELECTRON.
· EN SEGUNDO LUGAR ESTA EL ATOMO DE HELIO, QUE CONTIENE DOS PROTONES Y DOS ELECTRONES
· LA ENERGIA DE UN ATOMO NEUTRO ES IGUAL A LA SUMA DE LA ENERGIA DE SUS ELECTRONES
ATOMOS DE ELEMENTOS DISTINTOS

No DE ELECTRONES
CAPA
NUCLEO
NUCLEO
ATOMO DE SILICIO
NUCLEO
14 PROTONES
14 NEUTRONES
TERCERA CAPA:
4 ELECTRONES
SEGUNDA CAPA: 8 ELECTRONES
PRIMERA CAPA: 2 ELECTONES















14 P
14 N


ATOMO DE HIDROGENO
CAPA
No DE ELECTRON
ATOMO DE HELIO



2 P
2 N




1 P

ESTRUCTURA ATOMICA DE ELEMENTOS COMUNES
ELECTRONES LIBRES





· CUANDO UN ELECTRON SE HA MOVIDO HACIA LA CAPA EXTERIOR DE SU ATOMO, LA ATRACCION PRODUCIDA POR LOS PROTONES DEL NUCLEO SERA MINIMA.
· SI SE APLICA SUFICIENTE ENERGIA AL ATOMO, ALGUNOS DE SUS ELECTRONES SITUADOS EN LA CAPA EXTERIOR (Electrones de Valencia) LO ABANDONARAN.
· ESTOS ELECTRONES RECIBEN EL NOMBRE DE ELECTRONES LIBRES Y SU MOVIMIENTO ES EL CAUSANTE DE LA CORRIENTE ELECTRICA EN UN CONDUCTOR METALICO












CAPAS ENERGETICAS




· CADA CAPA DE UN ATOMO SOLO PUEDE CONTENER CIERTO NUMERO MAXIMO DE ELECTRONES, SIN PERDER SU ESTABILIDAD. ESE NUMERO RECIBE EL NOMBRE DE CUOTA DE UNA CAPA
· LOS ELECTRONES QUE ORBITAN SE ENCUENTRAN EN CAPAS SUCESIVAS DENOMINADAS: K, L, M, N, O, P, Q EN ORDEN CRECIENTE DE DISTANCIAS RESPECTO AL NUCLEO.
· EL NUMERO MAXIMO DE ELECTRONES DE CADA CAPA ESTA DETERMINADO POR LA ESTABILIDAD.
· DESPUES QUE LA CAPA ´´ K ´´ SE LLENA CON 2 ELECTRONES, EN LA CAPA ´´ L ´´ PUEDE ACOMODAR HASTA 8 ELECTRONES.
· EL NUMERO MAXIMO DE ELECTRONES EN LAS CAPAS RESTANTES PUEDE SER: 8, 18 o 32 EN LOS DIFERENTES ELEMENTOS. SIN EMBARGO, EL MAXIMO PARA LA CAPA EXTERIOR SIEMPRE SERA 8. ( VER DIAGRAMA )




















DIAGRAMA CAPAS ENERGETICAS O ELECTRONICAS


CUOTA DE ELECTRONES PARA CADA CAPA







































ATOMO DE COBRE




NUCLEO:
29 P. - 34 N


PRIMERA CAPA:
2 - ELECTRONES
SEGUNDA CAPA:
8 -ELECTRONES


29 P
29 N


TERCERA CAPA:
18 -ELECTRONES



CUARTEA CAPA:
1 -ELECTRON













ESTRUCTURA DEL ATOMO DE COBRE




· EN EL ATOMO DE COBRE HAY 29 PROTONES EN EL NUCLEO, Y 29 ELECTRONES EN SUS ORBITAS
· LA PRIMERA CAPA ´´ K ´´ SE LLENA CON ´´2´´ ELECTRONES
· LA SEGUNDA CAPA ´´ L ´´ SE LLENA CON ´´8´´ ELECTRONES
· LA TERCERA CAPA ´´ M ´´ SE LLENA CON ´´ 18´´ ELECTROINES
· LA CUARTA CAPA ´ ´N ´´ SE LLENA CON ´´1´´ ELECTRON

· CUANDO LA CAPA ´ ´K ´´ SE LLENA CON ´´2´´ ELECTRONES, SE TRATA DEL GAS INERTE ´´ HELIO ´´
· SI LA CUOTA DE LA CAPA EXTERIOR DE UN ATOMO ESTA CUBIERTA, SE DICE QUE EL ELEMENTO CON ESTA CLASE DE ATOMO ES ´´ INERTE ´´.
· SI LA CAPA EXTERNA NO TIENE COMPLETA SU CUOTA DE ELECTRONES, PUEDE ADQUIRIRLOS O CEDERLOS. NOTA: CUANDO EL ATOMO DE COBRE PIERDE UN ELECTRÓN EN SU CAPA EXT. SE CONV. EN ION (+)

















IONIZACION






· IONIZACION ES EL PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS ATOMOS ADQUIEREN O PIERDEN ELECTRONES

· SI UN ATOMO PIERDE UNO O MAS ELECTRONES DE SU CAPA EXTERIOR, LOS PROTONES EXCEDEN A LOS ELECTRONES Y EL ATOMO ADQUIERE CARGA ELECTRICA NETA POSITIVA. EN ESTA CONDICION EL ATOMO SE LLAMA ´´ IÓN POSITIVO ´´.

· SI UN ATOMO ADQUIERE ELECTRONES, SU CARGA ELECTRICA NETA SE VUELVE NEGATIVA, Y SE
DICE QUE EL ATOMO ES UN ´´ ION NEGATIVO ´´.




















LA CARGA ELECTRICA
· COMO ALGUNOS ATOMOS PUEDEN PERDER ELECTRONES Y OTROS GANARLOS , ES POSIBLE PROVOCAR LA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES DE UN OBJETO A OTRO.
· CUANDO ESTO OCURRE , SE ALTERA LA DISTRIBUCIÓN DE CARGAS POSITIVAS Y NEGATIVAS IGUALES CON CADA OBJETO. POR LO TANTO, UN OBJETO CONTENDRÁ ELECTRONES EN EXCESO Y SU CARGA TENDRÁ POLARIDAD NEGATIVA (-) .
· EL OTRO OBJETO TENDRÁ EXCESO DE PROTONES Y SU CARGA DEBERA TENER POLARIDAD POSITIVA (+).
· CUANDO DOS OBJETOS TIENEN LA MISMA CARGA, ES DECIR , CUANDO AMBOS SON POSITIVAO O NEGATIVOS, SE DICE QUE TIENEN CARGAS IGUALES.
· CUANDO DOS CUERPOS TIENEN CARGAS DIFERENTES, O SEA CUANDO UN CUERPO ES POSITIVO (+) Y EL OTRO ES NEGATIVO (-), SE DICE QUE TIENEN CARGAS DISTINTAS U OPUESTAS.





















LEY DE CARGAS ELECTRICAS
LA LEY DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS PUEDE EXPRESARSE ASI:
· CARGAS IGUALES SE REPELEN; CARGAS OPUESTAS SE ATRAEN.
· SI SE COLOCA UNA CARGA NEGATIVA ( - ) SERCA DE OTRA CARGA NEGATIVA ( - ) LAS CARGAS SE REPELEN.
· SI SE COLOCA UNA CARGA POSITIVA ( + ) SERCA DE OTRA CARGA NEGATIVA ( - ) LAS DOS SE ATRAEN.







+



+
+





















EL COULOMB
· LA MAGNITUD DE LA CARGA ELECTRICA QUE POSEE UN CUERPO SE DETERMINA POR EL NUMERO DE ELECTRONES EN RELACION CON EL NUMERO DE PROTONES QUE HAY EN EL MISMO.
· EL SÍMBOLO PARA LA MAGNITUD DE LA CARGA ELECTRICA ES “ Q ”, Y LA UNIDAD PARA EXPRESARLA ES EL COULOMB ( C ).
· UNA CARGA NEGATIVA DE 1 COULOMB SIGNIFICA QUE EL CUERPO CONTIENE 6.25 X 10 MAS ELECTRONES QUE PROTONES.
18














QUE ES CORRIENTE
· SE DENOMINA CORRIENTE AL FLUJO DE ELECTRONES A TRAVES DE UN CONDUCTO O CIRCUITO.
· PARA PRODUCIR LA CORRIENTE, LOS ELECTRONES DEBEN MOVERSE POR EFECTO DE UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL.
· LA CORRIENTE SE PRESENTA CON EL SÍMBOLO “ I ”
· LA UNIDAD BASICA PARA MEDIR LA CORRIENTE ES EL AMPERE ( A ).
· UN AMPERE DE CORRIENTE SE DEFINE COMO EL MOVIMIENTO DE UN COULOMB QUE PASA POR CUALQUIER PUNTO DE UN CONDUCTOR DURANTE UN SEGUNDO.
EJEMPLO:
SI POR UN MEDIDOR FLUYE UNA CORRIENTE DE 2 Amp. DURANTE UN MINUTO ¿ CUANTOS COULOMBS PASAN POR EL MEDIDOR ?
1 Amp. ES IGUAL A (1C) UN COULOMB POR SEGUNDO ( C/S )
2 Amp. SON ( 2C/S ) DOS COULOMBS POR
COMO EN UN MINUTO HAY 60 SEGUNDOS, ENTONCES 60 X 2C = 120C PASAN POR EL MEDIDOR DE UN
MINUTO.
LA DEFINICIONSIÓN DE CORRIENTE PUEDE EXPRESARSE POR LA SIGUIENTE EXPRESIÓN:
EN LA CUAL: I = CORRIENTE EN Amp. Q = CARGA EN C. T = TIEMPO EN SEGUNDOS
Q

T
I





























QUE ES ENERGIA

Para entrar en materia debemos definir primero que es Energía, y para esto explicaremos de una forma sencilla diciendo que ENERGÍA ES LA CAPACIDAD DE HACER TRABAJO, cómo al frotar un peine en el cabello, este adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros. Al interpretar ésta propiedad decimos que el pine está Electrizado, que posee una carga Eléctrica o mejor que está cargado eléctricamente. La energía no se crea ni se destruye simplemente es transformada de un objeto a otro. SE PUEDE DEFINIR TAMBIEN COMO EL FLUJO DE ELECTRONES A TRAVES DE UN CIRCUITO CERRADO











ORIGENES DE LA ENERGIA

El origen y la naturaleza de la energía no se conocen aún, pero podemos decir que existe una intima relación entre energía y trabajo. Veamos un ejemplo de cómo se genera la energía Eléctrica en una Central Hidroeléctrica:
Primero que todo se represa gran cantidad de agua, se envía desde una altura considerable en caída libre a una turbina que a su vez esta acciona en movimiento de giro un alternador que está equipado y preparado para generar energía eléctrica. Esta energía es acumulada en unas baterías para luego ser enviada en alta tensión ( AT ), a las subestaciones de centrales eléctricas, en donde la corriente de alta tensión (AT) es transformada en corriente de baja tensión (BT), a través de unos transformadores que regulan la corriente alterna (AT) a: 440, 220 y 110 voltios.













CLASES DE ENERGÍA
Existen varias clases de energía y todas se transforman entre si las mas conocidas en nuestro medio son:



· ENERGÍA POTENCIAL
· ENERGIA CINETICA
· ENERGÍA SOLAR
· ENERGÍA NUCLEAR

· ENERGÍA SONORA
· ENRGIA LUMINOSA
· ENERGIA ESTATICA
· ENERGIA MAGNETICA
· ENERGIA QUÍMICA
· ENERGIA TERMICA
· ENERGIA MECANICA
· ENERGIA ELECTRICA
· ENERGIA HIDRÁULICA
· ENERGIA NEUMÁTICA

ENTRE OTRAS








TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA

· La energía puede ser convertida de potencial a cinética muchas veces. Por ejemplo la Fricción transforma la Energía Potencial que es la Fricción que hay entre un cuerpo en movimiento y otro estático, en Energía Calorífica. Ejemplo: la acción que ejercemos en la operación de limado, esmerilado, lijado etc., la fricción que hay entre la lima y la pieza a desbastar se transforma en calorífica.

· La energía se mide a través de su Unidad Científica que es el JULIO. Este nombre se debe al científico JAMES P. JOULE. Inglés que realizó gran investigación en el campo de la electricidad.
Un JULIO es el trabajo que se realiza al levantar el peso especifico de una Masa cualquiera a la altura de un metro en contra de la fuerza de la gravedad. Ej: levantar un martillo de 2.5 kg. A una altura de un metro. Esto se expresa de la siguiente manera: W=2.5 Julios ( el trabajo hecho o la energía es igual a 2.5 Julios

· En Soldadura Eléctrica el arco se forma a través de un circuito eléctrico cerrado donde el electrodo hace las veces de resistencia, derritiéndose junto con la zona a soldar del metal base.

· Para conocer la naturaleza de la energía eléctrica debemos conocer primero la estructura interna de los sólidos, líquidos y gaseosos. Pero esta vez solo trataremos los sólidos.

· Cuando un liquido pasa a Sólid, los átomos se acomodan de una manera característica a esa sustancia.



































CONDUCTORES DE ENERGIA

· Son cuerpos en cuyo interior hay cargas libres que se mueven por la fuerza ejercida sobre ellos por un campo Eléctrico. Este movimiento constituye una corriente. Las cargas libres en un conductor metálico son ELECTRONES y en un GAS o liquido en condiciones apropiadas las cargas libres son IONES POSITIVOS, IONES NEGATIVOS y ELECTRONES LIBRES.

· Si el campo siempre tiene el mismo sentido ( positivo – negativo ) la corriente se denomina: CONTINUA ( CC ).

Si el Campo se invierte periódicamente el flujo de carga se invierte también y la corriente es ALTERNA ( CA ).






































PROPIEDADES DE LA ENERGÍ A ELECTRICA


Las tres propiedades de importancia en la Electricidad son:

1. E – VOLTAJE = Fuerza Electromotriz
2. I - AMPERAJE = Intensidad
3. R – WATIAJE = Resistencia en ( Ohmios )









QUE ES EL VOLTAJE ( E )

El Voltaje es la fuerza Electromotriz que empuja una cantidad considerable de Electrones a través de un conductor o medio de energía conocida como corriente eléctrica. El medio conductor debe poseer una resistencia al bombardeo de electrones, fuerza impulsada por el voltaje.

El VOLTIO es la unidad de la Fuerza Electromotriz ( F.E.M. = VOLTAJE )
NOTA: si no hay voltaje no existe Fuerza Electromotriz y por tanto no habrá corriente.













QUE ES EL AMPERAJE ( I )

El Amperaje representa en la corriente eléctrica la cantidad de Electrones que fluyen a través de un medio conductor. Esta medida o cantidad de electrones la representamos con el prefijo ( I ), que a su vez quiere decir AMPERIOS. ( I )










QUE SON LOS WATIOS ( R )

El vatio representa en la energía eléctrica la resistencia que ofrece un medio conductor de electrones. Los vatios designa la capacidad en HOMIOS de un medio conductor de la energía
W = RESISTENCIA EN OHMIOS.









LEY DE OHM


LA LEY DE OHM DICE ASI:
La cantidad de corriente de Electrones ( AMPERIOS ), que fluye en un circuito eléctrico es directamente proporcional al VOLTAJE aplicado e inversamente proporcional a la RESISTENCIA del circuito. INTENSIDAD =I, FUERZA = E, RESISTENCIA =R )

En el año 1827 el Físico Alemán GEORG S. OHM publicó una ecuación sencilla que explicaba la exacta relación entre el voltaje, corriente de electrones y resistencia. Esta Ecuación conocida como ley de ohm, se ha convertido en poderosa herramienta mental para los técnicos en electricidad y electrónica.

La ley de ohm permite predecir lo que sucederá en un circuito eléctrico antes de construirlo.
Con la ley de ohm podemos hallar las tres cantidades eléctricas como son:
AMPERAJE, VOLTAJE Y WATIAJE.


LEY DE OHM


























TRIANGULO DE OHM

· La ley de ohm establece que se requiere de una intensidad de electrones, de una fuerza electromotriz y de un medio conductor que resista el bombardeo de electrones.

· En donde los electrones son la corriente eléctrica representada por el AMPERAJE ( I ), la fuerza elctromotríz es el VOLTAJE representado por la letra ( E ) y la resistencia la representa el WATIAJE con el prefijo ( R ).















E
I
R
E = I x R =

E
I = R =

E
R = I =
VOLTAJE ES IGUAL A:
AMP. X OHM
AMPERIOS ES IGUAL A:
VOLTIOS SOBRE OHM
OHM ES IGUAL A:
VOLTIOS SOBRE AMPERIOS











E = FUERZA ELECTROMOTRIZ ( VOLTIOS )

I = INTENSIDAD DE CORRIENTE ( AMPERIOS )

R = RESISTENCIA ( WATIOS )










CLASES DE CORRIENTE Y SUS ORIGENES

CORRIENTE ALTERNA (CA)

· El fluido de los electrones varía de una dirección , a la opuesta. Este cambio de dirección se efectúa 100 a 120 veces por segundo.

· El tiempo comprendido entre los cambios de dirección de positiva a negativa, se conocen con los nombres de ciclo o periodos y van de 50 a 60 ciclos.

· La corriente tomada directamente de la cometida o de la calle es corriente alterna. La onda de la corriente alterna es SINUSOIDE y va del polo positivo al negativo a una velocidad de 100 a 120 veces por segundo.































La corriente alterna (CA) de las redes principales puede transformarse en corriente continua (CC) con un Moto-generador, con un Transformador-Rectificador de silicones el cual es mas eficiente que el Moto-generador









VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA ( AC )

· Los transformadores para soldar con corriente alterna CA. Son más económicos, consumen menos energía eléctrica y son mas eficientes que los generadores de corriente continua CC, o un transformador Rectificador. Estos equipos de corriente alterna requieren de menos mantenimiento.

· El arco de corriente alterna es menos susceptible al soplo magnético aún cuando el electrodo esté descentrado.

· El soplo magnético se refiere a un fenómeno frecuente en el arco eléctrico que tiende a cambiar la dirección del mismo de un lado a otro, lo que hace difícil el control del deposito. Esto se debe a fuerzas magnéticas alrededor del electrodo que fuerzan el arco eléctrico a ir en direcciones diferentes a las deseadas, atrasándose o adelantándose.

· Esto sucede frecuentemente en trabajos donde las chapas a soldar son demasiado gruesas y el diseño de los biseles es demasiado profundo, tan bien sucede cuando se suelda cuando se suelda dentro y alrededor de esquinas, en vertical descendente, y en soldaduras con numerosas piezas y de complicado diseño.




































CORRIENTE CONTINUA (CC)

· En la CC El fluido de los electrones conserva siempre una sola dirección y va del polo positivo al negativo.
· EN SOLDADURA SE USAN DOS CLASES DE CORRIENTE CONTINUA CC:

a) CC. con Polaridad Invertida: ( El Porta-electrodo va conectado al polo Positivo)
b) CC. con Polaridad Directa: ( El Porta-electrodo va conectado al polo Negativo )

CICLO DE CORRIENTE CONTINUA
QUE ES POLARIDAD

El termino Polaridad describe la conexión del porta-electrodo en relación con las terminales de la fuente de potencia de corriente continua ( Maquina de soldar ). Es sabido que los electrones al cerrarse el circuito fluyen a través del polo negativo y regresan a la maquina por el polo positivo. Esto es lo que conocemos como polaridad. Las maquinas de soldar transformadores de corriente alterna no tienen polaridad definida, es por esto que invertimos los cables porta electrodo y masa para poder soldar con electrodos que exigen trabajar con polaridad invertida.








CLASES DE POLARIDAD

En el proceso de soldadura eléctrica con electrodo manual revestido se presentan dos tipos de polaridad y esta se selecciona de a cuerdo al tipo de electrodo a emplear. Dichas polaridades son a saber:
§ POLARIDAD DIRECTA
§ POLARIDAD INVERTIDA









POLARIDAD DIRECTA


POLARIDAD DIRECTA: ( PD )

El cable Porta Electrodo va conectado al borne Negativo. Esto quiere decir que los electrones viajan por el electrodo y retornan a la maquina por el metal base, produciendo mayor calor a la Piesa.
La CA. con polaridad negativa, (CA/PN ) se usa para electrodos Rutílicos.

















POLARIDAD INVERTIDA


POLARIDAD INVERTIDA: ( PI / CC )

El Cable Porte-electrodo va conectado al borne del Polo Positivo. Los electrones viajan por el metal base y retornan a la maquina por el electrodo, produciendo Menor Penetración en la Junta y Mayor Calor en el Electrodo.
La CC con PI. Se emplea en soldaduras con Electrodos Básicos y Bajo Hidrogeno














VENTAJAS DE LA CORRIENTE CONTINUA ( CC )

· La corriente continua tiene mayor estabilidad de arco que la corriente alterna, debido a que los cambios de polaridad en la corriente alterna tienden a hacer cambiar la dirección del arco. Sin embargo nuevos tipos de revestimiento han producido electrodos con mayor estabilidad en el arco con corriente alterna que con corriente CC.

· Cuando se suelda con corriente continua ( CC ) y polaridad negativa (directa), hay mayor
Penetración ya que los electrones fluyen de la pieza de trabajo al extremo del electrodo
Generándose más calor en la junta.

· cuando se suelda con corriente continua polaridad positiva o (invertida) hay menos penetración debido a que hay menos calor en la pieza de trabajo ya que los electrones fluyen del extremo del electrodo a la pieza de trabajo.

· Por la misma razón la corriente continua da un cordón más fluido y caliente, puesto que el electrodo se funde más rápidamente ( alta velocidad de deposito ), y el metal de aporte se solidifica con la misma velocidad.

· LA CORRIENTE CONTINUA CON POLARIDAD POSITIVA Es recomendada para hierro fundido ( HF ) y metales no ferrosos, donde se desea que el metal base no se recaliente.

· La corriente continua tan bien es recomendada para recargas duras con electrodos de bajo hidrógeno básico




































CONDUCTORES SEMICONDUCTORES Y AISLANTES

CONDUCTORES

Todas las sustancias que conducen la electricidad con facilidad son llamadas conductores. Entre los conductores de la electricidad tenemos:
· LOS METALES
· EL AGUA
· EL CUERPO HUMANO














SEMI CONDUCTORES

El termino semiconductor puede mal interpretarse ya que estos no son conductores a medias como el nombre lo indica. Un semiconductor puro puede tener las características de un conductor o un aislante dependiendo de su temperatura y de la fuerza electromotriz aplicada.
El silicio puro es un semiconductor que a la temperatura normal no tiene electrones libres, todos están unidos a sus respectivos átomos.
El silicio puro a la temperatura ambiente es un aislante. Si su temperatura se eleva hasta cierto
V valor critico, se vuelve conductor. existen solo tres semiconductores puros a saber:

EL CARBONO, EL GERMANIO Y EL SILICIO

















AISLANTE
Los materiales que ofrecen gran resistencia al flujo de electrones son llamados aislante. Los aislantes son sustancias que no conducen la electricidad en condiciones normales. En este gran grupo se encuentran muchos compuestos no metálicos tales como:
LA PORCELANA, EL VIDRIO, LA MADERA SECA, EL CAUCHO, LA TELA.











EL ARCO ELECTRICO



· Es una corriente de Electrones que fluye continuamente a través de un medio gaseoso.
· El arco se Forma al cerrarse el circuito eléctrico que se establece entre el extremo del electrodo y la pieza a soldar, generando una luz y calor intensos el cual puede ser de 6000 10.000 °F.
· Este calor hace que el electrodo y la zona a unir de la pieza se fundan homogéneamente.
· El intenso calor generado en el arco eléctrico se debe a la gran energía cinética o a la altísima velocidad de los millones de electrones y al choque de los íones entre si.
· El total del calor desarrollado por el arco eléctrico es aproximadamente igual al:

VOLTAJE x AMPERAJE x TIEMPO DE ENCENDIDO.
El Voltaje se expresa en kilovatios, La Corriente en Amperios, El Tiempo en Segundos.















COMPONENTES DEL ARCO ELECTRICO




Un circuito completo es establecido y consiste en los siguientes accesorios:

· Una Fuente de poder Constante:
( Maquina de Soldar )
· Cables de Conexión:
( Positivo y Negatívo )
· Pinza Porta Electrodo
· Pinza Masa
· Electrodo
· Pieza de trabajo





















COMO SE GENERA EL ARCO ELECTRICO



· El circuito que se establece entre el polo positivo y el negativo de la fuente de poder se cierra momentáneamente al hacer contacto la punta del electrodo con la pieza de trabajo y retirándolo inmediatamente a una altura igual a dos veces el diámetro del electrodo o menos, formándose de esta manera un Arco Eléctrico.

· El calor que genera el arco eléctrico funde un área restringida del metal base y el extremo del electrodo, formando pequeños glóbulos metálicos, los cuales son transferidos al metal base por fuerza electromagnética y no por gravedad

· El resultado de la fusión de dichos metales y su solidificación es la formación de un cordón de soldadura metálico.

























Cordón de Soldadura
Pieza de Trabajo
Arco Eléctrico
Electrodo
Polo positivo
Polo Negativo
ARCO ELECTRICO
Pinza Masa

















ESTABILIDAD DEL ARCO

Se necesita un arco estable para aplicar cordones de soldadura de calidad. Cuando trabajamos con un arco inestable se generan defectos como por ejemplo fusión incompleta, inclusiones de escorias, porosidad etc. La inestabilidad del arco la produce los siguientes factores:


· SOPLO MAGNETICO
· MANIPULACIÓN DEL ELECTRODO INCORRECTA
· POLARIDAD INADECUADA

· TIPO DE CORRIENTE INDEBIDA
· BISELES MUY PROFUNDOS
· ELECTRODO DESCENTRADO













FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DEL ARCO

1. EL VOLTAJE DE CIRCUITO DE LA FUENTE DE POTENCIA
2. LAS CARACTERÍSTICAS DE RECUPERACIÓN DE VOLTAJES TRANSITORIOS DE LA FUENTE DE POTENCIA
3. EL TAMAÑO DE LAS GOTAS DE METAL DE APORTE FUNDIDOY ESCORIA EN EL ARCO
4. LA IONIZACION DEL TRAYECTO DEL ARCO DESDE EL ELECTRODO HASTA LA PIEZA DE TRABAJO.
5. LA MANIPULACIÓN DEL ELECTRODO

NOTA: Los dos primeros factores tienen que ver con el diseño y las características de operación de la fuente de potencia. Los dos que siguen son funciones del electrodo. La ultima representa la habilidad del soldador.



























QUE ES EL SOPLO MAGNETICO

· El soplo Magnético o Golpe del Arco se presenta con mayor frecuencia al Soldar con corriente continua (CC) materiales magnéticos ( Hierro y Níquel ).

· El Soplo Magnético puede ocurrir con corriente alterna ( CA ) en ciertas condiciones, pero estos casos son poco frecuentes y la intensidad del Golpe siempre es mucho menos severa.

· La corriente continua, al fluir por el electrodo y el metal base, crea campos magnéticos alrededor del electrodo que tienden a desviar el Arco del trayecto deseado.

· El arco puede desviarse lateralmente, pero lo mas común es que desvíe hacia delante o hacia atrás a lo largo de la junta.

· El golpe o soplo magnético hacia atrás se presenta cuando se suelda hacia la conexión con la pieza de trabajo cerca del extremo de la unión o en una esquina.

· El golpe o soplo magnético hacia delante se presenta cuando se suelda alejándose del cable al principio de la unión.














































COMO SE EVITA EL SOPLO MAGMETICO

· Reducir el amperaje, alejar la toma de tierra lo más lejos posible de la soldadura.

· Si el soplo magnético se genera en dirección contraria al avance, coloque la masa al principio de la soldadura.

· Si sopla en dirección de avance coloque la masa al final de la soldadura.

· Mantenga el arco tan corto como le sea posible, cambie de corriente continua a alterna.

NOTA: Al trabajar con un equipo de soldadura tipo Transformador debemos conectar el cable porta Electrodo en el borne negativo y el cable de maza en el borne positivo.





















EFECTOS DE LA CORRIENTE Y EL VOLTAJE EN LA SOLDADURA POR ARCO
1. BAJO AMPERAJE: PRODUCE POROSIDAD, INCLUSIONES DE ESCORIA, MALA PENETRACION, FALTA DE FUSION, ARCO INESTABLE, FUSION DEL ELECTRODO A LA PIEZA.

2. ALTO AMPERAJE: PRODUCE EXCESO DE PENETRACION, QUEMONES (VENTANAS), CORDON PLANO, POROSIDAD, EXCESIVA SALPICADURA, RECALENTAMIENTO DEL ELECTRODO, ARCO EXCESIVO, METAL FUNDIDO DIFICIL DE CONTROLAR EN POSICIONES DIFERENTES A LA PLANA.

3. BAJO VOLTAJE: DEPOSITA EL METAL EN GOTAS CON BAJA PENETRACION, EL ELECTRODO SE PEGA A LA PIEZA, ARCO DIFICIL DE MANTENER, PRESENTA INCLUSIONES DE ESCORIA, POROSIDAD Y FALTA DE FUSION.

4. ALTO VOLTAJE: CAUSA CHISPORRETEO, ARCO MOVIL Y SONORO, PRODUCE UN CORDON PLANO Y POROSO, DEMASIADA FLUIDES DEL METAL FUNDIDO, DIFICULTAD DE SOLDAR EN POSICIONES DIFERENTES A LA PLANA.

5. VOLTAJE Y AMPERAJE CORRECTO: BUENA PENETRACION, ARCO Y METAL FUNDIDO FACILES DE CONTROLAR, CORDON SUAVE Y PAREJO.
























EFECTOS DEL CAMBIO DE POLARIDAD

· LA POLARIDAD CONTROLA LA DISTRIBUCION DEL CALOR EN EL ARCO. EL TERMINAL CONECTADO AL TERMINAL DC POSITIVO SUMINISTRA LAS 2/3 PARTES DEL CALOR Y LA PIEZA 1/3. ASÍ SE OBTIENE UN POZO DE METAL FUNDIDO AMPLIO Y SUPERFICIAL, CON UNA RATA BAJA DE SOLIDIFICACION Y ALTA UTILIDAD DEL CORDON.

· EL ELECTRODO CONECTADO AL TERMINAL DC NEGATIVO, TIENE UNA DISTRIBUCION DE CALOR OPUESTA AL PASO ANTERIOR. OBTENIENDO UN POZO FUNDIDO, ESTRECHO, Y PROFUNDO, CON ALTA RATA DE SOLIDIFICACION Y TENDENCIA DE CORDON AL AGRIETAMIENTO.

· LA CORRIENTE AC PRODUCE UN EFECTO INTERMEDIO ENTRE LOS 2 ANTERIORES.