Guia Completa d'Electricitat: Conceptes, Circuits i Seguretat

1. Electricitat: idea general

L'electricitat és el conjunt de fenòmens relacionats amb el moviment de càrregues elèctriques, sobretot electrons. És present a:

• Vida quotidiana
• Indústries químiques
• Motors, bombes i compressors
• Llums i LEDs
• Quadres elèctrics, transformadors i sistemes de protecció

L'energia elèctrica es pot produir en centrals hidràuliques, tèrmiques o nuclears, i es transporta per xarxes de baixa, mitja i alta tensió. Cal recordar que l'electricitat pot ser perillosa i provocar descàrregues, cremades, aturades cardíaques, incendis, explosions o avaries en equips.

2. Electrostàtica

L'electrostàtica estudia les càrregues elèctriques en repòs:

• Positives: protons.
• Negatives: electrons.

Regles bàsiques:

• Càrregues de signe contrari s'atrauen.
• Càrregues del mateix signe es repel·leixen.
• Tot moviment de càrregues genera magnetisme.

3. Corrent elèctric

El corrent elèctric és el pas d'electrons a través d'un material conductor.

• Materials conductors: Metalls, aigua salada, cos humà.
• Materials aïllants: Plàstic, goma, vidre, ceràmica.

Perquè hi hagi corrent, cal una diferència de potencial entre dos punts.

4. Magnituds elèctriques bàsiques

• Voltatge (V): Diferència de potencial (Unitat: Volt).
• Intensitat (I): Quantitat de càrrega per unitat de temps (Unitat: Ampere).
• Resistència (R): Oposició al pas del corrent (Unitat: Ohm). Depèn del material, longitud i gruix del cable.

5. Llei d'Ohm

Relaciona les magnituds: V = I × R. També: I = V / R i R = V / I.

6. Potència elèctrica

Indica l'energia consumida o produïda per unitat de temps: P = V × I (Unitat: Watt).

7. Circuit elèctric bàsic

Compost per generador (pila/bateria), interruptor, receptor i cables. Per conveni, la intensitat es representa del positiu al negatiu.

8. Resistències en circuits

• Sèrie: La intensitat és la mateixa. Req = R1 + R2 + R3.
• Paral·lel: El voltatge és el mateix. 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.
• Circuit mixt: Combinació d'ambdues.

9. Instruments de mesura

• Amperímetre: Mesura intensitat (en sèrie).
• Voltímetre: Mesura tensió (en paral·lel).
• Òhmmetre: Mesura resistència.
• Multímetre: Mesura múltiples paràmetres.
• Pinça amperimètrica: Mesura sense obrir el circuit.
• Oscil·loscopi: Visualitza senyals en el temps.

10. CC i CA

• Corrent continu (CC/DC): Circula en un sol sentit (piles, bateries).
• Corrent altern (CA/AC): Canvia de sentit periòdicament (50 Hz a Espanya).

11. Corrent trifàsic

Format per tres corrents alterns desfasats 120°. S'utilitza en la indústria per al seu millor rendiment.

12. Colors del cablejat

• CC: + (vermell), - (negre).
• CA monofàsic: Fase (marró/negre/gris), Neutre (blau/blanc), Terra (verd i groc).

13. Paràmetres del corrent altern

Inclouen el voltatge màxim, instantani, eficaç (Vef = Vmàx / √2) i la freqüència (Hz).

14. Magnetisme i Electromagnetisme

Un camp magnètic es crea per imants o corrent elèctric. L'electromagnetisme és la relació entre ambdós. Una bobina (solenoide) concentra el camp magnètic.

15. Inducció electromagnètica

Un camp magnètic variable genera corrent elèctric. És la base de transformadors i generadors.

16. Problemes elèctrics

• Curtcircuit: Contacte directe entre conductors.
• Sobrecàrrega: Excés de consum.
• Sobretensió: Augment de tensió per sobre del nominal.
• Derivació a terra: Fuga de corrent per defecte d'aïllament.

17. Efecte Joule

Transformació d'energia elèctrica en calor: Q = I² × R × t.

18. Dispositius de comandament i protecció

• Interruptor/Commutador: Obre o tanca circuits.
• Relés i Contactors: Interruptors accionats elèctricament per controlar potències elevades.
• Fusible: Protecció per fusió.
• Magnetotèrmic: Protegeix contra curtcircuits i sobrecàrregues.
• Diferencial: Protegeix les persones contra fuites de corrent.
• Protector sobretensions (SPD): Protegeix contra pics de tensió.

19. Transformadors

Màquina estàtica que eleva o redueix la tensió en CA mitjançant inducció magnètica.

20. Quadre general (CGMP)

Element central de la instal·lació que agrupa proteccions (IGA, PIA, ID, ICP, PCS).

21. Motors i Generadors

• Motor CC: Transforma electricitat en moviment.
• Alternador: Transforma moviment en CA.
• Motors CA: Síncrons (velocitat fixa) i Asíncrons (inducció).

22. Electricitat estàtica i ATEX

L'acumulació de càrregues pot generar espurnes perilloses en zones amb risc d'explosió (ATEX). Cal utilitzar preses de terra i calçat antiestàtic.

23. Riscos elèctrics i prevenció

El contacte directe o indirecte pot ser mortal. Mesures: ús d'EPIs, eines aïllades, verificació d'absència de tensió i manteniment de preses de terra.