El artículo 8 de la Ley Núm. 115 de 1976 enumera las materias del examen teórico y abre la lista con dos que no son del código: la Ley de Ohm y los conocimientos generales e identificación de materiales usados en las instalaciones eléctricas. El artículo 2 de la misma ley describe al perito como la persona capacitada para realizar mediciones y cálculos matemáticos relacionados con la energía eléctrica, estudios de carga, auditorías energéticas y estudios de calidad de potencia. Este tema cubre esa base: sin ella, los artículos del código se memorizan pero no se entienden.
Las tres magnitudes básicas se relacionan por V = I × R, y de ahí sale todo lo demás: P = V × I, y también P = I² × R, la forma que explica por qué una conexión floja se calienta. La energía es potencia por tiempo y se factura en kilovatios-hora, de modo que un artefacto de 1 500 W encendido cuatro horas consume 6 kWh. Conviene dominar el despeje en cualquier dirección: con la potencia de placa y la tensión nominal se obtiene la corriente, y con la corriente y la resistencia del conductor, la caída de tensión. Un error de unidad —confundir miliamperios con amperios, o kilovatios con vatios— arruina el resultado aunque el método sea correcto.
En serie la corriente es la misma en todos los elementos y las tensiones se suman; la resistencia total es la suma de las resistencias. En paralelo la tensión es común y las corrientes se suman; la resistencia equivalente es siempre menor que la más pequeña de las ramas. De ahí salen dos consecuencias prácticas que se preguntan a menudo: añadir cargas en paralelo aumenta la corriente total del circuito, y una resistencia de contacto en serie —un terminal mal apretado— reduce la tensión que llega a la carga y disipa calor justo en el punto flojo.
La red domiciliaria de la isla trabaja a 60 Hz y los valores que se leen en un instrumento son eficaces, no de pico. El servicio residencial típico es monofásico de tres hilos 120/240 V, mientras el comercial e industrial usa sistemas trifásicos, en los que la tensión entre líneas y la tensión de línea a neutro se relacionan por la raíz de tres. En cargas con motores o balastros aparece la potencia reactiva: la potencia aparente en voltiamperios es mayor que la potencia activa en vatios, y su cociente es el factor de potencia. Un factor de potencia bajo obliga a conducir más corriente para la misma potencia útil, con más pérdidas y más caída de tensión; corregirlo con capacitores es una de las medidas típicas de una auditoría energética.
El multímetro mide tensión, resistencia y continuidad; la pinza amperimétrica mide corriente sin abrir el circuito; el megóhmetro evalúa el aislamiento con una tensión de prueba elevada y exige desenergizar y desconectar el equipo sensible; el telurómetro mide la resistencia de la puesta a tierra. Dos reglas cierran el capítulo: el instrumento y sus puntas deben tener la categoría de medición adecuada al punto donde se trabaja, y antes de confiar en una lectura de ausencia de tensión hay que verificar el instrumento sobre una fuente conocida, comprobar el circuito y volver a verificar el instrumento.
El cobre y el aluminio se comportan distinto: el aluminio necesita mayor calibre para la misma capacidad, terminales aptos para ese material y pasta antioxidante, y nunca debe unirse directamente al cobre por el par galvánico. Los aislamientos se distinguen por su temperatura y por su aptitud para lugares húmedos, y las canalizaciones metálicas y no metálicas tienen usos y limitaciones propios. En un ambiente salino, la elección de materiales resistentes a la corrosión, el sellado de las entradas y el apriete al valor indicado por el fabricante no son refinamientos: son la diferencia entre una instalación que dura y otra que falla en dos años.
1. Un calentador de 24 ohmios se conecta a 120 voltios. ¿Qué corriente circula?
La ley de Ohm, que el artículo 8 de la Ley Núm. 115 de 1976 nombra entre las materias del examen, despeja I = V ÷ R: 120 ÷ 24 = 5 A. Multiplicar da 2 880 y dividir al revés da 0,2, dos errores de despeje frecuentes.
2. Por una resistencia de 10 ohmios circulan 12 amperios. ¿Qué tensión hay en sus extremos?
El producto V = I × R da 12 × 10 = 120 V. La ley de Ohm sólo admite una multiplicación en este despeje; cualquier suma o división de los dos datos del enunciado es un error de método, no de cálculo.
3. Un artefacto de 1 500 vatios trabaja a 120 voltios. ¿Qué corriente toma?
De P = V × I se despeja I = P ÷ V, de modo que 1 500 ÷ 120 = 12,5 A. Este despeje es el que permite comprobar si un artefacto cabe en un circuito ramal antes de conectarlo.
4. Una conexión con 0,5 ohmios de resistencia de contacto conduce 15 amperios. ¿Qué potencia disipa en calor?
La forma P = I² × R da 15² × 0,5 = 112,5 W, y explica por qué un terminal flojo se calienta: la potencia crece con el cuadrado de la corriente, de modo que duplicar la carga cuadruplica el calor en el punto malo.
5. Una resistencia de 48 ohmios se alimenta a 240 voltios. ¿Qué potencia disipa?
Con P = V² ÷ R se obtiene 240² ÷ 48 = 57 600 ÷ 48 = 1 200 W. Los 5 A son la corriente del circuito, dato correcto pero respuesta a otra pregunta: confundir ambas magnitudes es un error clásico.
6. Un equipo de 1 500 vatios funciona cuatro horas. ¿Qué energía consume?
La energía es potencia por tiempo: 1 500 W × 4 h = 6 000 Wh, es decir 6 kWh. La auditoría energética que el artículo 2 de la Ley Núm. 115 de 1976 atribuye al perito se apoya en esta conversión, porque la factura se emite en kilovatios-hora.
7. Si el kilovatio-hora se factura a 0,22 dólares, ¿cuánto cuesta un consumo de 6 kilovatios-hora?
El costo es consumo por tarifa: 6 × 0,22 = 1,32 dólares. Este cálculo es el que traduce una medida de campo en un argumento que el cliente entiende, y es la base de cualquier recomendación de eficiencia.
8. Tres resistencias de 10, 15 y 25 ohmios se conectan en serie. ¿Cuál es la resistencia total?
En serie las resistencias se suman: 10 + 15 + 25 = 50 Ω. La comprobación rápida es que la resistencia en serie siempre resulta mayor que la mayor de las ramas, mientras en paralelo resulta menor que la menor.
9. Ese circuito en serie de 50 ohmios se alimenta a 100 voltios. ¿Qué corriente circula?
Aplicada al conjunto, la ley de Ohm da 100 ÷ 50 = 2 A. En un circuito serie esa corriente es la misma en los tres elementos, y esa propiedad es la que permite después repartir las tensiones.
10. En serie con 100 voltios hay una resistencia de 20 ohmios y otra de 30. ¿Qué tensión aparece en la de 30 ohmios?
La corriente común es 100 ÷ 50 = 2 A, y la tensión en cada elemento es I × R: 2 × 30 = 60 V. El reparto es proporcional a la resistencia, nunca por partes iguales salvo que las resistencias sean iguales.
11. Dos resistencias de 12 y 6 ohmios se conectan en paralelo. ¿Cuál es la resistencia equivalente?
Con dos ramas basta el producto sobre la suma: (12 × 6) ÷ 18 = 4 Ω. El resultado es menor que la rama más pequeña, comprobación que descarta de inmediato cualquier respuesta igual o superior a 6.
12. Tres resistencias iguales de 30 ohmios se conectan en paralelo. ¿Cuál es la equivalente?
Con ramas iguales, la equivalente es el valor de una dividido entre el número de ramas: 30 ÷ 3 = 10 Ω. Es el atajo que conviene memorizar, porque aparece cada vez que se conectan artefactos iguales al mismo circuito.
13. A 120 voltios se conectan en paralelo una rama de 4 ohmios y otra de 12. ¿Cuál es la corriente total?
Cada rama recibe la tensión completa: 120 ÷ 4 = 30 A y 120 ÷ 12 = 10 A, y las corrientes se suman, de modo que el total es 40 A. Sumar las resistencias en paralelo, como hace la última opción, es el error más común.
14. Al añadir artefactos en paralelo a un circuito ramal existente:
Cada rama nueva aporta su propia corriente, así que la resistencia equivalente baja y la corriente total sube; ésa es la razón física por la que sobrecargar un circuito ramal dispara su protección, y no un defecto del dispositivo.
15. Un terminal flojo se comporta, eléctricamente, como:
Al quedar en serie, el terminal flojo cae tensión y disipa I² × R justo en ese punto: la carga recibe menos tensión y el punto malo se calienta. Por eso el apriete al valor indicado por el fabricante es una exigencia y no una recomendación.
16. Para un mismo material, la resistencia de un conductor:
La resistencia es proporcional a la longitud e inversamente proporcional a la sección; de ahí que aumentar el calibre sea el remedio a una caída de tensión excesiva en un ramal largo, y no cambiar la protección.
17. En los metales usados como conductores, al subir la temperatura la resistencia:
El cobre y el aluminio tienen coeficiente de temperatura positivo, así que el conductor caliente conduce peor, cae más tensión y se calienta más. Ese círculo es lo que hay detrás de los factores de corrección por temperatura del código.
18. Comparado con el cobre, un conductor de aluminio de la misma capacidad de corriente:
El aluminio tiene mayor resistividad, así que para la misma capacidad exige más sección; además necesita terminales aptos para ese material y evitar el contacto directo con el cobre, que forma un par galvánico y degrada la unión.
19. La frecuencia nominal del sistema eléctrico de Puerto Rico es de:
El sistema de la isla trabaja a 60 Hz, como el del resto de los Estados Unidos, dato que condiciona la selección de motores y de equipos importados: un motor diseñado para 50 Hz gira a otra velocidad y se calienta de forma distinta.
20. La tensión que indica un multímetro conectado a un tomacorriente doméstico es:
Los instrumentos indican el valor eficaz, que es el equivalente en calor de una corriente continua; el pico es mayor y por eso los aislamientos y los dispositivos se especifican considerándolo, aunque no sea el valor que se lee.
21. El servicio residencial típico de la isla es monofásico de tres hilos porque permite:
Los dos conductores no puestos a tierra dan 240 V entre sí y 120 V respecto del neutro, de modo que la misma acometida alimenta el alumbrado y los artefactos grandes. El neutro sigue siendo necesario para las cargas de 120 V.
22. En un sistema trifásico de 208 voltios en estrella, ¿qué tensión hay entre una línea y el neutro?
En estrella, la tensión de línea es la de fase multiplicada por la raíz de tres, así que la de fase vale 208 ÷ 1,732 = 120 V. Esa relación explica por qué un sistema 208Y/120 alimenta a la vez cargas trifásicas y cargas de 120 V.
23. En un sistema 480 voltios en estrella, ¿cuál es la tensión de línea a neutro?
El cociente 480 ÷ 1,732 da 277 V, tensión habitual del alumbrado comercial. Reconocer el par 480Y/277 evita el error de conectar a 277 V un equipo especificado para 240.
24. Un tablero trifásico de 208 voltios conduce 30 amperios por línea. ¿Cuál es la potencia aparente aproximada?
La potencia aparente trifásica es raíz de tres por la tensión de línea por la corriente de línea: 1,732 × 208 × 30 = 10 808 VA, unos 10,8 kVA. Olvidar la raíz de tres es el error más frecuente de este cálculo.
25. Un motor monofásico toma 20 amperios a 240 voltios con un factor de potencia de 0,8. ¿Cuál es su potencia activa?
La potencia activa es V × I × factor de potencia: 240 × 20 × 0,8 = 3 840 W. Los 4 800 VA son la potencia aparente, la que realmente circula por el conductor y determina su calibre.
26. La potencia aparente de una instalación se expresa en:
El voltamperio mide el producto de tensión por corriente sin descontar el desfase, y es la magnitud que determina el calibre del conductor y la capacidad del transformador, mientras el vatio mide la potencia que hace trabajo.
27. Corregir el factor de potencia de una instalación con muchos motores se logra habitualmente:
Los motores toman corriente reactiva de carácter inductivo, y el capacitor aporta la de signo contrario, de modo que la corriente total baja. Aumentar el calibre alivia el calentamiento pero no corrige el desfase que origina el problema.
28. Un factor de potencia bajo obliga a que el conductor transporte:
Con el mismo trabajo útil, un desfase mayor exige más amperios; de ahí se siguen más pérdidas por efecto Joule, más caída de tensión y menos margen en el alimentador. Ése es el argumento económico de una auditoría energética.
29. Por un conductor de cobre de 10 380 circular mils circulan 20 amperios en un recorrido de 100 pies, con constante K de 12,9. ¿Cuál es la caída de tensión aproximada en un circuito monofásico?
La fórmula monofásica es 2 × K × I × L ÷ circular mils: 2 × 12,9 × 20 × 100 ÷ 10 380 = 4,97 V, es decir unos 5 V. El factor 2 representa el recorrido de ida y de retorno, y olvidarlo es el error más habitual.
30. Una caída de 5 voltios en un circuito de 120 voltios representa aproximadamente:
El cociente 5 ÷ 120 vale 0,0414, es decir 4,1 %. La comparación con el valor recomendado por el código para ramales y alimentadores es lo que decide si hay que subir el calibre del conductor.
31. Ante una caída de tensión excesiva en un ramal largo, la medida correcta es:
Más sección significa menos resistencia y menos caída. Subir la protección no corrige nada y además desprotege el conductor, y pasar a aluminio del mismo calibre empeora el problema porque su resistividad es mayor.
32. Para medir la corriente de un circuito sin abrirlo se emplea:
La pinza mide por el campo magnético que rodea al conductor, así que no obliga a interrumpir el servicio. El multímetro en amperios exige abrir el circuito e insertarlo en serie, maniobra que en un tablero cargado es peligrosa.
33. Antes de medir el aislamiento de un motor con megóhmetro es indispensable:
El instrumento aplica una tensión de prueba muy superior a la de servicio, de modo que medir con el equipo energizado o con variadores y tarjetas conectados destruye la electrónica y falsea la lectura.
34. El telurómetro se utiliza para medir:
La medida del electrodo de tierra requiere inyectar corriente en el terreno y leer la caída resultante, procedimiento propio de este instrumento; un multímetro en ohmios no puede realizarla y da lecturas sin significado.
35. La categoría de medición de un instrumento y sus puntas indica:
Cuanto más cerca de la acometida se mide, mayores son las sobretensiones transitorias posibles; por eso una punta de categoría insuficiente puede provocar un arco interno. Es un dato de seguridad personal, no de precisión.