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Capítulo 1

Capítulo 1. Instalación de sistemas eléctricos de fuerza y

alumbrado

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Capítulo 1

Introducción

El presente capítulo tiene la finalidad de darte el conocimiento para realizar las instalaciones eléctricas de fuerza y alumbrado, empleando las técnicas de instalación para el funcionamiento del sistema eléctrico.

Este capítulo está conformado por tres unidades de aprendizaje, la primera aborda la identificación de cargas eléctricas de los sistemas eléctricos e identifica los componentes de los sistemas eléctricos de fuerza y alumbrado, la segunda selecciona los elementos de fuerza y de alumbrado y la tercera instala y verifica el funcionamiento del sistema eléctrico.

En la naturaleza se encuentran a disposición del hombre energías de muy diferentes tipos. Para realizar el trabajo se necesita gastar energía. El hombre, durante siglos, hubo de cubrir sus necesidades con base de su propio esfuerzo, animales domésticos y maquinas de bajo rendimiento. Con el tiempo ha sabido aprovechar la energía que se encuentra en la naturaleza para realizar el trabajo más eficazmente.

El paso más importante fue cuando se consiguió transformar estas energías en una fuerza para facilitar y optimizar este recurso. Estamos hablando de la energía eléctrica

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Capítulo 1

Unidad 1. Identificación de los componentes del sistema eléctrico

1.1 RAP Identifica las cargas eléctricas de los sistemas eléctricos, de acuerdo con los estándares.

1.1.1. Identificación de los componentes del sistema eléctrico

Una de las primeras cosas que se tienen que determinar en un proyecto eléctrico para casas, edificios o industrias, es el cálculo de la carga eléctrica que se debe alimentar, esto en una primera fase se puede hacer en forma estimada, para un circuito derivado en particular, para los alimentadores y para los servicios.

Toda instalación eléctrica inicia con un plano arquitectónico de la vista en planta del área en donde se desea hacer la instalación eléctrica, este plano es normalmente a escala y muestra la distribución de áreas, como se muestra en la figura 1.

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Capítulo 1

Figura1.Planoarquitectónico

(Fuente:http://proyectoblogspace.files.wordpress.com/2008/09/plbaja_casa-aguascalientes.jpg)

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Capítulo 1

Unidad

Figura2.Simbologíautilizada

en instalaciones eléctricas

Una vez realizado el plano arquitectónico, se hace uso de la simbología respectiva como la que se muestra en la figura 2, con la finalidad de poder ubicar cada uno de los elementos que conforman una instalación eléctrica.

Posteriormente a través de un proceso de paso a paso, se lleva a cabo lo siguiente:

1. Se localiza el en el plano de la instalación en primer lugar los contactos (los distintos tipos, según sea la aplicación), haciendo uso de la simbología convencional y también se deben localizar los apagadores, de acuerdo al accionamiento de los contactos con apagador, como se muestra en la siguiente figura 3.

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Capítulo 1

Figura3.PlanoEléctrico

2. En el mismo plano se deben localizar todas las conexiones y salidas para aparatos del hogar y equipos, lo cual debe realizarse en conjunto con el diseñador arquitectónico, ya que cada aparato y equipo se debe conocer para la correcta localización de los contactos, muchas veces los planos no muestran todo lo que se encuentra instalado.

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Capítulo 1

1.1.2 Interpretación de la NOM de instalaciones eléctricas.

Para llevar a cabo la interpretación de la NOM (Norma Oficial Mexicana), la cual está constituida por nueve capítulos, en los cuales hay Artículos que van del 100 al 930.

Por ejemplo, para su interpretación.

a) Si se desea calcular la sección del alambrado para alimentar un tablero de distribución y alumbrado; se busca un capítulo donde relacione alambrado generales y sus conceptos. Se busca en el índice y se encuentra en el Capítulo 3, y el Artículo 310 está relacionado con conductores para alambrado en general.

b) Pero si se desea saber las condiciones o restricciones del uso de equipos en lugares especiales, estas se encuentra en el Capítulo 5 y el Artículo 510, el cual se refiere a: Áreas peligrosas (clasificadas) específicas.

Así, por ejemplo, el artículo 220 de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE proporciona las reglas requeridas para determinar el factor de demanda mínimo estimado para los circuitos derivados, alimentadores y servicios, esto generalmente es de tipo orientativo, ya que el diseñador debe calcular los valores de cargas reales que se van a alimentar. (Enríquez, 2004)

La localización de contactos o tomas de corriente, las salidas para luminarias dependen de las características del local en donde se va a realizar el diseño de la instalación eléctrica y también de consideraciones especiales de cada proyecto en particular, por ejemplo en las áreas generales de oficinas pueden requerir de alumbrado funcional para proporcionar un cierto nivel de iluminación.

Normatividad

Es objetivo del presente capítulo es poner al alcance de las personas interesadas un resumen de las normas técnicas entre las más prioritarias las que se refieren a las normas de seguridad, es necesario aclarar que el presente listado se refieren a las normas de aplicación obligatoria.

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Capítulo 1

Normas

Las instalaciones eléctricas de interiores deben estar diseñadas según las Leyes, normas y reglamentos técnicos, que determinan las características de las instalaciones interiores en baja tensión, que específica las características de elaboración y presentación de proyectos y que establece requisitos de dimensiones y calidad de los productos.

El objetivo de estas reglas es salvaguardar a las personas (de la concesionaria, de las contratistas en general o ambas) y las instalaciones durante la construcción, operación o mantenimiento de las líneas eléctricas, tanto de suministro eléctrico como de comunicaciones y sus equipos. Todo proyecto, ejecución de obra eléctrica o su mantenimiento y operación deberán realizarse de acuerdo de acuerdo a lo que la legislación indica.

Baselegaldelaseguridadehigieneeneltrabajo“ConstituciónPolíticadelosEstadosUnidosMexicanos”

Artículo 123, Apartado A

Fracción XV: El patrón estará obligado a observar, de acuerdo con la naturaleza de su negociación, los preceptos legales sobre higiene y seguridad en las instalaciones de su establecimiento, y a adoptar las medidas adecuadas para prevenir accidentes en el uso de las maquinas, instrumentos y materiales de trabajo, así como a organizar de tal manera este, que resulte la mayor garantía para la salud y la vida de los trabajadores, y del producto de la concepción, cuando se trate de mujeres embarazadas. Las leyes contendrán, al efecto, las sanciones procedentes en cada caso; (reformado mediante decreto publicado en el diario oficial de la federación el 31 de diciembre de 1974).

FracciónXXXI:La aplicación de las leyes del trabajo corresponde a las autoridades de los estados, en sus respectivas jurisdicciones, pero es de la competencia exclusiva de las autoridades federales en los asuntos relativos a:

Las obligaciones de los patrones en materia de capacitación y adiestramiento de sus trabajadores, así como de seguridad e higiene en los centros de trabajo, para lo cual, las autoridades federales contaran con el auxilio de las estatales, cuando se trate de ramas o actividades de jurisdicción local, en los términos de la ley reglamentaria correspondiente.

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Capítulo 1

(Reformado mediante decreto publicado en el diario oficial de la federación el 9 de enero de 1978)

NormaOficialMexicanaNOM-001-SEDE-2005,

Instalaciones eléctricas

El objetivo de esta NOM es establecer las especificaciones y lineamientos de carácter técnico que deben satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica, a fin de que ofrezcan condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades, en lo referente a la protección contra:

•Loschoqueseléctricos. •Losefectostérmicos. •Sobrecorriente. •Lascorrientesdefalla. •Sobretensiones.

El cumplimiento de las disposiciones indicadas en esta norma garantiza el uso de la energía eléctrica en forma segura; asimismo esta norma no intenta ser una guía de diseño, ni un manual de instrucciones para personas no calificadas.

Leydelserviciopúblicodeenergíaeléctrica

Reglamentodelaleydelserviciopúblicodeenergíaeléctrica

Artículo 18. El suministrador de energía eléctrica debe ofrecer y mantener el servicio en forma de corriente alterna en una, dos o tres fases.

I. La frecuencia sea de 60 Hertz, con una tolerancia de 0.8 por ciento

en más o menos, y II. Las tolerancias en el voltaje de alta, media o baja tensión no excedan

de diez por ciento en más o en menos.

Artículo 24. El suministro se dará durante las veinticuatro horas del día.

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Capítulo 1

Artículo 26. La responsabilidad del suministrador cesa precisamente en el punto de conexión de sus instalaciones con las del usuario.

Artículo 37. El suministrador no incurre en responsabilidad por interrupciones del servicio público en los siguientes casos:

I. Si es originada en su sistema por caso fortuito o fuerza mayor, sin importar la duración de la interrupción, ni la frecuencia de ésta.

II. Si es originada por fallas en la instalación del usuario o por mala operación de su instalación.

III. Si es originada por los trabajos necesarios para el mantenimiento preventivo, ampliación o modificación de sus obras e instalaciones.

Artículo 39. Que la duración de la interrupción en la misma zona no sea mayor de ocho horas en un día ni más de dos veces en un mes.

LaNOM001-SEDE-2005

Clasificacióndeloscircuitosderivados

NOM-001-210-19.Los conductores de circuitos derivados como están definidos en el Artículo

100, dimensionados para evitar una caída de tensión eléctrica superior a 3% en la salida más lejana que alimente a cargas de calefacción, alumbrado o cualquier combinación de ellas y en los que la caída máxima de tensión eléctrica de los circuitos alimentadores y derivados hasta el receptáculo más lejano no supere 5%, proporcionarán una razonable eficacia de funcionamiento.

Construcción y aplicaciones de los conductores.

NOM-001-210-19.

Conductor neutroEn un circuito de cuatro hilos tres fases en estrella, cuando la mayor parte

de las cargas no son lineales, por el conductor neutro pasan armónicas de la corriente por lo que se le debe considerar como conductor activo o portador de corriente.

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Capítulo 1

Ya que las perturbaciones eléctricas hacen que cada vez sea más notoria la generación y propagación de armónicos en el sistema eléctrico debido a la creciente utilización de dispositivos no lineales, particularmente de tipo electrónico, que al mismo tiempo son fuentes generadoras de armónicos y pueden ser afectados por ellos. Es por ello que surge la necesidad de tener una terminología especial para analizar los problemas generados por las perturbaciones eléctricas.

Para el caso de las cargas para alumbrado en general, que deba ser aplicada a una cierta carga unitaria por metro cuadrado de piso, este valor debe estar expresado en términos de Watts ó VA/m2 (volts-amperes sobre metro cuadrado). Por tanto, la carga total mínima de alumbrado se puede determinar multiplicando este valor de la carga unitaria por el área total del local en m2. Las cargas de alumbrado general para uso de edificios se dan en la siguiente tabla 1 de la NOM-001-SEDE.

Cargas de alumbrado general para uso de edificio

(Fuente: Enríquez G. (2004). Diseño de sistemas eléctricos: Basado en la Norma Oficial Mexicana de Instalaciones Eléctricas.)

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Capítulo 1

Instrucciones: Calcula la carga de alumbrado estimada para una oficina que tiene medidas de 15 x 30 m. La oficina tiene 20 luminarias para lámparas fluorescentes, cada una de estas luminarias se alimenta a 127 volts y demanda de 0.7 Amperes.

1Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

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Capítulo 1

Artículo410-Luminarias,portalámparas,lámparasyreceptáculos

Disposicionesgenerales,sobreluminarias.

410-1. Alcance. Este artículo cubre los requisitos de los luminarias, portalámparas, colgantes, receptáculos, lámparas incandescentes, lámparas de arco, lámparas de descarga y de los cableados y equipo que forme parte de las lámparas, luminarias e instalaciones de alumbrado.

410-3.Partesvivas.Las luminarias, portalámparas, lámparas y receptáculos no deben tener partes vivas expuestas normalmente al contacto. Las terminales expuestas accesibles de los portalámparas, receptáculos y desconectadores, no se deben instalar en toldos con cubierta metálica ni en las bases abiertas de lámparas portátiles de mesa o de piso.

Localizacióndeluminarias

410-4.Luminariasenlugaresespecíficos

a) En lugares húmedos y mojados. La instalación de luminarias en lugares húmedos o mojados debe hacerse de modo que no entre ni se acumule agua en el compartimiento de alambrado, portalámparas u otras partes eléctricas. Todas las luminarias instaladas en lugares húmedos o mojados deben llevar el marcado “Uso exterior”. Respecto al requisito anterior, se consideran lugares mojados las instalaciones subterráneas en registros o trincheras de concreto o de mampostería en contacto directo con la tierra y los locales sujetos a saturación de agua u otros líquidos, como los expuestos a la intemperie y las zonas de lavado de vehículos sin proteger y otros similares. Respecto del requisito anterior, se consideran lugares húmedos los locales protegidos de la intemperie pero expuestos a un grado moderado de humedad, como algunos sótanos, graneros, almacenes frigoríficos y similares, y las partes parcialmente protegidas bajo marquesinas, portales techados y similares.

b) Lugares corrosivos. Las luminarias instaladas en lugares corrosivos deben ser de un tipo adecuado para dichos lugares.

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Capítulo 1

1.2 RAP Identifica los componentes de los sistemas eléctricos de fuerza y alumbrado de acuerdo al proyecto

1.2.1 Realiza la práctica de identificación de elementos del sistema eléctrico Acometidas eléctricasEn toda instalación eléctrica debe instalación eléctrica de alumbrado y fuerza es necesario

que identifiques los compontes que la constituyen, dentro de ellos se encuentran, los medidores y elementos de protección, sin embargo, es importante que consideres el tipo de acometida que se tiene en la instalación eléctrica con el fin de valorar si es la adecuada o no para las necesidades de dicha instalación, por tanto debemos tener presente que:

Una acometida, consiste en una serie de conductores que conectan la red del suministrador al alambrado del inmueble al que van a alimentar, estas acometidas se dividen en:

a) La acometida aérea, conformada por una serie de conductores de entrada de acometida,

en un sistema aéreo, los cuales van desde el último poste u otro soporte aéreo hasta un conector, incluyendo los empalmes, si existen, a los conductores de entrada de acometida en un edificio u otra estructura.

b) La acometida subterránea, conformada por conductores de acometida subterránea entre la calle principal, incluyendo conductores verticales a un poste u otra estructura o desde el(los) transformadores y el primer punto de conexión de los conductores de entrada de acometida en una caja terminal o de punto de medición u otra caja dentro o fuera de la pared de la edificación. Donde no exista caja de terminales o medición u otro punto de conexión se considera ser un punto de entrada al interior de la edificación de los conductores de acometida.

Otro de los elementos del sistema eléctrico son los medidores, lo cuales son equipos propiedad de la compañía suministradora de la energía eléctrica, por lo que su uso, aplicación y mantenimiento es exclusivo de la compañía.

Los medidores de consumo de energía eléctrica son instrumentos de medición que miden la potencia total consumido en los diferentes tipos de tarifa que se haya solicitado en kilowatts/hora, dependiendo del uso que se le dé a la energía eléctrica. Por tanto, todos los medidores deben estar diseñados a prueba de humedad, intemperie, temperaturas altas y bajas etc. Estos equipos cuentan con una unidad de medición para el consumo y tarifa del cual se trate en kilowatts/hora.

Existen tres tipos de medidores: • Medidoresdeusodoméstico• MedidoresdeusoComercial• MedidoresdeusoSemi-industrial(artesanal)• MedidoresdeusoIndustrial

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Capítulo 1

Para cada uno existen una forma de medir el consumo eléctrico; uno es de tipo analógico y el otro es de tipo digital con error porcentual al 5±

A continuación se muestra ejemplo típico de una conexión doméstica, desde su acometida hasta su instalación en la habitación, tal como se muestra en la figura 4.

1.2.2 Tipos de tableros de distribución y centros de carga

Tablero de alumbrado y control: El tablero de alumbrado y control, consiste en un panel sencillo o grupo de paneles unitarios diseñados para ensamblarse en forma de un solo panel, son accesibles únicamente desde el frente, estos están dotados de barras conductoras de conexión común, a través de las cuales se conectan los dispositivos automáticos de protección contra sobrecorriente, además de otros dispositivos de protección, además de estar equipado con o sin desconectadores para el control de circuitos de alumbrado, calefacción o fuerza; este tipo de tableros está diseñado para instalarlo dentro

Figura4.Ejemplotípicodeconexión

eléctrica doméstica

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Capítulo 1

de un gabinete o caja cortacircuitos la cual se puede encontrar ubicada dentro o sobre un muro o pared divisoria y es accesible únicamente desde el frente, un tipo de tablero de control se muestra en la figura 5.

Tablero de distribución: El tablero de distribución, está construido por un panel grande sencillo, con una estructura o conjunto de paneles donde se montan, ya sea por el frente, por la parte posterior o en ambos lados, dotado de dispositivos desconectadores, dispositivos de protección contra sobrecorriente y otras protecciones, además de barras conductoras de conexión común y usualmente instrumentos. Este tipo de tableros de distribución de fuerza son accesibles generalmente por la parte frontal y la posterior, y no están previstos para ser instalados dentro de gabinetes, la figura 6, muestra un tablero de este tipo.

Figura5.Tablerode control

Figura6.Tablero típico de distribución

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Capítulo 1

Centro de control de motores: El centro de control de motores, constituido por una o más secciones encerradas, que tienen barras conductoras comunes y que contienen principalmente unidades para el control de motores, un ejemplo de este tipo de elemento se puede observar en la figura 7.

Centros de carga: Los centros de carga, son en realidad un conjunto de elementos que proporcionan protección a los circuitos de alumbrado y de usos generales en casa habitación y pequeños comercios, cuentan con un interruptor general, un ejemplo de este tipo de elemento se muestra en la figura 8.

Figura7.Centrodecontrol de motores

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Capítulo 1

1.2.3 Conductores eléctricos empleados en las instalaciones eléctricas1.2.3 Conductores eléctricos empleados en las instalaciones eléctricas.

Conductores eléctricos de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana (NOM).

a) El conductor cubierto, es un conductor rodeado de un material de composición o espesor no indicados en esta NOM como aislamiento eléctrico.

b) Los conductores de acometida, son conductores comprendidos desde el

punto de acometida hasta el medio de desconexión de la acometida.

c) Los conductores de entrada

de acometida, como la que se muestra en la figura 9, sistema aéreo, son conductores de acometida comprendidos entre las terminales del equipo de la acometida y un punto comúnmente fuera del edificio, y separado de sus paredes, donde se unen por derivación o empalme en la bajada de la acometida aérea.

Figura8.Centrosde carga.

Figura9.Conductoresenunaacometidaaérea

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Capítulo 1

d) Los conductores de entrada de acometida, sistema subterráneo, como lo muestra la figura 10, los cuales son conductores de acometida comprendidos entre las terminales del equipo de la acometida y el punto de conexión con la acometida subterránea.

e) Los conductores de electrodo de puesta a tierra, este tipo de conductor es utilizado para conectar el(los) electrodo(s) de puesta a tierra al conductor de puesta a tierra del equipo, al conductor puesto a tierra o a ambos a la

Figura10.Conductores en acometida subterranea

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Capítulo 1

acometida en cada edificio o a la estructura donde esté alimentado desde una acometida común o a la fuente de un sistema derivado separadamente.

f) El conductor desnudo, es un conductor que no tiene ningún tipo de cubierta o aislamiento eléctrico.

g) El conductor de puesta a tierra, es un conductor utilizado para conectar un equipo o el circuito puesto a tierra de un sistema de alambrado al electrodo o electrodos de puesta a tierra.

h) El conductor de puesta a tierra de los equipos, es un tipo de conductor que es utilizado para conectar las partes metálicas no conductoras de corriente eléctrica de los equipos, canalizaciones y otras envolventes al conductor del sistema puesto a tierra, al conductor del electrodo de puesta a tierra o ambos, en los equipos de acometida o en el punto de origen de un sistema derivado separadamente.

i) El conductor puesto a tierra, es un conductor de un sistema o circuito que es intencionadamente puesto a tierra.

Estos tipos de conductores se muestran en la siguiente figura 11.

Figura11.Conductores de tierra utilizados en una instalación eléctrica

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Capítulo 1

1.2.4 Clasificación y tipo de aislamiento de los conductores eléctricos.

La clasificación de los conductores eléctrico se hacen con base en la corriente que estos son capaces de conducir y de la temperatura del conductor activo y la temperatura ambiente.

Otro factor a considerara dentro de los conductores eléctricos, es el número de conductores dentro de las canalizaciones, el lugar en donde se encuentran, ya sea en lugares húmedos, secos o en ambiente corrosivo.

Sin embargo, cualquiera que se la utilización de los conductores eléctricos, estos deberán de contar con un aislamiento, que los proteja dependiendo de la función que estos tengan en la instalación eléctrica, dichos aislamientos están basados en una nomenclatura, la cual depende de las propiedades químicas con las cuales han sido fabricados, por lo que se puede tener aislamientos de:

El objetivo del material aislante en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula por él, entre en contacto con las personas o con objetos metálicos, ya sean éstos ductos u otros elementos que forman parte de una instalación. Del mismo modo el aislamiento debe evitar que conductores de distinta tensión eléctrica puedan hacer contacto entre sí.

Los diferentes tipos de aislamiento de los conductores están dados por su comportamiento eléctrico y mecánico, considerando el medio ambiente, la canalización que se usará, la resistencia a los agentes químicos, a los rayos solares, a la humedad, a la alta temperatura, al fuego, etc. Entre los materiales empleados para el aislamiento de los conductores podemos mencionar al cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno (PE), el caucho, la goma, el neopreno y el nylon.

Polietileno reticulado

En la actualidad para el caso de la distribución de energía eléctrica subterránea en tensiones de hasta 30 000 volts es íntegramente efectuada utilizando cables en polietileno reticulado que presenta mejores características eléctricas que los conductores con aislante de papel tipo NKY. El polietileno

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Capítulo 1

reticulado es el resultado de un proceso químico mediante el cual el polímero deja de ser termoplástico, es decir, que se deforma con la temperatura, pasando a ser termoestable, lo que significa que no se funde.

Clasificación de los conductores eléctricos

Los materiales más utilizados en la fabricación de los conductores eléctricos en orden de importancia se muestran en la figura 12:

Figura12.Metalesmás importantes en la fabricación de conductores

Por lo general se utiliza el cobre, debido a sus excelentes ventajas eléctricas (capacidad para transportar la electricidad), resistencia mecánica (resistencia al desgaste, maleabilidad) y físico – químico. Los conductores eléctricos de cobre se clasifican de la siguiente forma:

a)Deacuerdoalgradodedureza:

1. Cobre de temple duro: Cuyas características son:Conductividad de un 97% respecto a la del cobre puro.Resistividad de 0,018 (W - mm²/m) a temperatura ambiente 20 °C.Capacidad de ruptura a la carga, entre 37 Kg/mm² y 47 Kg/mm².Se utiliza en líneas de conductores desnudos en el transporte de energía

eléctrica.

2. Cobre de temple blando: Cuyas características son:Conductividad de un 100% respecto a la del cobre puro. Resistividad de 0,017 24 (W - mm²/m). A temperatura ambiente 20 °C.Capacidad de carga de ruptura media 25 Kg/mm².Como es dúctil y flexible se utiliza en la fabricación de conductores aislados.

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Capítulo 1

b)Deacuerdoasuconstitución:

Esta clasificación de los conductores eléctricos, depende de la manera en la que se encuentra constituido el alma o elemento conductor, por lo que estos se clasifican en:

• Alambre:En este conductor es alma conductora se encuentra formada por un solo elemento o hilo conductor.

• Cable:En este conductor, el alma conductora se encuentra formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le hace ser muy flexibles.

Ambos tipos de conductor se muestran en la figura 13.

Figura13.Clasificación de los conductores eléctricossegúnsuconstitución

c)Deacuerdoalnúmerodeconductores:

Esta clasificación de los conductores eléctricos, depende de la cantidad de conductores que pueden trabajar en forma independiente, éstos, se clasifica en:

• Monoconductor:Este tipo de conductor eléctrico es aquel que tiene una sola alma conductora con aislamiento y con o sin cubierta protectora.

• Multiconductor:Este tipo de conductor eléctrico es aquel que tiene dos o más almas conductoras entre sí, envueltas cada una por su respectiva capa de aislamiento y con una o más cubiertas protectoras comunes.

Ambos tipos de conductor se muestran en la figura 14.

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Capítulo 1

d)Deacuerdoasuutilización:

Esta clasificación de los conductores eléctricos, depende del uso y la condición de trabajo (atmosférica). Por lo que la elección del tipo de conductor y su aislamiento está en función de las características del medio en que la instalación prestará sus servicios. La siguiente es una clasificación de acuerdo al uso en las instalaciones de interiores.

• Característicasdelosprincipalesconductoresdeusogeneral

AlambresycablesdetipoTW.Son conductores de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico;

con aislamiento de cloruro de polivinilo (PVC), pueden operar hasta 60 °C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 600 V ó 750 V.

Se utiliza en instalaciones en el interior de locales con ambiente seco o húmedo, conexiones de tableros de control, entre otros, la figura 15 muestra este tipo de conductor.

AlambresycablestipoTHWSon conductores de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico;

con aislamiento de cloruro de polivinilo (PVC) especial, resistente al calor, humedad, aceites y agentes químicos. Pueden operar hasta 75 °C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 600 V ó 750 V.

Se utiliza en edificios públicos, hoteles, almacenes, industrias, conexión de

Figura14.Clasificaciónsegúnelnúmerodeconductores

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Capítulo 1

tableros de control y, en general, en todas las instalaciones donde se requieran características superiores al TW.

El conductor THW – 90 puede operar hasta 90 °C y se utiliza principalmente dentro de aparatos de alumbrado con lámparas de descarga, un ejemplo de este conductor se muestra en la figura 15.

AlambresycablestipoTHHWSon conductores de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico;

con aislamiento de cloruro de polivinilo (PVC) especial, resistente al calor y humedad. Pueden operar hasta 105 °C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 600 V ó 750 V.

Se utilizan principalmente dentro de aparatos de alumbrado con lámparas de descarga, con temperatura ambiente máxima de 70 °C, la figura 15, muestra este tipo de conductor.

ConductorflexibleSon conductores de cobre electrolítico recocido, flexible, cableado en haz;

con aislamiento de PVC sobre dos conductores en paralelo (duplex). Pueden operar hasta 60 °C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 300 V ó 600 V.

Se utilizan principalmente para instalaciones móviles y fijas donde se requiera conductores flexibles, un ejemplo de ellos lo puedes observar en la figura 15.

CordóntipovulcanizadoEste tipo de cordón se encuentra conformado por dos o tres conductores

de cobre electrolítico recocido flexible, cableado en haz, aislados con PVC, trenzados, con relleno de PVC y cubierta exterior común de PVC. Pueden operar dependiendo de la marca hasta 60 °C o 70 °C y hasta una tensión de servicio de 300 V ó 500 V.

Se utilizan para servicios no muy pesados, en lugares secos o húmedos.Alimentación de aparatos eléctricos de uso doméstico, tales como:

refrigeradoras, lavadoras, máquinas de coser, batidoras, aspiradora, máquinas de escribir, calculadoras, etc. Herramientas eléctricas portátiles tales como: taladros, sierras, entre otros, un ejemplo de estos se muestra en la figura 15.

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Capítulo 1

AlambredetipoTWTEste tipo de conductor se encuentra conformado por 2 ó 3 conductores

de cobre electrolítico blando, sólido o cableado; aislados individualmente con cloruro de polivinilo (PVC) y reunidos en paralelo en un mismo plano con una protección exterior también de PVC. Pueden operar hasta 60 °C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 600 V ó 750 V.

Se utiliza en instalaciones interiores, visibles o empotradas directamente en el interior de muros o paredes; sobre armaduras metálicas y de madera o a través de ellas; empleándose como conductores de circuitos alimentadores o derivados, ejemplo de este tipo de conductor lo puedes observar en la figura 15.

Figura15.Alambresycablescondiferenteaislamiento

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Capítulo 1

1.2.5Calibredelosconductoreseléctricos

Los conductores eléctricos se identifican en cuanto a su tamaño por un calibre, que puede ser expresado en AWG o MCM según la norma americana o en mm2 según la norma IEC.

EscalaAWG

La “American Wire Gage” (AWG) designa el calibre de los conductores, con dimensiones que representan aproximadamente el proceso de estirado del alambre y además sus números son regresivos, por lo que un número mayor representa un alambre de menor diámetro. Los diámetros bases son de 0.460 pulgadas (calibre 4/0) y 0.005 pulgadas (calibre 36). Para conductores con área mayor del designado como 4/0, se designa su área en pulgadas, empleando la unidad denominada circular MIL. El circular MIL (CM) equivale a la sección transversal de un circulo cuyo diámetro es de un milésimo de pulgada, la tabla 1, muestra la escala AWG en donde, 1 mm² = 1 974 CM

Tabla1.EscalaAWG

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Capítulo 1

EscalamilimétricaIEC: La “International Electrotechnical Comision” (IEC) designa los calibres

de los conductores de acuerdo a su área transversal en milímetros cuadrados, la tabla 2, muestra esta escala milimétrica.

Tabla2.Escalamilimétrica

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Capítulo 1

1.2.6 Identificación de los tipos de elementos empleados en las instalaciones eléctricas.

Las canalizaciones eléctricas son los elementos utilizados para conducir los conductores eléctricos entre las diferentes partes de la instalación eléctrica. Las instalaciones eléctricas persiguen proveer de resguardo, seguridad a los conductores a la vez de propiciar un camino adecuado por donde colocar los conductores.

Por definición, una canalización es un conducto cerrado diseñado para contener cables alambres buses-ductos, pueden ser metálicas o no metálicas. Aquí se incluyen los tipos de tuberías, ductos charolas, etc. Que se utilizan para protegerlos del medio ambiente y esfuerzos mecánicos que pudieran tener haciéndola instalación más segura.

Tipos de tuberías. Tubo conduit de acero (metálico), utilizado para instalaciones eléctricas en

exteriores o interiores, en áreas secas o húmedas, los cuales pueden ser:

1. Tubo conduit de pared gruesa, este tipo de tubo conduit se suministra en tramos 3.05 m de longitud en acero o aluminio y se encuentran disponibles en diámetros desde (1/2 plg ), hasta (6 plg ) cada extremo del tubo tiene una y uno de ellos tiene un cople. El tubo de acero normalmente es galvanizado.

2. Tubo conduit de pared delgada, estos son similares a los de pared gruesa pero tiene su pared interna mucho más delgada, se pueden utilizar en instalaciones ocultas y visibles, embebido en concreto o embutido en mampostería, pero en lugares secos no expuestos a humedad o ambientes corrosivos, estos tubos no tienen sus extremos roscados y tampoco usan los mismos conectores que los tubos metálicos rígidos de pared gruesa, de hecho usan su propios conectores de tipo atornillado.

3. Tubo conduit tipo metálico flexible, se trata de un tubo conduit flexible de acero está fabricado con base en cintas galvanizadas y unidas entre sí a presión en forma helicoidal este es utilizado para la conexión de motores para evitar que las vibraciones se transmitan a las cajas de conexión y canalizaciones y cuando se hacen instalaciones en área donde se dificultan los dobleces.

60

Capítulo 1

Charolasparacables.

Las charolas o pasos de cable son conjuntos prefabricados en secciones rectas que se pueden unir para formar sistemas de canalizaciones en general se tienen disponibles tres tipos de charolas para cables.

a) Las charolas de paso, estas tienen un fondo continuo, ya sea ventilado o no ventilado y con anchos estándar de 15, 22, 30 y 60 cm, este tipo de charolas se utiliza cuando los conductores son pequeños y requieren de un transporte completo, llamado riel lateral de conductores

b) Las charolas tipo escalera, las cuales se construyen de una forma muy sencilla y consisten de dos rieles laterales unidos o conectados por barrotes individuales, por lo general se utilizan como soporte para los cables de potencia se fabrican en anchos estándar de 15, 22, 30, 45, 60 y 75 cm de materiales de acero y aluminio.

c) Las charolas tipo canal, se encuentran constituidas de una sección

de canal ventilada se usan por lo general para soportar cables de potencia sencillos, múltiples o bien varios cables de control, se fabrican de acero o aluminio con anchos de 7.5 o 10 cm.

De forma general, para las canalizaciones superficiales, las canalizaciones superficiales se fabrican en distintas formas en el tipo metálico y no metálico se usan generalmente en lugares secos no expuestos en la humedad y tienen conectores y herejes de distintos tipos para dar prácticamente todas las formas deseables en las instalaciones eléctricas. Se pueden montar en pared, techo o piso según la necesidad, como lo muestra la figura 16. (http://www.mitecnologico.com/Main/InstalacionElectrica)

Figura16.TuberíasyCanalizaciones

61

Capítulo 1

De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana, los sistemas de canalización son diseñados y construido para alojar conductores en instalaciones eléctricas, de forma tubular, de acuerdo a la sección circular, tal como se muestra en la figura 16.

Los dispositivos denominados elementos auxiliares para la conexión eléctrica, son aquellos que son destinados a facilitar la unión entre los conductores y receptores. Estos elementos se encuentran diseñados para proteger los elementos conductores depositados en su interior y a las personas de contactos directos con las partes con tensión.

Dentro de los principales elementos auxiliares que se pueden encontrar están las cajas de conexiones, las cajas de mecanismos de protección y las regletas de conexión.

Cajasdeconexión.

Las cajas de conexión, son aquellas que se utilizan para alojar el conexionado de los conductores que conforman el circuito eléctrico, son fabricadas de varias medidas según el número de conexiones que vayan a alojar y pueden ser de forma redonda, cuadrada o rectangular, todas ellas disponen de chiqueadores en sus paredes fácilmente de romper, con el fin de permitir el paso de los tubos y cables en su interior.

De acuerdo al tipo de instalación, las cajas son fabricadas para superficie o para empotrar, las de superficie visible, por lo general son de mayor resistencia mecánica a los golpes, además de poseer un mayor grado de estanqueidad superior con respecto a las empotrables. Todas las cajas disponen de su correspondiente tapa de cierre que se fijan mediante rosca, muelles, o tornillos, la figura 17, muestra algunos tipos de cajas de conexión.

Figura17.Cajasdeconexióneléctricas

62

Capítulo 1

Las cajas de mecanismos, son aquellas que están destinadas a alojar en su interior los dispositivos de mando y control de una instalación eléctrica, como pueden ser interruptores, conmutadores, pulsadores, tomas de corriente, etc.

Este tipo de cajas de conexión, se construyen con materiales ya sea plásticos tipo PVC o metálicas de hierro o zinc, con formas cuadrada o redonda para empotrar y rectangulares estancas para instalación superficial, Al igual que las cajas de de conexión, estas presentan en sus paredes laterales unos chiqueadores, fácilmente rompibles para poder introducir los extremos de los tubos y los cables. También se equipan con tornillos en los bordes exteriores para la fijación de los mecanismos y guías para enlazar varias cajas entres sí, ejemplo de ellas se pueden observar en la figura 18.

En las instalaciones eléctricas de interiores se emplean ductos de material metálico de acero y de plástico de Policloruro de Vinilo – PVC, no combustible y autoextinguible. En ambos casos se fabrican en dos tipos:

Ductos metálicos pesados. De hierro, con protección contra la corrosión que puede ser un acabado galvanizado o un recubrimiento esmaltado, su superficie interior es lisa para evitar daños al aislamiento o a la cubierta de los conductores. Se fabrican en tramos de 3,05 m y con diámetros que van de 13 mm (½”) a 152,4 mm (6”).

Ductos metálicos livianos, el diámetro máximo recomendable para estos tubos es de 51 mm (2”) y debido a que son de pared delgada en estos tubos no se puede hacer roscado, de modo que los tramos se pueden unir por medio de accesorios de unión especial. No deben ser instalados en lugares expuestos a daños mecánicos, en lugares húmedos o mojados, ni en lugares clasificados como peligrosos, las figura 19 y 20, muestra un ejemplo de una instalación oculta y una instalación visible.

Figura18.CajasdeMecanismos

63

Capítulo 1

Figura19.Canalizaciones

ocultas

Figura20.Instalaciónvisible

64

Capítulo 1

Instrucciones: Resuelve el siguiente crucigrama.

Verticales.

1.- Equipo de iluminación que distribuye, filtra o controla la luz emitida por una lámpara o lámparas y el cual incluye todos los accesorios para fijar, proteger y operar estas lámparas y los necesarios para conectarlas al circuito de utilización eléctrica.

2.-Todos los conductores de un circuito entre el equipo de acometida o la fuente de un sistema derivado separadamente u otra fuente de alimentación y el dispositivo final de protección contra sobrecorriente del circuito derivado.

3.-Conjunto de una o más secciones encerradas, que tienen barras conductoras comunes y que contienen principalmente unidades para el control de motores.

4.-Es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento, es una de las siete magnitudes fundamentales del sistema internacional. La unidad en que se mide es el ampere (A).

Horizontales.

5.-Se elaboró con el objetivo de establecer las disposiciones y especificaciones de carácter técnico que deben satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica.

6.-Es la potencia instalada o demandada en un circuito eléctrico. 7.-Sistema de canalización diseñado y construido para alojar conductores

en instalaciones eléctricas, de forma tubular, sección circular. 8.-Panel grande sencillo, estructura o conjunto de paneles donde se montan,

ya sea por el frente, por la parte posterior o en ambos lados, desconectadores, dispositivos de protección contra sobrecorriente y otras protecciones, barras conductoras de conexión común y usualmente instrumentos.

2Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

65

Capítulo 1

1

4

8

7

6

5

2

3

66

Capítulo 1

INTRODUCCION:Para la elaboración de un proyecto eléctrico, es fundamental que se conozca un punto inicial, que nos refiera a la calidad y seguridad del usuario y del inmueble.

OBJETIVO:Conocer la Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas, su principio de normatividad y sus especificaciones técnicas.

MATERIAL: 1) Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas.

DESARROLLO:En esta parte es importante que esté bien informado el facilitador en especificaciones y normas.

1.- ¿Quién elaboró la Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas?

2.- ¿Qué contiene la Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas?

3.- ¿Para qué se necesita la Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas?

4.- ¿Qué cubre y qué no cubre Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas?

5.- ¿Tiene certificación?

6.- ¿Existen otras normas?

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

3

67

Capítulo 1

INTRODUCCION:La Norma contempla la forma en que se debe realizar las instalaciones eléctricas en todo el territorio nacional, el aseguramiento de que los equipos y materiales sean empleados adecuadamente y cubran los lineamientos técnicos de carácter obligatorio.

OBJETIVO:Manejar la Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas, conocer el contenido y aplicación de artículos que especifican la calidad del proyecto eléctrico.

MATERIAL: 1) Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas, NOM-001-SEDE-2005.

DESARROLLO:En esta parte es importante que esté bien informado el facilitador en especificaciones y normas.

1.- ¿Qué articulo puedo obtener para el uso de lámparas?

2.- ¿Dónde puedo obtener información técnica de tubos?

3.- ¿Qué se refiere el Artículo 332?

4.- ¿En el Artículo 250, el punto H, a qué se refiere?

5.- ¿Hay relación con los artículos 346 y 348?

6.- ¿Quién da fe y cumplimiento de la NOM-001.SEDE-2005?

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

4

68

Capítulo 1

INTRODUCCION:A través de un recorrido por el laboratorio de tu escuela, realiza la identificación de los elementos que constituyen la instalación eléctrica. Anótalos en la siguiente tabla.

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

5

INTRODUCCION:Realiza un recorrido por tu vivienda o por tu escuela o la vivienda de algún vecino y realiza los siguiente.

1. Localiza la instalación de la vivienda, aula de la escuela o talleres de prácticas y relaciona los siguientes elementos: a) Verifica el tipo de acometida de la instalación eléctrica seleccionada.b) Verifica el tipo de instalación eléctrica.c) Verifica si existe un plano eléctrico de la instalación eléctrica.d) Verifica el tipo, marca y capacidad del interruptor de cuchillas.e) Verifica el tipo, marca y capacidad del centro de carga.f) Verifica el tipo, marca y dimensiones de tubería utilizada en la instalación eléctrica.g) Verifica el tipo, marca y dimensiones aproximadas de las cajas de conexión.h) Verifica el tipo, marca y cantidad de cajas para mecanismos empotradas o de superficie.

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

6

69

Capítulo 1

Unidad 2 Cáculo y selección de los elementos del sistema eléctrico

2.1 RAP Calcula y selecciona los elementos de fuerza de los sistemas eléctricos de acuerdo con las

normasmexicanas

2.1.1. Clasificación de las instalaciones eléctricas

Las instalaciones eléctricas se clasifican de diferentes formas; sin embargo, aquí las consideramos desde dos puntos de vista:

Externaseinternas

Desde el punto de vista EXTERNO, se deberán considerar todos los elementos que están formados generalmente por la instalación de la compañía suministradora del servicio de energía eléctrica, tales como:

1.Fuentesdeenergía

2.Equiposdegeneración

3.Sistemasdetransmisión

4.Sistemasdedistribución

5.Sistemasdeutilización

70

Capítulo 1

La grafica de la figura 1, representa una instalación típica de un sistema eléctrico de potencia, en sus 4 fases: Generación, transmisión, distribución y utilización.

Los niveles de tensión eléctrica que se manejan en cada uno de los diferentes pasos que marca el diagrama anterior son:

I.VoltajesdeGeneración:13.2KVY6KVII.Voltajesdetransmisión(AltaTensión):400KV,230KV,115KV,85KV,69KV.III.Voltajesdedistribuciónprimaria(MediaTensión):34.5KV,23KV,13.2KV,6KV,4.160KV,2.1KVIV.Voltajesdedistribuciónsecundaria(BajaTensión):220volts,127volts,*440volts

*Como la compañía suministradora únicamente proporciona 220 volts o 127 volts, la tensión de 440 volts se obtiene en la industria, solicitando la tensión de 6KV, 13.2KV, 23KV para que a través de una subestación obtengamos 440 volts.

Figura1.

71

Capítulo 1

SeleccióndeTensiones

Dependiendo del tamaño de la planta de las compañías suministradoras del servicio eléctrico y de las evaluaciones económicas que consideren las tarifas y los costos de los equipos, la planta industrial se podrá conectar a cualquiera de las tensiones del sistema.

A) Para plantas pequeñas o de algunos cientos de KVA como máximo: se pueden conectar a la red de baja tensión o a un transformador especial de la compañía eléctrica o tener su propio transformador o red secundaria.

B) Para plantas medianas de algunos miles de KVA: se pueden conectar a la red primaria de distribución y esta red de mediana tensión puede extenderse dentro de la fábrica. La fábrica deberá proporcionar los transformadores de mediana tensión y los de baja tensión y la red de distribución secundaria.

C) Para plantas grandes de varios miles de KVA: Se pueden conectar al sistema de mediana tensión o al sistema de transmisión y deben proporcionar la subestación reductora, la red de distribución primaria, los transformadores de mediana tensión y baja tensión y las redes de distribución secundaria.

La selección de las tensiones es uno de los aspectos más importantes en el diseño de los sistemas de fuerza. Debido a que los niveles de tensión en los sistemas de distribución se han estado incrementando, los equipos se han tenido que adecuar a ello. Así es posible tener dentro de una planta industrial las siguientes tensiones:

15–25KV:Serealizauncontratodeconsumo.

25–35KV:Deberádehacerseunestudiotécnico-económico,paradecidir su uso.

35KVhaciaarriba:Serecomiendaquedebereducirseaunatensiónmenor

72

Capítulo 1

En las INSTALACIONES ELÉCTRICAS grandes es común tener tres o más niveles de tensión:

220/127volts(440Volt):Parautilización

2.4/4.16KV:Paramotoresgrandesocomotensionesdedistribuciónde la planta.

13.8/23KV:Comotensionesdedistribuciónde laplantaocomoalimentacióngeneraldelacompañíaSuministradora.

2.1.2Legislaciónynormatividad

Todo tipo de construcción que sea para ampliar, remodelar o construir obra nueva se tendrá que hacer bajo la estricta ley de normas y seguimientos jurídicos de la NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001SEDE-2001, que se encarga del diseño de la INSTALACIONES ELECTRICAS que debe hacerse dentro un marco legal. Un buen proyecto de ingeniería es una respuesta técnica y económicamente adecuada, que respeta los requerimientos de las normas y códigos aplicables. Esta es la razón por la que nace la norma oficial mexicana, la cual está destinada al suministro y uso de la energía eléctrica, teniendo como objetivo; establecer las especificaciones de carácter técnico que deben de satisfacer las instalaciones destinadas al suministro y uso de la energía eléctrica, a fin de que ofrezca las condiciones de servicio y seguridad a las personas y sus patrimonios.

El campo de aplicación de la Norma Oficial Mexicana para las instalaciones eléctricas será:

A) Las instalaciones se emplean para la utilización de la energía eléctrica en cualquiera de las tensiones usuales de operación, incluyendo la instalación del equipo, conectado a las mismas por los usuarios.

B) Las subestaciones y las plantas generadoras de emergencia propiedad de los usuarios.

C) Las líneas eléctricas y su equipo. Dentro del término “líneas eléctricas” quedan comprendidas las líneas aéreas y subterráneas conductoras de energía eléctrica ya sea que formen parte del sistema de servicio, o bien, correspondan a otro tipo de instalaciones.

73

Capítulo 1

D) Cualquier otra instalación que tenga por finalidad el suministro y uso de la energía eléctrica.

Instalación Eléctrica Interna: Desde el punto de vista interno las instalaciones eléctricas abarcan solamente las Instalaciones de los usuarios y estarán integradas por elementos, que se muestran en el siguiente diagrama.

La figura 2, muestra la representación típica de un diagrama eléctrico de uso exclusivo del usuario, este puede variar dependiendo del tipo de consumo y necesidades que tiene el cliente.

Figura2.

74

Capítulo 1

2.1.3 Análisis de los elementos que constituyen una instalación eléctrica

Los dispositivos de recepción de energía, están formados por las líneas de servicio, que son conductores y equipo que se usa para el suministro de energía eléctrica, desde las líneas o equipos inmediatos del sistema de abastecimiento, hasta los medios principales de desconexión y protección de las instalaciones eléctricas.

Dentro de estos equipos están comprendidos:

l)Acometida: es el punto donde se hace la conexión entre la red, propiedad de la compañía suministradora y el alimentador que abastece al usuario. La acometida también puede entenderse como las líneas (aéreas o subterráneas) que por un lado encontramos en la red eléctrica de alimentación y por otro, tiene conectado el sistema de medición.

En las terminales de entrada de la acometida, normalmente se colocan apartarrayos para proteger la instalación y el equipo contra ondas de alto voltaje, ya sea de origen atmosférico o por maniobras de conexión o desconexión en la red de suministro.

ll) Equipo de Medición: por equipo de medición se entiende aquel, propiedad de la compañía suministradora, que se coloca en la acometida de cualquier usuario con el propósito de cuantificar el consumo de energía eléctrica de acuerdo con las condiciones del contrato de compra-venta. Este equipo está sellado y debe estar protegido contra agentes externos y colocarse en un lugar visible y accesible para la lectura y la revisión.

El equipo de medición puede contenerse a través de un juego de cuchillas que permita que la compañía suministradora verifique su funcionamiento y en caso necesario, haga su calibración, sin interrumpir el servicio del usuario.

Los dispositivos principales de desconexión y protección normalmente se encuentran integrados por un solo dispositivo, ya que según las normas “toda entrada de servicio debe de tener un dispositivo que permita desconectar a todos los conductores de las instalaciones eléctricas”, así como un medio de protección contra sobre corrientes.

75

Capítulo 1

Dentro de estos podemos mencionar los siguientes:

A) Interruptores: Un interruptor es un dispositivo que está diseñado para abrir o cerrar un circuito eléctrico por el cual está circulando una corriente eléctrica. Puede utilizar como medio de desconexión o conexión y si está provisto de los dispositivos necesarios, también puede cubrir la función de protección contra sobre carga y/o cortocircuitos.

B) Interruptor General: Se denomina interruptor general o principal al que va colocado entre la acometida (después del equipo de medición) y el resto de la instalación y que se utiliza como medio de desconexión y protección del sistema.Este interruptor debe ser de fácil acceso y operación en tal forma que en caso de emergencia permita desconectar la instalación rápidamente; debe proteger toda la instalación y a su equipo por lo que debe ser capaz de interrumpir las corrientes de cortocircuito que pudieran ocurrir en la instalación del consumidor.Dependiendo del tipo de instalación, el interruptor general o principal puede ser algunos de los siguientes dispositivos: caja con cuchillas y fusibles, interruptor termo magnético, interruptor de potencia (en aire, vacío, gas o aceite).También se acostumbra llamar interruptores generales, a los que controlan la alimentación de un tablero, de un centro de control de motores o de una zona de instalación.

C) Transformador: Es un equipo que se utiliza para cambiar el voltaje de suministro al voltaje requerido. En instalaciones eléctricas grandes (o complejas) pueden necesitarse varios niveles de tensiones, lo que se logra instalando varios transformadores (subterráneos). Por otra parte, pueden existir instalaciones cuyo voltaje es el mismo que el que tiene la acometida y por lo tanto, no requiere transformador.

D) Sistema de distribución: se acostumbra dividirlo en primario y secundario, de acuerdo con la condición del voltaje de suministro que se transforme o no a la instalación servida o aún de acuerdo con los diferentes pasos que se planeen en la distribución. Este sistema está integrado por:

76

Capítulo 1

Alimentadores,tablerosdedistribución,circuitosderivados

Dentro del equipo se tiene:

I-. Interruptor Derivado: Estos interruptores son aquellos que están colocados para proteger y desconectar alimentadores de circuitos que distribuyen la energía eléctrica a otras secciones de la instalación o que energizan a otros tableros.

II-.InterruptorTermomagnético: Uno de los interruptores más utilizados y que sirve para desconectar y proteger contra sobrecargas y cortocircuitos es el termo grafico. Se fabrica en una gran variedad de tamaños, por lo que su aplicación puede ser como interruptor general o derivado. Su diseño le permite soportar un gran número de operaciones de conexión y desconexión, lo que lo hace muy útil en el control manual de una instalación. Tiene un elemento electrodinámico con el que puede responder rápidamente ante la presencia de un corto circuito; para la protección contra la sobrecarga se vale de un elemento bimetálico.

III-. Tableros: Se entiende por tablero un gabinete metálico donde se colocan instrumentos, interruptores, arrancadores, y/o dispositivos de control. El tablero es un elemento auxiliar para lograr una instalación segura, confiable y ordenada.

IV-. Tablero General: El tablero general es aquel que se coloca inmediatamente después del transformador y que contiene un interruptor general. El transformador se coloca a la entrada del interruptor y a la salida de éste se conectan barras (bus) que distribuyen la energía eléctrica a los diferentes circuitos a través de los interruptores derivados.

V-.CentrodeControldeMotores(CCM):En las instalaciones Industriales y en general donde se utilizan varios motores, los arrancadores se agrupan en tableros compactos conocidos como centro de control de motores. Dependiendo del número de arrancadores o circuitos derivados y de la instalación entre ellos y el tablero general, puede ser necesario incluir un interruptor general. Los arrancadores normalmente se conectan al interruptor utilizando barras de cobre, lo que permite lograr un arranque limpio en el interior del tablero.

VI-.TablerodeDistribuciónoDerivado: Cada área de una instalación está normalmente alimentada por uno o varios tableros de derivados. Estos tableros pueden tener un interruptor general dependiendo de la distancia al tablero de donde se alimentan y del número de circuitos que alimenta. Contiene una barra de cobre para el neutro y de una, dos o tres barras conectadas a las fases respectivas. Normalmente a las barras de las fases se conectan

77

Capítulo 1

interruptores termo gráficos de uno, dos o tres polos, dependiendo del número de fases que se requieren para alimentar los circuitos derivados.

VII-.Arrancador: Se conoce como arrancador al arreglo de compuesto por un interruptor, ya sea termo gráfico o de navajas (cuchillas) con fusible, un contador electromagnético y un relevador bimetálico. El contador consta básicamente de una bobina c con un núcleo de hierro que cierra o abre un juego de contactos al energizar o desenergizar una bobina.

Las ventajas de estas combinaciones son:

1-.Sedisponedeuninterruptor(denavajasotermográfico)paralaconexiónodesconexióndelarranque.2-.Debidoaqueelfuncionamientodelabobinarequieredeunacorrienterelativamentebaja,elarranqueyparodelmotorpuedehacerseacontrolremoto.3-. La protección contra corto-circuito puede lograrse con elinterruptor termo gráfico o con los fusibles del interruptor de navajas.4-.Paralaproteccióncontrasobrecargasseutilizanrelevadoresconelementosbimetálicosqueactúansobreelcircuitodelabobinayabrenelcontactor.Estosbimetalestienenconstantestérmicasgrandes que permiten sobrecargas instantáneas (arranque demotores)ysefabricanencapacidadesocalibracionesespecíficaspara motores de tamaños comerciales.5-Unarrancadorpuedetener:botonespararestablecerlosdisparosporsobrecargas;botonesparaarranqueyparo,lucesindicadorasdevariostipos,tablillasdeterminalesparaconectaralmotorlasunidades de control remoto y los elementos de control.

VIII-.Motores:Los motores se encuentran al final de las ramas de una instalación y su función es la de transformar la energía eléctrica en energía mecánica. Cada motor tiene su arranque propio.

Los motores tipo jaula de ardilla o de inducción son motores eléctricos asíncronos, es decir, su velocidad varía con la aplicación de carga y es siempre menor que la de sincronismo. La característica que les da este tipo de nombre es el tipo de devanado del rotor, el cual está formado por barras conductoras interconectadas con anillos en corto circuito, cuyo diseño es muy parecido a la jaula de una ardilla. Estos motores son económicos, pero tienen la desventaja de requerir una corriente muy alta en el momento de arranque.

IX-.EstacionesoPuntosdeControl:En esta categoría se clasifican las estaciones de botones para control o elementos de proceso como: limitadores

78

Capítulo 1

de carrera o de par indicadores de nivel de temperatura, de presión, etc. Todos estos equipos manejan corrientes que por lo general son bajas, comparadas con los elementos activos de una instalación.

X-.SalidaparaAlumbradoyContactos:Las unidades de alumbrado al igual que las de motores, están al final de la instalación y son consumidores que transforman la energía eléctrica en luminosa y generalmente también en calor.

Los contactos sirven para alimentar diferentes equipos portátiles y van alojados en cajas en donde termina la instalación fija.

XI-.PlantasdeEmergencia:Existe una gran cantidad de instalaciones eléctricas que cuentan con una planta de emergencia para protegerse de posibles fallas en el suministro de energía eléctrica. Normalmente en todos aquellos lugares de uso público (especialmente hospitales) se requiere de una fuente de energía eléctrica que funcione mientras la red de suministro tenga caídas de voltaje importantes, o fallas en alguna fase o interrupciones de servicio.

Las plantas de energía constan de un motor de combustión interna acoplado a un generador de corriente alterna.

El cálculo de la capacidad de una planta de emergencia se hace en función de las cargas que deben operar permanentemente. Estas cargas deberán quedar en un circuito alimentador con canalizaciones independientes.

La conexión y desconexión del sistema de emergencia se hace por medio de un interruptor de trasferencia, el cual transfiere la carga del suministro normal a la planta de emergencia.

Las plantas automáticas tienen sensores de voltaje y envían una señal para que arranque el motor de combustión interna, cuyo sistema de enfriamiento tiene intercalada una resistencia eléctrica que lo mantiene caliente mientras no esté funcionando.

XII-.Simbología: En la siguiente figura 3, se muestran algunos símbolos más, que son utilizados en las instalaciones eléctricas.

79

Capítulo 1

2.1.4 Requerimientos para la elaboración de la práctica en ProyectosEléctricos

Determinacióndecargas

Antes de determinar los tipos de cargas necesitamos saber que: Carga Eléctrica es cualquier dispositivo adecuado para absorber o transformar la energía eléctrica ya sea en energía luminosa (lámparas), energía mecánica (motores) o en cualquier otra forma de energía.

A las cargas eléctricas las podemos clasificar de acuerdo con su fuente de alimentación en:

A)CargasenelsistemaNormal.B)Cargasenelsistemadeemergencia.

Las cargas en el sistema normal son las que están conectadas al sistema de alimentación de la compañía suministradora de energía eléctrica.

Figura3.Simbología

80

Capítulo 1

Las cargas en el sistema de emergencia son las que estando también conectadas al sistema de alimentación de la compañía suministradora, se consideran básicas para proporcionar los servicios para lo cual han sido instaladas, por lo que en caso de falla por parte de la compañía suministradora, se alimentaran por medio de un generador de energía eléctrica (planta de emergencia), el cual les suministrará la energía eléctrica necesaria mientras dure la falla mencionada.

Para analizar las cargas eléctricas, ya sea del servicio normal o de emergencia las podemos clasificar en:

Cargaseléctricas

Alumbrado

Utilitarias

Arquitectónicas

Definidas

Indefinidas

Motores

Aparatos

Furza

81

Capítulo 1

1-.Lascargasdealumbradoutilitarias son las que nos proporcionan la energía luminosa necesaria para iluminar una determinada área y permite la visión a un máximo de velocidad, precisión y facilidad con un mínimo de esfuerzo y fatiga.

La característica principal de estas cargas es que se encuentran uniformemente distribuidas en función del nivel de iluminación de acuerdo con el trabajo por desarrollar.

2-.Lascargasdealumbradoarquitectónicas serán aquellas cuyo fin primordial es el de proporcionar los efectos de contraste entre luz y sombra, para resaltar las características particulares de una construcción.

A estas las podemos clasificar en:

A)CARGASCONPROYECTORESB)CARGASRASANTES

Las cargas con proyectores, son aquellas que presentan un ángulo de incidencia grande, además de que tienen una iluminación uniforme.

Las cargas rasantes nos proporcionan un ángulo de incidencia pequeño con una iluminación concentrada.

3-.Lascargasdefuerzason las que corresponden a los motores eléctricos, plantas de soldar, hornos eléctricos y estarán definidas por sus datos de placa. Su localización deberá de ser accesible para su montaje, servicio y operación.

Su circuito básico contempla los siguientes elementos para su operación: medios de control, medios de protección y medios de desconexión, tal como lo muestra la figura 4.

Figura4.Circuito

básico.

82

Capítulo 1

DeterminacióndelaDemandaMáximadeContratar

El diseño de una instalación eléctrica requiere del conocimiento de la potencia o carga que se va a alimentar. Por carga se entiende a la que demanda la instalación y no a la suma de las capacidades de los equipos que serán instalados.

Mientras mayor información se tenga al respecto del consumo y de las condiciones de operación de todos los elementos que estarán conectados a la instalación, mayores serán las posibilidades de hacer un cálculo que cumpla con los requerimientos técnicos y que sea económico.

En la etapa de anteproyecto se empieza con una estimación que permita realizar una evaluación presupuestal aproximada. Sin embargo, se puede hacer un cálculo detallado con la información completa de todos los equipos que serán conectados para obtener un valor más preciso de la carga.

Mencionaremos algunos conceptos que están ligados para la determinación de la carga.

A)Carga:es la potencia entregada en un punto determinado. Se expresa en watts, kilowatts, megawatts, etc.B)CargaTotalConectadaoInstalada: es la suma de las capacidades de las lámparas, aparatos, motores y equipos que consumen energía eléctrica. Considerados individualmente en watts, se encuentran instalados y pueden ser susceptibles de conectarse al sistema del suministro.C)DemandaMedia: es la carga promedio funcionando en una instalación o sistema en un tiempo especificado. Se expresa en kilowatts.D)DemandaContratada: es la que el suministrador y el usuario y el usuario del servicio convienen en el contrato del suministro. Generalmente se le considera como un porcentaje, no inferior al 60%; no deberá ser al 90% de la capacidad de la subestación (en caso) ni menor que la capacidad del aparato o equipo más grande que conforma la carga instalada.

Una parte del importante del proyecto y el anteproyecto es sin duda el costo y/o la tarifa eléctrica del total consumo en potencia (kWatts totales de consumo) utilizada en la nueva construcción o remodelación, según el caso.

83

Capítulo 1

TarifasEléctricas

La relación comercial entre los usuarios de los servicios de energía eléctrica y las empresas suministradoras se rige básicamente por el contrato de suministro, el costo se rige a su vez por la aplicación de las tarifas eléctricas que están actualmente en vigor en México; la forma general en que se facturan los servicios de energía eléctrica y los parámetros que influyen en el monto de la misma, dependerá en forma sustancial el costo resultante. Ejemplos de estas tarifas:

TarifaNo.1ServicioDoméstico.Esta tarifa se aplicará a todos los servicios a los que se destine la energía

eléctrica, para uso exclusivamente doméstico, cualquiera que sea la carga conectada individualmente a cada residencia, apartamento en condominio o vivienda. Estos servicios solo se suministrarán en baja tensión y no deberá aplicarse ninguna otra tarifa.

TarifaNo.2:ServicioGeneralhasta25kWdeDemanda.Esta tarifa se aplica a todos los servicios que destinen la energía en baja

tensión a cualquier uso con demanda hasta de 25kw, excepto los servicios para los cuales se fija específicamente su tarifa.

TarifaNo.3:ServiciosGeneralparamásde25kW.Esta tarifa se aplicará a todos los servicios que destinen la energía en baja

tensión a cualquier uso con demanda de más de 25 kw, excepto los servicios para los cuales se especifique su tarifa

TarifaNo.5:ServiciosparaAlumbradoPúblico.Esta tarifa sólo se aplicará al suministro de energía para el servicio a

semáforos, alumbrado público, alumbrado ornamental por temporada de calles, plazas, parques y jardines públicos.

TarifaNo.5-A:ServicioparaAlumbradoPúblico.Esta tarifa sólo se aplicará al suministro de energía para el servicio a

semáforos, alumbrado y alumbrado ornamental por temporada de calles, plazas, parques y jardines públicos en todo el país exceptuándose las circunscripciones para las cuales rige la tarifa número 5.

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Capítulo 1

2.1.5Alimentadores,Subalimentadoresyderivadosenunainstalación eléctrica

En el suministro de la energía eléctrica se requiere la intervención de un conjunto de elementos para poder cumplir con tal fin, que deben ser calculados de acuerdo con los requisitos que se tienen que satisfacer.

La determinación de las características de este conjunto de elementos, el arreglo o disposición que lleven dentro de una instalación y los aspectos funcionales y de estética, es lo que se conoce del tipo que sean, podrán tener distintos criterios que deben ser considerados desde la planeación y que deberán estar de acuerdo con las normas eléctricas.

Como hemos mencionado, las instalaciones eléctricas son básicamente de dos tipos:

A)InstalacioneseléctricasdealumbradoycontactosB)Instalacioneseléctricasdefuerza(motores)

Descripcióndelosalimentadores

1-.CircuitoAlimentador.El circuito alimentador será aquel que transporta la energía eléctrica desde

los equipos principales de control y protección de sobrecorriente hasta los dispositivos de control de sobrecorriente de los circuitos derivados.

La protección contra sobre energía, nos sirve para proteger al motor y la protección contra corto circuito o sobrecorriente nos protege al conductor.

2-.CircuitoSub-alimentador.El circuito sub-alimentador será aquel que nos sirve para transportar la

energía eléctrica desde el tablero general hasta los tableros sub-generales o de distribución.

3-.CircuitoDerivado.El circuito derivado es el conjunto de conductores y aparatos que se

conectan después del último dispositivo de protección sobre corriente hasta llegar a la carga.

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Capítulo 1

Elementosqueintervienenenlainstalacióneléctricadefuerza

En las instalaciones eléctricas de fuerza, intervienen elementos como los que se muestran en la figura 5.

De acuerdo con el diagrama eléctrico especificaremos su significado:

Corriente Nominal de un Motor ().

A esta corriente también se le conoce con el nombre de corriente a plena carga (I pc) y se refiere a la corriente que demanda un motor cuando está trabajando en su potencial nominal.

Figura5.Diagramaeléctrico.

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Capítulo 1

Se calcula de la siguiente forma:

Sistema Monofásico Sistema Trifásico

Donde:HPeslaPotencialnominaldelmotor,obtenidoenlaespecificacióndel fabricante. VeselVoltajefaseaneutrodelsistemaeléctrico.VLeselVoltajeentrelíneasdeconexión.COSøeselFactordepotenciaproporcionadoporelfabricante.n es el Rendimiento del motor.

Corriente de Arranque de un Motor I arranque.

La corriente de arranque de un motor es la corriente que demanda cuando se pone en operación; su valor varía entre 3 y 5 veces la corriente nominal. La corriente de arranque de la reactancia del motor (inductiva) generalmente se designa por las primeras letras del alfabeto como clave.

Iarr = 4 Ipc

Alimentador A

Se llama alimentador al conductor que alimenta a un grupo de motores electrónicos u otras cargas y su calibre se calcula de la siguiente forma:

IA=1.25XIPCMM + ∑ IPC = Otros motores u otras cargas. IA = Corriente del alimentador. IPCMM = Corriente a plena carga del motor mayor. IPC = Sumadelacorrienteaplenacargadelosotrosmotoresuotras cargas.

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Capítulo 1

ProteccióndelcircuitoAlimentadorB

La protección del circuito alimentador tiene por objeto proteger al conductor contra sobrecargas, ya sea por medio de fusibles o por interruptores

Termomagnéticos; la siguiente expresión nos dice el 25 % de dicha protección.

I Asc=1.25IA

ConductoresdeloscircuitosDerivadosF

Los conductores que alimentan a cada motor de la instalación eléctrica reciben el nombre de circuitos derivados y van desde el tablero de distribución o del motor.

Estos conductores se calculan para una sobrecarga del 25 %, de manera que el calibre del circuito derivado es:

Isc=1.25Ipc

Protección del alimentador contra corto o fallas a tierra C

A esta protección, se le considera como una protección de sobrecarga, tomando como punto de vista que es una protección de respaldo para la protección del arrancador. Se utilizará un interruptor termomagnético, el cual estará colocado en el tablero de distribución.

Isc=1.25Ipc

MediodeDesconexiónD

Este interruptor de navajas tiene por objeto aislar el motor del circuito alimentador con el fin de poder hacer los ajustes o reparaciones en el motor sin peligro alguno. Debe soportar una corriente mínima del 15 % de la corriente en plena carga.

I=1.15Ipc

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Capítulo 1

ProteccióndelcircuitoderivadoE

Esta protección está diseñada para proteger el circuito derivado contra corrientes de fallas a tierra o de corto circuito. Se utilizan fusibles.

Icc=4XIpc

Arrancador

En él se encuentran contenidos los contactos del arrancador (G) y los relevadores de sobrecarga (C ̀ ) conocidos también con el nombre de OL (OVER LOAD).

Isc=1.25Ipc

EstacióndebotonesH

Se emplean para controlar el motor a distancia, ya sea para el arranque y/o paro del motor. La estación de botones trabaja en conjunto con el arrancador.

2.1.6 Cálculo y especificaciones de los conductores eléctricos

En el diseño de las instalaciones eléctricas, una de las tareas más importantes, es la especificación de los conductores que les suministrarán energía eléctrica a las cargas. De la precisión de estos cálculos dependerá en buena medida la seguridad y el buen funcionamiento de la instalación, así como el costo de la inversión inicial y de los gastos de operación y mantenimiento.

Los principales criterios que deben considerarse para las especificaciones de los conductores son: capacidad de conducción de corriente para las condiciones de la instalación; caída de tensión permitida; capacidad para soportar las corrientes de corto circuito para las aplicaciones especificas. Otros criterios menos importantes son: pérdidas por efecto joule, fuerza de tiro en el proceso de cableado y alimentadores de calibres diferentes que puedan compartir la misma canalización.

A)Capacidaddeconduccióndecorriente.

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Capítulo 1

Los conductores eléctricos están forrados por material aislante, que por lo general contienen materiales orgánicos. Estos forros están clasificados de acuerdo con su temperatura de operación permisible, de tal forma que una misma sección de cobre puede tener diferente capacidad de conducción de corriente, dependiendo del tipo de aislamiento que se seleccione.

Para definir el calibre del hilo neutro, se debe considerar el desbalanceo máximo posible entre fase de un sistema. En una instalación trifásica (con conexión en estrella) donde predomine la carga de motores trifásicos, se acostumbra a que el neutro tenga por lo menos la mitad de la sección de los hilos de las fases. En el caso de tableros trifásicos con cargas de alumbrado, el calibre del hilo neutro deberá ser el mismo que el de las fases.

B)Caídadetensión.

Se llama, caída de tensión a la diferencia que existe entre el voltaje aplicado al alimentador de una instalación y el obtenido en cualquier otro punto de la misma, cuando esté circulando la corriente nominal.

Para seleccionar el calibre de los conductores, no basta únicamente hacer el cálculo por corrientes, sino que es necesario efectuar el cálculo por caída de tensión. La máxima caída de tensión permitida por la normas eléctricas es de 2% para el circuito alimentador y el 3 % para el circuito derivado sin que los dos circuitos juntos rebasen el 5%.

Para cumplir con lo anterior, será necesario calcular la caída de tensión en los circuitos derivados y en los alimentadores de una instalación eléctrica, utilizando las siguientes fórmulas:

1.-Paraunsistemamonofásicoa2hilos(F-N)

Por corriente

Por caída

WEn x f X p X xh

I=

4LIEn (e%)

S =

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Capítulo 1

2.-Paraunsistematrifásicoa3hilos(A-B-C)

Por corriente

Por caída

3.-Paraunsistematrifásicoa4hilos(A-B-C-N)

Por corriente

Por caída

4.-Paraunsistemamonofásicoa3hilos(F-F-N)

Por corriente

Por caída

A este sistema se le conoce como sistema bifásico.

La nomenclatura de las ecuaciones es:

Weslapotenciaenwatts.Eneselvoltajealneutro.FXPXeselfactordepotenciaotambiéneselcos.Vfeselvoltajeentrefases.N es el rendimiento del sistema.e% es la caída de tensión.2,4 y √3 estos son constantes de las ecuaciones.

2LIEn (e%)

S =

2LIEn (e%)

S =

91

Capítulo 1

C)Desbalanceoentrefases.

Este cálculo se hace únicamente en los sistemas trifásicos a 4 hilos y en los sistemas monofásicos a 3 hilos, ya que en los sistemas trifásicos a 3 hilos se consideran balanceados.

Deberás recordar que para que el proyecto sea aceptado, el resultado del desbalanceo no debe ser mayor del 5%.

D)Factoresdecorrecciónportemperaturayporagrupamiento.

Los factores de corrección por temperatura nos indican en qué porcentaje disminuye la capacidad de corriente en los conductores electrónicos, conforme aumente la temperatura.

Ejemplo: Calcular el calibre de los conductores y el tamaño del tubo de conduit, que tendrá un alimentador trifásico a 4 hilos y que va a conducir 28 amperes por fase a una temperatura de 40° C.

Solución: Lo primero que haremos será buscar en las tablas de conductores el factor para una temperatura ambiente de 40°C. Factor de temperatura a 40° C es 0.82. Por tanto.

Icon=(0.82)(28)=22.96Amp

Como se observa, esta corriente es menor que la que se quiere conducir, por lo que en las tablas se buscará la nueva corriente y se le aplicará el factor nuevamente:

Icon=(0.82)(40)=32.8Amp

Esta corriente es la adecuada, ya que es mayor que la corriente por conducir, de tal manera que:

Icon=32Amp4cond.No.8AWG122mm2ø=3/4`=19mm.

% DESB A-B = X 100CARGA MAYOR - CARGA MENORCARGA MAYOR

% DESB B-C = X 100CARGA MAYOR - CARGA MENORCARGA MAYOR

% DESB C-A = X 100CARGA MAYOR - CARGA MENORCARGA MAYOR

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Capítulo 1

Los factores de corrección por agrupamiento, son aplicables para cuando se tienen más de tres conductores activos dentro de una canalización cerrada y también nos indican el porcentaje en que disminuye su capacidad de conducción debido a la cantidad de aire necesario que deba existir dentro de la canalización para tener un buen enfriamiento.

El número de conductores dentro de un tubo conduit se limita de manera tal que permita un arreglo físico de conductores, de acuerdo con la sección del tubo conduit o de la canalización. Para obtener la cantidad de aire necesario para disipar el calor, se debe establecer la relación adecuada entre la sección del tubo y la de los conductores; para esto se procede de la siguiente forma:

Si “A” es el área interior del tubo en mm2 o pulg2 y; “a” es el área total de los conductores, el factor de relleno es:

Este factor tiene los siguientes valores:

53%paraunsoloconductor51%paradosconductores43% para tres conductoresF=40%paracuatroomásconductores.

El factor de corrección total (agrupamiento y temperatura) puede presentar tres casos:

1).-Cuandointervieneúnicamentelatemperatura.Fc=Ft2).-Cuandointervieneúnicamenteelfactordeagrupamiento.Fc=Fa3).-Cuandointervienenlosdosfactores.Fc=FtFa

F = aA

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Capítulo 1

Ejemplo: Calcular la canalización que alojará a los siguientes conductores THW:

2ConductoresdelNo.10AWG.4ConductoresdelNo.8AWG.3ConductoresdelNo.6AWG.Solución:2ConductoresdelNo.10AWG.-----áreade-----34mm2

4ConductoresdelNo.8AWG.-----áreade-----122mm2

5ConductoresdelNo.6AWG.-----áreade-----159mm2

Áreatotal315mm2

E)PérdidasporefectoJoule.

El paso de una corriente eléctrica por un conductor produce calor, el cual se disipa en la superficie externa del conductor. Como la resistencia es inversamente proporcional a la sección del conductor; se tiene que aumentar el cobre en su sección; puede lograrse que disminuyan las pérdidas por efecto joule, aunque esto represente una inversión inicial más alta.

Para utilizar este criterio, resulta necesario estimar el costo de la energía perdida a lo largo del tiempo y compararla con el costo adicional por el aumento del calibre.

F)CapacidadparalacorrientedeCorto-Circuito.

Para determinar la tolerancia del alimentador a la corriente de corto circuito, se considerará que todo el calor producido por la circulación de ésta se destina a elevar la temperatura del conductor. Para revisar la tolerancia de un alimentador a un corto circuito, se obtiene el tiempo para la corriente y área determinadas y se comparará con el tiempo de disparo de la protección e interruptor correspondiente y este último deberá ser menor.

F = aA

A = = 785.5 mm2=aF

3150.40

ø = 2` = 51 mm.

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Capítulo 1

G)Calibremínimopermitido.

Según la Norma Oficial Mexicana NOM - 001 - SEDE - 2001; específica que como calibre mínimo para los circuitos de alumbrado deberá de usarse el calibre No. 12 AWG y para los circuitos de fuerza el No. 10 AWG.

Con la finalidad de que sea más comprensible lo que acabamos de describir se desarrollará el siguiente ejemplo:

Se tiene una instalación eléctrica de fuerza, con las siguientes características: trifásicos.

Motor1----30HP-----Vf=220V-----FP----85%---n=95%Motor2---45HP-----Vf=220V-----FP----85%---n=85%Motor3---25HP-----Vf=220V-----FP----85%---n=95%

Calcular:

A) La sección de los conductores (por corriente y por caída de tensión), canalizaciones y protecciones contra sobrecarga y corto circuito de los circuitos derivados; si la distancia del tablero a los diferentes motores son:

L1=15mts.L2=8mts. L3 = 18 mts.

B) La sección de los conductores (por ampacidad y por caída de tensión), canalizaciones, protecciones contra sobre carga y corto circuito del circuito alimentador; si la distancia de la subestación al centro de carga es de 25 mts.

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Capítulo 1

Solución:

A)Cálculodeloscircuitosderivados:

1.-Obtención de las corrientes en plena carga de los diferentes motores:

2.-Cálculo del conductor del circuito derivado, corrigiendo la corriente:

3.-Se busca en tablas el calibre del conductor:

4.-Se hace el cálculo por caída de tensión.

I pc1 = ==HP X 7463 Vf f.p h

30 X 7463 220 X 0.85 X 0.90

76.77 Amp

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Capítulo 1

5.-Se busca el calibre del conductor y la canalización.

6.- Estos resultados se comparan con los obtenidos por corriente y se eligen los que resulten mayores.

SE ESCOGERÁN LOS RESULTADOS POR CORRIENTE

7.-Protecciones contra sobrecarga:

Protecciones contra corto circuito:

B)Cálculodelcircuitoalimentador.

1.-Cálculo por corriente:

Para el cálculo de conductores y canalizaciones se debe consultar las tablas de los Anexos 1 y 2, al final del manual.

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Capítulo 1

2.1.7 Cálculo de las canalizaciones en las instalaciones eléctricas.

Las canalizaciones eléctricas son aquellas partes de la instalación eléctrica, cuya función es la de transportar los conductores eléctricos entre los diferentes circuitos derivados de la instalación eléctrica. Su objetivo es brindar protección y seguridad a los conductores eléctricos, al mismo tiempo que proporcionan un camino adecuado para la conducción de dichos conductores. Por lo general, las canalizaciones son conductos cerrados diseñados para contener cables alambres buses-ductos, los cuales pueden ser metálicos o no metálicos. Aquí se incluyen los tipos de tuberías, ductos charolas, entre otros, que se utilizan para proteger los conductores del medio ambiente y esfuerzos mecánicos que pudieran tener haciendo la instalación más segura.

Cálculo del diámetro de la tubería.

Para el cálculo del diámetro de la tubería, ya sea de alimentadores o de circuitos derivados, se utilizan las tablas Anexo 5 y Anexo 6.

Alimentadores.

Básicamente lo que se tiene en cuenta para calcular el diámetro de la tubería, es número de cables que irán contenidos en ella y el calibre de cada uno de estos, esto nos proporciona el área que se requiere a utilizar o la que ocupan los conductores en mm2 y con este dato se relacionan los diámetros de tubería en milímetros (pulgadas, sistema inglés).

Haciendo uso de las tablas antes mencionadas, se utilizan los valores de área de sección transversal en los cuales se toma también en cuenta el aislante (Anexo 5). Ahora, tendrás cuidado de que no puedes utilizar el 100% del área de la tubería, así que nada más deberás utilizar el 40%. Para ello tendrás que sumar el área de los conductores y consultarás la tabla del anexo 5, para verificar si no se sobrepasa el 40% del área de la tubería.

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Capítulo 1

Por ejemplo si en el tramo de alimentación, desde el medidor hasta el centro de carga se tienen que utilizar 3 conductores calibre Nº 8 THW, alambre, cuya área de sección transversal con todo y aislante según tabla del anexo 5 es de S = 25.70 mm2 y la área máxima permisible para una tubería de 13 mm de diámetro según tabla anexo 6 es de S = 78 mm2, la cual corresponde al 40% del área total de dicha tubería. Así pues haciendo los cálculos tenemos que: Nº 8 THW 25.70 mm2 x 3 =77.10 mm2 La tubería a utilizar será de 13 mm de diámetro ya que al 40% la tubería puede alojar un área de hasta, A = 78mm2.

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Capítulo 1

2.1.8.TablerosEléctricosyCentrosdeControldeMotores.

Antecedentes y conceptos básicos.

El origen de los tableros y centros de carga se desarrollaron como consecuencia de las siguientes necesidades:

Dividirgrandessistemaseléctricosenvarioscircuitosvreduciendocalibres de conductoresTener medios de conexión y protección para cada circuitoeléctrico de un sistemaLocalizar en un solo lugar los dispositivosmencionados en elpunto anterior

Como tablero se entiende el conjunto de elementos agrupados en determinado lugar desde donde se alimenta, protege, interrumpe, mide y transfiere energía eléctrica a diferentes circuitos derivados. Su función es la de recibir la energía eléctrica en forma concentrada y distribuirla por medio de conductores eléctricos (barras), a las diferentes cargas de los circuitos derivados.

1.-TableroEléctrico: Se entiende por tablero eléctrico un gabinete metálico con un circuito de alimentación que contiene los elementos necesarios para la distribución de la energía eléctrica a varios circuitos llamados derivados.

Por lo general consisten en un sistema de barras para las fases A, B, C y una barra para el neutro.

Las barras de las fases están provistas con conexiones o terminales para recibir a los interruptores termomagnéticos de uno, dos o tres polos para alimentar circuitos monobásicos, bifásicos o trifásicos.

Pueden ser de pared o de piso y difieren únicamente en su accesibilidad; los tableros de pared están diseñados para montarse en pared o columna, de

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Capítulo 1

manera que son accesibles por el frente únicamente.Los tableros de piso están diseñados para montarse retirados de las

paredes, de manera que son accesibles por el frente o por la parte trasera.2.-Clasificación: Los tableros se pueden clasificar en: Tableros de alta

tensión y Tableros de baja tensión.Los tableros de baja tensión son aquellos que trabajan a una tensión no

mayor de 1000 volts. de corriente alterna o a no más de 1500 volts de corriente continua.

Los tableros de alta tensión serán aquellos que trabajen a una tensión mayor de 1000 volts de corriente alterna o mayor de 1500 volts de corriente continua.

Las estructuras metálicas o gabinetes, varían de acuerdo con la NEMA (National Electric Mechinal Asocciotions, de Norteamérica) a la aplicación de los tableros; así tendremos los siguientes:

NEMA1parausogeneralNEMA2 apruebadegoteoNEMA3 paraserviciodeintemperieNEMA4 apruebadelluviaNEMA5 apruebadeaguaypolvoNEMA6 apruebadepolvoNEMA7 apruebadegasesexplosivosNEMA8 apruebadepolvosexplosivosNEMA9 paraservicioindustrial

Los tableros se encuentran disponibles para cubrir las diferentes exigencias que se presenten, tales como: Para una instalación normal, tableros de alumbrado o tableros de distribución; para la distribución de la potencia en baja tensión, tableros de potencia; para la distribución en mediana tensión; tableros metal-clad y para el control de motores los centros de control (CCM)

3.- Tableros y Centro de carga de Alumbrado: Estos tableros son usados para la distribución de la corriente y la protección de los circuitos de alumbrado y motores pequeños. Se utilizan en hospitales, edificios, escuelas, pequeñas industrias, etc.

Su conexión está basada en Fases hilos y número de polos; cuando a un

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Capítulo 1

tablero lo alimenta una línea de corriente o dos, se dice que es de una fase, siendo en estos dos casos absolutamente necesaria la conexión de hilo neutro. Cuando al tablero llegan las tres líneas de corriente, se dice que es de tres fases

El número de hilos en un tablero queda definido por la suma de cables de línea y neutro que alimentan, teniéndose las siguientes combinaciones:

Unafase,treshilosTresfases,treshilosTresfases,cuatrohilos

4.-TablerosdePotencia:Estos tableros reciben la potencia en baja tensión del transformador o de los trasformadores y la distribuyen a los diferentes alimentadores, o bien, a los centros de control de motores (CCM).

En estos tableros se instalan interruptores del tipo electromagnético con control manual o eléctrico. La corriente nominal en sus barras varía de 600 hasta 3000 amperes y el valor de su corriente de corto circuito es de 15,000 – 100,000 Amperes.

En algunos gabinetes son colocados diferentes instrumentos de medición, tales como: amperímetros, voltímetros, frecuencímetros, etc.

Tiposdemontaje.

Empotrar:cuandoeltablerovaembebidoenlosmurosSobreponer:cuandoeltablerosefijasobreelmuroAutosoportado:eltablerosefijadirectamentesobreelpiso

Funcionesdetablero.

DividiruncircuitoeléctricoenvarioscircuitosderivadosProveerdeunmediodeconexiónydesconexiónmanualacadaunodeloscircuitosderivadosProteger a cada uno de los circuitos contra sobre corrientesConcentrar en un solo punto todos los interruptores

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Capítulo 1

Tableros con zapatas principales.

La alimentación del tablero se realiza directamente a las barras del bus por medio de zapatas de conexión. Se debe contar con un medio de protección externo.

Tableros con interruptor general.

La alimentación del tablero se realiza a través de un interruptor termo magnético que forma parte integral de él, este brinda un medio de protección y conexión general, ver figura 6.

Figura6.Tiposdetableros.

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Capítulo 1

Figura7.Espectroelectromagnético

2.1.9 Realización de la práctica de luminarias del sistema de alumbrado

Lavisióndelcolorenelespectroelectromagnético

La sensibilidad del ojo a las distintas longitudes de onda de la luz del mediodía soleado, suponiendo a todas las radiaciones luminosas de igual energía, se representa mediante una curva denominada “curva de sensibilidad del ojo” ó “curva Vl “, tal como se muestra en la figura 7.

El espectro visible para el ojo humano es aquel que va desde los 380 nm de longitud de onda para el color violeta hasta los 780 nm para el color rojo. Fuera de estos rangos, el ojo no percibe ninguna clase de radiación, esto se muestra en la figura 8.

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Capítulo 1

La sensibilidad del ojo a las distintas longitudes de onda de la luz del mediodía soleado, suponiendo a todas las radiaciones luminosas de igual energía, se representa mediante una curva denominada “curva de sensibilidad del ojo” ó “curva Vl “, tal como se muestra en la figura 9.

Afirmamos que un objeto es rojo porque refleja las radiaciones luminosas rojas y absorbe todos los demás colores del espectro. Esto es cierto si la fuente luminosa produce la suficiente cantidad de radiaciones en la zona roja del espectro visible. Por lo tanto, para que una fuente de luz sea considerada como de buen “rendimiento de color”, debe emitir todos los colores del espectro visible. Si falta uno de ellos, este no podrá ser reflejado, esto puede observarse en la figura 10.

Figura8.Espectrovisible.

Figura9.CurvaVI

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Capítulo 1

La mejor sensibilidad en la longitud de onda de 555 nm corresponde al color amarillo verdoso y la mínima a los colores rojo y violeta. Por lo que es visible cuando se presenta a la luz del día ó con buena iluminación, de ahí que sea denominada “visión fotópica”.

Si por el contrario, entre el crepúsculo y la noche, (“visión escotópica”) se llega a producir el Efecto Purkinje, el cual consiste en el desplazamiento de la curva Vl hacia las longitudes de onda más bajas, quedando sensibilidad máxima en la longitud de onda de 507 nm. Se podrá nota que aunque no haya visión de color, (no trabajan los conos), el ojo se hace relativamente muy sensible a la energía en el extremo azul espectro y casi ciego al rojo.

Figura10.Reflexióny absorción total de la luz blanca.

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Capítulo 1

Igualmente, se verá el fenómeno llamado efecto Purkinje, por el cual dicha curva de sensibilidad sufre un desplazamiento desde su punto de visión óptimo hacia las longitudes de onda más cortas cuando los niveles de iluminación son muy bajos. Detalle que se debe tener en cuenta al iluminar espacios que por sus características requieran de bajas iluminancias.

Rendimiento de color

Se puede afirmar que un objeto es de color rojo debido a que refleja las radiaciones luminosas rojas y absorbe todos los demás colores del espectro. Esto es cierto si la fuente luminosa produce la suficiente cantidad de radiaciones en la zona roja del espectro visible. De ahí que para que una fuente de luz sea considerada de buen “rendimiento de color”, deberá emitir todos los colores del espectro visible. Por lo que si llegara a faltar uno de ellos, este no podrá ser reflejado.

Por tanto, las propiedades de una fuente de luz, a los efectos de la reproducción de los colores, se valoran mediante el “Índice de Reproducción Cromática” (IRC) ó CRI (“Color Rendering Index”). Esto se hace comparando el aspecto cromático que presentan los objetos iluminados por una fuente dada con el que presentan iluminados por una “luz de referencia”.

Los espectros de las lámparas incandescentes ó de la luz del día se denominan “continuos” por cuanto contienen todas las radiaciones del espectro visible y se les considera óptimos en cuanto a la reproducción cromática; se dice que tienen un IRC= 100. En realidad ninguno de los dos es perfecto ni tampoco son iguales.

Las propiedades de una fuente de luz, a los efectos de la reproducción de los colores, se valoran mediante el “Índice de Reproducción Cromática” (IRC) ó CRI (“Color Rendering Index”).

Esto factor se hace comparando el aspecto cromático que presentan los objetos iluminados por una fuente dada con el que presentan iluminados por una “luz de referencia”. Los espectros de las lámparas incandescentes ó de la luz del día se denominan “continuos” por cuanto contienen todas las radiaciones del espectro visible y se les considera óptimos en cuanto a la reproducción cromática; se dice que tienen un IRC= 100. En realidad ninguno de los dos es perfecto ni tampoco son iguales. (al espectro de la lámpara incandescente le falta componente “azul” mientras que a la luz del día “roja”).

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Capítulo 1

Figura11.Distribuciónespectral de una lámpara

incandescente iluminante

standardCIEtipoA

Figura12.Distribuciónespectral de la luz del día

normal iluminante standardCIED65

Si por el contrario el espectro muestra interrupciones, como por ejemplo, el de las lámparas de descarga, se dice que es un espectro “discontinuo”, ya que presenta diversas “líneas espectrales” propias del material emisor, esto se muestra en la figuras 11 y 12.Losgráficosdedistribuciónespectral

Los gráficos o curvas de distribución espectral dan oportunidad al proyectista de tener una rápida apreciación de las características de color de una determinada fuente, tal como lo muestra la figura 13. Con base en este criterio se clasifican las fuentes de luz artificial. Una lámpara tiene un rendimiento cromático óptimo si el IRC está comprendido entre 85 y 100, bueno si está entre 70 y 85 y discreto si lo está entre 50 y 70. Se debe tener en cuenta que dos fuentes pueden tener el mismo IRC y distinta “Temperatura de color”. (Ver Temperatura de color). Por lo tanto, es conveniente, cuando se compare capacidad de reproducción cromática, buscar que las lámparas tengan temperaturas de color aproximadas. Es obvio que, a igualdad de IRC, un objeto rojo se verá más brillante bajo 2800 K que bajo 7500 K.

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Capítulo 1

Lámpara incandescente

Lámpara fluorescente trifósforo cálida

Lámpara a vapor de mercurio color corregido

Lámpara a vapor de sodio de alta presión

Lámpara a vapor de sodio de baja presión

Lámpara a vapor de mercurio halogenado

Figura13.Gráfcosde distribución espectral.

(Fuente: http://www.laszlo.com.ar/Items/ManLumi/issue/Manual_de_Luminotecnia.PDF)

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Capítulo 1

Figura14.Cuadrocomparativodel Índice de Reproducción Cromática de

DistintasfuentesdeLuz(IRC).

En la figura 14 se puede observar el índice de reproducción cromática en distintas fuentes de luz (IRC). Cuanto mayor sea el porcentaje, mejor será la reproducción cromática de todos los colores en general. Por convención, se ha adoptado como patrón a la lámpara incandescente (100%) que se dice tiene un “espectro continuo”.

Temperatura de Color

Los “Grados Kelvin” (K) nos sirven para medir la temperatura de color y es la referencia para indicar el color de las fuentes luminosas (salvo aquellas que tengan un solo color señalado). Cuando un metal es calentado, pasa por una gama de colores que van desde el rojo al azul, pasando por el rojo claro, naranja, amarillo, blanco y blanco azulado. A los efectos de la temperatura de color, se habla de un “radiante teórico perfecto” denominado “cuerpo negro”.

El cero de la escala Kelvin equivale a -273 °C, lo que significa que exceden a la escala centígrada en 273 °C. Así por ejemplo, una lámpara de 6500 K equivale al color que toma el “cuerpo negro” cuando es calentado a una temperatura de 6500 - 273 = 6227 °C. Las lámparas incandescentes tienen una temperatura de color comprendida entre los 2700 y 3200 K. Las lámparas fluorescentes ofrecen una amplia gama de temperaturas de color entre los 2700 K y los 6500 K.

(Fuente: http://www.laszlo.com.ar/Items/ManLumi/issue/Manual_de_Luminotecnia.PDF)

110

Capítulo 1

De una manera simple, la temperatura de color de una fuente produce una sensación subjetiva sobre los objetos vistos a la luz de diversas fuentes. Así por ejemplo, es común referirse a una luz como cálida o fría. Los tubos fluorescentes del tipo trifósforo, por ejemplo, se fabrican generalmente en cuatro temperaturas de color diferentes.

Temperatura de Color

Figura15.Temperaturas de color de algunas fuentes en grados Kelvin(valoresaproximados).

Figura16.Cuadrocomparativodela temperatura de color de distintas fuentesdeLuz(Kelvin)

(Fuente: http://www.laszlo.com.ar/Items/ManLumi/issue/Manual_de_Luminotecnia.PDF)

111

Capítulo 1

Figura17.Poderreflectante de

algunos colores y materiales.

En la tabla (Figura 16) se puede apreciar de vista, las diversas temperaturas de color de las fuentes de luz más utilizadas en luminotecnia. Esta apreciación puede resultar de gran utilidad para el luminotécnico, en el momento de definir la fuente más adecuada para cada circunstancia.

Reflectancias

Juega un papel muy importante en el resultado final del proyecto de iluminación el poder reflectante de las superficies que rodean a un local. Las luminarias emiten la luz de diversas formas según su tipo de distribución luminosa. Cuando esta emisión luminosa es del tipo abierta, habrá una gran parte de la luz que llegará en forma directa al plano de trabajo, es decir, sin obstáculos; pero habrá también una porción importante de esa emisión que caerá sobre las paredes. Esa parte de la luz emitida por la luminaria, podrá ser reflejada y aprovechada en mayor o menor grado, según el poder reflectante de esas superficies.

ColorBlanco

Crema claro

Amarillo claro

Verde claro

Gris claro

Celeste claro

Rosa claro

Marrón claro

Negro

Gris oscuro

Amarillo oscuro

Verde oscuro

Azul oscuro

Rojo oscuro

Refl. %70-75

70-80

50-70

45-70

45-70

50-70

45-70

30-50

4-6

10-20

40-50

10-20

10-20

10-20

MaterialRevoque claro

Revoque oscuro

Hormigón claro

Hormigón oscuro

Ladrillo claro

Ladrillo oscuro

Mármol blanco

Granito

Madera clara

Madera oscura

Vidrio plateado

Aluminio mate

Aluminio pulido

Acero pulido

Refl. %35-55

20-30

30-50

15-25

30-40

15-25

60-70

15-25

30-50

10-25

80-90

55-60

80-90

55-65

(Fuente: http://www.laszlo.com.ar/Items/ManLumi/issue/Manual_de_Luminotecnia.PDF)

112

Capítulo 1

La capacidad de reflejar la luz que tienen los diversos colores y materiales en un ambiente pintado con colores claros permitirá un mayor aprovechamiento de la luz que con oscuros, ya que los colores claros reflejan más la luz. Así también, una superficie brillante reflejará la luz en forma especular, mientras que una mate lo hará en forma difusa.

Magnitudes y unidades de la luminotecnia

FlujoLuminoso.Definición: Se denomina flujo luminoso a la cantidad de luz emitida por una fuente de luz en todas las direcciones, tal como lo muestra la figura 18.Símbolo: F ( Phi )Unidad de medida: LUMEN ( Lm )

Ejemplos

Lámpara incandescente para señalización 1 LmLámpara para bicicleta 18 LmLámpara incandescente clara de 40W 430 LmTubo fluorescente de 36W 3000 LmLámpara a Vapor de Mercurio de 400W 22000 LmLámpara a Vapor de Sodio de Alta Presión de 400W 47000 LmLámpara a vapor de mercurio halogenado de 2000W 170000 Lm

Figura18.Símilhidráulico:cantidad de agua que sale de una esferahuecaen todas las direcciones.

113

Capítulo 1

Figura19.Símilhidráulico:

cantidad de agua por unidad de

superficie.

El conocimiento de las Magnitudes y Unidades de la luminotecnia reviste un carácter fundamental a la hora de realizar un cálculo de iluminación. Dentro de estas magnitudes, el flujo luminoso constituye el punto de partida en una evaluación lumínica, ya que representa básicamente la cantidad de luz que una fuente es capaz de entregar, la que luego será aprovechada para realizar una más o menos eficiente distribución de dicha luz por medio de un artefacto apropiado.

Iluminación ó Iluminancia.

Definición: Se denomina iluminación o iluminancia al flujo luminoso por unidad de superficie. (Densidad de luz sobre una superficie dada), esto se muestra en la figura 19.Símbolo: EUnidad de medida: LUX ( Lux = Lumen/m² )

Ejemplos

Luna llena 0,2 LuxIluminación de emergencia escape 1 LuxCalle con buena iluminación 15 a 25 LuxDormitorio 70 a 100 LuxOficina de uso general 500 LuxSalas de dibujo y cartografía 1000 LuxQuirófano ( campo operatorio ) 15000 a 25000 Lux

114

Capítulo 1

En lo que respecta a la Iluminación, a la cual también se le denomina iluminancia, esta es definida como la magnitud del resultado final del cálculo luminotécnico. Por lo que el proyectista deberá partir de la premisa de las normas vigentes o e de acuerdo a las necesidades del cliente, sin embargo, un determinado nivel de iluminación, es posible lograrlo por medio del cálculo, como consecuencia del conocimiento del flujo luminoso de las fuentes de luz seleccionadas y de la capacidad de reflectancia de los colores y texturas de las superficies del lugar a iluminar.

IntensidadLuminosa.

Definición: parte del flujo emitido por una fuente luminosa en una dirección dada, por el ángulo sólido que lo contiene, esto se muestra en la figura 20.Símbolo: IUnidad de medida: CANDELA ( cd )

Ejemplos

Lámpara reflectora de 40W ( centro del haz ) 450 cdLámpara reflectora de 150W 2500 cdLámpara PAR 38 spot 120W 9500 cdLámpara dicroica 12V/50W/10º 16000 cdLámpara PAR 56 spot 300W 40000 cdLámpara halógena Super Spot 12V/50W/ 4º 50000 cdProyector spot NEMA 1 mercurio halogenado 2000W 170000 cd

Figura20.Símilhidráulico:intensidad de un chorrodeaguaenuna dirección.

115

Capítulo 1

Figura21.Símilhidráulico:

salpicaduras de agua que rebotan de una superficie.

Lacantidaddeagua que rebota depende de la capacidad de

absorción de la superficie.

El conocimiento de la intensidad luminosa será imprescindible en el manejo de la información fotométrica de lámparas y luminarias, ya que las curvas de distribución luminosa se expresan en candelas. Así por ejemplo, se dirá que una lámpara dicroica de 12V/50W/38º de apertura de haz tiene una intensidad luminosa de 2200 cd absolutas en el centro de haz, o que una luminaria con louver parabólico para 2 tubos de 36W tiene 220 cd por KLm a 0 grados.

Luminancia.Definición: Se denomina luminancia a la intensidad luminosa emitida en una dirección dada por una superficie luminosa o iluminada. (Efecto de “brillo” que una superficie produce en el ojo), esto se muestra en la figura 21.Símbolo: LUnidad de medida: candela por metro cuadrado ( cd/m²)

Ejemplos

Calle bien iluminada 2 cd/m²Papel blanco iluminado con 400 lux 100 cd/m²Papel blanco iluminado con 1000 lux 250 cd/m²Papel negro iluminado con 400 lux 15 cd/m²Luminancia ideal para las paredes de oficina 50 a 100 cd/m²Luminancia ideal para el cielorraso de oficinas 100 a 300 cd/m²Máxima luminancia admitida para pantallas de video 200 cd/m²

La luminancia producida por una superficie luminosa o iluminada es un tema que ocupa al luminotécnico al tratar el diseño de instalaciones para oficinas con puestos de trabajo equipados con computadoras personales. ¿Por qué en este caso en particular? Por cuanto esa luminancia, si no es convenientemente considerada y tratada, se reflejará en los monitores de las computadoras

116

Capítulo 1

creando serias dificultades al operario en la discriminación de los diferentes caracteres de la pantalla.

Nivelesdeiluminación.

Algunos niveles de iluminación sugeridos para actividades diversas

EXTERIORES

Calle en zona residencial 4 a 7 LuxAvenida comercial importante 15 a 20 LuxPlazas 10 a 20 LuxPlayas para estacionamiento 50 Lux

INTERIORES:Residencial

Estar: iluminación general 100 LuxEstar: iluminación localizada 200 LuxEstar: lectura, escritura, etc. 400 LuxDormitorio: iluminación general 200 LuxCocina: iluminación general 200 LuxCocina: iluminación de la mesada 500 a 800 LuxBaño: iluminación general 100 LuxBaño: iluminación sobre el espejo (nivel vertical) 200 Lux

INTERIORES:Oficinas

Halls y lobbys 200 LuxCirculaciones 200 LuxSalas de reuniones 300 LuxTrabajo normal de oficina 400 Lux

INTERIORES:Varios

Restaurantes: íntimo 80 a 100 LuxRestaurantes: tipo grill 300 Lux

(Fuente: http://www.laszlo.com.ar/manual272931.htm)

117

Capítulo 1

En esta unidad se presentan una cantidad de niveles de iluminación sugeridos por las especificaciones de iluminación en México, la que se refiere específicamente a este tema. Estos son solo algunos ejemplos acerca de los casos más comunes que se presentan habitualmente en situaciones de alumbrado exterior, interior residencial, oficinas y restaurantes. La norma mencionada describe minuciosamente los diversos niveles recomendados para interiores, tanto comerciales como industriales, de hospitales, escuelas, bibliotecas, etc .

Aspectos Psicológicos

Cuando mayor es la iluminancia, a mayor temperatura de color, está comprobado que, por ejemplo, para lámparas de temperatura de color del orden de los 6000 K serán aconsejables iluminancias de más de 500 Lux, en tanto que para lámparas de 3000 K serán aceptables los niveles de iluminación comprendidos entre los 150 y los 500 Lux. En el gráfico de la figura 22, puede apreciarse fácilmente que con una iluminancia de 500 Lux resulta posible utilizar casi toda la gama de lámparas fluorescentes, ya sean lineales ó compactas.

Figura22.Criteriosde elección de la temperatura de

color en función de la iluminancia

118

Capítulo 1

Los niveles de iluminación en los lugares públicos, tienen que ver con el aspecto destacable en lo que se refiere al aspecto psicológico del comportamiento humano. Por ejemplo para el caso de un restaurante; en el que el local se encuentra iluminado con un nivel elevado (por ejemplo 500 Lux ), por lo que será inevitable el bullicio y la conversación en voz alta, mientras que el mismo lugar, iluminado con 80 ó 100 Lux, automáticamente tendrá la necesidad de bajar el tono de voz creando un clima más íntimo. De la misma manera ocurre en el hogar, por lo que difícilmente alguien se sienta en su sillón preferido a disfrutar de buena música con las luces encendidas en pleno día.

Por tanto, el diseño o ambientación en la iluminación constituirá un elemento psicológico que se debe tomar muy en cuenta. De ahí que ya se tenga conocimiento de que las fuentes luminosas lineales paralelas al sentido de circulación sugieren la acción de avanzar, mientras que la misma fuente ubicada transversalmente actúa como una barrera virtual. También se sabe que en el nivel psicológico, una fuente cálida proporcionará una mayor sensación de confort en zonas con bajas temperaturas que una luz fría.

Análisis y comportamiento de diferentes tipos de lámparas

LámparasIncandescentes.

Ésta es la fuente de luz artificial más próxima a la luz del día: la lámpara incandescente, siendo la que ilumina en general los hogares y el alumbrado decorativo. Para clasificarlas, se las puede separar en dos grandes grupos: lámparas incandescentes tradicionales y lámparas incandescentes halógenas.

En ambos grupos se las podrá hallar para funcionamiento en baja tensión (6, 12, 24, 48, 110 volts, etc) y para 220 volts. Las incandescentes tradicionales se fabrican en los tipo Standard clara y opalina, con filamento reforzado, decorativas, reflectoras de vidrio soplado, reflectoras de vidrio prensado PAR 38 y 56, etc.

119

Capítulo 1

Figura23.Comportamiento

del funcionamiento de las lámparas.

Tienen una vida útil del orden de las 1000 horas. Son sumamente sensibles a la tensión de aplicación. En el gráfico (Figura 23) se puede observar el comportamiento de las lámparas incandescentes halógenas en función de la tensión de aplicación. Por ejemplo, si la lámpara trabaja con un 5% más de tensión, es decir, aproximadamente 230 volts, la vida útil disminuirá casi un 50%. Si en cambio la tensión disminuye un 5%, la vida de la lámpara se prolongará aproximadamente un 50%. En este último caso, el flujo luminoso descenderá al 85% de su valor nominal, mientras que en el primer ejemplo aumentará al 115%. También variará con la tensión en forma directa la temperatura de color, el rendimiento lumínico y el consumo en potencia.

Por tanto es necesario conocer a fondo el pro y el contra de la iluminación a la hora del diseño. Ya que las luminarias incandescentes son de corta vida útil y de elevado consumo para el flujo luminoso que entregan. Al mismo tiempo, que también generan altas temperaturas, además de contener poco y nada de azul en su espectro. No obstante, es la fuente con la cual, junto a la luz del día, el ser humano asocia la sensación de LUZ; por lo que esta es una razón importante para conocerla más a fondo.

120

Capítulo 1

LámparasFluorescentes:

Sin duda, la lámpara más versátil por excelencia. Une a su gran eficiencia (en la actualidad alcanza a los 104 Lm/W) una larga vida útil, superior a las 8000 horas y una amplia gama de temperaturas de color con óptima producción cromática. Hoy es posible iluminar con lámparas fluorescentes objetos que antes no se concebían iluminados más que por incandescentes, sin que se aprecie el cambio.

La lámpara fluorescente se presenta en una amplísima gama de potencias y tamaños; entre los tradicionales van de 18 a 58W.

Es la lámpara útil en iluminación de oficinas, industrias, supermercados, etc.

La iluminación para las oficinas, que ofrece la posibilidad de diseñar luminarias cuadradas y redondas, ha introducido un importante avance en el campo arquitectónico. Variación en el flujo luminoso de las lámparas fluorescentes en función de la temperatura ambiente. Como toda lámpara, el tubo fluorescente también tiene su punto débil que es la temperatura. Ya que se trata de una fuente de luz diseñada para trabajar a una temperatura de 25 ºC, las temperaturas superiores o inferiores a ese valor la afectan notablemente, reduciendo su emisión de flujo luminoso, esto se muestra en la figura 24. Entre las medidas precautorias para tomar en consideración, es recomendable no instalar en una luminaria hermética más de dos lámparas para evitar el recalentamiento. También se deberá evitar el colocar luminarias abiertas (tubos a la vista) en lugares donde pueda haber corrientes de aire frío.

Figura24.Estagráfica representa elniveldeiluminación óptimo de lámparas Fluorescentes.

121

Capítulo 1

Métodos de Cálculo.

ElmétodoPuntoporPunto:

Se basa en la cantidad real de luz que se produce en un “punto” del área iluminada. Para poder aplicar este método, es necesario conocer la forma en que la luminaria distribuye el flujo luminoso que emite la fuente de luz (“Curva de distribución luminosa”) y verificar que se cumpla la Ley de la inversa de los cuadrados. Las fórmulas para el cálculo del nivel de iluminación en un punto de una superficie horizontal ó vertical, son básicamente la “Ley del coseno”.

Donde:

Eph=Niveldeiluminaciónenunpuntodeunasuperficiehorizontal(enLux)Epv=Niveldeiluminaciónenunpuntodeunasuperficievertical(enlux)I=Intensidadluminosaenunadireccióndada(encandelas)H=Alturademontajedelaluminarianormalalplanohorizontalque contiene al puntoa=Ánguloformadoporelrayodeluzylaverticalquepasaporlaluminaria

H

aI

P

En el plano horizontal

Eph = IH2 X COS3 a

H

aI

P

En el plano vertical

Epv = IH2 X COS3 a X sen a

(Fuente: http://www.laszlo.com.ar/manual575961.htm)

122

Capítulo 1

El método de cálculo punto por punto no es otra cosa que la aplicación en forma simultánea de las dos leyes. Este método es el que le permite determinar la iluminancia en un punto específico del espacio. También es el método que utilizan los software para cálculo de iluminación y verificar puntualmente los valores de iluminancia sobre una grilla preestablecida, luego de que el mismo programa realizara un cálculo de iluminancia promedio por alguno de los métodos del flujo luminoso. También es la forma por la cual se podrán obtener con dichos programas los valores promedio, mínimos y máximos de iluminancia.

Cálculo de iluminación de interiores

Elmétododelascavidadeszonales.

Para calcular el nivel medio de iluminación en interiores hay varios métodos (método del flujo luminoso, Método del rendimiento de la luminaria y el Método de las cavidades zonales). Este método, divide al local en cavidades individuales: la cavidad cielo rraso, la cavidad local y la cavidad piso. Esta forma de analizar por separado el comportamiento de los tres sectores más importantes del volumen total de un local para iluminar, confiere a los cálculos realizados por este método una mayor precisión.

Para calcular el nivel medio de iluminación que se registra en un determinado local (y esto es común a cualquier método que se utilice) se deberá aplicar la siguiente fórmula:

Donde:

Em=Nivelmediodeiluminaciónsobreelplanodetrabajo(enLux)Ft=Flujoluminosototalinstaladoenellocal(enLúmenes)cu= Coeficiente de utilización de la instalaciónfm=FactordemantenimientoódepreciacióndelainstalaciónS=Superficietotaldelocal(m²)(Fuente: http://www.laszlo.com.ar/manual575961.htm)

A continuación se analizará cada uno de los elementos de la fórmula general.

El primer cálculo será para obtener un nivel general promedio para un

Em = Ft X cu X fmS

123

Capítulo 1

determinado local y verificar si la cantidad de luminarias seleccionada y por consiguiente el flujo luminosa total instalado es correcto. Después de realizada esta primera estimación se aplica el cálculo punto por punto.

Métodos de cálculo

ElÍndicedelLocal(K1)

Lo primero que habrá que conocer son las características de dicho local. En este punto es donde el método de las Cavidades Zonales difiere de otros métodos. Para el efecto de determinar el coeficiente de utilización de la instalación solamente se considerará aquí el índice K1 ó índice local (en el método completo, el índice cielo raso se denomina K2 y el de piso K3) El índice del local K1 se obtiene de la siguiente fórmula:

Donde:

hm=Alturademontajedelaluminariasobreelplanodetrabajo(m)a=Anchodellocal(m)l=Largodellocal(m)

K1 = 5 X hm x a + Ia x I

Luminaria

Plano de trabajoh

a

hm

hpt

124

Capítulo 1

El resultado de esta fórmula será un número entre 1 y 10, si bien existen casos de locales sumamente atípicos cuyo índice de local K1 podrá ser inferior a 1 y también superior a 10. Cuanto menor sea el número, mayor será la superficie del local con respecto a su altura y viceversa. Los laboratorios de alumbrado presentan sus estudios fotométricos tabulando los Índices de Local de 1 a 10. Algunas regiones utilizan el cero como índice de tabulación.

En el método de las Cavidades Zonales interviene un elemento fundamental llamado Coeficiente de Utilización, que es el que determina el comportamiento de la luminaria en un determinado local y por consiguiente, la cantidad de ellas que será necesario instalar. Para determinar cuál será el coeficiente de utilización, lo primero que habrá que definir son las proporciones del local; este dato precisamente es el que se conoce como INDICE DEL LOCAL.

125

Capítulo 1

Instrucciones: Realiza el cálculo de los conductores por corriente y el cálculo de las tuberías en los siguientes ejercicios.

1. Calcula la corriente, el calibre de los conductores eléctricos con aislamiento T.H.W. (alimentadores generales) y el diámetro de la tubería conduit en que deben ser alojados, para una carga total instalada de 7400 watts, resultado de sumar sólo cargas monofásicas.

Datos

W = 7400 watts

En = 127 volts

Cos Ø = 0.85

F.U. = 0.70

Conductores con aislamiento tipo THW

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

7

126

Capítulo 1

Instrucciones: Realiza el cálculo de los conductores por corriente y el cálculo de las tuberías en los siguientes ejercicios.

1. Calcula el calibre de los conductores eléctricos (Alambre, de alimentadores generales) por corriente y el diámetro de la tubería conduit, pared delgada, en que deben alojarse dichos conductores, para una carga total instalada de 8200 watts, como resultado de la suma de cargas trifásicas.

Datos

W = 8200 wattsEf = 220 VoltsCos Ø = 0.85F.U. = F.D. = 0.80Considera una eficiencia promedio = n = 0.80Aislamiento tipo TW

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

8

127

Capítulo 1

Instrucciones: Calcula el calibre de los conductores eléctricos por corriente de los alimentadores generales, así como también el diámetro de la tubería conduit de pared delgada en la que deben alojarse dichos conductores eléctricos, para una instalación que tiene una carga total instalada de 28000 Watts, que es el resultado de la suma de cargas monofásicas únicamente, como lo son cargas de alumbrado y contactos sencillos, en casa-habitación, edificios de departamentos, oficinas y pequeños comercios.

Datos

W = 28000 Watts

En = 127 Volts

Cos Ø = 0.85

F.U. = F.D. = 0.70

Conductores con aislamiento tipo TW.

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

9

128

Capítulo 1

129

Capítulo 1

Unidad 3. Instalación de los elementos de sistema eléctrico

3.1 RAP: Instala canalizaciones, conductores, luminarias y accesorios de acuerdo con el proyecto

3.1.1 Instalación de elementos del sistema eléctrico de fuerza y alumbrado.

Instalación de canalizaciones

Para a llevar a cabo la realización de una instalación eléctrica se debe tener presente, la manera en la que se llevará a cabo la instalación de estos elementos, ya que esta pueden aparecer como:

a) Una canalización fijada en la pared, la cual se encuentra dispuesta en la superficie de una pared o en su proximidad inmediata; la pared constituye en este caso un medio de fijación y eventualmente, un elemento de protección.

b) Una canalización en canal también denominada electrocanal, en la cual la envolvente cerrada, provista de una tapa amovible, y destinada a la protección completa de conductores aislados o cables, así como a la instalación de otro equipamiento eléctrico. Un canal puede o no tener separadores.

c) Una canalización que consiste en un canal de cables, la cual es en realidad un recinto situado encima o dentro del piso, o por encima o dentro del techo, abierto, ventilado o cerrado, que presenta dimensiones tales que no permiten la circulación de las personas en él, pero en el cual las canalizaciones son accesibles en todo su recorrido, durante y después de su instalación.

130

Capítulo 1

Nota: Es importante tomar en cuenta que un canal puede o no ser parte de la construcción del edificio.

d) Una canalización consistente en una bandeja de cables que se encuentran en un soporte constituido por una base continua, con paredes laterales y sin tapa. Una bandeja puede o no ser perforada.

e) Una canalización de conducto de sección circular denominado conducto o caño, la cual se encuentra dentro de una envolvente cerrada, de sección circular, destinada a la instalación o el reemplazo de conductores aislados o cables mediante enhebrado.

f) Una canalización de conducto de sección no circular, la cual consiste en una envolvente cerrada, de sección no circular, destinada a la instalación o reemplazo de conductores aislados o cables en instalaciones eléctricas, mediante enhebrado.

La figura 1, muestra los diferentes tipos de canalizaciones que se pueden encontrar en el mercado.

Figura1.Diferentestiposdecanalizaciones,canaletasysuinstalación

131

Capítulo 1

Instalacióndecajas,conductores,luminarias,apagadoresycontactos

La instalación de los conductores debe hacerse con base en los diagramas de conexión, previamente diseñados para tal fin, en estos, se dan a conocer la manera en la que deben de conectarse las lámparas, con sus respectivos apagadores y los contactos.

Es importante que consideres que al realizar la conexión de luminarias debes de tomar en cuenta que la fase siempre debe ir conectada a la parte alta del casquillo, con lo que se puede evitar que al aflojar o hacer el cambio de dicha luminaria, la persona que toque de forma accidental el hilo de corriente, al hacer contacto con la base de la luminaria, y se pueda producir una descarga que provoque lesiones de consideración en su cuerpo, máxime si se encuentra en una zona húmeda o buena conductora de la electricidad, la siguiente figura muestra la forma básica de conexión de la carga.

Figura2.Formacorrectadeconectarlalíneadefasealacarga

132

Capítulo 1

Figura3.Lámparaalimentadaporcajay controlada por apagador

En los siguientes diagramas se muestra la forma de llevar a cabo la conexión de diferentes dispositivos y accesorios dentro de una instalación eléctrica. (Fuente: ENRIQUEZ Gilberto, El ABC de las instalaciones Eléctricas Residenciales, Limusa 1987).

El diagrama de la figura 3, muestra la conexión de una lámpara incandescente, controlada por un apagador sencillo, donde se indica la llegada de la línea de alimentación por la derecha.

133

Capítulo 1

La figura 4, muestra la conexión de una luminaria controlada con un apagador de cadena, indicando llegada y continuación de la línea.

La figura 5, muestra la conexión de una luminaria controlada con un apagador sencillo, indicando llegada de la línea.

Figura4.Lámparacon apagador de

cadena

Figura5.Alambrado de

lámpara y apagador normal

134

Capítulo 1

La figura 6, muestra la conexión de una luminaria controlada por apagador y caja con varias salidas.

La figura 7, muestra el diagrama esquemático de la conexión de la alimentación de dos luminarias controladas por un apagador sencillo.

Figura6.Conexiónde una luminaria controlada por

apagador

Figura7.Diagramaesquemático

135

Capítulo 1

La figura 8, muestra la sección de alimentación de contactos sencillos.

La figura 9, muestra la conexión de una luminaria al centro controlada por dos apagadores de escalera o de tres vías en conexión de puentes comunes.

Figura8.Secciónde alimentación a

los contactos

Figura9.Luminariaalcentro

controlada con dos apagadores de

escalera

136

Capítulo 1

La figura 10, muestra la conexión de una luminaria controlada por dos apagadores de escalera o de tres vías en conexión de puentes comunes, y un contacto sencillo.

La figura 11, muestra la conexión de una luminaria controlada por tres apagadores de 3 y 4 vías, para controlar la luminaria desde tres puntos distintos.

Figura10.Alimentación de luminaria

controlada por apagadores de 3 víasycontacto

Figura11.Instalación de

apagadores 3 y 4 víasparacontrolar

una luminaria desde 3 puntos

137

Capítulo 1

3.1.2 Instalación de lámparas fluorescentes

Dentro de las instalaciones eléctricas, la utilización de lámparas fluorescentes ofrece algunas ventajas con relación a las lámparas incandescentes, dentro de ellas se encuentran la alta eficiencia con 2 o 3 veces más lumens por watts (el lumen es una unidad de intensidad luminosa), menor calor producido, luz con menos sombras iluminado de una mayor área, en condiciones normales de operación, además de ofrecer un tiempo de vida mayor.

Sin embargo dentro de sus desventajas se encuentra que las lámparas fluorescentes con respecto a las incandescentes es que tienen una mayor sensibilidad a la temperatura, en ambientes de alta humedad, por lo que se puede requerir de medios protección especiales, tienen alto costo inicial, su tiempo de vida esperado se puede afectar severamente por el número de operaciones de apagado y encendido que se realicen, su factor de potencia es menor que la unidad en comparación con las lámparas incandescente, el diagrama de operación básico de estas lámparas fluorescentes se muestra en la figura 12.

Figura12.Lámparaconaltofactor

138

Capítulo 1

En este diagrama podemos observar que el dispositivo denominado balastro se conecta en serie con lámpara y el arrancador; dicho balastro o reactor consiste de muchas vueltas o espiras de alambre delgado arrolladas en un núcleo de hierro; debido a la autoinducción, se genera un alto valor de fuerza contra electromotriz en el balastro en el instante que los contactos del arrancador se separan e interrumpen el circuito. El arrancador tiene un capacitor entre los puntos de contacto que reduce el arqueo entre estos puntos.

En la aplicación de lámparas fluorescentes, se dice que tienen distinta luminosidad y color, por lo que se les conoce como lámparas de color luz de día, que es el más claro de todos los colores en lámparas fluorescentes y por lo general se utiliza para ornatos y apagadores o aplicaciones similares a estas; sin embargo tiene la desventaja de que altera los colores, lo cuales pueden ser:

- Color blanco frío, ya que este color es funcional en aplicaciones como iluminación de oficinas, escuelas, áreas de selección de colores, salas de dibujo, eventualmente en casas habitación en baños y recamaras, en combinación de alumbrado con lámparas incandescentes.

- Color blanco cálido, debido a que prácticamente tiene las mismas aplicaciones que el color blanco frío, pero tiene la desventaja de que altera ligeramente los colores por su tono amarillento.

En aplicaciones industriales es común encontrar el uso de lámparas fluorescentes en talleres, en donde se recomienda que para evitar el parpadeo de estas lámparas el cual es característico (efecto estroboscopio), es conveniente utilizar lámparas por parejas, es decir, colocar dos tubos en lugar de uno, en la luminaria, la figura 13, muestra el aspecto de una luminaria.

Figura13.Aspectode una luminaria

139

Capítulo 1

3.1.3 Instalación de timbres y zumbadores

En el caso de las instalaciones eléctricas residenciales al ser todas en baja tensión, de tal forma que cuando se menciona en la instalación, elementos de baja tensión, se hace referencia a todos aquellos elementos que operan a tensiones inferiores a la nominal de la propia instalación. Este tipo de instalaciones se utilizan para señales a control remoto, como por ejemplo la instalación de timbres zumbadores o alarmas con tensiones de 24 volts, 12 volts o 6 volts, por lo que se requiere de un transformador para reducir la tensión nominal de la instalación al valor requerido, este tipo de instalación se utiliza no solo en casas habitación, sino también en hospitales, comercios e industrias.

En algunos casos cuando no se utilizan transformadores reductores, se requiere de la utilización de baterías, la siguiente figura 14, muestra el circuito básico para la instalación de un timbre.

Figura14.Circuitobásicodeinstalación de un timbre

140

Capítulo 1

3.1.4 Instalación de sistemas de bombeo

Por lo general, en las instalaciones eléctricas de casa habitación, departamentos u oficinas, se requiere de un sistema que permita el bombeo de agua de la cisterna a los tinacos de reserva de agua, que normalmente se encuentran en las azoteas de estas edificaciones, con la finalidad de garantizar la distribución de agua a las diferentes áreas donde se requiera el vital líquido, para llevar a cabo esta operación se requiere de una bomba que posea un motor con capacidad de bombeo de acuerdo a la altura a la que se requiera bombear el agua, a través de una tubería con un diámetro determinado, así como sus implementos como pueden ser coles y codos del cobre y o PVC, necesarios para el sistema de bombeo.

El diagrama correspondiente a la instalación de este tipo de sistemas de bombeo se muestra en las siguientes figuras 15, 16 y 17 (Fuente: ENRIQUEZ Gilberto, El ABC de las instalaciones Eléctricas Residenciales, Limusa 1987).

Figura15.Diagramadelainstalación eléctrica de una bomba con sistema de flotadores.

141

Capítulo 1

Figura16.Sistemadebombeotrabajando

Figura17.Sistemadebombeoparado(Tanque

superiorlleno)

142

Capítulo 1

Figura18.Instalación

eléctrica interior

3.1.5Instalacióndelsistemadepuestaatierra

Para llevar a cabo la ejecución de la puesta a tierra, durante el proyecto de instalación eléctrica, es conveniente seguir una serie de pasos y recomendaciones que permita una realización óptima y económica de los trabajos a ejecutar. Esta etapa es tan importante como el diseño previo, incluyendo las mediciones, donde se deberán respetar las indicaciones de los fabricantes y las técnicas recomendadas.

Por lo que para llevar a cabo la instalación de electrodos verticales se disponen de medios mecánicos para introducirlos, pudiéndose instalar varios de ellos en paralelo si fuera necesario, pero teniendo presente que ello no implique saturación; aunque en ese caso, para lograr la máxima eficacia, deberán disponerse de forma que la distancia que guarden entre sí sea al menos igual al doble de la longitud enterrada de los mismos.

Antes de la ejecución de la puesta a tierra, deberá elaborarse una lista de materiales y equipos y luego seguir una secuencia de ejecución que garantice su culminación exitosa, dentro de estos se encuentran los componentes interiores y periféricos de la puesta a tierra, estos componentes están constituidos por el conductor que posibilita la unión de las masas de los aparatos eléctricos a la puesta a tierra de la vivienda o comercio, la siguiente figura 18, muestra una instalación eléctrica de interior.

143

Capítulo 1

Componentes periféricos

El circuito periférico de protección es aquel que une la puesta a tierra de la instalación con el borne de tierra del tablero de distribución, mediante un conductor aislado o desnudo, se recomienda proteger dicho conductor de daños por excavación o remoción de suelo, mediante una tubería conduit hasta su salida a la superficie o llegada al ducto, este sistema se muestra en la figura 19.

Conexiónatierradelasmasas

El comportamiento de la tierra como un sumidero infinito de carga hace que su potencial se considere cero (U=0); luego, todo aparato eléctrico cuya masa sea conectada a la tierra (Figura 20) tomará ese potencial de referencia cero. Los equipos electrónicos de todo tipo exigen este requisito para su correcto funcionamiento dado que utilizan pequeñas tensiones de operación y son muy sensibles a toda variación de tensión.

Cuando las masas no están conectadas a tierra, el potencial de referencia en ellas es “flotante”, es decir, diferente de cero, dependiendo de las capacitancias parásitas hacia tierra; en tal caso, ocurre la electrización de las masas y el funcionamiento de equipos o aparatos que tienen componentes electrónicos puede no ser correcto o satisfactorio.

Figura19.Recorridodel conductor de

tierra

144

Capítulo 1

Ubicación de una puesta a tierra

La elección del lugar en los inmuebles ya construidos deberá hacerse en lo posible con la ayuda de los planos de las instalaciones subterráneas: eléctricas, sanitarias (agua, drenaje), combustibles líquidos, gas, aire y otras estructuras enterradas, con el objetivo de no interferir con ellas y mucho menos evitar cualquier daño y lograr una ubicación próxima al tablero eléctrico de distribución.

Figura20.Conexióna tierra de las masas

Predios con áreas libres disponibles

Generalmente, los planos de instalación eléctrica, muestran que ya tienen designada la ubicación de la puesta a tierra y los recorridos del circuito de conexión, en cuyo caso, sólo habrá que seguir dichas especificaciones. (Figura 21). Cuando no se disponga de planos de instalaciones subterráneas, será necesario ubicar en forma aproximada, su ubicación y recorrido a fin de evitar daños durante las excavaciones. Si hubiese sótano o piso de subsuelo, será el lugar ideal para ubicar el(los) electrodo(s) de tierra.

Una posible ubicación es en alguna de las áreas libres que están constituidas por los retiros de fachada y los espacios internos que se destinan parcialmente a jardines, a pasadizos o patios cubiertos con losas; se deberá prever la mínima distancia de recorrido del circuito al tablero eléctrico de distribución.

145

Capítulo 1

Edificacionessináreaslibresdisponibles

Esto ocurre en edificios comerciales o de oficinas donde, tanto los retiros como por los espacios de holgura, están totalmente cubiertas por losas y destinadas a diversos usos; en tales casos se siguen las indicaciones de los planos de instalaciones eléctricas. Si las instalaciones de aterramiento ya existen y son inoperantes, se deberá hacer la renovación, sin embargo, cuando no se dispone de planos ni hay evidencias de la existencia de la puesta a tierra, el sitio será elegido, en un lugar discreto, próximo al muro de medidores. Tal como se muestra en la figura 22, previéndose una excavación puntual y cuidadosa.

Figura22.Puestaatierra en áreas de servicio

Figura21.Puestaa tierra en área

disponible

146

Capítulo 1

3.1.6 Partes de una puesta a tierra

Puestaatierraconelectrodovertical

Son las que más se utilizan en instalaciones de interiores y comerciales por el mínimo espacio que necesitan, se usa un electrodo simple tipo varilla de acero, su costo de instalación es relativamente bajo. Están disponibles en diversos tamaños, longitudes, diámetros (Ver la NOM-oo1-SEDE para mayores datos), este sistema se muestra en la figura 23.

Figura23.Puestaatierra con electrodo

vertical

Usodecajaderegistroconstruida

Para el caso de que la puesta a tierra está en un área de servicio con tránsito peatonal. Asimismo, para el caso de tener que soportar tránsito vehicular, dicha caja de registro deberá mejorarse en cimentación y robustez, la figura 24, muestra es tipo de proceso.

Figura24.Esquemadimensional de una puesta a tierradeelectrodovertical

147

Capítulo 1

Puestaatierraconelectrodohorizontal

Este tipo de puesta a tierra se aplica poco, ya que se utiliza sólo cuando el subsuelo es rocoso, se emplea un electrodo simple de cobre tipo placa o un conductor desnudo, normalmente de cobre, están hechos de cintas de cobre de alta conductividad o conductores retorcidos (cables). La cinta es el material más conveniente pues, para una sección dada de material, presenta una mayor superficie y se considera que tiene un comportamiento mejor a alta frecuencia. Puede ser más difícil de conectar (por ejemplo a barras verticales), de modo que puede significar un costo de instalación levemente mayor, esta puesta atierra se muestra en la figura 25.

Figura25.Puestaatierra con electrodo

horizontal

148

Capítulo 1

Conexiónaltableroeléctrico

Una vez finalizada la puesta atierra del electrodo, ya sea de forma horizontal o vertical al tendido del conductor aislado de conexión que unirá el electrodo de puesta a tierra con el borne de tierra del tablero eléctrico por el recorrido más corto.

La parte subterránea en tubería de PVC, va por una zanja angosta de 0,4 m de profundidad hasta el ducto de montantes que van al tablero de distribución o hasta su llegada al zócalo de la pared.

La parte externa, desde que emerge, también va protegida por tubería de PVC flexible hasta el punto en que atraviesa la pared, al interior su recorrido se protege en canaletas de plástico hasta que ingresa a un ducto de la instalación existente.

Conexiónalelectrodovertical

Para llevar a cabo la conexión al electrodo, se pela el extremo del conductor aislado una longitud de 0,1 m, haciendo tres dobleces paralelos antes de colocarlos junto al extremo limpio de la jabalina, para sujetarlos con el borne simple, como lo muestra la figura 26.

Figura26.Conexiónalelectrodovertical

149

Capítulo 1

Conexiónalelectrodohorizontal

Se pela el extremo del conductor aislado para hacer una oreja que será colocada entre la pletina y la cabeza del perno pasante, para luego hacer el ajuste con la tuerca, como se muestra en la figura 27.

Figura27.Conexiónalelectrodohorizontal

Conexiónalbornedetierradeltableroeléctrico

Se hace con un terminal o pelando el extremo del conductor aislado que llega para formar una oreja que se colocará entre el perno y la pletina fija para luego ajustarla, como se muestra en la figura 28.

Figura28.Conexiónalbordade la tierra del tablero eléctrico

150

Capítulo 1

3.2 RAP Verifica que el sistema eléctrico cumple con Norma OficialMexicanadeinstalacioneseléctricasvigentes.

3.2.1 Verificación de la instalación eléctrica.

Una de las acciones importantes en el proceso de realización de las instalaciones eléctricas, es la verificación de las mismas, lo cual requiere de ciertas pruebas que deben ser realizadas antes de la puesta en funcionamiento, donde deben ser valorada la calidad de los materiales y su adecuada colocación, y durante el funcionamiento, que esos materiales desempeñen su trabajo conforme a los estándares establecidos por la NOM, por tanto este proceso de verificación consiste de dos fases, una primera fase que no requiere efectuar medidas y que se denomina verificación por examen, y una segunda fase que requiere la utilización de equipos de medida para los ensayos.

Verificaciónporexamen.

Para llevar a cabo la verificación por examen, de la instalación eléctrica, es importante que está se encuentre sin tensión, ya que de esta manera estará en condiciones de poderse comprobar en ella lo siguiente:

• Debesdeverificarqueelmaterialeléctricoinstaladodeformapermanentecumpla con las características establecidas en el proyecto o memoria técnica de diseño.

• Debes de verificar que este material sido adquirido e instaladocorrectamente conforme a las prescripciones del Reglamento y del fabricante del material.

• Debesdeverificarqueelmaterialnopresentaningúndañovisiblequepueda afectar a la seguridad y su eficiencia en el funcionamiento.

Para el caso de los aspectos cualitativos que este tipo de verificación debes tomar en cuenta los siguientes:

151

Capítulo 1

• Debesdeverificarquelainstalacióneléctricacuenteconlasmedidasdeprotección contra los choques eléctricos por contacto de partes bajo tensión o contactos directos, como por ejemplo: el aislamiento de las partes activas, el empleo de envolventes, barreras, obstáculos o alejamiento de las partes en tensión.

• Debesdeverificarqueenla instalacióneléctricaexistanmedidasdeprotección contra choques eléctricos derivados del fallo de aislamiento de las partes activas de la instalación, como pueden ser los contactos indirectos, por lo que dichas medidas pueden ser la utilización de dispositivos de corte automático de la alimentación tales como interruptores de máxima corriente, fusibles, o diferenciales, la utilización de equipos y materiales de clase II, disposición de paredes y techos aislantes o alternativamente de conexiones equipotenciales en locales que no utilicen conductor de protección, etc.

• Debesdeverificarquelosdispositivosdeprotecciónyseñalización,seencuentren perfectamente calibrados.

• Debes de verificar la presencia de barreras cortafuegos y otrasdisposiciones que impidan la propagación del fuego, así como la existencia de protecciones contra efectos térmicos.

• Debesdeverificarquelosmaterialesymedidasdeprotecciónseanlasapropiadas a las influencias externas.

• Debesdeverificarlaexistenciaydisposiciónadecuadadeesquemas,advertencias e informaciones similares.

• Debesde identificar laexistenciadecircuitos, fusibles, interruptores,bornes, etc.

• Debes de verificar a correcta ejecución de las conexiones de losconductores.

• Debesdeverificarlafácilaccesibilidad,lacomodidaddefuncionamientoy para el mantenimiento.

152

Capítulo 1

Verificaciones mediante medidas de ensayos.

Las verificaciones descritas en la ITC-BT-19 e ITC-BT-18 son las siguientes:1. Medida de continuidad de los conductores de protección.2. Medida de la resistencia de puesta a tierra.3. Medida de la resistencia de aislamiento de los conductores.4. Medida de la resistencia de aislamiento de suelos y paredes, cuando se

utilice este sistema de protección.5. Medida de la rigidez dieléctrica.

Adicionalmente hay que considerar otras medidas y comprobaciones que son necesarias para garantizar que se han adoptado convenientemente los requisitos de protección contra choques eléctricos:

6. Medida de las corrientes de fuga.7. Medida de la impedancia de bucle.8. Comprobación de la intensidad de disparo de los diferenciales.

3.2.2 Medida de la continuidad de los conductores de protección y de lasconexionesdeloscircuitosprincipalesyderivados.

Para el caso de este tipo de mediciones se lleva a cabo por medio de un ohmímetro, el cual aplica una intensidad continua del orden de 200 mA con cambio de polaridad y equipado con una fuente de tensión continua capaz de generar de 4 a 24 volts de tensión continua en vacío, por lo que los circuitos que van a ser probados deberán estar libres de tensión, si fuera el caso de que la medición se lleve a cabo a dos hilos, será necesario desconectar la resistencia de los cables de conexión del valor de resistencia medido.

La siguiente figura 29, muestra la medida del valor de la resistencia óhmica del conductor de protección que une dos bases de enchufe, mediante un probador de baja tensión, por lo que no obstante un simple ohmímetro con medida de resistencia a dos hilos sería suficiente para esta verificación.

153

Capítulo 1

Figura29.Medidaderesistencia de un conductor

de protección

3.2.3 Medida de la resistencia de puesta a tierra.

Desde el punto de vista de la seguridad, para cualquier instalación eléctrica, donde exista una toma de tierra, es obligatorio que el instalador compruebe su buen funcionamiento, antes de dar de alta la instalación eléctrica.

La comprobación de la instalación de la puesta a tierra, debe realizarse posteriormente cada año, en la época en la que el terreno esté más seco, por lo que de haber algún defecto, deberá de ser reparado con carácter de urgente.

Sin embargo en lugares en que el terreno no sea favorable a la buena conservación de los electrodos, estos y los conductores de enlace entre ellos hasta el punto de puesta a tierra, se podrán al descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.

Esta medida se lleva a cabo midiendo la resistencia de puesta a tierra de un electrodo de dimensiones conocidas, enterrado en un terreno cuya resistividad se desea conocer, previamente se realiza el clavado del electrodo, tal como lo muestra la figura 30.

154

Capítulo 1

Figura30.Clavadodelelectrodoexplorador

Para efectuar la medida de la resistencia de dispersión (R) de un electrodo (L = 1,2 m; d = 0,013 m) por el método de caída de potencial, como lo muestra la figura 31, se harán dos medidas de resistencia “R” al electrodo explorador C1, con dos despliegues de electrodos P2, C2, clavados en suelo firme a 0,15 m de profundidad, ambos en línea recta radial, con la que se calcula finalmente:

p = 1,10 R siendo: R=U

I

Figura31.Métododetreselectrodos para la medición

deresistividad

155

Capítulo 1

Uso del Telurómetro

Cuando se utilicen instrumentos específicos como el telurómetro, se debe efectuar la conexión respectiva como se muestra en la figura 32.

Para lo cual se procederá a la medición de la resistencia de la siguiente forma:

1) Se desconecta el circuito de tierra.2) Se conecta el borne E del aparato al electrodo de puesta a tierra y los

electrodos de corriente C y potencial P como se muestra en la figura 33.3) Se verifica el estado de la batería.4) Se verifica la tensión de inyección que suministra el equipo al circuito.5) Se pone el selector en medición de resistencia y se presiona el pulsador

para luego estabilizar a la tensión de inyección con ayuda del dial de resistencias y de esta manera se obtiene directamente el valor de R en ohmios.

Figura32.Mediciónderesistencia del terremo

156

Capítulo 1

Figura33.Dimensionespara la medida de resistencia del terreno

Método de los dos electrodos

Este método es una simplificación del método de tres electrodos y se utiliza cuando la resistencia de la tubería (metálica) de agua es despreciable comparada con la resistencia a ser medida, la distancia entre E y la tubería deberá ser mayor de 5 metros, como se observa en la figura 34.

Figura34.Medicióndepuesta a tierra con dos electrodos

157

Capítulo 1

En la figura 35, se puede apreciar el método de dos electrodos utilizando un instrumento digital.

Figura35.Mediciónde puesta a tierra con dos electrodos con instrumento digital.

3.2.4Ensayodieléctricodelainstalación

En lo referente a la rigidez dieléctrica de una instalación, ha de ser tal que desconectados los aparatos de utilización (receptores), resista durante 1 minuto una prueba de tensión de 2U + 1000 voltios a frecuencia industrial (50 Hz), donde U es la tensión máxima de servicio expresada en voltios y como un mínimo de 1500 voltios. Este ensayo se debe llevara a cabo para cada uno de los conductores incluido el neutro, con relación a tierra y entre conductores, salvo para aquellos materiales en los que se justifica que el ensayo ha sido realizado por el fabricante.

El ensayo se efectúa mediante un generador de corriente alterna de 50 Hz capaz de suministrar la tensión de ensayo requerida.

Para llevar a cabo este ensayo, los dispositivos de interrupción deben de estar en la posición de cerrado y los cortacircuitos fusibles deberán estar también instalados, con el fin de garantizar la continuidad del circuito a probar.

3.2.5Medicióndelacorrientedefuga

Por lo general, en toda instalación eléctrica, a través del conductor de protección circula cierta corriente a tierra, dicha corriente es conocida como corriente de fuga. Estas fugas de corriente se producen normalmente a través del aislamiento que rodea a los conductores y por los filtros que protegen los equipos electrónicos tanto en oficinas como en el propio hogar. Pero, ¿Cuál es el problema? Debes saber que en los circuitos protegidos por un DCR (Dispositivo de Corriente Residual), la corriente de fuga puede disparar estas protecciones diferenciales de forma intermitente e innecesaria. En casos extremos, puede provocar una tensión elevada en los elementos y partes conductoras accesibles

158

Capítulo 1

El aislamiento, a nivel eléctrico, presenta ciertas características de resistencia y capacidad, y en consecuencia pueden circular corrientes a su través por ambos motivos. Dado que el valor de resistividad del aislamiento es elevado, la fuga de corriente debería ser mínima. Sin embargo, si el aislamiento ha envejecido o está dañado, su resistencia es menor y puede fluir una corriente significativa. Además, los conductores más largos tienen mayor capacidad, lo que se traduce en una mayor corriente de fuga.

(http://www.elecor.com.ar/Medida%20de%20corrientes%20de%20fuga.%20Conceptos%20b%C3%A1sicos..pdf)

Los equipos electrónicos, por su parte, incorporan filtros diseñados para proteger contra sobretensiones y otras perturbaciones eléctricas. Estos filtros normalmente incorporan condensadores en la entrada, los cuales añaden más capacidad a la propia del sistema de distribución, favoreciendo de esta forma el incremento de las corrientes de fuga.

Medida de la corriente de fuga a tierra

Cuando las cargas están conectadas, la corriente de fuga medida incluye también a las corrientes de fuga en los propios equipos conectados. Si la corriente de fuga es aceptablemente baja con la carga conectada, la corriente de fuga del cableado de la instalación será todavía más baja. En caso de precisar medir solamente la corriente de fuga del cableado de la instalación, desconecta la carga.

Para comprobar los circuitos monofásicos, se debe de pinzar de forma simultánea los conductores de fase y neutro. El valor medido reflejará cualquier corriente que fluya a tierra, tal como lo muestra la figura 36.

Figura36.Medicióndela corriente de fuga

159

Capítulo 1

Para comprobar los circuitos trifásicos rodeando con la pinza todos los conductores trifásicos. Si el neutro está disponible, la pinza debe abrazarlo también junto con el resto de los conductores de fase. El valor medido reflejará cualquier corriente que fluya a tierra, este proceso se muestra en la figura 37.

Medidadelacorrientedefugaatravésdel conductor de tierra

Para medir la corriente de fuga total que fluye por una toma de tierra concreta, se debe colocar la pinza alrededor del conductor de tierra, como se muestra en la figura 38.

Figura37.Mediciónde corriente de fuga a circuito trifásico

Figura38.Medicióndecorriente de fuga en conductor de tierra

160

Capítulo 1

Medición de la resistencia de bucle

El método de la medida sin picas permite medir la impedancia del bucle de tierra de la instalación sin necesidad de desconectar su toma de tierra y sin utilizar ninguna pica auxiliar de medida

Para realizar la medida, el medidor utiliza un transformador especial (pinza de tensión) que genera una tensión en el conductor de tierra con una frecuencia de prueba especial, Además, utiliza un segundo transformador para medir la corriente resultante en el bucle de tierra específicamente a la frecuencia de la tensión de prueba.

La figura 39 muestra la conexión de las pinzas de generación y de medida del equipo. Cuando se comprueba el electrodo de conexión a tierra de una instalación TN-S con este método, en realidad se comprueba un lazo que incluye:•Elelectrodoquesequiereverificar•Elconductordetierra•Elborneprincipaldetierra•ElconductorPEdelaalimentación•Laconexióndeneutroatierradelaalimentación•Elconductordetierradelaalimentación•Latomadetierradelaalimentación

Figura39.ConexióndelequipoSaturnGEOXparala medida de resistencia de bucle

161

Capítulo 1

Puesto que este método utiliza la instalación de la alimentación (o suministro eléctrico) como parte del circuito, solo se puede utilizar una vez que el cableado está finalizado, es decir, no se puede utilizar antes del enganche al suministro de la instalación a verificar. En este método, la pinza mide la resistencia total de todos los componentes anteriores, que están conectados en serie.

Una lectura anormalmente elevada o una indicación de circuito abierto en el instrumento indican una conexión incorrecta entre dos o más de los componentes fundamentales mencionados con anterioridad.

En general, el método sin picas siempre requiere una ruta de baja impedancia en paralelo con el electrodo que se está comprobando. El electrodo de puesta a tierra de la mayoría de las instalaciones se encuentra en paralelo con otros muchos electrodos de puesta a tierra de la compañía eléctrica. Estos electrodos pueden ser, por ejemplo, electrodos de postes o torres eléctricas, como lo muestra la figura 40. En donde la impedancia de estos electrodos de puesta a tierra se combina por lo general en una impedancia muy baja.(http://cedesa.com.mx/pdf/fluke/resistenciatierra_nota.pdf)

Figura40.Conexionesparalamedidaderesistenciadebucle

162

Capítulo 1

Comprobacióndeinterruptoresdiferenciales(DCR)

La comprobación de los diferenciales se lleva a cabo generando una intensidad de fallo superior a la intensidad nominal (In). El Comprobador de Diferenciales puede comprobar diferenciales monofásicos y trifásicos indicando asimismo el tiempo de disparo. La siguiente figura 41, muestra un ejemplo de comprobación de diferenciales en un sistema.

Figura41.Comprobacióndediferenciales

163

Capítulo 1

Calcula la carga total de la instalación eléctrica

Contenido teórico:La instalación eléctrica es por definición, el lugar donde se cumplen algunas de las aspiraciones más profundas del ser humano, ya que la casa puede suponer la protección física de las personas o de las cosas, la protección del descanso, del ocio o de la convivencia, por lo que los seres humanos se calientan, cocinan los alimentos y se iluminan por la noche, para lo cual requieren de un consumo de energía eléctrica.

Por tanto el consumo de energía es sinónimo de actividad, de transformación y de progreso, siempre que ese consumo esté ajustado a nuestras necesidades, tratando siempre de aprovechar al máximo las posibilidades contenidas en la energía, por tanto es importante conocer la cantidad de carga con la que contamos en nuestra vivienda.

Instrucciones: Realiza un recorrido por tu vivienda y localiza los diferentes aparatos para que llenes la siguiente tabla en la que podrás determinara el valor total de la carga instalada en tu vivienda, aunque cada aparato cuenta con una etiqueta para saber el consumo de energía de cada uno de ellos, puedes hacer uso del siguiente cuadro para que tengas una idea general del consumo de cada uno de ellos

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

10

164

Capítulo 1

Materialy/oEquipo:

Instalación eléctrica de casa-habitación.

Procedimiento:

1. Localiza, cada una de las áreas de la instalación eléctrica de tu vivienda y registra en la tabla el consumo de cada carga, multiplicada por el número de elementos en cada área, sumando al final la carga total instalada.

165

Capítulo 1

166

Capítulo 1

Seleccióneinstalacióndeconductoresenunainstalaciónresidencial

Contenido teórico:El interruptor termomagnético es un elemento de protección que interrumpe automáticamente la corriente eléctrica en caso de sobrecarga o cortocircuito. Esta acción protege las instalaciones así como los equipos eléctricos.

Los interruptores termomagnéticos se “disparan” en los siguientes casos:1.- Durante una sobrecarga, cuando demasiados artefactos están conectados al mismo circuito y funcionando al mismo tiempo.2.- Durante un cortocircuito, cuando dos conductores activos se unan entre sí.

Los interruptores bipolares y tripolares tienen un mecanismo de “disparo común” que provoca la apertura de todas las fases del circuito en caso de falla de una de ellas.

Por otro lado, el interruptor diferencial, es un interruptor destinado a la protección de las personas, de tal forma que no permite el paso de intensidades de defecto que puedan ser perjudiciales al ser humano.

En las instalaciones de interiores los interruptores diferenciales que se instalan son de alta sensibilidad, su intensidad debe ser de 0,03 A y su tiempo de respuesta de 50 milisegundos.

El tablero de distribución, es otro elemento que dentro de sus principales funciones se encuentran:1. Distribuir la energía eléctrica a diversos circuitos o ramales, según las necesidades del usuario.2. Proteger en forma independiente cada circuito o ramal contra cortocircuitos y/o sobrecargas.3. Proveer a cada instalación eléctrica de circuitos independientes para su conexión o desconexión, sin afectar a otro circuito de la misma red o instalación.

La siguiente figura muestra la manera mediante la cual se conectan este tipo de protecciones

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

11

167

Capítulo 1

Materialy/oequipo:

1 Interruptor termomagnético general.1 Interruptor diferencial.1 Interruptor termomagnético de circuitos derivados.Cable de conexión.

Procedimiento:

1. Realiza la instalación de un circuito de interiores según el esquema de principio que se muestra en las figuras 1 y 2.

168

Capítulo 1

2. Realiza el cableado de un tablero de distribución según se muestra en la figura 3 siguiente.

3. Realiza tus conclusiones.

Figura3.Tablerodedistribución con tres circuitosderivados

169

Capítulo 1

Medicióndelaresistividadylaresistenciadeunapuestaatierra

Contenido teórico:

Debes recordar que para que puedas realizar la medición de la resistividad por el (método de Wenner), es necesario que lleves a cabo el cálculo de la resistividad aparente del terreno (Pa) colocando cuatro electrodos o picas, a distancias iguales, simétricamente separados de un punto central 0 debajo del cual queremos medir la resistividad del terreno, esto se muestra en la siguiente figura 1.

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

12

Figura1.MedicióndelaresistividadporelmétododeWenner

Donde:h: Profundidad para la medida de la resistividad medidaa: Separación entre electrodos.

Con este método se obtiene el valor de la resistividad media de todas las capas del terreno entre la superficie y una profundidad h (h = 3a/4).

Por otro lado, recuerda que para llevar a cabo el cálculo de la resistencia de un sistema de puesta a tierra debes considerar que los electrodos tipo jabalina, son varillas de cobre duro que en el mercado las puedes encontrar en longitudes estandarizadas de 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 m con diámetros a escoger de 0,013 y 0,019 m. Estos electrodos los debes introducir en el terreno en forma vertical (por lo general) o en forma horizontal si es necesario.

170

Capítulo 1

Cuando la jabalina es enterrada en forma vertical, la resistencia de la puesta a tierra se determina con la siguiente expresión:

Donde:

: Resistividad del terreno ( m) L: Longitud del electrodo (m)r: Radio de la barra (m)R: Resistencia de la puesta a tierra ( ) Si se requiere que la jabalina se entierre en forma horizontal, la resistencia de la puesta a tierra se determina con la siguiente expresión:

Donde:

: Resistividad del terreno ( m)L: Longitud del electrodo (m)r: Radio de la barra (m)R: Resistencia de la puesta a tierra ( )h: Profundidad de enterramiento (m)

También es importante que tomes en cuenta que para llevar a cabo la medición de resistencia, debes considerar los siguientes puntos:

Para medir la resistencia de un sistema de puesta a tierra, utilizando un telurómetro, debe efectuar la conexión respectiva, tal como se muestra en la figura 2.

El electrodo de potencial (P) debe estar, inicialmente en el punto “a” para tomar lectura de la resistencia, luego, cambiar su posición hasta “b” y nuevamente, anotar el valor de resistencia, y así sucesivamente hasta el punto “h”. Con estos valores se podrá construir la curva resistencia versus distancia y determinar el valor de la resistencia de tierra. Observe que la resistencia de tierra coincide

171

Capítulo 1

cuando el electrodo de potencial (P) se ubica a 61,8% de la distancia al electrodo de tierra (E).

Secuencia para la medición con el telurómetro: Se debe desconectar el circuito de tierra. Se debe conectar el borne E del telurómetro al electrodo de puesta a tierra; y los electrodos de corriente C y potencial P, según se indica en la figura 2. Se debe verificar el estado de la batería. Se debe verificar la tensión de inyección que suministra el equipo al circuito. Se debe colocar el selector del telurómetro en medición de resistencia y presionar el pulsador para luego estabilizar a la tensión de inyección con ayuda del dial de resistencias y de esta manera se obtiene directamente el valor de R en ohmios.

Figura2.Medicióndelaresistenciade tierra con un telurómetro

172

Capítulo 1

Materialy/oEquipo:

Procedimiento:

a)Medicióndelaresistividad(métododewenner)

1. Busca una zona abierta en la cual puedas realizar la conexión de la figura 3; inicialmente, toma el valor de “a” igual a 1 metro. Anote el resultado de la medición en la tabla 1.

2. Repite el paso anterior, pero utilizando el valor de “a” igual a 2 metros. Anota el resultado de la medición en la tabla 1.

Figura3.MediciónderesistividadporelmétododeWenner

173

Capítulo 1

Tabla1Resistividadmedidas

3. Con los datos de la tabla 1, calcula la resistividad aparente total (ra):

b)Cálculodelaresistenciadeunapuestaatierra

1. Con el valor de la resistividad aparente total, calcula la resistencia que tendría un sistema de puesta a tierra con electrodo vertical, cuyas características son:

Longitud (L) = 2.50 mRadio (r) = 0,009 5 m

2. Con el valor de la resistividad aparente total, calcula la resistencia que tendría un sistema de puesta a tierra con electrodo vertical, cuyas características son:

Longitud (L) = 3,5 mRadio (r) = 0,009 5 mProfundidad de enterramiento (h) = 0,60 m

c)Medicióndelaresistencia

1. En la zona seleccionada, realiza la conexión de la figura 4; inicialmente, toma la distancia entre el electrodo de tierra (E) y el electrodo de potencial (P) igual a 3,5 m. Anota el resultado de la medición en la tabla 2.

174

Capítulo 1

Figura4.Medicióndelaresistenciacon un telurómetro

2. Repite el paso anterior, pero desplazando el electrodo de potencial (P) a una distancia de 5,5 m del electrodo de tierra (E). Anota el resultado de la medición en la tabla 2.

Tabla 2 Resistencias medidas

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Capítulo 1

3. Repite el paso anterior sucesivamente hasta que la distancia entre el electrodo de potencial (P) y el de tierra (E) sea 17,5 m, tal como se muestra en la figura 4 y la tabla 24. Con los datos obtenidos en la tabla 2, grafica la curva resistencia versus distancia:

Gráfica1.Resistenciaversusdistancia

5. Toma como referencia la curva de la gráfica 1, para que determines el valor de la resistencia del terreno (R). Recuerda que el valor de resistencia se obtiene proyectando el punto medio de la zona plana al eje vertical, perpendicularmente.

R =____________________________________________________________________

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Capítulo 1

Contesta lo siguiente:

6. ¿Consideras que el valor de resistividad del terreno que seleccionaste y mediste es significativo? Explique.

7 Justifica cuál de las dos geometrías de sistema de puesta a tierra escogerías para una instalación eléctrica residencial.

8. La medición de la resistencia a tierra, con el electrodo de potencial a 13,6 m del electrodo de tierra ¿Crees que sea representativo?

9. Realiza tus conclusiones.

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Capítulo 1

Instrucciones. Escribe en el paréntesis de la izquierda la letra de la respuesta correcta para cada una de las siguientes preguntas.

1. ( ) En lo general, el sistema de generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica (sistema externo) es competencia exclusiva:a) De la Universidad. b) De una Comisión.c) De un estado. d) De la Comisión Federal de Electricidad. 2. ( ) Una instalación eléctrica es aquella que contiene: a) Un control.b) Aparatos, conductores y accesorios. c) Una variable. d) Una estructura sólida. 3. ( ) Las siglas NOM significan : a) Normatividad de Obras Mexicanasb) Normas y Operaciones Mecánicas c) Norma de Operación Mexicana d) Norma Oficial Mexicana 4. ( ) Un sistema de Energía Eléctrica tiene 4 facetas ,nos referimos a: a) Potencia, distribución, utilización y generación. b) Energía, distribución, utilización y potencia.c) Instalación, generación, transmisión y utilización. d) Generación, transmisión, distribución y utilización. 5. ( ) Es el valor asignado a un sistema, parte de un sistema, un equipo o a cualquier otro elemento y al cual se refieren ciertas características de operación o comportamiento de estos.a) Vector Eléctrico.b) Tensión.c) Generador Eléctrico.d) Tensión Nominal Eléctrica.

Actividad

Autoevaluación

Práctica

C 27,06 / M 100 / Y 100 / N 27,84

C 19,61 / M 10,98 / Y 19,61 / N 0

C 44,71 / M 41,96 / Y 100 / N 16,86

C 69,02 / M 53,73 / Y 34,51 / N 10,2

C 100 / M 90,98 / Y 32,55 / N 22,35

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Capítulo 1

6. ( ) Es equipo de iluminación que distribuye, filtra o controla la luz emitida por una lámpara o lámparas y el cual incluye todos los accesorios para fijar, proteger y operar estas lámparas y los necesarios para conectarlas al circuito de utilización eléctrica.a) Lámpara incandescente. b) Luminaria. c) Luminario Fluorescente. d) Luminario incandescente. 7. ( ) ¿Cuál es la máquina más importante en la industria, en el transporte, en todo lo que requiera transformar la energía eléctrica a mecánica? a) Motor.b) Máquina de Diesel. c) Máquina rectificadora.d) Máquina de combustión. 8. ( ) Hay dos tipos de sistemas de conexión para los motores, nos referimos a: a) Corriente Alterna y Continua. b) Tensión Baja.c) Corriente Alta y Baja.d) Tensión Alta. 9. ( ) Se conecta la red del suministrador al alambrado del inmueble a servir; a esto se le llama, según la NOM: a) Distribuidor. b) Acometida.c) Analizador. d) Enlace. 10. ( ) Son instrumentos de medición, propiedad de la compañía suministradora, que miden la potencia total consumida en los diferentes tipos de tarifa que se haya solicitado en kwatt-hora.a) Equipo de frecuencia.b) Equipo de Medición.c) Equipo de radiofrecuencia.d) Multímetro.

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Capítulo 1

11. ( ) Panel sencillo o grupo de paneles unitarios diseñados para ensamblarse en forma de un solo panel, accesible en el frente, que incluye barras conductoras de conexión común y dispositivos automáticos de protección contra sobrecorriente y otros dispositivos de protección, y está equipado con o sin desconectadores para el control de circuitos de alumbrado, fuerza.a) Acometida.b) Subestación Eléctrica.c) Energía de Enlace.d) Energía Eléctrica. 12. ( ) Para una instalación eléctrica existe un Panel que conecta y distribuye de manera lógica sus circuitos, de tal manera que se tengan todos concentrados, esto los referimos a:a) Centro de operaciones.b) Tablero c) Interruptor termomagnético.d) Distribuidor. 13. ( ) ¿Qué significa CCM?a) Central de Comunicación de Motoresb) Centro de Control de Motores.c) Circuito Central de Motores. d) Centro de Comunicación de Motores. 14. ( ) Material que es utilizado para enlazar un equipo eléctrico a otro dispositivo; éste está cubierto de un material especial y tiene especificaciones en la cubierta del material y calificados por la NOM. Nos estamos refiriendo a:a) Conductor eléctrico cubierto.b) Panel eléctrico.c) Canaleta.d) Ducto eléctrico. 15. ( ) ¿Qué es un sistema de tierras?a) Es un conjunto de material ferroso. b) Es un mecanismo de protección contra una falla del sistema.c) Es sólo una protección atmosférica. d) Es un dispositivo para medir fallas.

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Capítulo 1

Respuestas a las actividadesActividad1.

Debido a que la carga de alumbrado se debe calcular basada en la aplicación de la carga unitaria, de acuerdo a la NOM-001-SEDE y también calculando la carga real basada en el equipo de alumbrado conectado. La demanda de carga estimada es la mayor de las dos cargas calculadas, con los procedimientos descritos antes y los circuitos derivados y alimentadores se calculan basados en esta carga.

Por tanto, la carga total de alumbrado es:

S= (15 x 30) x (35 W/m2) = 15750 Watts

La carga de alumbrado basada en el equipo conectado, se determina calculando la carga en volt-amperes de cada luminaria y multiplicado por el número de luminarias, por lo tanto:

S = (20 luminarias) x (127 Volts) x (0.7) = 1778 VA

Cabe hacer notar que aún cuando la carga real conectada es de 1778 VA, la demanda estimada para fines de diseño es de 15750 Watts.

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Capítulo 1

Actividad2.

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Capítulo 1

Actividad3.

1. El Gobierno Federal con la colaboración de instituciones educativas y asociaciones y bufet de ingeniería aprobados por un consejo académico.

2. La Norma Oficial Mexicana está constituida por 9 capítulos, de los cuales hay Artículos que van del 100 al 930.

3. Se elaboró con el objetivo de establecer las disposiciones y especificaciones de carácter técnico que deben satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de energía eléctrica, a fin de que se ofrezca condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades.

4. Que cubre a) Propiedades industriales, comerciales, vivienda e instituciones públicas y privadas.

b) Casas móviles y vehículos de recreo, edificios flotantes, ferias y circos

Que no cubre

a) Instalación eléctrica de un barco o de una embarcación.

b) Instalaciones eléctricas del sistema de transporte público para la generación, transformación, transmisión o distribución de energía eléctrica utilizada exclusivamente para la operación de equipo rodante.

b) instalaciones eléctrica de minas y maquinaria móvil.

5. El organismo de certificación EMA (Entidad Mexicana de Acreditación) acredito y aprobó el ANCE (Asociación Nacional de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico, A.C)

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Capítulo 1

6. En el territorio nacional se tienen contempladas 26 Normas Oficiales, de las cuáles sólo mencionaremos algunas.

Requisitos de seguridad en aparatos electrodomésticos y similaresNOM-003-SCFI-1993

Eficiencia energética de acondicionadores de aire tipo centralNOM-011-ENER-1996Charolas metálicas para cables (sistema de soportes, metálicos para cables)NMX-J-511-1997-ANCE.Entre otras.

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Capítulo 1

Actividad4.

1. El Artículo 410 punto A de las Disposiciones Generales.2. El Artículo 343 punto B, instalación.3. Se refiere Tubo Conduit de Polietileno. 4. Se refiere a la aplicación de electrodos de puesta a tierra.

5. En una parte si, nos referimos a que los dos artículos son de tuberías, la diferencia es que el Art. 346 es para tubo metálico tipo pesado y el Art. 348 se refiere al tubo tipo ligero.

6. Existen organismos autorizados por el ANCE, que califican y se encargan de supervisa; a personas; están en constante actualización en el ramo eléctrico para tener el derecho a unidad verificadora, presentan un examen, una vez acreditados están a cargo de la supervisión del proyecto, la ejecución y firma de peritaje.

6. En el territorio nacional se tienen contempladas 26 Normas Oficiales, de las cuáles sólo mencionaremos algunas.

Requisitos de seguridad en aparatos electrodomésticos y similaresNOM-003-SCFI-1993

Eficiencia energética de acondicionadores de aire tipo centralNOM-011-ENER-1996Charolas metálicas para cables (sistema de soportes, metálicos para cables)NMX-J-511-1997-ANCE.Entre otras.

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Capítulo 1

Actividad5.

Esta depende del tipo de taller o laboratorio elegido.

Actividad6.

Esta depende del tipo del tipo de vivienda o escuela seleccionada.

Actividad7.

Si todas las cargas parciales son monofásicas y el valor de la carga total instalada es mayor de 4000 watts, pero no sobrepasa los 8000 watts, el sistema elegido es un sistema monofásico a tres hilos (2Ø – 3h), por lo que se tiene:

W = 2 En I Cos Ø

Para una corriente efectiva máxima aproximada de 23.996 Amperes, es necesario instalar conductores eléctricos con aislamiento tipo THW calibre Nº 12 como mínimo (Tabla 2 - Anexo 1), sin embargo en virtud de que el ROIE (Reglamento de Obras e Instalaciones Eléctricas) impide calibres menores al Nº 12 para alimentadores generales.

Dos conductores eléctricos con aislamiento THW, calibre Nº 10 y uno de calibre Nº 8 Ocupan un área total de 27.98 + 25.70 = 53.68 mm2 según tabla anexos 5 y 6.

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Capítulo 1

Actividad8.

Si todas las cargas son trifásicas, el sistema debe ser necesariamente un trifásico a tres hilos (3Ø – 3h).

Por tanto:

Corriente Corregida = Ic = I x F.U.

Ic = 31.68 x 0.80 = 25.34 Amp.

Para una corriente efectiva aproximada de 25.34., de acuerdo a la tabla del anexo 2, es necesario utilizar conductores eléctricos con aislamiento tipo TW calibre Nº 10, los cuales tienen una capacidad de conducción en condiciones normales hasta 30 Amp.

EL área total de los tres conductores calibre 10 (alambres) con todo y aislamiento es de 41.97 mm2 de acuerdo a la tabla del anexo 5, por lo que estos tres conductores deben ser alojados en una tubería de 13 mm, de diámetro según la tabla del anexo 6.

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Capítulo 1

Actividad9.

Si se consideras que todas las cargas parciales son monofásicas y el valor de la carga total es mayor a 8000 Watts, el sistema de alimentación a elegir deberá ser un sistema trifásico a cuatro hilos (3Ø – 4h), por lo que tendrás lo siguiente:

Por tanto, para una corriente de 60.58 Amp., según la tabla del anexo 2, se necesitan conductores tipo TW, calibre Nº 4, los cuales pueden transportar hasta 70 Amp. En condiciones normales y a una temperatura ambiente de 60º C y 3 hilos de corriente y uno neutro dentro de una misma canalización.

Sin embargo, debido a que todos los regresos de los conductores de corriente, llegan al conductor neutro, se deberá de calcular un calibre más al conducotr neutro, por lo que se necesitarán 3 conductores del Nº 4 y un conductor del Nº 2.

Ahora deberás de calcular el área requerida para estos conductores apoyándote en la tabla del anexo 5.

3 conductores Nº 4 = 196.83 mm2

1 conductor Nº 2 = 89.42 mm2

La suma total del área es de = 286.25 mm2

Ahora con la ayuda de la tabla del anexo 6, determina el diámetro de la tubería conduit pared delgada, para alojar 4 conductores que ocupan un área total de 286.25 mm2 de ahí que se requiera de una tubería conduit pared delgada de 1 ¼ ´´ (32 mm) de la cual se pueden utilizar hasta 390 mm2.

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Capítulo 1

Actividad10.

Depende de la instalación seleccionada.

Actividad11.

Depende del tipo de interruptores de seguridad seleccionados.

Actividad12.

Depende del tipo de terreno seleccionado.

Solución a la autoevaluación1. d2. b 3. d 4. d 5.d6. b 7. a8. a 9. b10.b11. b12. b13. b14. a15.b16. b17. b18. a19. b

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Capítulo 1

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