Instalaciones Eléctricas
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Universidad de San Carlos Facultad De Laboratorio de Ingeniería Eléctrica 2 Instalaciones Eléctricas Se le llama instalación eléctrica al conjunto de elementos que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica, desde el punto de suministro hasta los equipos que la utilicen. Entre estos elementos se incluyen: tableros, interruptores, transformadores, bancos de capacitares, dispositivos, sensores, dispositivos de control local o remoto, cables, conexiones, contactos, canalizaciones, y soportes. Las instalaciones eléctricas pueden ser abiertas (conductores visibles), aparentes (en ductos o tubos), ocultas (dentro de paneles o falsos plafones), o ahogadas (en muros, techos o pisos). Una instalación eléctrica debe de distribuir la energía eléctrica a los equipos conectados de una manera segura y eficiente. Además algunas de las características que deben de poseer son: Confiables: que cumplan su función para lo que son diseñadas durante su tiempo de vida sin producir problemas. Eficientes: que las pérdidas de energía sean mínimas y que cumpla con las condiciones de caída de voltaje y capacidad térmica. Económicas: que su costo total en cuanto a instalación y mantenimiento sean los más reducidos, garantizando durabilidad. Flexibles: que tenga la facilidad de ampliarse, agregando otros circuitos o modificando los existentes de manera rápida y práctica. Simple: que tenga facilidad de operación y mantenimiento Agradable a la vista, esto quiere decir, que NO se vea, debido a que la mejor instalación es la que únicamente muestra la parte funcional y deja oculto la parte de cableado y control, además de funcionar correctamente.
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InstalacionesEléctricasSe le llama instalación eléctrica al conjunto de elementosque permiten transportar y distribuir la energía eléctrica,desde el punto de suministro hasta los equipos que lautilicen. Entre estos elementos se incluyen: tableros,interruptores, transformadores, bancos de capacitares,dispositivos, sensores, dispositivos de control local oremoto, cables, conexiones, contactos, canalizaciones, ysoportes.
Las instalaciones eléctricas pueden ser abiertas (conductoresvisibles), aparentes (en ductos o tubos), ocultas (dentro depaneles o falsos plafones), o ahogadas (en muros, techos opisos). Una instalación eléctrica debe de distribuir laenergía eléctrica a los equipos conectados de una manerasegura y eficiente. Además algunas de las características quedeben de poseer son:
Confiables: que cumplan su función para lo que sondiseñadas durante su tiempo de vida sin producirproblemas.
Eficientes: que las pérdidas de energía seanmínimas y que cumpla con las condiciones de caídade voltaje y capacidad térmica.
Económicas: que su costo total en cuanto a instalacióny mantenimiento sean los más reducidos, garantizandodurabilidad.
Flexibles: que tenga la facilidad de ampliarse,agregando otros circuitos o modificando losexistentes de manera rápida y práctica.
Simple: que tenga facilidad de operación y mantenimiento Agradable a la vista, esto quiere decir, que NO se
vea, debido a que la mejor instalación es la queúnicamente muestra la parte funcional y deja oculto laparte de cableado y control, además de funcionarcorrectamente.
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Seguras, que tengan las protecciones correctas para proteger a las personas y
operen correctamente durante una falla.
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CLASIFICACION DE LAS
INSTALACIONES Por el nivel
de voltaje predominante:
Instalaciones residenciales, que son las de las casas habitación. Instalaciones industriales, el interior de las fábricas,
que por lo general son de gran potencia. Instalaciones comerciales, que respecto a su potencia sonde tamaño intermedio. Instalaciones especiales, como
edificios, hospitales, etc. Por la forma de
instalación:
Visible, la que se puede ver directamente. Oculta, la que no se puede ver por estar dentro de
muros, pisos, techos, etc. de los locales. Aérea, la que está formada por conductores paralelos, soportados por aisladores. Subterránea, la que va bajo el piso, cualquiera que
sea la forma de soporte o material del piso.
Las instalaciones eléctricas también pueden clasificarse ennormales y especiales según, el lugar donde se ubiquen, eneste caso podemos referirnos a instalaciones normales, estaspueden ser interiores o exteriores. Las que están a laintemperie deben de tener los accesorios necesarios(cubiertas, empaques y sellos) para evitar la penetracióndel agua de lluvia aun en condiciones de tormenta, etc. Asímismo se consideran instalaciones especiales a aquellas quese encuentran en áreas con ambiente peligroso, excesivamentehúmedo o con grandes cantidades de polvo no combustible.
Elementos que constituyen unainstalación eléctrica
En esta sección se da una descripción general de los
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elementos más comúnmente encontrados en una instalacióneléctrica, esto para familiarizarnos con la terminología ylos conceptos que son utilizados.
Acometida
Son todos los accesorios y equipos utilizados para conectaral alimentador o cliente a la red eléctrica propiedad de lacompañía distribuidora o comercializadora, esta conexióndebe comprender todos los requerimientos exigidos por lacompañía comercializadora para realizar su conexión a la redasegurando que su red no se vea afectada por inconvenientesprovocados por el cliente.
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Por equipo de medición se entiende a aquél, propiedad de lacompañía suministradora, que se coloca en la acometida con elpropósito de cuantificar el consumo de energía eléctrica deacuerdo con las condiciones del contrato de compra-venta.Este equipo esta sellado y debe de ser protegido contraagentes externos, y colocado en un lugar accesible para sulectura y revisión.
Interruptores
Un interruptor es un dispositivo que está diseñadopara abrir o cerrar un circuito eléctrico por el cual estácirculando una corriente.
Interruptor Termomagnético
Es un interruptor de protección que está diseñado para abrirun circuito en caso de falla, el interruptor termo magnéticoo magneto térmico protege en caso de sobrecarga ycortocircuito, esto significa que tiene protección para dostipos de falla, son muy utilizados en las instalacioneseléctricas.
Interruptorprincipal:
Es el interruptor que va colocado después de la acometida(después del equipo de medición) y el resto de lainstalación, es la protección principal del alimentador.
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CircuitoRamal:
En este se distribuye hacia cada una de las cargas de unainstalación, este cuenta con varios interruptores termomagnético como protección más cercana a las cargasrealizando la apertura de la parte fallada y manteniendoactivo el resto del sistema.
Transformador
El transformador es un dispositivo que convierte la energíaeléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energíaalterna de otro nivel de tensión, por medio de interacciónelectromagnética. Esto quiere decir, que cambia el nivel devoltaje a uno más adecuado para su utilización.
Tableros
Es un gabinete metálico donde se colocan instrumentos deprotección como interruptores termo magnéticos (Flipon) oelementos de control (según sea tablero de proteccion o decontrol).
Tablero general: este se coloca a la salida de losdispositivos de medición, en este tablero se encuentra laprotección contemplada para el sistema completo.
Arrancadores(contactores)
Es un relevador utilizado para accionar un circuito de granpotencia, a través de una señal de baja potencia, esto con elafán de alejar al operario de los sistemas de mayor potenciaque pueden ser peligrosos, son mayormente utilizados paraprocesos grandes y regularmente para activar motores.
Centros de Control de Motores: En instalaciones industrialesy en general en aquellas donde se utilizan varios motores,
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los arrancadores se agrupan en tableros compactos conocidoscomo centros de control de motores.
Tablero dedistribución
Este tablero es el que manda la alimentación a cada uno delos circuitos de la instalación, protegiendo cada circuito eindependizándolos uno de otro, esto con el afán de que alsuceder una falla no se corte la energía en toda lainstalación, sino únicamente en la parte fallada.
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Salidas para alumbrado ycontactos
Las unidades de alumbrado, al igual que los motores, están alfinal de las instalaciones y son consumidores que transformanla energía eléctrica en energía luminosa y generalmentetambién en calor. Los contactos sirven para alimentardiferentes equipos portátiles y van alojados en una cajadonde termina la instalación.
Plantas deEmergencia
Las plantas de emergencia constan de un motor de combustióninterna acoplada a un generador de corriente alterna. Elcálculo de la capacidad de una planta eléctrica se hace enfunción de las cargas que deben de operar permanentemente.Estas cargas deberán quedar en un circuito alimentador ycanalizaciones dependientes.
Tierra en unaInstalación Eléctrica.
Se consideran que el globo terráqueo tiene un potencial cero,este se utiliza como referencia y como sumidero decorrientes indeseables. Un sistemas de tierra es la red deconductores eléctricos unidos a una o más tomas de tierra,(potencial cero) y provisto de una o varias terminales a lasque puede conectarse puntos de la instalación. Se conecta ainstalación con el fin de proteger a las personas contrachoques eléctricos, en caso de descargaselectroatmosféricas, cortos circuitos, etc.
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Interconexión
Para la interconexión pueden usarse alambres, cables de cobreo aluminio, estos pueden estar colocados a la vista enductos, tubos o charolas. El empalme de la conexión de lasterminales de los equipos debe de hacerse de manera que segarantice el contacto uniforme y no existan defectos querepresenten una disminución de la sección. Las tuberíasque se utilizan para proteger los conductores pueden sermetálicas o de materiales plásticos no combustibles tambiénse utilizan ductos cuadrados o charolas.
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ConductoresEléctricos
Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir otransmitir la electricidad. Un conductor eléctrico estáformado primeramente por el conductor propiamente tal,usualmente de cobre. Este puede ser alambre, esdecir, una sola hebra o un cable formado por variashebras o alambres retorcidos entre sí.
Los materiales más utilizados en la fabricación deconductores eléctricos son el cobre y el aluminio. Aunqueambos metales tienen una conductividad eléctrica excelente,el cobre constituye el elemento principal en lafabricación de conductores por sus notables ventajasmecánicas y eléctricas.
El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por uncalibre, que puede ser milimétrico y expresarse en mm2 oamericano y expresarse en AWG o MCM con una equivalencia enmm2. En la figura anterior vemos algunos tipos y suscalibres. Las partes que componen los conductores eléctricosson tres:
El alma o elementoconductor
Esta puede ser construida de diferentes materiales, según la
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necesidad en cuanto a las condiciones de operación, estospueden ser de cobre, aluminio, acero o alguna otra aleación.
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Elaislamiento
El objetivo de la aislación en un conductor es evitar que laenergía que circula por él, entre en contacto con laspersonas para evitar accidentes u objetos que puedan serdañados, además de los conductos o dispositivos con loscuales se realiza la instalación, además evita que losconductores hagan contacto entre sí, los materiales aislantesusados desde sus inicios han sido sustancias poliméricas, queen química se definen como un material o cuerpo químicoformado por la unión de muchas moléculas idénticas, paraformar una nueva molécula mas gruesa.
Las cubiertasprotectoras
El objetivo fundamental de esta parte de un conductor esproteger la integridad de la aislación y del alma conductoracontra daños mecánicos, tales como raspaduras, golpes, etc.Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otromaterial resistente, a ésta se le denomina «armadura» La«armadura» puede ser de cinta, alambre o alambres trenzados.
Los conductores también pueden estar dotados de unaprotección de tipo eléctrico formado por cintas de aluminio ocobre. En el caso que la protección, en vez de cinta estéconstituida por alambres de cobre, se le denomina «pantalla»o «blindaje».
Al proyectar un sistema, ya sea de poder; de control o deinformación, deben respetarse ciertos parámetrosimprescindibles para la especificación de la instalación.
Voltaje del sistema, tipo (CD o CA), fases y neutro, sistema de potencia, punto central aterramiento.
Corriente o potencia a suministrar. Temperatura de servicio, temperatura ambiente
y resistividad térmica de alrededores.
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Tipo de instalación, dimensiones (profundidad, radios decurvatura, distancia entre vanos, etc.).
Sobrecargas o cargas intermitentes. Tipo de aislación. Cubierta protectora.
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Todos estos parámetros están íntimamente ligados al tipo deaislación y a las diferencias constructivas de losconductores eléctricos, lo que permite determinar de acuerdoa estos antecedentes la clase de uso que se les dará.
CanalizacionesEléctricas
Las canalizaciones eléctricas son los elementos utilizadospara conducir los conductores eléctricos entre las diferentespartes de la instalación eléctrica. Las instalacioneseléctricas persiguen proveer de resguardo, seguridad a losconductores a la vez de propiciar un camino adecuado pordonde colocar los conductores. Canalización o canal, esun conducto cerrado diseñado para contener cables alambresbuses-ductos, pueden ser metálicas o no metálicas. Aquí seincluyen los tipos de tuberías, ductos charolas, etc. Que seutilizan para protegerlos del medio ambiente y esfuerzosmecánicos que pudieran tener haciéndola instalación mássegura. Las tuberías de tubo conduit de acero (metálico),dependiendo del tipo usado se pueden instalar en exteriores ointeriores, en áreas secas o húmedas. Los tres tipos básicosson:
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Tubo conduit metálico rígido(pared gruesa)
Este tipo de tubo conduit se suministra en tramos 3.05m delongitud en acero o aluminio y se encuentran disponibles endiámetros desde (1/2 plg ), hasta (6 plg ) cada extremo deltubo tiene una y uno de ellos tiene un acople. El tubo deacero normalmente es galvanizado.
Tubo metálico de pareddelgada
Estos son similares a los de pared gruesa pero tienensu pared interna mucho más delgada, se pueden utilizar eninstalaciones ocultas y visibles, embebido en concreto o enmampostería, pero en lugares secos no expuestos a humedad oambientes corrosivos, estos tubos no tienen sus extremosroscados y tampoco usan los mismos conectores que los tubosmetálicos rígidos de pared gruesa, de hecho usan su propiosconectores de tipo atornillado.
El tubo conduit flexible de acero está fabricado a basede cintas galvanizadas y unidas entre sí a presión, enforma helicoidal este es utilizado para la conexión demotores para evitar que las vibraciones se transmitan a las
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cajas de conexión y canalizaciones y cuando se haceninstalaciones en área donde se dificultan los dobleces.
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Charolas paracables.
Las charolas o pasos de cable son conjuntos prefabricados ensecciones rectas que se pueden unir para formar sistemas decanalizaciones en general se tienen disponibles tres tipos decharolas para cables, las charolas de paso, las charolas tipoescalera y las charolas tipo canal, siendo las de tipo canallas más utilizadas, ya que estas están constituidas de unasección de canal ventilada, se usan por lo general parasoportar cables de potencia sencillos, múltiples o bienvarios cables de control.
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Las canalizaciones superficiales se fabrican en distintasformas en el tipo metálico y no metálico se usangeneralmente en lugares secos no expuestos en la humedad ytienen conectores y herejes de distintos tipos para darprácticamente todas las formas deseables en las instalacioneseléctricas. Se pueden montar en pared, techo o piso segúnla necesidad, así como vemos en la siguiente figura.
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CircuitosRamales
Se define como el conjunto de los conductores y demáselementos de cada uno de los circuitos que se extiendendesde los últimos dispositivos de protección contra sobrecorriente en donde termina el circuito alimentador, hacialas salidas de las cargas. La aplicación de loscircuitos derivados alimenta unidades de alumbrado,aparatos domésticos y comerciales, se aplican eninstalaciones de baja tensión.
La clasificación de estos circuitos es dependiendo con lacapacidad o ajuste de su dispositivo de protección contracorriente el cual determina la capacidad nominal delcircuito. Para cargas diversas indefinidas se clasifican, deacuerdo con su protección contra sobre corriente, como de 15,20, 30 y 50 amperes.
Se recomienda que se instalen circuitos separadospara las cargas siguientes:
Alumbrados para aparatos pequeños, cargas menores a tres amperios. Aparatos de más de tres amperios.
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Los conductores se sujetan alo siguiente:
Capacidad de conducción; serán de suficiente calibre paracumplir con las disposiciones de caída de voltaje y capacidadtérmica.
Sección mínima. Los conductores no deberán ser menor quela correspondiente al calibre número catorce, paracircuitos de alumbrado y aparatos pequeños, nimenor que la del número doce para circuitos quealimenten aparatos de más de tres amperes.
Protección contra sobrecorriente.
Cada conductor no conectado a tierra de un circuito derivadodeberá protegerse contra corrientes excesivas mediantedispositivos de protección. La capacidad de estosdispositivos cuando no sean ajustables, o su ajuste cuando silo sea deberán ser como sigue:
No deberán ser mayor que la corriente primitiva para los conductores del circuito. Si el circuito abastece únicamente un aparato con
capacidad de diez amperes o más, la capacidad o ajustedel dispositivo contra corriente no excederá del 150% dela capacidad del aparato.
Los alambres y cordones para circuitos derivados pueden considerarse protegidos
por el dispositivo de conexión contra sobre corriente delcircuito derivados.
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En lo que se refiere a instalaciones eléctrica, se exige eluso de colores estandarizados para identificar los distintosconductores, esta código puede variar dependiendo de la normaque se utiliza, aunque a partir de hace algunos años el NECya establece un solo estándar, los conductores de fase debenser de color azul, negro o rojo, el neutro debe ser de colorblanco y el conductor de la puesta a tierra de proteccióndebe ser de color verde o verde amarillo.
A continuación se muestra una tabla con los códigos decolores para distintos sistemas.
Diagramas oPlanos
Situación de elementos: Será una representación en planta dela vivienda. Donde reflejaremos la situación de los elementoseléctricos mediante símbolos normalizados. Podrá ser deutilidad que aparezca también el mobiliario yelectrodomésticos.
Esquema de Canalizaciones: En el representaremos, sobre laplanta de la vivienda, las cajas y canalizaciones (tubos) decada circuito, así como las tornas de corriente, puntos deluz, mecanismos de accionamiento y cuadro general de mando yprotección, o cuadro de distribución.
Esquema Eléctrico Unifilar: Aunque se puede hacer unarepresentación conjunta con el plano de canalizaciones(marcando en él, el número de los conductores), vamos arepresentar de forma separada un esquema unifilar, que partedel cuadro de distribución, con las tomas de corriente y
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puntos de luz repartidos por estancias de la vivienda.
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