guia nayib

INSTALACIONES ELECTRICAS (IV SEMESTRE) DISEÑO ELECTRICO (ELECTIVA)

INSTALACIONES ELECTRICAS

Y

DISEÑO ELECTRICO

GUIA DEL ESTUDIANTE

PROF. NAYIB JOSE ABLAN J. PG. Nº 1


INDICE DE CONTENIDO

PAG.

CAPITULO I INTRODUCCION 1.1 Objeto de la Asignatura 3 1.2 Composición de la Asignatura 4 CAPITULO II RELACION ENTRE LOS PROFESIONALES INVOLUCRADOS EN UN PROYECTO 6 CAPITULO III CONCEPTOS BASICOS DE ELECTRICIDAD 3.1 Generalidades Acerca de Electricidad 9 3.2 Leyes Básicas de la Electricidad 10 3.3 Corriente Contínua (DC) y Corriente Alterna (AC) 12 3.4 Transformadores 19 CAPITULO IV INSTALACIONES ELECTRICAS EN UN EDIFICIO 4.1 Esquema de la Instalación Eléctrica de un Edificio 22 4.2 Criterios de Ubicación de los Espacios Requeridos para las Instalaciones Eléctricas 24 4.3 Predimensionamiento de Espacios 25 EJEMPLO 31 CAPITULO V ILUMINACION 5.1 Conceptos Generales de Iluminación 36 5.2 Características de la Luz 36 5.3 Flujo Luminoso 38 5.4 Densidad de Flujo Luminoso 38 5.5 Método de Cálculo 39 5.6 Niveles de Iluminación 41 CAPITULO VI SIMBOLOGIA A SER USADA EN LOS PLANOS 43 CAPITULO VII CALCULO DE CORRIENTE 7.1 Diferentes Sistemas de Voltaje 44 7.2 Tablas de Cable y Tubería 48 7.3 Sistema de Tierra 49 7.4 Caida de Tensión (Caida de Voltaje) 51 ANEXOS Planos y Tablas



INSTALACIONES ELECTRICAS I - INTRODUCCION 1.1 Objeto de la Asignatura

Tal como lo indica el Plan de Estudios de la Facultad de Arquitectura y

Urbanismo, aprobado por el Consejo de Facultad el 17/02/94, "El Sector Tecnología tiene como campo específico de incumbencia el de las variables técnicas involucradas en la producción del objeto arquitectónico, las cuales incluyen el campo de la construcción, la gerencia de la construcción, el campo del diseño estructural y el campo de los sistema de instalaciones".

A este fin, dicho Plan de Estudios contempla tres áreas específicas, la

de Construcción, la de Estructuras y la de Instalaciones, existiendo dentro de cada una de ellas diferentes líneas temáticas.

Basado en ésto y en función a la organización dada al Plan de Estudios

para todos los sectores de conocimientos, el estudiante debe cursar y aprobar tres tipos diferentes de Asignaturas, las obligatorias, las electivas y las optativas.

Las Asignaturas obligatorias en el Sector Tecnología se ubican desde el

primero hasta el sexto semestre, siendo éstas: 1er Semestre TECNOLOGIA Y ARQUITECTURA 2do Semestre MATERIALES DE CONSTRUCCION 3er Semestre DISEÑO ESTRUCTURAL 4to Semestre INSTALACIONES 5to Semestre CONSTRUCCION 6to semestre APLICACIONES TECNOLOGICAS teniéndose como OBJETIVO con esta estructura Curricular el poder

impartir al futuro Arquitecto en los primeros cinco (5) semestres los conocimientos tecnológicos básicos que éste debe tener y experimentando en el sexto semestre la integración de todos éstos junto al DISEÑO ARQUITECTONICO aprendido hasta DISEÑO V, a través del trabajo de desarrollo de una edificación a NIVEL DE ANTEPROYECTO en la cual se hayan considerado todas las variables que intervienen en dicho proceso y así poder contemplarlo en su totalidad, incluyendo los detalles constructivos viables, diseñar arquitectónicamente la edificación de manera coherente con la es-



tructura y poder definir la totalidad de los espacios necesarios para la implantación de las instalaciones necesarias para el buen funcionamiento del edificio.

1.2 Composición de la Asignatura La Asignatura INSTALACIONES, ubicada a nivel del 4to Semestre, está

conformada por tres (3) áreas diferentes pero que en el proceso de diseño de la edificación y en el mismo proceso constructivo están totalmente integradas y como tal, son dictadas en una sola Asignatura del Plan de Estudios.

Las tres áreas que conforman la Asignatura INSTALACIONES son las

Instalaciones Sanitarias, las Mecánicas y las Eléctricas las cuales, a nivel profesional, generan proyectos que deben ser revisados y aprobados por la Ingeniería Municipal correspondiente pero, si nos ubicamos dentro de los Proyectos que deben ser desarrollados para la aprobación del mismo y poder proceder al proceso constructivo, hay un cuarto sistema de instalaciones, los Sistemas de Protección Contra Incendios, los cuales deben ser desarrollados como un proyecto aparte a los demás y el cual debe ser revisado y aprobado por la sala Técnica del Cuerpo de Bomberos del Municipio donde se vaya a construir la edificación en cuestión.

Sabiendo que un proyecto de Protección Contra Incendios contempla

aspectos eléctricos, sanitarios y mecánicos, éstos deben ser tratados en cada una de las tres áreas que contempla la asignatura Instalaciones.

La Asignatura, la cual es del tipo Teórico-Práctica, es dictada

generalmente por tres Profesores diferentes, uno por cada área y cada Profesor a lo largo del Semestre desarrollará su área bajo la metodología que según sus criterios sea la más adecuada y hará su evaluación a durante el semestre para así, al final del mismo, proceder con los otros dos Profesores a emitir su juicio de evaluación de cada uno de los Estudiantes y poder dar una nota definitiva la cual sea el acuerdo de los tres Docentes. INSTALACIONES NO SON TRES ASIGNATURAS DIFERENTES, ES UNA SOLA DICTADA POR TRES DOCENTES.

Los aspectos contemplados de manera genérica en cada una de las áreas de la asignatura son:



• instalaciones sanitarias o predimensionado de espacios para los materiales y equipos de las

instalaciones sanitarias o sistemas de aguas blancas (aducción, almacenamiento, bombeo y

distribución a las unidades sanitarias en la edificación) o sistemas de aguas negras (recolección de aguas servidas y

disposición final en el sistema cloacal correspondiente) o sistemas de aguas de lluvia (recolección de aguas de lluvia caídas

en la edificación y su disposición final en el sistema colector correspondiente)

• instalaciones mecánicas

o predimensionado de espacios para los materiales y equipos de las instalaciones mecánicas

o sistemas de ventilación forzada para los ambientes que no poseen ventilación natural

o sistemas de aire acondicionado para los ambientes en los cuales se requiere dar mayor confort por medio del control de la temperatura y la humedad en el aire

o sistemas de circulación vertical

• sistema de protección contra incendios o predimensionado de espacios para los materiales y equipos del

sistema de protección contra incendios o sistema de detección y alarma de incendios o sistema de iluminación de emergencia o sistema de presurización de escalera y/o ascensor o sistema de extinción de incendios

• instalaciones eléctricas

o predimensionado de espacios para materiales y equipos de las instalaciones eléctricas

o diseño y cálculo de iluminación o diseño y cálculo de circuitos ramales para alimentación de los

equipos que requieran de energía eléctrica o diseño diseño y cálculo de tableros y alimentadores o diseño y cálculo de la acometida eléctrica al edificio o diseño y cálculo de los sistemas de señales (telefonía, televisión,

intercomunicación y detección y alarma de incendios)



II - RELACION ENTRE LOS PROFESIONALES INVOLUCRADOS EN UN

PROYECTO Todo proyecto de una edificación es desarrollado por un equipo

interdisciplinario de profesionales especialistas, cada uno en su área. El Arquitecto, como Coordinador del equipo, debe tener como objetivo a

nivel de ante proyecto el reunir a todos los profesionales involucrados en el mismo para que se pueden poner de acuerdo en las reuniones de trabajo que sean necesarias para determinar el espacio que sus aspectos tecnológicos van a ocupar en la edificación.

PROPIET. ARQUIT. PROYEC.

ING. CIV.ING. HIDR.

ING. ELEC.

ING. MEC.ING. SEG.

Existe una interrelación entre todos los Profesionales que están involucrados en un Proyecto de manera tal que ninguno puede tomar decisiones por su cuenta propia sin considerar las opiniones y observaciones de los restantes proyectistas. En nuestro caso, las Instalaciones Eléctricas, se deben tomar las siguientes consideraciones: a - Necesidades de Espacio a1) zona de la acometida eléctrica (entrada de tuberías de electricidad) a2) espacio necesario para el cuarto de interruptores principales a3) espacio necesario para el cuarto de medidores de energía eléctrica a4) espacio necesario para la ubicación del ducto de electricidad a5) espacio necesario para el ducto de señales



Todas estas necesidades nos implican determinantes de espacio las

Información para Proyecto

cuales están relacionadas con el Arquitecto y los restantes profesionales que trabajen en el mismo. b -

En virtud a que todas las áreas de un proyecto, a excepción de la

b1) Arquitectura

estructura del edificio, requieren suministro de energía eléctrica, se requiere tener información de los siguientes elementos:

ubicación de cocina, lavadora, secadora, nevera, congelador, otros

b2) Ingeniero Hidráulico

especiales

ubicación y características eléctricas de las bombas de servicio, las

b3) Ingeniero Mecánico

bombas de achique de aguas negras, las bombas de achique de aguas de lluvia, jacuzzi y calentadores de agua (si fuesen eléctricos)

ubicación y características de los motores de los equipos de ventilación

b4) Ingeniero de Seguridad

forzada (extractores e inyectores), equipos de aire acondicionado (chillers, bombas de agua helada, Unidades de Manejo de Aire, Condensadores, Evaporadores, etc...), ascensores y escaleras eléctricas

ubicación y características del sistema de detección/alarma, la bomba de

Con la información obtenida de los restantes profesionales y los criterios

extinción de incendios, los equipos de presurización de escalera y/o ascensor y las lámparas de emergencia

y especificaciones del proyecto, se puede realizar un proyecto eléctrico de calidad; si no se posee dicha información, el proyecto eléctrico será incompleto y los equipos no podrán operar eficientemente.



La elaboración de un Proyecto eléctrico implica los siguientes pasos: a - diseño y predimensionamiento del Cuarto de Interruptores Principales, del Cuarto de Medidores y del Ducto de Electricidad para llevar los Alimentadores Eléctricos a los Tableros de Distribución b - diseño y cálculo de la Iluminación en todas las áreas de le edificación c - ubicación de tomacorrientes y cargas especiales d -diseño de la distribución eléctrica (circuitos ramales, tableros, alimentadores y acometida e - diseño de los sistemas de señales (teléfono, televisión, intercomunicación, data, detección y alarma, iluminación de emergencia, etc...)



III - CONCEPTOS BASICOS DE ELECTRICIDAD 3.1 Generalidades Acerca de la Electricidad La electricidad es un tipo de energía la cual se puede encontrar de dos formas, una de manera natural y otra, generada por el ser humano. Cuando hablamos de la energía eléctrica que se encuentra de manera natural estamos hablando de la energía que por medio de fenómenos físicos nos proporciona la naturaleza, tal como las descargas que se presentan en medio de una tormenta (relámpagos) o la que se deposita en elementos metálicos y que cuando los tocamos nos producen una descarga que la llevamos a tierra a través de nuestro cuerpo. La energía eléctrica generada por el ser humano es aquella que se produce por medio de procesos físicos y/o químicos creados por el hombre tales como cuando se fabrica las pilas, baterías o cuando se obtiene a través de plantas generadoras de electricidad tales como Guri, Tacoa (Arrecifes), Planta Centro, etc... La energía Eléctrica en sí, generalmente no tiene utilidad directa pero, tal como dice la Termodinámica, la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma y basados en este principio, hacemos uso de la energía eléctrica para transformarla y obtener otro tipo de energía y en base a esta transformación podemos hacer funcionar los equipos que se instalan en las edificaciones ya sean residenciales, comerciales, oficinas, institucionales, etc... razón por la que las edificaciones deben tener una instalación eléctrica apropiada a fin de llevar hasta los equipos la energía eléctrica necesaria para su funcionamiento. Entre otras transformaciones de energía eléctrica que podemos mencionar para ser usada en las edificaciones tenemos: a - transformación en energía calórica, con lo que hacemos funcionar cocinas, calentadores de agua, planchas, etc... b - transformación en energía luminosa, para producir iluminación c - transformación en energía mecánica, para el movimiento de motores para funcionamiento de ascensores, bombas de agua, ventiladores, equipos de aire acondicionado, lavadora, secadora, etc.... haciendo notar que cuando se realiza la transformación de energía eléctrica en otra, ésta no es total sino que siempre hay pérdidas de energía la cual, en base a los adelantos tecnológicos, cada día son menores.



3.2 Leyes Básicas de la Electricidad Para poder entender el proceso de transformación de energía eléctrica en otra que preste servicio en las edificaciones, debemos previamente recordar ciertas leyes básicas de la electricidad, la relativa a corriente eléctrica y la relativa a potencia eléctrica. Corriente Eléctrica Si tenemos una resistencia eléctrica y a los extremos de esta se le aplica una diferencia de potencial (voltaje), por la resistencia circulará una corriente la cual será igual a la relación entre el voltaje y la resistencia

R

V

S

I

-+

En el circuito mostrado se tiene una batería con un voltaje "V", conectado en sus extremos a una resistencia "R" y con un interruptor "S" en el medio el cual, al cerrarlo, cierra el circuito y permite que circule por éste una corriente "I" la cual sera : I = V/R estando dado el voltaje "V" en Volt, la resistencia "R" en Ohm (Ω) y la corriente "I" en Amp. Potencia Eléctrica Ahora bien, si consideramos que la fuente de energía (Voltaje) es una batería, sabemos bien que ésta con el uso se descarga, la pregunta que nos podemos hacer es ¿por qué se descarga?. Si tocamos con el dedo la resistencia podremos notar que esta se calienta lo que nos lleva a la conclusión de que la energía eléctrica de la batería se ha transformado en calor y ese calor está representado por la Potencia Eléctrica que la misma está consumiendo



R

V

S

I

-

P = V x I(se desprende como calor)

+

esta Potencia consumida por la resistencia se puede calcular por medio de la expresión

P = V x I

donde el voltaje "V" y la corriente "I" se miden en las mismas unidades antes dichas mientras que la Potencia Eléctrica "P" consumida por la resistencia eléctrica se mide, generalmente en Watt (Vatios), pero empezaremos a medir dicha potencia en otra unidad la cual es el Volt-Ampere (VA). Para el caso que nos toca analizar a lo largo del semestre, las Instalaciones Eléctricas en las Edificaciones, la resistencia eléctrica del circuito anterior está representada por los equipos que en las mismas utilizaremos (lámparas, tomacorrientes, lavadora, secadora, calentador, cocina, bombas, motores de acualquier tipo, etc...) y la Potencia de éstos la tendremos en Caballos de Fuerza (HP), Vatios (Watt o simplemente W) o como también en oportunidades la obtenemos en Volt-Ampere (VA). Cuando vamos a diseñar la instalación eléctrica para cualquier equipo a ser instalado en las edificaciones, siempre conocemos la Potencia Eléctrica que el consume (ya sea en HP, W o VA), pero además conocemos el Voltaje al cual debe ser alimentado y en base a ésto, podemos calcular la corriente que circulará por el circuito que alimenta a dicho equipo en base a la expresión:

I = P / V

donde "P" siempre deberá estar dado en Volt-Ampere (VA) y "V" en Volt para lo que siempre la Potencia debemos llevarla de HP y Watt a VA y de esta manera, conociendo la corriente que circulará por el circuito alimentador del equipo, podremos definir el calibre del cable que lo alimentará y la tubería que deberemos utilizar para proteger los cables conductores.



Energía Eléctrica Otro concepto importante es el de la Energía Eléctrica. Conociendo la potencia eléctrica (watt o voltampere) que consume un equipo, podemos definir la "energía eléctrica" como la potencia que consume dicho equipo en un tiempo determinado, así: E = P x t (Kw.hora o KVA.hora) en oportunidades, cuando conocemos el voltaje de trabajo del equipo o el de la fuente de energía podemos encontrar la información de la energía en Amp.hora, tal es el caso de las baterías de los automóviles les cuales nos indican que tienen una energía almacenada de "X" Amp.hora 3.3 Corriente Contínua o Directa (DC) y Corriente Alterna (AC)

Tal como se dijo anteriormente, la energía eléctrica se puede encontrar de dos maneras, una de manera natural y otra, producida por el ser humano. Cuando la energía eléctrica es producida por el ser humano, esta la tenemos en dos formas diferentes, una como corriente directa (DC) y otra como corriente alterna (AC). CORRIENTE DIRECTA (DC) La corriente directa tiene como característica principal que se mantiene constante tanto en magnitud (en teoría) como en sentido de circulación, en base a lo que se podría interpretar gráficamente que esta tiene la siguiente característica:

MAGNITUD

TIEMPO0

0



Ahora bien, como la corriente directa se consigue básicamente en "paquetes de energía eléctrica", es decir, pilas y baterías, estos paquetes tienen una cantidad de energía almacenada la cual a ser utilizada se transforma en otro tipo ya sea luminosa, calórica, mecánica, etc... y a medida que se va realizando dicha transformación la energía original del "paquete" se va gastando hasta que llega el momento en que se ha agotado, "la pila se gastó" y se debe o comprar otra pila o como en algunos casos, recargarla (pilas recargables, baterías de los autos, etc...), teniendo en cuenta que esta recarga no es indefinida pues llega el momento en que la misma ya no coge carga. Así, la característica de la corriente, considerando la descarga y posible recarga es como sigue:

MAGNITUD

TIEMPO0

0

DESCARGA

RECARGA

Los paquetes de energía (pilas y baterías) son elementos con partes metálicas capaces de almacenar en ellos carga eléctrica polarizada (unas placas positivas y las otras negativas), estando estas placas en oportunidades inmersas en una solución polarizante de dichas cargas, lo que gráficamente se podría representar así:

POLO POSITIVO (+)

POLO NEGATIVO (-) PILA

POLO POSITIVO (+) POLO NEGATIVO (-)

BATERIA

CORRIENTE ALTERNA (AC)



A diferencia de la corriente directa, la alterna no es constante ni en magnitud ni en dirección y está variando en el tiempo de manera cíclica y en forma sinusoidal, pudiéndose representar gráficamente de la siguiente manera:

MAGNITUD

TIEMPO

PICO MAXIMO

PICO MINIMO

POSITIVO

NEGATIVO

RMS

VALOR EFECTIVO

Otra gran diferencia de la corriente alterna con la directa es que mientras que la DC se consigue en paquetes de energía (pilas, baterías) que se adquieren en locales comerciales, la corriente alterna (AC) llega hasta las edificaciones desde los centros donde es generada y luego llevada hasta los sitios de consumo. Esta no se almacena sino se produce en plantas generadoras de electricidad y luego transmitida y distribuida en los consumidores. generación de electricidad Existen tres (3) fenómenos físicos que cuando estos se encuentran en un mismo ambiente sucede que si dos (2) de éstos están presente, el tercero se presenta automáticamente. Estos son la Fuerza Eléctrica, la Fuerza Magnética y la Fuerza Mecánica siendo tres magnitudes vectoriales y las cuales están relacionadas entre sí espacialmente en los tres ejes cartesianos:

FUERZA MAGNETICA

FUERZA ELECTRICA

FUERZA MECANICA



Para nuestro estudio podemos decir que si en un mismo medio están presentes la Fuerza Magnética y la Fuerza Eléctrica, automáticamente se presente la Fuerza Mecánica, pero también podemos decir que si en un mismo medio están presentes la Fuerza Magnética y la Fuerza Mecánica, se presenta la Fuerza Eléctrica. Si tomamos un cilindro en el cual hacemos un arrollado con conductor eléctrico, en sus extremos conectamos una fuente de energía eléctrica y este cilindro lo colocamos dentro de un imán (polo norte y polo sur) el cual genera un campo magnético (fuerza magnética), la presencia de estas dos fuerzas (electricidad y magnetismo) hacen que se genere la fuerza mecánica y si el diseño del equipo que estamos describiendo es tal que dicha fuerza mecánica se presente en la periferia del cilindro y de manera tangencial, éste girará alrededor del eje de giro del mismo, por tanto actúa como un motor eléctrico, lo que en efecto los es.

POLO NORTE

POLO SUR

+ -

MOTOR ELECTRICO

EJE DE GIRO DEL CILINDRO

Ahora bien, si hacemos el mismo experimento pero en lugar de la fuerza eléctrica que le suministramos por medio de la pila (o batería) colocamos un medidor de energía eléctrica, mantenemos el cilindro dentro del campo magnético y hacemos que el cilindro gire alrededor de su eje, por medio de cualquier método, se generará energía eléctrica.

POLO NORTE

POLO SUR

EJE DE GIRO DEL CILINDRO

V

GENERADOR ELECTRICO



En base a ésto, para generar electricidad debemos conseguir que el cilindro pueda girar dentro de un campo magnético y éste lo podemos conseguir por medio de varios métodos: a - tracción de sangre

por medio de una manivela o una bicicleta que esté unida con el cilindro, se le puede hacer girar

b - la fuerza eólica (el viento)

con un molino de viento que al girar, estando unido al cilindro, hace que este gire

c - combustión

si se hace funcionar un motor a gasolina o diesel y se une al cilindro, se hace girar a éste

d - la fuerza del agua

si se represa el agua y luego se permite que esta baje por un ducto y que al salir golpee unas aletas del cilindro, se hará que esta gire

Los más usuales en Venezuela son por combustión (Plantas Termoeléctricas, caso de Tacoa, Planta Centro, etc...) y por la fuerza del agua (Plantas Hidroeléctricas, caso de Guri, Macagua, etc...) En las plantas generadoras se produce electricidad en alta tensión, para de esta manera poder llevar la energía eléctrica hasta los sitios de consumo, y cuando se va a llegar al consumidor, se baja la tensión hasta los niveles apropiados los cuales son, generalmente, 120 Volt entre fase y neutro y de 208 Volt entre fase y fase. En el recorrido que se hace desde la planta generadora hasta el sitio de consumo hay básicamente dos tramos: a - la transmisión, la cual se hace desde la planta generadora de electricidad hasta la entrada a los centros poblados pasando por niveles de tensión que varían desde 800.000 Volt hasta bajar a niveles de voltaje que varía entre los 4.800 Volt y los 13.800 Volt, de acuerdo a las necesidades de cada caso, siendo este recorrido a través del país, bordeando carreteras, por las montañas, etc... y llegar a los linderos de los centros poblados



b - la distribución, la cual se hace dentro de los centros poblados a niveles de tensión que van desde 13.800 Volt hasta los niveles antes dichos como los apropiados para uso del ser humano. En todo el recorrido se hace uso de transformadores para elevar o bajar el nivel de voltaje. En el recorrido de la distribución, dentro del área urbana, se instalarán transformadores para bajar el nivel de voltaje hasta el nivel de uso de los consumidores y éstos afectarán visualmente el área urbana. De la misma manera, al haber un tendido de cables en alta tensión, un recorrido en baja tensión, otro para la iluminación vial y por último la acometida a las edifi-caciones, también estos tendidos y acometida afectarán el área urbana. En base a ésto, se deben conocer los diferentes tipos de montaje, tendidos y acometida para así, considerando el aspecto estético y los costos, tomar la decisión en cuanto a que tipo de montaje y recorrido de la red de alta tensión, baja tensión y acometida se debe usar. montaje en poste de transformación con tendidos aéreos de alta y baja tensión

3 FASES

3 FASES Y NEUTRO

MONTAJE AEREO CON TENDIDO DE ALTA TENSION Y BAJA TENSION AEREO

POSTE DE TRANSFORMACION

TENDIDO AEREO



superficial en casetas con tendido aéreo de alta tensión y subterráneo de baja tensión

ACERA

CALLE

RED DE DISTRIBUCION POR LA CALLE EN BAJA TENSION TENDIDO SUBTERRANEO

TRANSFORMADORES

POSTE PARA DISTRIBUCION EN ALTA TENSION

CASETA DE TRANSFORMACION TENDIDO AEREO EN

ALTA TENSION

sótano de transformación

CALLE

ACERA

REJILLA DEL SOTANO DE TRANSFORMACION

ACOMETIDA EN ALTA TENSION TENDIDO SUBTERRANEO

RED EN BAJA TENSION TENDIDO SUBTERRANEO



3.4 TRANSFORMADORES A lo largo de todo el recorrido, desde que se genera la electricidad hasta que ésta llega a los centros de consumo hay diferentes etapas en las que hacemos uso de los transformadores y siempre, dependiendo del sentido en el cual hagamos el recorrido o que analicemos el transformador, si en un sentido es para elevar el voltaje, en el otro sentido será para bajarlo y la pregunta es ¿porqué se tiene que hacer uso de los transformadores? Cuando en una red de distribución de energía eléctrica se van conectando las edificaciones implantadas en las parcelas, a medida que mayor es la cantidad de edificaciones mayor también es la magnitud de la corriente circulante por dicha linea y a mayor corriente, mayor será el calibre (grosor) del conductor (cable) que debemos utilizar. A este paso, llega el momento en que no hay cable comercial capaz de poder manejar la corriente circulante. ¿Qué hacemos en este momento?. Hacemos uso de los transformadores en función al principio de funcionamiento de los mismos. Un transformador es un equipo eléctrico que tiene dos puertos de conexión (Puerto 1 y Puerto 2), al cual le podemos suministrar energía eléctrica por uno de éstos obteniendo en el otro de los puertos energía eléctrica con características diferentes de voltaje y corriente pero con una igual la cual es que la Potencia Eléctrica en ambos será la misma. Sabemos que si a un equipo lo alimentamos con un cierto voltaje, por el circuito de alimentación circulará una cierta corriente eléctrica y la potencia consumida por el equipo será igual al producto del voltaje aplicado entre los extremos del equipo por la corriente que por el circula

+

-V

I P = V x I

En el caso de una instalación eléctrica en el área urbana en la cual estamos alimentando un grupo de edificaciones sucede, tal como decíamos anteriormente, que a medida que sea mayor la cantidad de edificaciones atendida por la red eléctrica, mayor será la corriente que circulará por dicho circuito y cuando ésta se hace inmanejable por los cables comerciales existentes, se hace necesario el uso de los transformadores en base a:



PUERTO 1 PUERTO 2

TRANSFORMADOR 1 : N

V1 V2 I1 I2

P1 = V1 x I1 P2 = V2 x I2

Si el voltaje en el puerto 1 es V1, basados en la relación de transformación podemos afirmar que:

V2 = N x V1

En el puerto 1, la potencia es = P1 = V1 x I1 En el puerto 2, la potencia es = P2 = V2 x I2 Como hemos dicho que en un transformador, la potencia en ambos puertos es igual, podemos afirmar que:

P1 = P2

Por tanto:

V1 x I1 = V2 x I2

De donde podemos decir que:

V1 x I1 = N x V1 x I2

I1 = N x I2

O lo que es lo mismo a que:

I2 = I1 / N A título de ejemplo podemos decir que si tenemos que en el área urbana (Puerto P1), la potencia es de 120.000 VA con un voltaje de 120 Volt, la corriente es de 1.000 Amp, lo cual es inmanejable por conductor alguno. Si esta potencia (P1) la entregamos a un transformador el cual eleve el voltaje de 1 a 100 del Puerto 1 al Puerto 2 sucederá que:



P1 = P2

V1 x I1 = V2 x I2

V2 = 100 x V1 = 100 x 120 = 12.000 Volt

I2 = I1 / N = 1.000 / 100 = 10 Amp

lo cual nos permite tener en el puerto 2 una corriente la cual es manejable con los conductores comerciales existentes.



IV - INSTALACION ELECTRICA EN EL EDIFICIO 4.1 Esquema de la Instalación Eléctrica en un Edificio El esquema de la instalación eléctrica en un edificio, desde que se hace

la derivación en la tanquilla correspondiente hasta que la energía eléctrica es llevada hasta el equipo más lejano es como se presenta a continuación:

M

M

M

M

M

TPSP

TPSG

T1

T2

T"N"

RED DE BAJA TENSION

ACOMETIDA ELECTRICA

IPSP

IPSG

CUARTO DE LOS INTERRUPTORES PRINCIPALES

CUARTO DE LOS MEDIDORES DE ENERGIA ELECTRICA

DUCTO DE LOS ALIMENTADORES ELECTRICOS

MEDIDORES Y PRO- TECCIONES

MEDIDORES

PROTECCIONES

ESQUEMA DE LA INSTALACION ELECTRICA DE UNA EDIFICACION



Tal como podemos ver en el esquema anterior, luego de la red de baja

tensión y en la tanquilla frente a la parcela donde vamos a construir la edificación se hace una derivación hacia la parcela.

Al entrar en el edificio, por Normas de Protección Contra Incendios, se

hace una separación del suministro de energía eléctrica en dos (2) servicios, los llamados Servicios Preferenciales y los servicios Generales.

La finalidad de ésto es que cuando se presente una emergencia por un

incendio en el edificio, se reduzca al mínimo el consumo de energía eléctrica en el mismo y podamos dejar sólo funcionando los equipos que deben funcionar para casos de incendio, siendo éstos:

* el sistema de detección y alarma * la iluminación de los medios de escape * la iluminación de emergencia * el sistema de presurización de escaleras y ascensor * un ascensor, el llamado ascensor preferencial * la bomba de extinción de incendio Siendo estos equipos alimentados por los Servicios Preferenciales

mientras que el resto de equipos del edificio, es decir, los restantes del condominio y los equipos de los propietarios de espacios privados (apartamentos, comercios, oficinas, etc...), serán alimentados por los Servicios Generales.

Luego se hace la medición de energía eléctrica consumida por cada

uno de los propietarios del edificio y la consumida por el condominio tanto en los Servicios Generales como en los Preferenciales y posteriormente se lleva la energía eléctrica hasta los tableros de distribución de electricidad en cada uno de los ambientes de la edificación.

Como podemos ver, la acometida eléctrica, los interruptores principales,

los medidores de energía eléctrica y los alimentadores a los tableros, ocupan un espacio físico en la edificación el cual es importante y debe ser predimensionado a nivel de anteproyecto.



4.2 Criterios para la Ubicación de los Espacios para la Instalación Eléctrica

• cuarto de interruptores principales • es el tramo que va desde la tanquilla eléctrica frente a la parcela

donde estará implantada la edificación, hasta los interruptores principales

• generalmente va colgada del techo del sótano inmediato inferior a la planta baja

• no debe ir junto a tubería de gas o de aguas

• cuarto de interruptores principales • en éste van ubicados los interruptores principales del edificio • deben ir ubicados en el nivel de planta baja (nivel de calle) • debe estar en el edificio pero no dentro de éste • no deben estar al lado de un medio de escape pero si esto fuese

inevitable, se debe construir una cámara de separación entre ambos para evitar el pase de humos tóxicos al medio de escape

• deben ser ubicados lo más cercano a la tanquilla de electricidad en la calle

• cuarto de medidores de energía eléctrica

• generalmente están ubicados a nivel de planta baja

• deben estar lo más cerca posible del cuarto de interruptores principales

• no deben estar al lado de un medio de escape pero si esto fuese inevitable, se debe construir una cámara de separación entre ambos para evitar el pase de humos tóxicos al medio de escape

• ducto de alimentadores eléctricos (ducto de electricidad) • debe estar cercano al cuarto de medidores de electricidad

• debe ser ubicado en áreas de condominio, nunca dentro de áreas

privadas



4.3 Predimensionamiento de Espacios ¿Cómo hacemos para predimensionar los espacios antes indicados? a) acometida eléctrica La acometida eléctrica, la cual es la interconexión entre el

servicios eléctrico del área urbana y el edificio dependerá la magnitud de la corriente eléctrica de entrada al mismo y ésta a su vez, del consumo de potencia eléctrica (KVA) de las áreas privadas (apartamentos, oficinas, comercios, etc... ) y de las áreas de condominio por lo que se debe realizar un estudio de cargas estimado del edificio, en función a éste podremos calcular la corriente de entrada al mismo y así determinar la cantidad de tuberías que requeriremos para prever el espacio necesario para la acometida eléctrica.

Para el cálculo de la estimación de la potencia eléctrica, podemos

trabajar con las siguientes tablas: áreas privadas (pertenece a los servicios generales) APARTAMENTO TIPO CARGA TIPO "A" "B" "C" OFIC. Y COM. IND. Iluminación (VA/M2) 20 30 40 45 50 Toma Corr.(VA/M2) 15 25 30 35 50 Aire Acond.(VA/M2) 0 200 200 250 250 Cocina (VA/unidad) 5.000 8.000 10.000 2.500 5.000 Lavadora (VA/unidad) 1.200 1.200 1.200 0 0 Secadora (VA/unidad) 3.500 3.500 3.500 0 0

Jacuzzi (VA/unidad) 0 1.200 1.200 0 0

Calentador (VA/unidad) 1.500 1.500 1.500 0 0 Nevera (VA/unidad) 1.000 1.000 1.000 250 0 hay que hacer la observación que tanto las oficinas como los comercios

y la industrias tienen FACTOR DE DEMANDA (factor de uso simultáneo) de "1" mientras que los apartamentos, por estudios estadísticos, se debe hacer uso de la Tabla 220-32 del Código Eléctrico Nacional la cual nos indica dependiendo de la cantidad de apartamentos existentes en el edificio, cual Factor de Demanda deberá ser considerado, siendo esta tabla como sigue:

CANT APTOS. FACT. DEM.



1 y 2 1,00 3 a 5 0,45 6 a 7 0,44 8 a 10 0,43 11 0,42 12 a 13 0,41 14 a 15 0,40 16 a 17 0,39 18 a 20 0,38 21 0,37 22 a 23 0,36 24 a 25 0,35 26 a 27 0,34 28 a 30 0,33 31 0,32 32 a 33 0,31 34 a 36 0,30 37 a 38 0,29 39 a 42 0,28 43 a 45 0,27 46 a 50 0,26 51 a 55 0,25 56 a 61 0,24 más de 61 0,23 en cuanto a las áreas de condominio, se deben diferenciar las cargas

de los servicios preferenciales y los servicios generales, haciendo uso de las siguientes tablas de estimación de cargas:

servicios preferenciales son los equipos que deben funcionar siempre, inclusive en caso de

incendios; las cargas básicas a ser consideradas en los servicios preferenciales son el ascensor de emergencia (sólo para uso de los bomberos en caso de incendios), la bomba de incendios y el sistema de presurización, debiéndose considerar las siguientes cargas (estimadas) para cada uno de éstos:

ascensor preferencial 10.000,00 VA bomba de incendio 15.000,00 VA presurizador 10.000,00 VA total estimado 35.000,00 VA



servicios generales son éstas las cargas de las áreas comunes del edificio (condominio)

pero que no pertenecen a los servicios preferenciales, es decir, funcionan siempre excepto en caso de incendios, pudiéndose hacer uso de la siguiente tabla de estimación de cargas:

CARGA TIPO POTENCIA Iluminación (VA/M2) 30 Toma Corrientes (VA/M2) 20 Cocina (VA/unidad) 5.000 Lavadora (VA/unidad) 1.200 Secadora (VA/unidad) 3.500 Calentador (VA/unidad) 1.500 Nevera (VA/unidad) 1.000 Ascensor (VA/unidad) 10.000 Bombas de Agua (VA) 7.000 Vent. Fzda.(VA/sótano) 10.000 Habiendo estimado la potencia total en "VA" del edificio, se calcula la

corriente de entrada al mismo dividiendo ésta potencia entre el factor "360" y por cada 380 Amp de corriente de entrada o fracción de ésta, se deberá considerar una sección de espacio para la entrada de la tubería de acometida eléctrica de 20 cm x 20 cm, como podemos ver en los siguientes ejemplos, los cuales son algunas proposiciones pero éstas pueden variar en función a las características del techo del sótano por donde correrán horizontalmente las tuberías de acometida, dependiendo ésto de la capacidad de diseño del Arquitecto, conjuntamente con el Ingeniero encargado del Proyecto Eléctrico del edificio. Los aspectos que deben ser considerados para la definición de este recorrido son, entre otros, la altura de vigas, la aducción de agua, la ubicación de tuberías para la disposición final de aguas negras y de lluvia, dimensiones de los ductos de ventilación forzada y otros.



ejemplos de disposición de tubería de acometida eléctrica

HASTA 380 AMP

DE 381 A 760 AMP

DE 761 A 1.140 AMP

DE 1.141 A 1.520 AMP

20

20

ó

b) cuarto de interruptores principales Tal como se dijo anteriormente, es donde llega la acometida eléctrica y

se generan los servicios generales y preferenciales por medio de una bifurcación del sistema eléctrico y por tanto se requiere del uso de sendos interruptores, llamados los Interruptores Principales de Servicios Generales y de Servicios Preferenciales, tal como se indicó en el esquema general de la instalación eléctrica del edificio.

Para predimensionar el tamaño de dicho cuarto (ya sea espacio en

pared o un cuarto), luego de haber calculado la corriente de entrada al edificio (la corriente en la acometida), se define dicho cuarto en función a la siguiente tabla:

I(Amp) 800 800 1.600 1.600 3.000 4.000 Largo 1,75 2,00 2,00 2,50 3,00 3,50 Ancho 0,60 2,00 0,60 2,00 3,00 3,00 Tipo Pared Cuarto Pared Cuarto Cuarto Cuarto Este cuarto deberá estar ubicado a nivel de la calle (planta baja), en el

edificio pero nunca dentro del mismo, con una pared libre hacia el exterior para el montaje de los interruptores principales, separado de cualquier medio de escape y si estuviese contiguo, debería haber una cámara de aire entre ambos para evitar la entrada de humo al medio de escape. A este cuarto sólo tienen acceso los técnicos de la empresa que suministra energía eléctrica al edificio. Por todas estas razones, este cuarto es motivo de un muy buen diseño por parte del Arquitecto para no contaminar la fachada y que sea fácilmente accesible.



c) cuarto de medidores Es el espacio en la edificación donde se instalarán los equipos de

medición de energía eléctrica consumida por cada uno de los usuarios (apartamentos, oficinas, comercios, etc...), más la energía eléctrica consumida por el condominio en los servicios generales y los servicios preferenciales.

En base a este criterio, se deben estimar los espacios a ser ocupados

por todos los medidores a ser instalados y para ésto, se debe hacer uso de la siguiente tabla de espacio de medición ocupado por cada medidor:

MEDIDOR ESPACIO Apartamento 1 Oficina 3 Comercio 3 Industria 4 Tablero Principal 3 habiendo calculado la necesidad de espacios de medición, se debe

considerar un 10 % de reserva y así estimar la cantidad de módulos de medición necesarios, sabiendo que generalmente se hace uso de dos tipos de módulos de medición:

MODULO LARGO (mt) ALTO (mt) PROF(mt) ESPACIOS TIPO "A" 2,25 1,85 0,45 12 TIPO "1/2A" 1,35 1,85 0,45 6 Los módulos deben ser instalados a 30 cm por sobre el nivel del piso

para evitar problemas en caso de entrada de agua al cuarto. El cuarto debe estar ubicado, preferiblemente, a nivel de la calle (planta

baja), lo más cercano posible al Cuarto de Interruptores Principales y al área común de la planta tipo, nunca al lado de un medio de escape y si no fuese posible, deberá haber una cámara de aire entre ambos para evitar la entrada de humo al medio de escape. A dicho cuarto tendrán acceso los técnicos de la empresa que suministra la energía eléctrica para cualquier trabajo en él o para realizar la medición periódica del consumo de energía eléctrica, pero a éste, también tienen acceso los ocupantes del edificio.



d) ducto de los alimentadores eléctricos Tal como se dijo, éste espacio vertical es donde se instalarán los

alimentadores de los tableros del edificio que están ubicados por encima del nivel en donde están los medidores de energía eléctrica y para poder dimensionar dicho ducto, debemos:

* conocer cuales son los alimentadores que irán por este ducto * calcular la potencia y así la corriente que por cada uno circula * hacer uso de las tablas que más adelante se muestran Sabiendo cuales son los alimentadores que irán por el ducto,

estimamos la potencia eléctrica que suministra cada uno de éstos (apartamentos, oficinas, comercios, etc...) y definiendo la cantidad de fases en las que alimentaremos a estos espacio, calculamos la corriente circulante en base a:

I = Pot (VA) / 240 para 2 fases I = Pot (VA) / 360 para 3 fases Conociendo la corriente y las fases de alimentación, podemos definir el

diámetro de la tubería para cada alimentador con la siguiente tabla: I (Amp) 45 65 85 115 150 175 200 2 Fases 3/4 1 1 1/2 1 1/2 2 2 2 3 Fases 1 1 1/2 1 1/2 2 2 3 3 y luego, sabiendo la cantidad de tuberías de cada diámetro, se entra en

la siguiente tabla que para cada diámetro nos indica el tamaño del ducto en cm2:

Ø (") 16 25 36 49 64 81 100 3/4 400 625 900 1.600 1.600 2.025 2.500 1 625 900 1.600 1.600 2.025 2.500 3.600 1 1/2 1.225 2.025 2.500 3.600 4.225 4.900 6.400 2 2.025 2.500 3.600 4.900 6.400 8.100 10.000 3 2.500 3.600 4.900 6.400 8.100 10.000 12.100 El ducto de los alimentadores deberá recorrer el edificio verticalmente

desde la planta donde esté el Cuarto de los Medidores hasta la última planta (sala de máquinas) y se diseñará de manera tal que esté en área común del edificio, nunca en área privada y separado de cualquier ducto que contenga agua o gas.



e) tableros eléctricos Uno de los aspectos de mayor importancia en el anteproyecto eléctrico

de un edificio es el definir como se realizará la distribución de energía en el mismo y para ésto, debemos definir todos los tableros que serán instalados y las áreas que éstos alimentarán.

En el edificio deben existir los Tableros Principales de Servicios

Generales y Preferenciales, los cuales estarán instalados a nivel de planta baja, en área común y el tamaño de éstos será aproxi-madamente:

TPSP; ancho = 0,40 alto = 0,50 prof. = 0,20 TPSG; ancho = 0,40 alto = 0,80 prof. = 0,20 además de los tableros de los apartamentos, oficinas y comercios, los

cuales serán de: ancho = 0,40 alto = 0,50 prof. = 0,20 estando instalados éstos tableros dentro de estos ambientes. De la misma manera, en caso de considerarse la existencia de sub-

tableros, éstos serán de dimensiones parecidas a los del TPSP. Todos los tableros irán ubicados en pared, con el centro del mismo a

una altura de 1,5 mt. EJEMPLO DE PREDIMENSIONAMIENTO DE ESPACIOS PARA LAS INSTALACIONES ELECTRICAS DE UN EDIFICIO DE USO MULTIPLE CARACTERISTICAS DEL EDIFICIO CANT. TIPO AREA (M2) Nº FASES PLANTA 20 APTOS. TIPO "B" 100,00 2 1 A LA 10 8 OFICINAS 60,00 2 MZZ. 1 Y MZZ. 2 4 COMERCIOS 70,00 2 BAJA AREAS COMUNES 700,00 BAJA EL EDIFICIO ADEMAS TIENE LOS SIGUIENTES TABLEROS PRINCIPALES:



TPSP PRESURIZADOR, BOMBA DE INCENDIO Y ASCENSOR PREFERENCIAL TPSG ILUMINACION, TOMACORRIENTES, COCINA CONSJE,

LAVADORA, SECADORA, CALENTADOR, ASCENSOR, GENERAL, BOMBA SERVICIO Y VENTILACION FORZADA A - CUARTO DE INTERRUPTORES PRINCIPALES ESTUDIO DE CARGA I - TABLERO PRINCIPAL DE SERVICIOS PREFERENCIALES CARGA POTENCIA EN (VA) PRESURIZADOR 10.000,00 BOMBA DE INCENDIO 15.000,00 ASCENSOR PREFERENCIAL 10.000,00 TOTAL 35.000,00 VA II - TABLERO PRINCIPAL DE SERVICIOS GENERALES CARGA POTENCIA EN (VA) ILUMINACION = 700,00 M2 X 30 VA/M2 21.000,00 TOMACORRIENTES = 700,00 M2 X 20 VA/M2 14.000,00 COCINA 5.000,00 LAVADORA 1.200,00 SECADORA 3.500,00 CALENTADOR 1.500,00 ASCENSOR 10.000,00 BOMBA DE SERVICIO 7.000,00 VENTILACION FORZADA 10.000,00 TOTAL 73.200,00 III - COMERCIOS CARGA Nº AREA (C/U) CARGA/UNIT POTENCIA (VA) ILUMINACION 4 70,00 45,00 12.600,00 TOMACORRIENTES 4 70,00 35,00 9.800,00 AIRE ACOND. 4 70,00 250,00 70.000,00 COCINA 4 2.500,00 10.000,00 TOTAL 102.400,00



IV- OFICINAS CARGA Nº AREA (C/U) CARGA/UNIT POTENCIA (VA) ILUMINACION 8 60,00 45,00 21.600,00 TOMACORRIENTES 8 60,00 35,00 16.800,00 AIRE ACOND. 8 60,00 250,00 120.000,00 COCINA 8 2.500,00 20.000,00 TOTAL 178.400,00 V - APARTAMENTOS CARGA Nº AREA (C/U) CARGA/UNIT POTENCIA (VA) ILUMINACION 20 100,00 30,00 60.000,00 TOMACORRIENTES 20 100,00 25,00 50.000,00 AIRE ACONDIC. 20 50,00 (solo 50 M2) 200,00 200.000,00 COCINA 20 8.000,00 160.000,00 LAVADORA 20 1.200,00 24.000,00 SECADORA 20 3.500,00 70.000,00 JACUZZI 20 1.200,00 24.000,00 CALENTADOR (1) 20 1.500,00 30.000,00 SUB-TOTAL 618.000,00 FACTOR DE DEMANDA PARA 20 APARTAMENTOS 0,38 TOTAL 234.840,00 La Potencia Total del Edificio será la sumatoria de las potencias de los Tableros Principales, más la de los Comercios, las Oficinas y la demandada de los Apartamentos, es decir: Ptot = 35.000,00 + 73.200,00 + 102.400,00 + 178.400,00 + 234.840,00 = 623.840,00 VA La corriente de entrada al edificio se obtiene dividiendo la potencia total entre "360", así se obtiene: I = Ptot / 360 = 623.840,00 / 360 = 1.732,88 Amp La acometida eléctrica al edificio estará conformada por (1.732,88 / 380) 4,56 tuberías de 4” de diámetro por lo que deberemos instalar 5 tuberías de 4” de diámetro y si le dejásemos reserva adicional, deberíamos instalar 6 tuberías de 4” de diámetro.



Según la Tabla "B" dada, el Cuarto de Interruptores Principales deberá ser de :

3,00 MT x 3,00 MT (TIPO CUARTO) B - CENTRO DE MEDICION TIPO CANT. E.M./UND ESP. MED. APARTAMENTOS 20 1 20 OFICINAS 8 3 24 COMERCIOS 4 3 12 TABLEROS PRINCIPALES 2 3 6 SUB-TOTAL 62 10 % DE RESERVA 7 TOTAL DE ESPACIOS DE MEDICION 69 Se requiere colocar módulos de medición suficientes para 69 espacios de medición, tomando en consideración las características de los módulos de medición dadas en la tabla C1, una solución para ésto sería: 6 módulos tipo "A" x 12 esp/mod = 72 espacios (hay 3 más del mínimo exigido)

7,20 mt

2,25 mt 2,25 mt 2,25 mt

2,25 mt 3,15 mt

0,45 mt

0,45 mt

0,45 mt



C - DUCTO DE ELECTRICIDAD Al analizar el edificio podemos notar que los tableros principales usualmente se encuentran en la misma planta baja en donde están los medidores o si acaso, un nivel por encima o por debajo de éstos, igual los tableros de los comercios que están en la planta baja, razón por la que no se requiere ducto para llevar sus alimentadores correspondientes, pero no así con los alimentadores de los tableros de las oficinas y los apartamentos, para lo que debemos calcular la corriente de éstos tableros y en base a ésta determinar el diámetro de las tuberías y el tamaño del ducto, sabiendo que para tableros de dos fases, la corriente será la potencia en VA, dividida entre 240: I (Amp) = Pot (VA) / 240 en base a ésto, la corriente de los alimentadores de éstos es: oficinas ......... Pot = 22.300 VA / 240 = 92,92 Amp apartamentos ... Pot = 30.900 VA / 240 = 128,75 Amp por lo que si utilizamos la tabla D1 y sabiendo que los alimentadores de los tableros de las oficinas y de los apartamentos son de dos fases, el diámetro de las tuberías de ambos será de: oficinas ......... Ø 1 1/2", siendo 8 alimentadores apartamentos ...... Ø 2", siendo 20 alimentadores de acuerdo a ésto tenemos: 8 oficinas de Ø 1 1/2" 1.225,00 cm2 20 apartamentos de Ø 2" 2.500,00 cm2 total del ducto 3.725,00 cm2 ********************************************************************



V - ILUMINACION 5.1 CONCEPTOS GENERALES

Desde principios de la humanidad hasta el descubrimiento del fuego, las mayoría de las actividades del ser humano se limitaban al período de tiempo del día en el cual se tenía luz natural (el sol) y la productividad del ser humano se podía medir sólo en función al tiempo de luz solar en el cual se podía trabajar. Con el descubrimiento del fuego el ser humano observó que con esa pobre luz también podía desarrollar otras actividades, básicamente actividades del hogar. Pero con el posterior descubrimiento de la electricidad y luego de la luz artificial (bombillos), la humanidad se encuentra con la posibilidad de trabajar no solo durante el día sino también durante la noche y además en ambientes cerrados sin la entrada de la luz solar. Esto crea modificaciones en las concepciones arquitectónicas en virtud a que ya se pueden diseñar espacios cerrados en los cuales se pueden desarrollar actividades haciendo uso de elementos artificiales (bombillos) para dar claridad suficiente para el trabajo. Y en función a este desarrollo tecnológico, hubo necesidad de desarrollar metodología de diseño y cálculo para iluminar ambientes interiores, pudiéndose de esta manera hacer uso de los ambientes durante las 24 horas del día. 5.2 Características de la Luz La luz es una forma de energía radiante que se evalúa en cuanto a su capacidad de producir sensación de visión. Forma parte del espectro electromagnético (ondas electromagnéticas) y está contenida en una pequeña porción de éste. Las ondas electromagnéticas van desde las que se suceden 60 veces por segundo hasta las que se suceden 30 Cuatrillones de veces por segundo. Dentro de este espectro tan grande, la energía radiante visible por el ojo humano abarca un espacio infinitamente pequeño



ZONA VISIBLE

AZUL AZUL VERDE AMARILLO NARANJA ROJO OBSC. CLARO

siendo la respuesta del ojo humano a los diferentes colores como se puede observar

La luz blanca posee absolutamente todos los colores y cuando incide sobre una superficie, ésta de acuerdo a sus características absorbe parte de los colores y refleja otros los cuales son los que finalmente llegan hasta nuestro ojo y son los que observamos. Así podemos decir que la luz en un conjunto de ondas electromagnéticas contenidas dentro del espectro visible, compuesta por todos los colores básicos y que se desplaza como rayos de luz a la velocidad de 300.000 Km/seg (la velocidad de la luz). Para poder entrar específicamente en el diseño de iluminación, debemos definir un par de magnitudes físicas de gran importancia, el Flujo Luminoso y la Iluminación.



5.3 Flujo Luminoso Es la luz emitida por unidad de tiempo

FLUJO LUMINOSO

por ser una magnitud física se puede medir y la unidad de medición es el Lumen (Lm) Las fuentes naturales de luz emiten cierta cantidad de Lm pero también las fuentes artificiales de luz (bombillos). Cuando son fabricados emiten luz en una cantidad de Lm para la cual han sido diseñados. 5.4 Densidad de Flujo Luminoso Es la cantidad de Flujo Luminoso que incide por unidad de superficie

FLUJO LUMINOSO (Ø)

SUPERFICIE (M2)

E = Ø / S (LM/M2) (LUX)

S

Mientras mayor sea la densidad de Flujo Luminoso (Iluminación), mayor será la claridad existente en el ambiente donde nos encontremos. Esto nos lleva a el concepto de Niveles de Iluminación (E) los cuales son la Iluminación que debe existir en un ambiente en función a la actividad que en el se vaya a desarrollar. Mientras mayor sea el esfuerzo visual que se debe realizar, mayor debe ser el Nivel de Iluminación en dicho ambiente de trabajo.



5.5 Métodos de Cálculo Hay diferentes métodos de cálculo tanto para iluminación de ambientes exteriores como para ambientes interiores sin embargo, los más usuales son el Método Punto por Punto para Exteriores y el Método Lumen para Ambientes Interiores. Como nuestro propósito es el diseño y cálculo de ambientes interiores, nos referiremos acá al Método Lumen. Si tenemos un ambiente de 60 M2 el cual será utilizado para una actividad la cual requiere un Nivel de Iluminación de 800 Lux (Lm/M2), es decir, en cada M2 de superficie deben incidir 800 Lm de luz, esto nos lleva a la conclusión de que sobre la totalidad de la superficie (plano de trabajo), deben llegar 48.000 Lm de luz. Como cuando diseñamos tenemos que considerar la más desfavorable de las situaciones y esta es cuando no hay luz natural, debemos entonces calcular en función al uso de lámparas con bombillos las cuales emiten una cierta cantidad de Flujo Luminoso.

PISO

PLANO DE TRABAJO

TECHO

ALTURA DEL TECHO

ALTURA DEL PISO

ALTURA DE MONTAJE

h

h t

h'

p

H

lámparas

Hemos dicho que debemos iluminar nuestro Plano de Trabajo en función al uso de lámparas que estarán generalmente en el techo pero, ¿emiten estas lámparas todo su Flujo Luminoso hacia abajo?, la respuesta es no. Gran parte del Flujo Luminoso emitido por éstas se orientan hacia el techo, las paredes y el piso y sólo una parte de éste llega hasta el plano de trabajo. Nuestro proceso es poder calcular la cantidad de lámparas que necesitamos para que con el flujo luminoso que es absorbido por las paredes, techo y piso hasta nuestro plano de trabajo llegue la cantidad de luz que necesitamos y así



podamos dar el Nivel de Iluminación apropiado. Esto lo podemos obtener, entre otros, por el Método Lumen. Si llamamos Øu (Flujo Util) el que llega al plano de trabajo y Øt (Flujo Total) el que debe ser emitido por las lámparas, podemos encontrar una relación entre ambos la cual es:

Øu / Øt = Kt (Relación Total del Sistema)

siendo el sistema el compuesto por lámparas, bombillos, dimensiones del ambiente (largo, ancho y alto), características de acabado de techo, paredes y piso, altura del plano de trabajo, altura desde las lámparas al techo, altura de montaje de las lámparas (desde el plano de trabajo hasta las lámparas), mantenimiento que se le de a las lámparas y al sistema eléctrico, etc... De acuerdo al Método Lumen, Kt = FM x CU donde FM es el Factor de Mantenimiento del Sistema y CU es el Coeficiente de Utilización de la Lámpara . En las siguientes hojas se podrán hallar características para diferentes tipos de lámparas donde se podrá leer los valores de FM y el CU de cada una de estas. La lectura del FM es directa mientras que para leer el CU se debe previamente calcular el Indice de Relación del Local, el cual puede ser calculado por dos fórmulas, a saber: 1 - Kr = (L x A) / h' x (L+A) si el flujo de luz emitido por la lámpara hacia abajo es igual o mayor al 60 % 2 - Kr = 3 x (L x A) / 2 x h' x (L+A) si el flujo de luz emitido por la lámpara hacia abajo es menor al 60 % Conociendo el Indice de Relación del Local (Kr) y las características del Piso, Techo y Paredes podemos leer en la Tabla de la lámpara correspondiente el CU para el sistema y así podremos calcular el Kt.



5.5 Niveles de Iluminación En las siguientes hojas se podrán observar unos niveles de iluminación

típicos establecidos entre el manual de Ingeniería de Iluminación y los Niveles dados por fabricantes de lámparas, sin embargo, existe una Norma COVENIN la cual establece su propia tabla de niveles de iluminación.

ambiente nivel de iluminación EXTERIORES DE EDIFICIO ZONA ACTIVA DE EMBARQUE 50 ALREDEDORES DEL EDIFICIO 10 ENTRADAS ACTIVAS (A PIE O CON TRANSPORTE) 50 INACTIVAS (NORMALMENTE CERRADA) 10 PLATAFORMAS DE CARGA Y DESCARGA 200

ALMACENES Y BODEGAS ACTIVO EMBALAJE FINO 500 EMBALAJE MEDIANO 200 EMBALAJE TOSCO 50 INACTIVO 50

GARAJES - AUTOMOVILES Y CAMIONES GARAJES PARA ESTACIONAMIENTO ENTRADAS 500 ALMACENAMIENTO 50 PISTAS Y RAMPLAS 100

BANCOS VESTIBULOS 500 ZONA DONDE SE ESCRIBE 700 CONTABILIDAD Y PERFORACION 1500 TRABAJO NORMAL DE OFICINA 1000 ZONA DE PAGADORES 1500

OFICINAS GENERALES CONTABILIDAD, AUDITORIA , ETC. 1500 CORREDORES, ASCENSORES ,ESCALERAS 200 SALAS DE DIBUJO 2000 SALAS DE CONFERENCIAS, ENTREVISTAS, ARCHIVOS 300 LECTURA O TRANSCRIPCION DE MANUSCRITOS 700 TRABAJO REGULAR DE OFICINA 1000



ILUMINACION GENERAL ENTRADAS, VESTIBULOS, ESCALERAS 100 COCINAS, LAVANDERIAS, CUARTOS DE BAÑO 300 CUARTOS DE ESTAR, COMEDORES, DORMITORIOS, BIBLIOTECAS, SALAS DE JUEGOS 100

AUDITORIOS ASAMBLEAS 150 EXIBICIONES 300 ACTIVIDADES SOCIALES 50

AULAS ESCOLARES SALAS DE ARTE 700 SALAS DE DIBUJO 1000 LABORATORIOS 1000 SALAS DE LECTURA AREA DE AUDIENCIA 700 AREA DE DEMOSTRACION 1500 SALAS DE MUSICA 700

CORREDORES Y ESCALERAS 200 BIBLIOTECAS REPARACION Y ENCUADERNACION DE LIBROS 500 CATALOGACION Y ARCHIVOS DE TARJETAS 700 ESCRITORIOS DE INGRESO Y SALIDA 700 SALA DE LECTURA LECTURA ORDINARIA 300 ESTUDIO Y ANOTACIONES 700 ESTANTERIAS 300 VI - SIMBOLOGIA La representación gráfica de un proyecto son los planos del mismo y

para que éstos sean fácilmente legibles por los profesionales involucrados en el proyecto, la construcción y el posterior mantenimiento, debemos hacer uso de un lenguaje coherente con todos estos profesionales lo cual se resuelve por medio del uso de una SIMBOLOGIA única para todos.

En conocimiento de que es prácticamente imposible poder tener una

simbología única, se presenta a continuación una la cual será usada en esta asignatura.



S

S3

J J

TV

PUNTO DE LUZ INCANDESCENTE SUPERFICIAL EN TECHO, S/ESP

PUNTO DE LUZ INCANDESCENTE EMPOTRADA EN TECHO, S/ESP

PUNTO DE LUZ INCANDESCENTE SUPERFICIAL EN PARED, S/ESP

PUNTO DE LUZ INCANDESCENTE EMPOTRADO EN PARED, S/ESP

PUNTO DE LUZ FLUORESCENTE SUPERFICIAL EN TECHO, S/ESP

PUNTO DE LUZ FLUORESCENTE EMPOTRADO EN TECHO, S/ESP

PUNTO DE LUZ FLUORESCENTE SUPERFICIAL EN PARED, S/ESP

PUNTO DE LUZ FLUORESCENTE EMPOTRADO EN PARED, S/ESP

PUNTO PARA POSTE CON UNA LAMPARA SOBRE ESTE, S/ESP

PUNTO PARA POSTE CON UNA LAMPARA TIPO LATIGO, S/ESP

PUNTO PARA REFLECTOR EN PARED O POSTE, S/ESP

PUNTO PARA TOMACORRIENTE DOBLE, 200 W, 120 V

PUNTO PARA CARGA ESPECIAL, S/ESP EN PLANO

INTERRUPTOR DE UNA VIA

INTERRUPTOR DE TRES VIAS

TABLERO DE DISTRIBUCION DE ELECTRICIDAD

CANALIZACION POR TECHO Y/O PARED

CANALIZACION POR PISO Y/O PARED

CAJA DE PASO

PUNTO EN PARED PARA TELEFONO DE MESA

PUNTO EN PARED PARA TELEFONO DE PARED

PUNTO PARA TELEVISION EN PARED

PUNTO PARA ANTENA DE TELEVISION

PUNTO EN PARED PARA INTERCOMUNICADOR

PUNTO EN PARED PARA INTERCOMUNICADOR PRINCIPAL



VII - CALCULO DE CORRIENTE 7.1 Diferentes Sistemas de Voltaje Debemos partir del principio que en el área urbana se tiene los tendidos de alta tensión en los cuales a niveles de voltaje de 4.800 Volt ó 13.800 Volt (los más usuales), la energía eléctrica va en tres fases sin neutro y se llega a las sub-estaciones de transformación en las que se baja por medio del uso de los transformadores de los niveles de alta tensión a baja tensión pero al mismo tiempo, se genera el cuarto conductor que es el neutro.

ALTA TENSION SISTEMA EN DELTA

BAJA TENSION SISTEMA EN ESTRELLA

en alta tensión se tiene Vxy = Vyz = Vzx = 4.800 ó 13.800 Volt en baja tensión se tiene Vab = Vbc = Vca = 208 Volt Van = Vbn = Vcn = 120 Volt

xyz

a

bcn

En base a este esquema tenemos que en baja tensión tenemos cuatro conductores, tres correspondientes a las tres fases y un cuarto que corresponde al neutro que se ha generado en la sub-estación eléctrica. De acuerdo a ésto, generalmente podemos tener cuatro diferentes sistemas de alimentación eléctrica, a saber: 1 - en una fase y neutro 2 - en dos fases y neutro 3 - en dos fases sin neutro 4 - en tres fases con neutro o sin neutro



a

bc

n

Van=120

Vbn=120

Vcn=120

Vab=208

Vbc=208

Vca=208

De este esquema podemos obtener los cuatro sistemas más usuales de alimentación eléctrica: 1 - una fase y neutro

a

n

Van = 120 Volt P (VA)I

I = P(VA)/120



2 - dos fases y neutro

EQUIPO P (VA)

MITAD DEL EQUIPO SU POTENCIA SERA P/2

a

n

b

Van = 120

Vbn = 120

IaIa

IbIb

In = Ia = Ib

Ia = Ib = In = (P/2) / 120 = P / 240 3 - dos fases sin neutro

a

b

Vab = 208 Volt

I

I

I

P (VA)

I = P(VA) / 208



4 - tres fases con neutro o sin neutro

a

n

c

b

Van = 120 Volt

Vcn = 120 Volt

Vbn = 120 Volt

Ia

Ic Ib

In = 0

EQUIPO COMPLETO P (VA)

EQUIPO DIVIDIDO EN TRES PARTES IGUALES CON PO- TENCIA P/3 C/U

Ia = Ib = Ic = (P/3) / 120 = P / 360 En base a estos planteamientos se puede calcular la corriente circulante por cada una de las partes de los circuitos alimentadores de las cargas (equipos) que se conectarán en las edificaciones. En base a la corriente circulante se define el calibre del cable a usar en los circuitos y conociendo el calibre del cable y la cantidad de estos que van en cada circuito se determina el diámetro de la tubería que protegerá a estos cable, para lo cual se hace uso de las tablas que se pueden observar a continuación.



7.2 Tabla de Cable y Tubería

CCABLE TIPO TW CABLE THW T U B E R I A

CAL. BRK 100% 80% 50% CAL. BRK 100% 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 4" 12 20 20 16 10 12 20 20 3 5 8 21 34 76 132 10 30 30 24 15 10 30 30 1 4 7 17 29 64 110 8 40 40 32 20 8 40 45 1 3 4 10 17 38 67 6 50 55 44 27,5 6 60 65 1 1 3 6 10 23 41 4 70 70 56 35 4 80 85 1 1 1 5 8 18 31 2 90 95 76 47,5 2 100 115 0 1 1 3 6 14 24

1/0 125 125 100 62,5 1/0 150 150 0 0 1 2 4 9 16 2/0 125 145 116 72,5 2/0 175 175 0 0 1 1 3 8 14 3/0 150 165 132 82,5 3/0 200 200 0 0 1 1 3 7 12 4/0 175 195 156 97,5 4/0 225 230 0 0 0 1 2 6 10 250 200 215 172 107,5 250 250 255 0 0 0 1 1 5 8 300 225 240 192 120 300 275 285 0 0 0 1 1 4 7 350 250 260 208 130 350 300 310 0 0 0 1 1 3 6 400 275 280 224 140 400 325 335 0 0 0 1 1 3 6 500 300 320 256 160 500 375 380 0 0 0 1 1 3 5

CRITERIOS A SEGUIR PARA EL DISEÑO DE CIRCUITOS

1 - LOS CIRCUITOS DE ILUMINACION Y TOMACORRIENTES SE PUEDEN CARGAR HASTA

EL 50% DE SU CAPACIDAD NOMINAL

2 - LOS CIRCUITOS DE CARGAS ESPECIALES SE PUEDEN CARGAR HASTA EL 80 % DE SU CAPACIDAD NOMINAL

3 - LOS CIRCUITOS PARA MOTORES SE LES DEBE AGREGAR UN 25 % DE SOBRECARGA POR EL ARRANQUE

4 - LOS CIRCUITOS DE ALIMENTADORES DE LOS TABLEROS DE DISTRIBUCION ELECTRICA Y ACOMETIDA ELECTRICA DE LA EDIFICACION SE PUEDEN CAR-

GAR HASTA EL 100 % DE SU CAPACIDAD NOMINAL



7.3 Sistema de Tierra De acuerdo a los establecido en el Código Eléctrico Nacional, Norma

COVENIN 200, las instalaciones eléctricas en toda su extensión deben contar con un sistema de aterramiento el cual garantice la seguridad en la misma contra posibles fallas a tierra.

Hoy día, la instalación de un buen sistema de aterramiento se hace

indispensable en función a que los sistemas de control de los equipos electrónicos requieren de dicho sistema para tener eficiencia en dicho control.

En la instalación eléctrica, ¿qué implica el sistema de aterramiento? Esto implica un conductor adicional el cual pueda llevar la conexión de

los puntos eléctricos a tierra, es decir, todos los circuitos ramales que parten del tablero eléctrico deben tener el conductor de tierra pero para ésto, en el tablero se debe tener dicho conductor el cual vendrá dentro del alimentador del tablero desde el Centro de Medición y a su vez éste, desde el sistema de tierra que se construya en la edificación.

De manera genérica, se puede diagramar el sistema de tierra de la

siguiente manera:

CENTRO DE MEDIDORES

SISTEMA DE TIERRA

ALIMENTADOR CON FASES, NEUTRO Y TIERRA

TABLERO

CIRCUITOS

pero, ¿cómo es este sistema de tierra? En la generalidad de los casos, el sistema de tierra se construye por

medio de tres barras de cobre (Cooper Weld) de Ø 5/8" y 2,4 mt de largo las cuales se entierran en triángulo equilátero de 2,4 mt de lado, unidas entre sí con un cable de cobre desnudo de un calibre apropiado, en función a la corriente de acometida al edificio.



De la misma manera, los alimentadores a los tableros y los circuitos

ramales que salen del tablero, deben llevar el cable de tierra de cobre desnudo y de un calibre en función a la corriente circulante por dicho circuito.

La tabla de definición del cable de tierra es: I (AMP) CABLE 20 12 60 10 100 8 200 6 300 4 500 2 800 1/0 1.000 2/0 1.200 3/0 1.600 4/0 2.000 250 2.500 350 3.000 400 4.000 500 La representación gráfica del sistema de tierra sería:

BARRA DE TIERRA

BARRA DE TIERRA

BARRA DE TIERRA

CABLE DE COBRE DENUDO DEL CA- LIBRE ESPECIFICO

AL CENTRO DE MEDICION

7.4 Caida de Tensión



Cuando empezamos a recordar los circuitos eléctricos partimos del

circuito más elemental el cual era el siguiente:

R

V

SI

+ -

I = V / R

Si consideramos que "R" es el equipo que queremos alimentar con 120

Volt pero en el recorrido hay otra resistenacia "R1", tenemos:

+ -

10 ž 110 ž

V = 120 VOLT

I

I = V / R = 120 VOLT / (10+110) ž= = 120 VOLT / 120 ž = 1 AMP

conociendo la corriente que circula por ambas resistencias y aplicando

la Ley de Ohm, el voltaje en cada resistencia es el producto de la corriente que por ella circula multiplicada por el valor de la resistencia, es decir:

V1 = 10 Ω x 1 Amp y V2 = 110 Ω x 1 Amp y si R2 es el equipo que queremos alimentar con 120 Volt, resulta que

sólo le están llegando 110 Volt ya que 10 de éstos se los toma R1. En las redes eléctricas, R1 es equivalente a los cables conductores que

llevan la energía al equipo que queremos alimentar y en dichos cables, hay una caída de tensión la cual debemos evitar.



¿Cómo hacemos para evitar esta caida de voltaje? Para ésto, luego de tener calculada la corriente del circuito, medimos la

"longitud real" que hay desde la fuente de energía hasta la carga y calculamos los Amperios-Metros de la siguiente manera:

Am = I x L x N donde: Am son los amperios-metros calculados I es la corriente del circuito en Amper L es la longitud medida desde la fuente de energía hasta la carga N vale 1 si el circuito es de 3 fases y vale 2 si es de 1 ó 2 fases Habiendo calculado los amperios-metro se recurre a las tablas que se

presentan a continuación:

CABLE TIPO TW 2% 3% 1 0,95 0,9 0,8 1 0,95 0,9 0,8

12 377 394 414 462 565 591 621 69310 600 623 653 727 900 935 978 10918 954 983 1028 1139 1431 1475 1542 17096 1461 1488 1549 1698 2192 2232 2324 25474 2321 2329 2405 2608 3482 3494 3608 39122 3694 3624 3703 3952 5542 5436 5555 5928

1/0 4696 4511 4569 4808 7044 6766 6854 72122/0 7178 6633 6615 6800 10767 9950 9923 102003/0 9006 8080 7896 8083 13509 12120 11844 121254/0 11396 9920 9653 9599 17094 14880 14480 14399250 13434 11273 10856 10616 20151 16910 16284 15924300 14390 11951 11500 11200 21599 17927 17250 16800350 16699 13464 12895 12325 25049 20196 19238 18487400 19084 14889 14046 13322 28626 22334 21069 19883500 23975 17475 16204 15057 35363 26213 24306 22585



CABLE TIPO THW 2% 3% 1 0,95 0,9 0,8 1 0,95 0,9 0,8

12 359 375 394 439 538 562 591 65910 571 593 622 687 856 890 933 10318 908 934 975 1076 1362 1401 1463 16146 1392 1417 1473 1616 2088 2126 2210 24244 2210 2216 2288 2481 3315 3324 3432 37222 3521 3448 3526 3762 5282 5172 5289 5643

1/0 4470 4277 4329 4549 6705 6416 6494 68242/0 6812 6267 6247 6411 10218 9400 9371 96173/0 8808 7702 7590 7665 13212 11553 11385 114984/0 10881 9408 9164 9095 16322 14112 13746 13643250 12790 10759 10378 10163 19185 16139 15567 15245300 13741 11450 11015 10740 20612 17175 16523 16110350 15925 12873 12250 11781 23888 19310 18375 17672400 18217 14279 13456 12770 27326 21419 20184 19155500 22476 16538 15306 14185 33710 24807 22959 21279

Se entra en la tabla del cable correspondiente (Tipo y Calibre), se

considera el máximo de caída de tensión permisible y se estima el Factor de Potencia.

Los criterios de diseño que seguimos son los siguientes: a) El tipo de cable (TW o THW) lo definimos al diseñar los circuitos.

Normalmente los circuitos de los equipos son TW y los alimentadores a los tableros así como la acometida eléctrica la diseñamos en THW

b) La caída de tensión se considerará de 2% para los circuitos ramales

y de 3% para los alimentadores a los tableros c) el factor de potencia lo estimaremos de 1 para los circuitos de

iluminación incandescente y para las cargas que no tienen motor (resistivas), de 0,9 para los circuitos de iluminación fluorescente o vapor de mercurio y de 0,8 para el resto de las cargas

Habiendo establecido estos criterios, entramos en la tabla

correspondiente con el tipo de cable utilizado, calibre y factor de potencia y leemos los amperios-metros indicados, si éste es menor a lo calculado, buscamos el calibre de cable que acepta los calculados.




ANEXOS

* Tabla para el Cálculo de Iluminación * Tabla de Carga * Apartamento

guia nayib

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