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Instalaciones Eléctricas Domésticas. 4º ESO. Dpto. Tecnología. IES Palas Atenea
INSTALACIONES ELÉCTRICAS DOMÉSTICASCORRIENTE ALTERNA
En las instalaciones domésticas, la electricidad que se usa es la denominada corriente alterna. En la corriente alterna, el polo positivo y el polo negativo están cambiando continuamente de posición. De esta manera, si en un momento dado uno de los extremos de un cable está a positivo y el otro a negativo, un instante después la polaridad habrá cambiado. Este cambio no se realiza de forma brusca, sino que lo hace de la manera que aparece en la siguiente figura:
En la corriente alterna que se usa en España, este cambio de polaridad se realiza 50 veces cada segundo. Se dice entonces que la frecuencia es de 50 Hz (Hertzios). Además, el voltaje máximo, tanto positivo como negativo, es de 220 V.
TIPOS DE CORRIENTE ALTERNA
Existen dos tipos de corriente alterna de baja tensión: monofásica y trifásica
Monofásica: Es la que usamos en nuestras casas. En ella hay un cable en el que se producen los cambios de polaridad, que es el cable de fase, o fase, y otro cable, llamado neutro, que nos da la referencia para la diferencia de potencial. De esta manera, hay una diferencia de potencial de 220 V entre fase y neutro.
Trifásica: Es la que llega hasta los edificios procedente de la red de distribución. Hay tres cables de fase y uno de neutro (configuración en estrella). Entre fases, la diferencia de potencial es de 380 V, y entre fase y neutro, 220V.
Para evitar accidentes, los cables usados en baja tensión tienen colores diferentes, en función de si son de fase, neutros o de protección (también llamados de tierra, que llevan las corrientes de derivación a sitios no peligrosos)
Amarillo-verde a rayas: Conductor de protección.
Azul claro: Neutro.
Negro o marrón: Conductor de fase en monofásica.
Negro, marrón y gris: Conductores de fase en circuitos trifásicos.
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RIESGOS Y SISTEMAS DE PROTECCIÓN
La energía eléctrica puede llegar a presentar riesgos tanto para los usuarios como para las instalaciones, por lo que es necesario ubicar dispositivos de protección para que el uso de la energía eléctrica sea lo más seguro posible.
• Cortocircuito: Es la unión de dos conductores con tensión sin resistencia. La consecuencia es un aumento instantáneo y muy elevado de la intensidad de corriente. El aumento de temperatura debido a efecto Joule es tan elevado que puede provocar la fusión de los conductores, y un incendio en la instalación.
• Sobrecarga: Aunque en principio la tensión a la que se suministra la electricidad es constante, puede ocurrir que se produzcan variaciones en la misma. Si se producen aumentos de tensión que se prolonguen en el tiempo, el correspondiente incremento de intensidad de corriente puede provocar daños en la instalación.
Tanto los cortocircuitos como las sobrecargas provocan aumentos indeseados en la intensidad de corriente de la instalación, los cortocircuitos en un brevísimo espacio de tiempo y las sobrecargas en un tiempo más largo. Para protegernos frente a ambas amenazas, se usa un dispositivo automático llamado interruptor magnetotérmico, que abre el circuito al producirse cualquiera de los dos problemas. En su interior dispone de dos disparadores; uno magnético, muy rápido, para los cortocircuitos, y otro térmico, para las sobrecargas.
• Derivaciones: Son el paso de corriente a través del usuario por un mal aislamiento de los conductores de fase activos. Son muy peligrosas, ya que una corriente de 25 mA puede provocar graves daños.
Para proteger a los usuarios de las derivaciones se emplean dos métodos: Por una parte, todos los equipos que tengan carcasa metálica deben tener una toma de tierra, que los una con una pica de tierra enterrada en el exterior, a través de un cable de tierra. De esta manera, si el equipo acumula carga eléctrica, ésta se eliminará por el cable. Por otra parte, también se emplea un interruptor automático, llamado interruptor diferencial, que se encarga de abrir el circuito si detecta una diferencia de intensidades entre el cable de fase y el neutro superior a 25 mA (si no hay derivaciones, la diferencia debe ser exactamente 0). El interruptor diferencial dispone de un disparador manual, que sirve para comprobar su correcto funcionamiento.
INSTALACIONES ELÉCTRICAS.
La forma en la que se suministra la electricidad a los usuarios finales, así como la normativa sobre las condiciones de montaje, explotación y mantenimiento de instalaciones de baja tensión se regula a través del Reglamento de Baja Tensión y las instrucciones que lo desarrollan.
Aquí sólo estudiaremos las instalaciones eléctricas domésticas, cuyo esquema general es el siguiente:
Descripción general de una instalación eléctrica.
- Toda instalación eléctrica responde al siguiente esquema básico:
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1. LÍNEA DE DISTRIBUCIÓN: Proviene de los centros de transformación de baja tensión. Es propiedad de la compañía distribuidora. Consta de 3 cables de fase y uno neutro, de gran sección, ya que deben suministrar energía a una gran cantidad de edificios.
2. LÍNEA DE ACOMETIDA: Enlaza la línea de distribución de la compañía y la caja general de protección (CGP) del edificio. Puede ser aérea o subterránea. A partir de este punto, la instalación pertenece a los usuarios (excepto los contadores, que se alquilan a la compañía)
3. CAJA GENERAL DE PROTECCIÓN (CGP): Contiene elementos de protección de la línea repartidora (tres fusibles, uno en cada fase). Suele colocarse en un lugar de fácil acceso.
4. LÍNEA REPARTIDORA: Enlaza la CGP con el cuadro de contadores. Tiene cinco conductores: tres de fase, uno neutro y uno de tierra. Desde aquí se realizan las tomas para cada abonado, con un fusible en cada cable de fase.
5. CUADRO DE CONTADORES: Los contadores registran la energía eléctrica que consume cada vivienda. Como ya se ha mencionado antes, los contadores pertenecen a la compañía eléctrica, que cobra un alquiler mensual a cada abonado. A partir de aquí se realizan las derivaciones individuales para cada abonado.
6. DERIVACIÓN INDIVIDUAL: Línea que parte desde el cuadro de contadores hasta el interruptor de control de potencia de cada vivienda. Son tres conductores: uno de fase, otro neutro y un tercero de protección (tierra). Suelen estar empotradas en tubos.
7. INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA Y MANDO (ICPM): Se sitúa en el interior de la vivienda. Limita el consumo de energía eléctrica en función del grado de electrificación de la vivienda. Si se consume más potencia de la máxima contratada, se abre, interrumpiendo el suministro de energía eléctrica. Está precintado y sólo la compañía eléctrica o un técnico autorizado puede manipularlo.
8. CUADRO GENERAL (CG) O CUADRO DE DISTRIBUCIÓN: Controla y protege la instalación particular de cada usuario. Esta compuesto por el IGA, ID, y varios PIAS.
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Debe colocarse a una altura de entre 1,50 m y 1,80 m, lo más cerca posible de la entrada de la línea.
9. INTERRUPTOR GENERAL AUTOMÁTICO (IGA): Protege contra sobrecargas y cortocircuitos toda la instalación.
10. INTERRUPTOR DIFERENCIAL (ID): Protege contra derivaciones a tierra (contactos indirectos). En las viviendas suelen ser de alta sensibilidad (25 mA de intensidad máxima y 50 ms de tiempo de respuesta).
11. PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIAS): Automáticos magnetotérmicos que protegen los elementos de cada circuito independiente dentro de la vivienda frente a sobrecargas y cortocircuitos. Hay tantos como circuitos independientes tenga la instalación. El número depende del grado de electrificación de la vivienda.
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GRADO DE ELECTRIFICACIÓN.
Se calcula en función de la potencia máxima contratada por el usuario. Suele estar relacionada con la superficie habitable de la misma y con los equipos que se vayan a usar.
ELECTRIFICACIÓN DE VIVIENDAS
Grado de electrificación
Superficie máxima Potencia Aparatos de que dispone la vivienda
Mínimo 80 m2 3000 W
Alumbrado.
Pequeños electrodomésticos (incluida plancha).
Lavadora sin calentador eléctrico y frigorífico.
Radio y televisor.
Medio 150 m2 5000 W
Todos los de grado de electrificación mínima.
Cocina eléctrica.
Cualquier lavadora y calentador eléctrico de agua.
Otros aparatos electrodomésticos.
Elevado 200 m2 8000 W
Todos los de grado de electrificación media.
Aparatos de calefacción eléctrica y aire acondicionado.
Especial Cualquiera A proyectar
Para viviendas con gran número de electrodomésticos.
Viviendas con sistemas de calefacción eléctrica y aire acondicionado.
ESQUEMAS UNIFILIARES Y MULTIFILARES.
Existen dos maneras de dibujar un circuito eléctrico. Hasta ahora, siempre que habéis tenido que dibujar un circuito eléctrico, habéis dibujado todos los cables que se necesitan, conectándolos a los componentes del circuito. Así, para dibujar las conexiones de una bombilla controlada a través de un interruptor, desde una caja de conexiones se dibujaría el siguiente circuito:
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Este tipo de representación se denomina multifilar, ya que en ella aparecen todos los cables de la instalación. Sin embargo, cuando se trata de dibujar una instalación más compleja, como la de toda una vivienda, la representación multifilar convertiría en ilegibles los planos. Por lo tanto, hay que usar una representación más simplificada, llamada unifilar, en la que se usa una única línea para representar cualquier cantidad de hilos conductores. Se añaden una serie de líneas oblicuas cortando la principal para indicar el número de cables que en realidad componen esa línea. Si se representa una instalación eléctrica sobre el plano de una casa, también define la ubicación de los componentes. Así, la representación unifilar del circuito anterior quedaría:
Dada la complejidad de la representación multifilar, sólo se usa para representar esquemas sencillos o detalles de una instalación más compleja. A continuación se muestran diferentes ejemplos de representaciones unifilares y multifilares.
Interruptor unipolar
Interruptor bipolar
Conmutador
Llave de cruce Toma de corriente
Toma de corriente con tierra
Bombilla
XFluorescente Caja de
distribución
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