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INSTITUTO NACIONAL TECNOLOGICODIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL
DEPARTAMENTO DE CURRICULUM
MANUAL PARA EL PARTICIPANTEINSTALACIONES ELECTRICAS
INSTRUCTOR: Roberto José Oviedo DíazESPECIALIDAD: ElectricidadMODO DE FORMACION: Aprendizaje
Septiembre 2008
INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO (INATEC)DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONALDEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM
Unidad de Competencia:
§ Electricista Residencial
Elementos de Competencias:
§ Instalaciones Eléctricas Residenciales
Septiembre 2008
INDICE
I -INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 1II -OBJETIVO GENERAL .......................................................................................................... 1III -OBJETIVOS ESPECÍFICOS................................................................................................. 1IV -RECOMENDACIONES GENERALES ................................................................................ 2UNIDAD I: CONCEPTOS DE INSTALACIONES ELECTRICAS ............................................ 3
1- ACOMETIDAS. ........................................................................................................ 32- CONCEPTOS DE CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE CONTINUA ................ 43- TIPOS DE ALIMENTACIÓN .................................................................................... 44- COLORES NORMALES DE IDENTIFICACIÓN....................................................... 55- CONDUCTORES ELÉCTRICOS ............................................................................. 6
5.1- Capacidad de conducción de corriente. .................................................................. 75.2- Caída de tensión en una instalacion ....................................................................... 9
6- EMPALMES ELÉCTRICOS ................................................................................... 106.1 -Empalme Cola de Rata ........................................................................................... 116.2- Empalme de Prolongación ..................................................................................... 116.3 - Empalme de Derivación Sencilla .......................................................................... 126.4- Empalme de Derivación Con Amarre .................................................................... 136.5 -Empalme de Prolongación Con Cable .................................................................. 14
UNIDAD II. DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN .................................................................... 201 - PROTECCIÓN A TIERRA .................................................................................... 20
1.1- Identificación del Conductor de Tierra del Equipo ............................................... 221.2- Instalación del Conductor de Tierra del Equipo ................................................... 23
2 - PROTECCIONES ELÉCTRICAS .......................................................................... 242.1- Fusibles .................................................................................................................... 242.2- Aplicaciones de los Fusibles .................................................................................. 26
3 - ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANIOBRA.................................................. 273.1 - Criterios de selección de Interruptores Termomagnéticos................................. 273.2- Protección complementaria con Interruptores Diferenciales por Corriente deFuga ................................................................................................................................. 304- CENTROS DE CARGA O TABLEROS DE CONTROL .......................................... 31
4.1 – Balance de Paneles Eléctricos .......................................................................... 33EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................................. 34UNIDAD III. CANALIZACIONES ........................................................................................ 34
1- CONCEPTOS ........................................................................................................ 342 – TUBO CONDUIT METALICO............................................................................... 343 -TUBO CONDUIT DE PLÁSTICO (PVC ................................................................. 354- ACCESORIOS QUE SE UTILIZAN EN LAS CANALIZACIONES .......................... 375 - DUCTOS. .............................................................................................................. 385.1 Utilización ............................................................................................................. 38
6- CHAROLAS. .......................................................................................................... 397 - CAJAS Y ACCESORIOS PARA INSTALACIONES ELECTRICAS ...................... 40
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................................. 43UNIDAD VI. DISPOSITIVOS ELECTRICOS .......................................................................... 44
1- INTERRUPTORES O APAGADORES .................................................................. 441.1- Concepto ............................................................................................................ 441.2- Tipos de interruptores ......................................................................................... 442 - CONTACTOS O TOMACORRIENTES. ................................................................ 453- INSTALACIONES DE SEÑALIZACIÓN Y LLAMADA (TIMBRES) ......................... 474 - LAMPARAS .......................................................................................................... 484.1 – Lámparas Incandescentes ................................................................................ 484.2- Lámparas Fluorescentes .................................................................................... 49
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................................. 51UNIDAD V. TENDIDO DE INSTALACIONES ELECTRICAS DOMICILIARES ................ 52
1 – ESQUEMAS ELECTRICOS ................................................................................. 521.1 – Simbología ........................................................................................................ 521.2 - DIVISION DE ESQUEMAS ELECTRICOS ........................................................ 53
1.2.1- Esquema de instalación. ..................................................................................... 531.2.2 Esquema de descompuesto. ................................................................................ 541.2.3- Esquema coherente. ............................................................................................ 54
2 - INSTALACIONES ELÉCTRICAS EXTERIORES .................................................. 553 - INSTALACIONES ELÉCTRICAS INTERIORES ................................................... 564-INSTALACIONES EMPOTRADAS ......................................................................... 575- REQUISITOS DE SEGURIDAD EN INSTALACIONES ELECTRICAS.................. 585.1- Importancia de Conexión a tierra ........................................................................ 585.2- Detectar una instalación eléctrica defectuosa ..................................................... 595.3 - Requisitos de seguridad .................................................................................... 59
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN ................................................................................. 60GLOSARIO .............................................................................................................................. 62BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................... 64
I -INTRODUCCIÓN
El manual del participante “Instalaciones Eléctricas” pretende que los(as) participantesadquieran las destrezas y habilidades necesarias para realizar instalaciones eléctricasya sea domiciliares comerciales e industriales.
El manual contempla cinco unidades modulares, presentadas en orden lógico quesignifica que inicia con los elementos más sencillos hasta llegar a los más complejos.
El manual del participante esta basado en sus módulos y normas técnicas respectivas ycorresponde a la unidad de competencia “Electricista Residencial” de la especialidad detécnico en electricidad.
Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluación para alcanzarel dominio de la competencia: Instalaciones Eléctricas, para lograr los objetivosplanteados, es necesario que los(as) participantes tengan en cuenta normasestablecidas por el CIEN, para proceder a realizar cualquier tipo de instalación eléctricaasí como el uso adecuado de las herramientas.
Se espera que este manual sea de utilidad en tu formación técnica, es recomendableque se realicen los ejercicios de auto evaluación que aparecen al final de cada unidadmodular.
II -OBJETIVO GENERAL
• Instalar y reparar circuitos eléctricos residenciales, de acuerdo a normas yprocedimientos eléctricos establecidos.
III -OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Realizar censo y distribución de cargas de circuitos derivados y paneleseléctricos de instalaciones eléctricas.
• Seleccionar conductores eléctricos en instalaciones eléctricas, de acuerdo aparámetros técnicos
• Seleccionar dispositivos de protección en instalaciones eléctricas, de acuerdo aparámetros técnicos
• Realizar canalizaciones en instalaciones eléctricas utilizando equipos yherramientas
• Explicar funcionamiento de los distintos dispositivos eléctricos , mediante susestructura técnica
• Instalar circuitos Residenciales utilizando conductores, protecciones ydispositivos eléctricos
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IV -RECOMENDACIONES GENERALES
Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre su dedicación yesfuerzo le permitirá adquirir la Unidad de competencia a la cual responde el MóduloFormativo de Instalaciones eléctricas.
• Al comenzar un tema debe leer detenidamente los objetivos y recomendacionesgenerales.
• Trate de comprender las ideas y analícelas detenidamente para comprenderobjetivamente los ejercicios de auto evaluación.
• Consulte siempre a su docente, cuando necesite alguna aclaración.
• Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos que estén asu alcance.
• A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando susinquietudes o dudas sobre éstos, para solicitar aclaración durante las sesionesde clase.
• Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación.
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UNIDAD I: CONCEPTOS DE INSTALACIONES ELECTRICAS
1- ACOMETIDAS.
Se denomina acometida al punto de conexión del usuario con la empresa proveedorade electricidad; la misma puede ser aérea (Figura 1) o subterránea. Que por un ladoempalma con la red eléctrica de alimentación y por el otro tiene conectado el sistemade medición.
Figura 1 Acometida
La ubicación, construcción y alambrado en la entrada de servicio debe estar de acuerdocon los reglamentos establecidos por UNIÓN FENOSA, así como con los códigos yreglamentos de construcción eléctricos del lugar; La línea de servicio o acometida debeser lo más corta posible. Los edificios que requieran más de una forma de alimentaciónpuede tener varías líneas de servicio.
UNION FENOSA instala líneas de servicio aéreas sin costo alguno para el usuario, perorequiere que este pague todo el costo si se llevan acabo conexiones subterráneas. Loscambios en la ubicación de la entrada de servicio, la ubicación del medidor puederequerir permiso de la compañía suministradora. Además especifica que losconductores de servicio de 120/240V deben quedar 3mt arriba del nivel del pisoterminado.
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EQUIPOS DE MEDICIÓN. Es aquel propiedad de la compañía suministradora, que secoloca en la cometida de cualquier usuario con el propósito de cuantificar el consumode energía eléctrica. Este equipo esta sellado, colocado en un lugar accesible para sulectura y verificación de su funcionamiento.
2- CONCEPTOS DE CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE CONTINUA
La corriente continua (CC en forma abreviada), es el resultado de el flujo deelectrones (carga negativa) por un conductor (alambre de cobre casi siempre), que vadel Terminal negativo al Terminal positivo de la batería (circula en una sola dirección),pasando por una carga. Un foco / bombillo en este caso.
La corriente continua no cambia su magnitud ni su direccióncon el tiempo. (Figura 2)No es equivocación, la corriente eléctrica sale del Terminal negativo y termina en elpositivo.
Figura 2 Corriente continuaCorriente Alterna (C.A.). La diferencia de la corriente alterna con la corrientecontinua, es que la continua circula sólo en un sentido.
La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en unsentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en formaconstante.Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentarla TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc.En el siguiente gráfico se muestra la tensión (Figura 3) y tenemos que la magnitud deésta varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que secomporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal.
Figura 3 Corriente alterna3- TIPOS DE ALIMENTACIÓNLos hilos y cables se caracterizan por: Tipo de corriente, frecuencia y tensión deservicio, por ejemplo 3/N/PE – 60HZ. 220/380V. Además identificamos las fases ( R, S,
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T o L1, L2, L3) y los conductores neutros (N), el conductor puesta a tierra (PE), lasección transversal en mm2 eventualmente con el número AWG/MCM, el tipo dematerial conductor ( Cu, AL, etc.)
Las fases RST deben obedecer a la identificación de izquierda a derecha o de arribahacia abajo, en la secuencia indicada. Los circuitos auxiliares se identifican con el (0)después de la letra y si hay más de uno, se añade un numero. Ejemplo: R01, S02, T03
Sistema de alimentación monofásico 120V.L1 ________________________________ 1φ /120V ≈ 60HZN ________________________________
Donde: 1Ø : Una fase, 120volt: voltaje aplicado, 60HZ: Frecuencia.
Sistema de alimentación monofásico 220V.L1 ________________________________ 2φ /220V ≈ 60HZL2 ________________________________N ________________________________
Donde: 2Ø : Dos fases, 220volt: voltaje aplicado, 60Hz: Frecuencia.
Sistema de alimentación Trifásico 220V.L1 ________________________________ 3φ /220V ≈ 60HZL2 ________________________________L3 ________________________________N ________________________________
Donde: 3Ø : Tres fases, 220volt: voltaje aplicado, 60Hz: Frecuencia
Sistema de alimentación Trifásico 440V.L1 ________________________________ 3φ /440V ≈ 60HZL2 ________________________________L3 ________________________________N ________________________________
Donde: 3Ø : Tres fases, 440volt : voltaje aplicado, 60Hz: Frecuencia
4- COLORES NORMALES DE IDENTIFICACIÓN§ Circuitos monofásicos bifilar, Negro (L1 ), Blanco (N)
§ Circuitos bifásicos trifilar, Negro ( L1 ), Rojo (L2 ), Blanco (N)
§ Circuitos trifásicos trifilar, Negro (L1), Rojo ( L2 ), Azul ( L3 )
§ Circuitos trifásicos tetrafilar, Negro (L1), Rojo (L2), Azul (L3) y Blanco (N) o Negro(L1), Café (L2), Celeste (L3) y Amarillo (tierra).
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§ Circuitos trifásicos pentafilar, Negro (L1), Rojo (L2), Azul (L3), Blanco (N) yAmarillo o verde (tierra, PE).
5- CONDUCTORES ELÉCTRICOS
En el diseño de instalaciones eléctricas una de las tareas más importantes es laselección de los alimentadores o conductores Eléctricos, es decir la especificación delos conductores que suministran energía eléctrica a una carga. De la precisión de estoscálculos depende, en buena medida, la seguridad y el buen funcionamiento de lainstalación, así como el costo de la inversión inicial y de los gastos de operación ymantenimiento.
Al analizar los criterios para definir la sección transversal de los conductores, se exponela metodología para obtener su especificación. La intención es encontrar los calibresAWG (American wire Gage) o MCM (miles de circular mils) que cumplen con losrequisitos necesarios de un sistema confiable y económico evitando conductores consecciones sobradas, que se traducen en gastos innecesarios que reflejan un trabajosuperficial del proyectista.Para seleccionar el calibre del conductor se requiere primero de la definición de lacorriente que circulará por cada uno de los conductores en condiciones de plena carga(corriente nominal) o sea la corriente que demandara el consumidor, una vez conocidaesta corriente usted podrá seleccionar el conductor a utilizar por medio de la siguientetabla.
CalibreAWG
OMCM
Seccióndel conductor
en mm2
Capacidad de conducción de Corriente en Amperios
En tubo Al aire libre
A 90ª A 75ª A 90ª A 75ª14
12
10
8
6
4
2
1/0
2/0
3/0
4/0
250
2.08
3.31
5.26
8.36
13.20
21.15
33.62
53.49
67.43
85.01
107.20
126.75
15
20
30
55
75
95
130
170
195
225
260
290
15
20
30
50
65
85
115
150
175
200
230
255
20
25
40
80
105
140
190
260
300
350
405
455
20
25
40
70
95
125
170
230
265
310
360
405
7
300
500
152.10
253.50
320
430
285
380
505
700
445
620
Ejemplo de la utilización de la tabla, Sí se va a realizar una instalación eléctricaresidencial y la carga total a consumir es de 7 Amp, el conductor que se seleccionaráserá el conductor Nº 12 que soporta 20Amp, al aire libre.
No se podrá utilizar el conductor Nº 14 que soporta 15Amp por que este conductor solose utiliza para conexión de luminarias, según normas establecidas por el CIEN. (Códigode instalaciones eléctricas Nicaragüense).
5.1- Capacidad de conducción de corriente.Los conductores eléctricos están forrados por material aislante, que por lo generalcontiene materiales orgánicos. Estos forros están clasificados de acuerdo con latemperatura de operación permisible, de tal forma que una misma sección de cobrepuede tener diferente capacidad de conducción de corriente, dependiendo del tipo deaislamiento que se seleccione. Ejemplo de algunos conductores con diferentes tipos deforro.
Clasificación básica de tipos de aislamiento de uso generalTIPO MATERIAL Y
CARACTERISTICAAPLICASIÓN TEMPERATURA
MÁXIMA DEOPERACIÓN ºC
R
RH
RHH
RHW
T
TH
THW
THWN
Hule
Hule Resistente al calor
Hule Resistente a las altasTemperaturas
Hule Resistente al calor y al medioagresivo
Termoplástico
Termoplástico Resistencial Calor
Termoplástico Resistente al Calor y almedio agresivo
Termoplástico con cubierta de NylonResistente al ambiente agresivo
Ambiente Seco
Ambiente Seco
Ambiente Seco
Ambiente Secoy Húmedo
Ambiente Seco
Ambiente Seco
Ambiente Secoy Húmedo
Ambiente Secoy Húmedo
60
75
90
75
60
75
75
75
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Figura Código N° deconductoreso almas.
Aplicación
Cable subterráneo de plásticoNYY-J 4
Tendido fijo en tierra, enagua, al aire libre, enconductos de cable, eninteriores; como cable depotencia y de mando.
Cable subterráneo de plástico
NYFGbY 3
Tendido como el NYCY conprotección mecánicareforzada y mayorresistencia a la tracción
Cable con revestimiento deplomo.
NYKY-J 4
Tendido fijo donde puedanproducirse contactos concombustibles, aceites ydisolventes.
Cable subterráneo de plástico.
MAYY-J 4Tendido fijo en tierra, enagua, al aire libre
Cable subterráneo de plástico.
NAYCWY 3Tendido fijo en tierra, enagua, al aire libre
Cable subterráneo conaislamiento de papel.
NKBA 4
Tendido fijo donde puedanaparecer grandes esfuerzosmecánicos.
En su aspecto más general, un cable es un elemento destinado al transporte de energíaeléctrica en las condiciones más favorables. Esto es, con las menores pérdidas depotencia posibles en el caso de los cables de energía, o con las menores alteracionesen la codificación de la señal enviada en los cables de transmisión de datos ocomunicaciones.
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FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURATEMPERATURA
AMBIENTEFACTOR
TEMPERATURA DE OPERACIÓN DEL CONDUCTOR
0ºC 60ºC 75ºC 90ºC30 1.00 1.00 1.00
31-35 0.91 0.91 0.95
36-40 0.82 0.88 0.91
41-45 0.71 0.82 0.87
46-50 0.56 0.75 0.82
51-55 0.41 0.67 0.76
56-60 --- 0.58 0.71
61-70 --- 0.35 0.58
Fuerza de tiro en el proceso de cableado.
La fuerza de tiro máxima que puede aplicarse antes de ocasionar elongamientos oroturas en los cables depende del tipo de conductor utilizado.
La tensión mecánica permitida en los conductores de cobre depende del temple. Estepuede ser suave, semiduro o duro. El suave es del cobre recocido. Los templessemiduros y duros se obtienen mediante un proceso de estirado en frío del cobrerecocido. Los conductores usados en las líneas aéreas, por lo general, son de templesemiduro duro. Los conductores forrados para instalaciones interiores o subterráneasson de cobre recocido, que tienen la ventaja de ser el de conductibilidad eléctrica másalta (el temple duro tiene aproximadamente el 96% de la conductibilidad del templesuave).
5.2- Caída de tensión en una instalacionSe le llama caída de voltaje a la diferencia que existe entre el voltaje aplicado alextremo alimentador de una instalación y el obtenido en cualquier otro punto de lamisma, cuando está circulando la corriente nominal.
La caída de voltaje máxima permitida por el (CIEN) es: 3% para el circuito alimentador oprincipal y 3% para el circuito derivado, sin que los dos circuitos juntos sobrepasen el5%.
Para obtener la sección de conductores de cobre se utiliza la siguiente expresión:
SCu = 4 * L * I C 1 , 2 e * VT
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SCu = 2 3 * L * I C 3 , Conexión e * VF
SCu = 2 * L * I C 3 , Conexión e * VF
Para el cálculo de la sección en función de la potencia se puede utilizar la siguienteexpresión:
SCu = 2 * C * L * P e * V2
Donde C=2 para circuitos 1 , 2 y C= 3 para circuitos 3
6- EMPALMES ELÉCTRICOS
Los empalmes tienen especial importancia, ya que gracias a ellos, se pueden unirvarios conductores eléctricos según sean las necesidades que se tengan en unainstalación eléctrica.
Los empalmes en su proceso de elaboración es necesario dejarlo bien elaborado, yaque un empalme mal hecho puede provocar falso contacto, caída de tensión,calentamiento y también se puede producir una corrosión entre los conductores hastallegar a un punto dónde no se tenga ningún tipo de conducción.
A continuación se representará cada uno de los empalmes que en este manual seestudiaran:
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6.1 -Empalme Cola de Rata Se nota en la (Figura 4)
Figura 4 Cola de rata
FASE DE TRABAJO INSTRUCCIONES• Medir y cortar el alambre según
se necesite.• Desaislar ambos conductores
hasta una longitud igual a laindicada.
• Limpiar conductores, paraeliminar el esmalte y facilitar elcontacto de ambos.
Cruce los extremos desaislado lo máscercano del aislamiento y comience aentorchar hasta hacer por lo menos 6vueltas, dejándolas bien apretadas.
Doble el alambre de tal forma quequede en forma paralela con elempalme para facilitar el encintado
6.2- Empalme de ProlongaciónSe nota en la (Figura 5)
Figura 5 prolongación
Mida y corte el alambresegún lo necesite
Limpiar el conductor
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Coloque dos conductoresde manera que se crucendeacuerdo a lasdimensiones dadas yformando el ánguloindicado
Inicie el arrolamiento condos dedos.
Enrrolle el extremo delconductor “a” sobre el “b”.
Use el alicate como indicala figura para que lasesperas queden juntas ybien apretadas.
Complete el empalmeenrrollando el extremo“b”sobre el conductor “a”
6.3 - Empalme de Derivación SencillaSe nota en la (Figura 6)
Figura 6 Derivación sencilla
Mida y corte el alambre según lonecesite
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Desaislar el conductor deacuerdo a las medidas dadasanteriormente.
Coloque los conductores deacuerdo a la posición ydimenciones del dibujo.
Enrrolle el conductr “b” sobre elconductor ”a” en espirasquedando bien juntas yapretadas
6.4- Empalme de Derivación Con AmarreSe nota en la (Figura 7)
Figura 7 Derivación con amarreEfectue las fases de trabajo 1,2, y 3 delempalme en derivacion sencillo.
Haga el doblez como se indica en 1 y 2.
Enrrolle el conductor “b” sobre elconductor ”a” en espiras quedandojuntas y bien apretadas, como se ilustraen la figura 3..
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6.5 -Empalme de Prolongación Con Cable.Se nota en la (Figura 8)
Figura 8 Prolongación con cable
Medir y desaislar los cables segúnlas medidas dadas
- Separar, enderezar y limpiarcada uno de los conductores.
- Cortar el conductor del centro.
-Entre cruzar los conductores delos cables
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Tome de cada cable un conductory tuerzalos entre sí.
Enrrolle el conductor formandoespiras, las que deben quedarjuntas y apretadas.
Argollas Sobre Conductores.Se nota en la (Figura 9)
Figura 9 Argollas- Desaislar cable en la longitudnecesaria- Limpiar conductores desaislados.
- Enrrollar el extremo del conductoralrededor de la mandibula de la pinzaredonda ó del tornillo según eldiametro que se desee.- Pasar el extremo del conductor unastres veces entorno al mismo.- Doblar la argolla para que su centrocoincida con el eje del conductor.
También puede hacer de la manerasiguiente :
- Hacer la argolla y dejar el extremodel conductor en sentido paralelo aleje del mismo.
- Cerrar la argolla abrazándola por undelgado hilo de cobre.
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Otras formas de realizar empalmes: (Figura 10)
Figura 10 Empalmes con conectores tipo Wirenut
Se nota en la (Figura 10)
(Figura 10) UnionesLos dispositivos mecánicos de unión (Figura 11) que evitan las soldaduras sedenominan Conectores, pudiendo ser de tres tipos
Figura 11 Dispositivos Mecánicos
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Los conectores de derivación, (Figura 12) , son empleados en instalaciones a la vistacon prensahilos.
Figura 12 Conectores de derivación
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EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓNDespués del estudio de la unidad I, te sugiero que realices los siguientes ejercicios deauto evaluación, lo que permitirá fortalecer tus conocimientos.
I. Responda las siguientes preguntas.1. ¿Explica con tus propias que es acometida?
2. ¿Qué diferencia existe entre corriente directa y corriente alterna?
3. ¿Mencione los tipos de alimentación de energía que conoce?
4. ¿Mencione el código de colores de los conductores normados por el cien?
5. ¿Qué es caída de tensión?
II. Para los siguientes ejercicios determine la caída de tensión, de acuerdo alconductor seleccionado por usted, tomando en cuenta las normas establecidas por elCIEN.
1. En un circuito se tienen 6 salidas para alumbrado con unidades incandescentesde 150W c/uno. Las distancias entre ellas empezando por la última unidad son:8mt, 10mt, 10mt, 10mt, 8mt, la distancia desde la primera unidad al tablero es30mt. El voltaje nominal es de 127volt y la caída permitida es 3%
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2. Se tiene el siguiente censo de carga y se desea calcular la caída de tensión deacuerdo al conductor eléctrico seleccionado por usted.
III. Realice cada uno de los siguientes empalmes.
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UNIDAD II. DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN
1 - PROTECCIÓN A TIERRA. Tierra desde el punto de vista eléctrico, se considera queel globo terráqueo posee un potencial de cero ( o neutro); se utiliza como sumidero decorrientes indeseables. Sin embargo, puede suceder que por causas naturales(presencia cercada de nubes o descargas atmosféricas) artificiales (fallas eléctricas enuna instalación) una zona terrestre tenga en forma temporal una carga eléctricanegativa o positiva con respecto a otra zona (no lejana). Por esta razón puedenaparecer corrientes cuyos extremos están en contacto con zonas de potencialesdistintos. (Figura 13)
Figura 13 Diferencia de potencialToma a tierra. Es un electrodo enterrado en el suelo con una Terminal que permitaunirlo a un conductor es una toma de tierra. Este electrodo puede ser una barra o tubode cobre, una varilla o tubo de hierro o cualquier estructura que esté en contacto con latierra y que tenga una resistencia a tierra dentro de ciertos límites. (Figura 14)
Figura 14 Toma a tierraEn las instalaciones eléctricas debemos proteger y asegurar nuestras viviendas poreste motivo es necesario que se instale en nuestros hogares un polo tierra donde lavarilla o tubo tenga una longitud entre 3 y 5 pie de distancia y una la resistencia a tierraentre 0 y 16 ohmios, ya que de esta depende la facilidad con que las corrientesparásitas se drenen a tierra eléctrica
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Las mediciones de supervisión eléctrica, para las protecciones contra contactosindirectos, son dos:
1. Medida de la tierra de protección.2. Medida de tierra para la protección diferencial.
Los objetivos de la «puesta a tierra», son:§ Conducir a tierra (al suelo) todas las corrientes producidas por una falla de
aislamiento que haya energizado las carcazas de los equipos eléctricos..§ Evitar que en las carcazas metálicas de los equipos eléctricos aparezcan
tensiones que resulten peligrosas para la vida humana..§ Permitir que la protección del circuito (el disyuntor magneto-térmico) despeje la
falla en un tiempo no superior a los 5 segundos..§ Controlar el nivel de tensión (voltaje) que aparece en 1as carcazas de los
equipos eléctricos ante una falla de aislamiento, para que éste no alcancevalores superiores a las tensiones de seguridad, es decir, 65 volts, en ambientessecos o de bajo riesgo eléctrico (habitaciones interiores y secas) y 24 volts, enambientes húmedos o de alto riesgo eléctrico (a la intemperie, zonas dehumedad permanente, baños, etc.).
Para efectuar el ensayo de medición de una puesta a tierra, se deben tener presentelas siguientes condiciones previas:
§ La instalación debe estar «desenergizada».§ Se deben retirar las puestas a tierra de la instalación. Es decir, se debe
desconectar la conexión del conductor de puesta a tierra, con la toma a tierraprincipal (electrodo o barra copperweld).
§ La medición se efectúa utilizando un instrumento especial para la evaluación depuestas a tierra.
Este instrumento posee tres terminales, los cuales deben ser conectados como lo indicala (Figura 15) :§ Uno de los terminales se conecta a la puesta a tierra de la instalación (electro
copperweld).§ Los otros dos terminales se conectan a dos barras pilotos, que se deben clavar
en el terreno a distancias pertinentes.§ Posteriormente, se efectúa la medición haciendo girar la manivela del
instrumento.§ La aguja indicará el valor de la resistencia de la puesta a tierra.
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Figura 15 Medición puesta atierra
Para que la resistencia a tierra sea mínima es necesario que se realice una curación ala tierra de la siguiente manera.
Se coba el hoyo donde se va a instalar el polo tierra este debe quedar preferiblementecerca del panel eléctrico, con una longitud similar a la de la barra que se va a instalarluego se empieza a realizar varias capaz de sal, carbón y agua, hasta cubrir la puntasuperior de la varilla, cerca de donde va el conector de la varilla y el conductoreléctrico. (Figura 16)
Es necesario aplicarle agua aproximadamente una semana para conservar la humedad,y obtener una resistencia baja.
Figura 16
1.1- Identificación del Conductor de Tierra del Equipo
El conductor de conexión tierra -si no es desnudo- debe ser identificado ya sea con uncolor verde continuo o con un color verde continuo y una o más rayas amarillas. El colores especificado por el Código Nacional Eléctrico. La Sección también permite identificarel conductor de las siguientes formas:
a) quitando el aislamiento del conductor en la longitud expuesta,b) coloreando el aislamiento expuesto o cubriéndolo de verde,c) marcando los extremos expuestos con una cinta verde o etiquetas adhesivasde color verde.
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1.2- Instalación del Conductor de Tierra del Equipo(Figura 17)El conductor de tierra del equipo proporciona una trayectoria de baja impedancia alequipo de servicio. En el equipo de servicio se conecta al conductor del electrodo detierra, el cual proporciona una trayectoria al electrodo de tierra.
Cualquier conexión de baja resistencia (fuga) o conexión de resistencia cero (falla)entre un conductor no conectado a tierra (de fase o vivo) y un conductor conectado atierra, cubierta o chasis de equipo, produce una corriente eléctrica.
Figura 17 Instalación del conductorUna corriente de fuga a través de una conexión de baja resistencia puede ser drenadasin consecuencias serias. Las corrientes de fuga, sin embargo, pueden ser suficientes,para presentar un peligro de seguridad. La falla (Figura 18) de algunos dispositivos demicroprocesadores los cuales son conectados fase-a-tierra, puede generar corrientesde fuga peligrosas.
Figura 18
24
Toda corriente originada en la fuente de energía debe retornar a esa fuente. Lascorrientes de fuga retornan por medio de la tierra, y el voltaje del equipo será entoncesla cantidad de corriente (amperes) multiplicada por la resistencia de la trayectoria detierra al punto común de la fuente de energía (E=IR).
Una conexión de resistencia cero (corto circuito o falla) producirá como resultado que lacorriente total presente de falla fluya al punto de falla. Este valor de corriente es elvoltaje del sistema dividido por la suma de la impedancia de la fuente y la impedanciadel alambre en el lazo cerrado, desde el terminal de fase, a través de la falla, al terminalcomún (I=EZ)
2 - PROTECCIONES ELÉCTRICAS
DDeeppeennddiieennddoo ddeell ttiippoo ddee iinnssttaallaacciióónn EEllééccttrriiccaa,, llaa pprrootteecccciióónn ppuueeddee sseerr aallgguunnaa ddee lloossssiigguuiieenntteess ddiissppoossiittiivvooss;; ccaajjaa ccoonn ccuucchhiillllaass yy ffuussiibblleess,, iinntteerrrruuppttoorr tteerrmmoo mmaaggnnééttiiccoo,,iinntteerrrruuppttoorr ddee ppootteenncciiaa ((eenn aaiirree,, aall vvaaccííoo,, eenn aallggúúnn ggaass oo eenn aacceeiittee))..
2.1- FusiblesLos fusibles son elementos de protección constituidos por un alambre o una láminametálica dimensionados para fundirse a partir de una determinada intensidad decorriente.
Su capacidad de ruptura debe ser igual o mayor a la calculada para su punto deutilización, a la tensión de servicio. En todos los casos el fusible estará encapsulado ydebe ser desechado luego de su fusión (nunca reparado).
Existen fusibles rápidos, para que la fusión ocurra en forma instantánea cuando se llegaa una determinada intensidad y fusibles retardados para que la fusión ocurra en unplazo más prolongado; éstos se emplean generalmente para protección de motores concorrientes de arranque muy superiores a la nominal.Los fusibles más conocidos son: (Figura 19) Los de Tipo tapón, que estáncompuestos por un cuerpo de porcelana donde se aloja un trozo de alambre. En élcircula la corriente a proteger y es el que se funde en caso de sobrecargas ocortocircuitos.
Figura 19 Fusibles a rosca (tapón) y a cartucho tipo Diazed con cuerpo de porcelana ypartes metálicas en bronce
25
Los fusibles de rosca Edison se permiten hasta intensidades de 30 Ampere; por otraparte se especifica que los fusibles hasta 60 Ampere serán del tipo cerrado y paramayores intensidades del tipo cerrado o abierto.
Los de alta capacidad de ruptura (NH) (Figura 20) se emplean en casos de elevadosconsumos y proveen protección para cortocircuitos de alta intensidad y parasobrecargas, con acción rápida o retardada.
Figura 20 Cartucho fusible de alto poder de ruptura tipo NH tamaños 1 y 2 hasta 500 V.según normas DIN 636 o IEC 269
Los de tipo lámina se emplean en instalaciones de mayor envergadura y consisten enuna lámina cambiable colocada dentro de un cartucho de material aislante.
26
2.2- Aplicaciones de los Fusibles
De acuerdo al elemento protegido la combinación de fusibles habitualmente empleadaes:
27
Los Parámetros de funcionamiento para cada tipo de fusible están especificados porlas normas IEC 269 y VDE 636 para los de baja tensión y en la IEC 620 para los de altatensión.
3 - ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANIOBRALos elementos que combinan las características de protección y maniobra pueden serde tipo térmico, magnético o termo magnéticos. (Figura 21)
Los protectores magnéticos se utilizan para cortes rápidos y están constituidos por unabobina con un núcleo de hierro que acciona un interruptor de la instalación cuandorecibe la sobre intensidad
Los protectores térmicos se emplean para cortes lentos y están constituidos por dosmetales con distinto coeficiente de dilatación, soldados entre ellos en toda su superficie,que por efecto Joule sufren una curvatura que produce la desconexión de la instalación.
Los interruptores automáticos termo magnéticos son los de empleo más común; sonuna combinación de las protecciones magnéticas con las térmicas, actuando antecualquiera de los casos que se presenten.
La ventaja de este tipo de dispositivos es la facilidad de reposición del servicio y queevita el posible empleo de fusibles improvisados en caso de tener que reponerlos.
Figura 21 Elementos de protección y maniobra3.1 - Criterios de selección de Interruptores TermomagnéticosPara la selección del interruptor se deben considerar los siguientes parámetroscaracterísticos: (Figura 22)
28
Figura 22
29
En (Figura 23) se puede observar un corte de estos dispositivos:
Figura 23 Corte de dispositivo
30
Los interruptores termomagnéticos se pueden montar sobre riel DIN, como se puedeobservar en la figura siguiente: (Figura 24)
Figura 24 Montaje sobre riel3.2- Protección complementaria con Interruptores Diferenciales por Corriente deFugaEl interruptor diferencial (Figura 25ª y b) es un aparato destinado a producir el corte dela corriente eléctrica cuando por causas accidentales, desperfectos o maniobrasdefectuosas una persona queda bajo los efectos de aquélla; se emplea paracomplementar las medidas clásicas de protección contra contactos directos.
Figura 25 a y bLos interruptores diferenciales para uso en instalaciones domiciliarias deberán estardiseñados para funcionar automáticamente cuando la corriente de fuga exceda.Los interruptores diferenciales están compuestos (Figura 26) esencialmente por eltransformador toroidal de intensidad, el disparador y el órgano de maniobra. Losconductores necesarios para el paso de la corriente, incluyendo el neutro, se pasan através del transformador.
Figura 26 Componentes
31
Su principio de funcionamiento se basa en que al producirse un contacto casual através de la persona se produce una descarga que genera de manera instantánea undesequilibrio entre las intensidades de entrada y salida de la instalación. Esedesequilibrio, constituido por una pequeña diferencia de intensidad que queda libre, esel que pone en accionamiento un circuito auxiliar que actuará sobre el interruptordesconectando la instalación.Según se conectan a las barras colectoras de los tableros de distribución o centros decarga, pueden ser del tipo atornillado o del tipo enchufado, se fabrican en las siguientescapacidades:
§ Un polo (Una fase)15 A , 20 A, 30 A, 40 A, 50 A,
§ Dos polos (Dos fases)15 A, 20 A, 30 A, 40 A, 50 A, 70 A,
§ Tres polos (Tres fases)15 A, 20 A, 30 A, 40 A, 50 A, 70 A, 100 A, 125 A, 150A , 200 A, 225 A, 300 A, 350 A, 400 A, 500 A, 600 A.
4- CENTROS DE CARGA O TABLEROS DE CONTROL
Se denomina centros de carga al dispositivo (Figura 27) en el cual se concentra laenergía con la que se abastecerá cierta instalación eléctrica o sector de la misma, y deahí se ramifican los circuitos que alimentan a las cargas y equipos que se energizarán.
Los centros de carga constan de barras concentradoras y acoplamientos para colocarlos interruptores con los que se protegerán los circuitos derivados.
Las barras concentradoras tienen las dimensiones necesarias para resistir lascorrientes nominales para las que fueron diseñadas, así como las corrientes decortocircuito sin sufrir daños que vean mermadas sus condiciones de operación.
Figura 27 Tableros de control
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Los centros de carga se fabrican ya sea monofásicos, bifásicos o trifásicos y en unagran diversidad de capacidades de conducción de corriente y componentes(Figura 28). Algunos de ellos traen consigo un interruptor principal.
(Figura 28) componentesLa elección de un centro de carga o panel eléctrico depende de las cargas a conectaren una Instalación Eléctrica o red de distribución(Figura 29) .
Figura 29 Red de distribución
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Donde:1. - Fusible de 100 A.
2. - Medidor de energía eléctrica.
3. - Interruptor trifásico termo magnético
4. - Interruptor diferencial
5. - Interruptor bipolar termo magnético
4.1 – Balance de Paneles EléctricosAl decidir la asignación de cargas o los diferentes circuitos deben tenerse presentes lasnecesidades lógicas y económicas.
Normalmente para áreas habitacionales se usan circuitos de 15 a 20 Amp, comomáximo; En las instalaciones eléctricas industriales, se utilizan circuitos con cargasmúltiples, cuya capacidad dependerá de la corriente de demanda.
Las salidas para usos especiales deben tener su propia alimentación y protección, esposible que algunos circuitos queden con muy poca carga y convenga tenerlosalimentados por separado (ejemplo dos focos de alumbrado en una torre lejana).De este modo se van decidiendo grupos de cargas que constituyen los circuitos deltablero. Después es recomendable establecer un sistema para asignarles un lugar físicoen el tablero.De este modo se van decidiendo grupos de carga que constituyen los circuitos deltablero. Si se trata de un panel 2 , se divide la carga en dos, de tal manera que con lacombinación de los circuitos se obtenga una diferencia mínima entre las cargasconectadas a cada fase del 10%. En los centros de cargas 3 , se dividen las cargas entres, debiéndose tener mucho cuidado con la distribución de cargas monofásicas, lascuales si no se distribuyen bien producen desbalance
34
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓNDespués del estudio de la unidad II, te sugiero que realices los siguientes ejercicios deautoevaluación, lo que permitirá fortalecer tus conocimientos.
I. Responda las siguientes preguntas según lo estudiado.1. ¿En que consiste la protección a tierra?
2. ¿Cuáles son los objetivos de la puesta a tierra?
3. ¿Qué condiciones deben cumplir para realizar la medición a tierra?
4. ¿Cómo se conecta el equipo de medición a tierra?
5. ¿Qué es tensión de paso?
6. ¿Qué es tensión de toque?
7. Mencione los elementos de protección?
8. ¿Qué es un centro de carga?
II. Se desea balancear el panel eléctrico, para cada uno de los siguientes censosde carga.
1. 4 Contactos de uso general de 120v, 1536w, cada uno.20 Luminarias fluorescentes de 2x40W, 120V, c/unaContactos dobles para computadora e impresora 2380W, 120VIluminación de baño, vestidores y garita 120V, 420W2 A/A de 23000BTU, 220V, 15A, c/una
35
2. Un compresor 15KW, 240V,30A, 3Un taladro vertical 1.5KW, 7.8A, 240V, 3Una roscadora 10A, 850W, 1Un A/A 30000BTU, 3460W, 15A, 28 Luminarias de 2x40W, 120V, 1
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PANEL ELÉCTRICO: _______________________________ (Voltios)
Panel Eléctrico de: ___________________________________ Marca: _______________________________ De: _________ Espacios,___________ Fases
Capacidades de las Barras: _________________ Amperios
DescripciónCarga
enKW
Sección delconductor
DisyuntorAmp.
Por Fase Ckto CktoAmp. Por
Fase DisyuntorSección
delconducto
r
Carga enKw Descripción
Tipo Amp Polo A B C A B C Tipo Amp Polo
R S T NN NN
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PANEL ELÉCTRICO: _______________________________ (Voltios)
Panel Eléctrico de: _________________Marca: _______________________________ De: _________ Espacios, ___________ Fases
Capacidades de las Barras: _________________ Amperios
DescripciónCarga
en KW
Seccióndel
conductorDisyuntor
Amp. PorFase Ckto Ckto
Amp. PorFase Disyuntor Sección
delconductor
CargaenKw
DescripciónTipo Amp Polo A B C A B C Tipo Amp. Polo
R S NN NN
34
UNIDAD III. CANALIZACIONES1- CONCEPTOSSe entiende por canalizaciones eléctricas a los dispositivos que se emplean en lasinstalaciones eléctricas para contener a los conductores de manera que quedenprotegidos contra deterioro mecánico y contaminación, además protegen a lasinstalaciones contra incendios por arcos eléctricos que se presentan encondiciones de cortocircuito.
Los medios de canalización más comunes en las instalaciones eléctricas sontubos conduit, ductos y charolas.
2 – TUBO CONDUIT METALICO. Es un tipo de tubo (metal o plástico) usado paracontener y proteger los conductores eléctricos en una instalación.
Los tubos conduit metálicos pueden ser de acero o aleaciones especiales, lostubos de acero a su vez se fabrican en tipos pesado, semipesado y ligero,distinguiéndose uno de otro por el espesor de la pared.
Tubo conduit de acero pesado (pared gruesa). Se encuentran en el mercado enforma galvanizada o con recubrimiento negro esmaltado, normalmente en tramosde 3m de longitud con roscas en ambos extremos. Se usan como conectores paraeste tipo de tubo los llamados coples, niples (corto y largo). (Figura 30)
Los tubos rígidos (metálicos) de pared gruesa del tipo pesado y semipesado sepueden emplear en instalaciones visibles u ocultas ya sea embebido en concreto oembutido en mampostería, en cualquier tipo de edificios y bajo cualquier condiciónatmosférica. También se pueden usar directamente enterrados recubiertosexternamente para satisfacer condiciones más severas.
Figura 30 Tubo de pared gruesa
Tubo conduit metálico de pared delgada. (Figura 31) A este tubo se le conocetambién como tubo metálico rígido ligero (conduit EMT), su uso es permitido eninstalaciones ocultas o visibles ya sea embebido en concreto o embutido enmampostería en lugares de ambiente seco no expuesto a humedad o ambientecorrosivo.
35
No se recomienda en lugares que durante su instalación o después de esta estéexpuesto a daño mecánico. Tampoco se debe usar directamente enterrado o enlugares húmedos o mojados, así como en lugares clasificados como peligrosos.
Figura 31 Tubos conduit de pared delgadaTubo conduit metálico flexible. (Figura 32) Para su aplicación se recomienda suuso en lugares secos donde no esté expuesto a corrosión o daño mecánico, osea que se pueda instalar embutidos en muro o ladrillo o bloques similares asícomo en ranuras en contacto.
No se recomienda su aplicación en lugares en donde se encuentre directamenteenterrado o embebido en concreto, tampoco se debe usar en lugares expuestos aambientes corrosivos. Su uso se acentúa en las instalaciones de tipo industrial,como último tramo para conexión de motores eléctricos. “cuando se use tuboconduit como canalización, fija a un muro o estructura se deben usar para sumontaje o fijación abrazaderas, grapas o accesorios similares debiendo colocarsea intervalos no mayores de 1.5 m o 0.3 m como máximo, con respecto a cada cajao accesorio.
Figura 32 Tubo conduit metálico flexible
3 -TUBO CONDUIT DE PLÁSTICO (PVC).El tubo conduit de PVC debe ser auto extinguible, resistente al aplastamiento, ala humedad y a ciertos agentes químicos. (Figura 33)
El uso permitido del tubo conduit de PVC se encuentra en:a) Instalaciones ocultab) Instalaciones visibles en donde el tubo no esté expuesto a daño
mecánico.c) En ciertos lugares en donde no existen agentes químicos que no afecten
al tubo y sus accesorios.d) En locales húmedos o mojados instalados de manera que no le penetre el
agua y en lugares en donde no les afecte la corrosión que exista en mediosde ambiente corrosivo.
e) Directamente enterrados a una profundidad no mayor de 0.5 m a menosque se proteja con un recubrimiento de concreto de 5 cm de espesor comomínimo.
36
El tubo conduit PVC no debe ser usado en las siguientes condiciones:a) En locales o áreas que se consideren peligrosasb) Para soportar luminarias u otros equiposc) En lugares donde la temperatura del medio más la producida por los
conductores exceda a 70ºC. (Figura 34)
El tubo conduit de PVC se fabrica en diámetros de ½ pulgada a 4 pulgadas.
Figura 33
Figura 34Los accesorios para montaje de caños son:(Figura 35)
Figura 35
37
4- ACCESORIOS QUE SE UTILIZAN EN LAS CANALIZACIONES(Figura 36)
Figura 36 tipos de accesorios
38
5 - DUCTOS.5.1 UtilizaciónSe utilizan sólo en instalaciones eléctricas visibles, se fabrican canales de láminade acero de sección cuadrada o rectangular, se aplica en instalaciones industrialesy laboratorio. Puede usarse para circuito alimentadores y circuitos derivados seemplea también en edificios multifamiliares y de oficina, su instalación requiere dealgunas precauciones como por ejemplo: que no existan tuberías de aguacercanas o bien se restringe su uso en áreas catalogadas como peligrosas.
Los ductos ofrecen mayor espacio para alojar conductores y son más fáciles dealambrar, teniendo mejor aprovechamiento de la capacidad conductiva de losconductores al tener mejor disipación de calor, como desventaja tenemos mayormantenimiento y costo.
Se permite un máximo de 30 conductores hasta ocupar un 20% del interior delducto, en caso de empalmes y derivaciones puede ser hasta un 75%.
El empleo de ductos en las instalaciones industriales, de laboratorios, edificios deviviendas o edificios de oficinas tienen ventajas como:
§ Fácil de instalar§ Se surte en tramos de diferentes medidas lo que hace versátil su
instalación§ Se tiene facilidad y versatilidad para la instalación de conductores dentro
del ducto teniéndose la posibilidad de agregar más circuitos a lasinstalaciones ya existentes.
§ Los ductos son 100% recuperables cuando se modifican las instalaciones yse vuelven a usar.
§ Son fáciles de abrir y conectar derivaciones para alumbrado o fuerza§ Facilita la ampliación en las instalaciones eléctricas.
Instalación prefabricada con ducto. (Figura 37)
Figura 37 Instalación de ductos
39
Ejemplos de instalaciones utilizando ductos. (Figura 38)
Figura 38 Ejemplo de instalaciones6- CHAROLAS.El uso de charola tiene aplicaciones parecidas a las de los ductos con algunaslimitaciones propias de los lugares en que se hace la instalación.
Recomendaciones:1) Procurar alinear los conductores de manera que guarden siempre la misma
posición relativa en todo el trayecto de la charola, especialmente los decalibre grueso.
2) En el caso de muchos conductores delgados es conveniente hacer amarresa intervalos de 1.5 a 2 m. Aproximadamente, procurando colocar etiquetasde identificación cuando se traten de conductores de varios circuitos, en elcaso de conductores de calibre grueso los amarres se pueden hacer cada 2a 3 m.
3) La fijación de conductores que vayan a través de charolas por trayectoriasverticales muy largas es recomendable que los amarres se hagan conabrazaderas especiales en lugar de usar hilos de cáñamo.
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Ejemplo del uso de charolas en las instalaciones eléctricas.(Figura 39)
Figura 39 Uso de charolas7 - CAJAS Y ACCESORIOS PARA INSTALACIONES ELECTRICASTodas las conexiones de conductores o uniones entre conductores se debenrealizar en cajas de conexión aprobadas para tal fin y que puedan ser accesiblespara poder utilizarse en el alumbrado.
§ Todos los apagadores y salidas para lámparas se deben encontraralojados en cajas y en forma similar los contactos.
§ Las cajas se construyen metálicas y de plástico según se usen parainstalaciones con tubo conduit metálico o con tubo de PVC.
Las cajas metálicas se construyen de acero galvanizado de cuatro formas:
Cuadradas, octagonales, rectangulares y circulares, se fabrican de varios anchos,profundidades y perforaciones para acceso de tuberías. Existen perforacionespara acceso de tubería, perforaciones en las caras laterales y en el fondo.
Dimensiones de caja de conexión. (Figura 40) Tipo rectangular. 6 x 10 cm debase por 3.8 cm de profundidad con perforaciones para tubo conduit de 13 mm dediámetro.
41
Figura 40 Dimensiones de cajas de conexión
Tipo redondas. Diámetro de 7.5 cm y 3.8 cm de profundidad con perforacionespara tubo conduit de 13 mm de diámetro, son de poco uso en la actualidad.
Tipo cuadradas. Estas cajas tienen distintas medidas y se clasifican de acuerdocon el diámetro de sus perforaciones en donde se conectan los tubos,designándose así como cajas cuadradas de 13, 19, 25, 32 mm , etc.
En instalaciones residenciales o de casas de habitación se usan cajas cuadradasde 13 mm de diámetro, que son cajas de 7.5 x 7.5 cm de base con 38 mm deprofundidad. En estas sólo se sujetan tubos de 13 mm ( ½ pulgada).
Aún cuando no hay una regla general para aplicaciones de los distintos tipos decajas, la práctica general es usar la de tipo octogonal(Figura 41a) para salidas dealumbrado (lámparas) y la rectangular y cuadrada(Figura 41b) para apagadores ycontactos.
Figura 42 Dimensionamiento en la caja Figura 41 a b Cuadrada y Octagonal
42
Se recomienda que todos los conductores que se alojen en una caja deconexiones incluyendo empalmes, aislamientos y vueltas, no ocupen más del 60%del espacio interior de la caja. (Figura 42)
En caso de las cajas metálicas se deben tener cuidado que los conductoresqueden protegidos para evitar corto circuito entre la caja y el conductor.
Tipos de cajas y sus accesorios. (Figura 43)
Figura 43 Cajas y accesorios
43
EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN
Después del estudio de la unidad I, te sugiero que realices los siguientes ejerciciosde autoevaluación, lo que permitirá fortalecer tus conocimientos.I. Conteste las siguientes preguntas.1. ¿Mencione los tipos de tubos que se utilizan en las instalaciones eléctricas?
2. ¿Mencione los tipos de canalizaciones y explique cada uno de ellas?
3. ¿Dónde se utilizan las cajas de conexión?
4. ¿Mencione los tipos de cajas de conexión?
44
UNIDAD VI. DISPOSITIVOS ELECTRICOS1- INTERRUPTORES O APAGADORES1.1- ConceptoTipos de interruptores o apagadores. Los interruptores o apagador se define comoun dispositivo pequeño de acción rápida, de operación manual, los cuales se usanpara el control de aparatos pequeños domésticos y comerciales, debido que laoperación de los interruptores es manual, los voltajes nominales no deben excederlos 600volt.1.2- Tipos de interruptoresExisten diferentes tipos de apagadores el más simple es el de una vía, con dosterminales que se usa para “prender” o “apagar” una lámpara u otro objetodesde un punto sencillo de localización, estos interruptores los fabrican para120volt, 15Amp.
Apagador de tres vías. Se usan principalmente para apagar o encender lámparasdesde dos puntos diferentes, por lo que se requieren dos apagadores de tres víaspara cada instalación, este tipo de interruptor posee tres terminales.
Su instalación es común en entradas de casas o pasillos, en donde por comodidadno se quiera regresar a apagar una lámpara.
Apagador de cuatro vías o cruce. Se usan principalmente para apagar oencender lámparas desde tres puntos diferentes, por lo que se requieren dosapagadores de tres vías y uno de cuatro vías para cada instalación, este tipo deinterruptor posee cuatro terminales.Su instalación es común en entradas de casas o pasillos largos en donde serequiera apagar o encender una luminaria desde tres puntos diferentes.
Tipos de apagadores o interruptores existentes(Figura 44)
Figura 44 Tipos de apagadores existentes
45
También se utilizan para algunas aplicaciones los Dimmers (Figura 45) se utilizanpara controlar el nivel de iluminación requerida.
Figura 45 Dimmers
2 - CONTACTOS O TOMACORRIENTES.
Los contactos se usan para enchufar (conectar) (Figura 46) por medio de clavijasdispositivos portátiles tales como lámparas, taladros, radios, televisores,tostadoras, licuadoras etc.
Figura 46 Contactos o tomacorrientesEstos contactos deben de ser para una capacidad nominal no menor de 15 Amp,120volt, y para 10 Amp, 220volt.
Los contactos pueden ser sencillos o dobles del tipo polarizado (para conexión atierra) y aprueba de agua. (Figura 47)
Figura 47 Contacto a tierra
46
En los casos más comunes vienen sencillos pero se pueden instalar en cajascombinados con apagadores. (Figura 48)
Figura 48 Interruptores sencillosAdemás existen interruptores combinados con tomacorriente (Figura 49)
Figura 49 Interruptores combinados
47
En (Figura 50) se incluyen otras configuraciones típicas de tomacorrientes yfichas para diferentes sistemas monofásicos de dos y tres hilos y su designaciónde acuerdo al Standard americano (NEMA):
Figura 50 Configuraciones Monofásicas3- INSTALACIONES DE SEÑALIZACIÓN Y LLAMADA (TIMBRES)
El timbre o campanilla (Figura 51) consiste en un electroimán cuya armadura estáunida a una lámina elástica de acero fijada a su soporte. Al cerrar el circuito con elpulsador circula corriente por el electroimán de modo que se forma un campomagnético que atrae la armadura hacia el núcleo.
La atracción brusca hace que el martillo dé un golpe produciendo un sonido corto.En ese momento se interrumpe la corriente, cesa el campo magnético y la láminaelástica vuelve a su posición original.
Las campanillas se alimentan de corriente continua o de alterna a través de untransformador con secundario de 24 V. como máximo.
La reglamentación de instalaciones eléctricas domiciliarias establece que lascampanillas, sistemas de alarmas y de señalización se alimenten por medio decircuitos independientes desde el tablero.
Las principales líneas de productos eléctricos para instalaciones domiciliariascuentan con módulos específicos para estas aplicaciones, como ser:
48
Figura 51 Módulo de campanilla / zumbador de baja tensión
4 - LAMPARASEl desarrollo de nuevas tecnologías ha permitido la realización de una notablegama de lámparas destinadas a las aplicaciones, No obstante, las fuentesluminosas eléctricas se pueden clasificar en dos grandes categorías:
• De irradiación por efecto térmico (lámparas de incandescencia); (Figura 52)
• De carga en gas o vapores (lámparas fluorescentes, de vapor de mercurio,de sodio, etc.).
Para decidir qué tipo de lámpara se va a utilizar es necesario tener en cuenta lassiguientes características:
Potencia nominal: las proporciones (área del local) de la instalación bajo el puntode vista eléctrico (sección de los conductores, tipos de protección etc.)
4.1 – Lámparas Incandescentes
Las luminarias incandescentes, (Figura 52) que se mostraran en las figurassiguientes son solamente de enroscar el bombillo en el cepo.
Figura 52 Lámparas incandescentesLas ampollas pueden ser, clara, ó bien esmerilada u opalizada para reducir laluminancia y deslumbramiento.
49
Mientras que las luminarias Fluorescentes como se muestran en las figuras esnecesario armar las partes que la constituyen como es: el transformador obalastro, junto con sus uñas o patitas que la sujetan
4.2- Lámparas FluorescentesDe carga en gas o vapores (Figura 53) (lámparas fluorescentes, de vapor demercurio, de sodio, etc.).
Figura 53 Lámparas fluorescentes
Conexiones de cada una de las lámparas fluorescentes: Se clasifican de acuerdoa su potencia de funcionamiento, como: 1x20W, 1x40W, y 2x40W.donde
1 -------- Cantidad de luminarias a instalar.20W ----- Potencia de la luminaria a instalar.
Conexión de Luminaria fluorescente de 1x20W. (Figura 54)Esta luminaria posee un elemento llamado star el cual excita ala luminaria hastaque esta enciende, se simboliza con la letra S.
Figura 54 Conexión de 1 x 20
50
Conexión de Luminaria fluorescente de 1x40W. (Figura 55)
Figura 55 Conexión de 1 x 40Conexión de Luminaria fluorescente de 2x40W.(Figura 56)
Figura 56 Conexión de 2 x 40
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EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓNDespués del estudio de la unidad I, te sugiero que realices los siguientes ejerciciosde auto evaluación, lo que permitirá fortalecer tus conocimientos.
I. Responda las siguientes preguntas.1. ¿Qué es un interruptor?
2. ¿Mencione los tipos de interruptores existentes?
3. ¿Qué es un tomacorriente?
4. ¿En que consiste un timbre?
5. ¿Cómo se clasifican las luminarias?
6. ¿Realice la conexión de cada una de las luminarias fluorescente?
52
UNIDAD V. TENDIDO DE INSTALACIONES ELECTRICASDOMICILIARES
1 – ESQUEMAS ELECTRICOS.1.1 – Simbología
• Esquema de Instalación
• Esquema Descompuesto
• Esquema Coherente
Para poder realizar cada uno de estos esquemas es necesario familiarizarse conla simbología a utilizar, la cual se presenta a continuación.
Denominación Esquema deconjunto en
representaciónCoherente
Esquema deconjunto en
representaciónDescompuesta
Esquema deconjunto en
representaciónInstalación
Fuente de tensiónen general
Líneas de marcopara indicarelementos de uncircuito ó carcasa
Caja de distribución
Conexión activa engeneral.
Pulsador
Interruptor sencillo
Interruptor serie
53
Interruptor deconmutación
Interruptor deconmutación
Interruptor de cruce
Tomacorriente concontacto deprotección
1.2 - DIVISION DE ESQUEMAS ELECTRICOS
• Esquema de Instalación
• Esquema Descompuesto
• Esquema Coherente
1.2.1- Esquema de instalación. Es una representación unipolar para elalumbrado o para una instalación de fuerza que usualmente se dibujan en laposición real en los planos de construcción.
El esquema de instalación muestra los dispositivos a conectar y el alumbrado sinindicar los puntos de empalme.
Ejemplo de este tipo de esquema (Figura 57)
Figura 57 Esquema de Instalación
54
1.2.2 Esquema de descompuesto. Se disponen y dibujan los símboloscorrespondientes a los aparatos eléctricos, en forma repartida, para que se puedaseguir fácilmente cada trayectoria. (Figura 58)
Tiene preferencia la agrupación rectilínea de las diferentes trayectorias, evitandointersecciones.
Figura 58 Esquema de descompuesto
1.2.3- Esquema coherente. (Figura 59) Este esquema muestra todas las partesde un dispositivo o de un grupo de dispositivos en agrupamiento correcto conalambrado de todos los polos y con la indicación de todas las conexiones activas.
Nota: Este tipo se puede aplicar solamente para esquemas simples.
Figura 59 Esquema coherente
55
2 - INSTALACIONES ELÉCTRICAS EXTERIORES
Las Instalaciones Eléctricas Exteriores para realizarse, requieren delcumplimiento de la normativa en vigor, de la observación de sus prevenciones yprotecciones, y deben ceñirse a todo lo exigido en las reglamentacionescorrespondientes. (Figura 60)
Tengamos en cuenta la influencia de los factores atmosféricos tales comodescarga de rayos, lluvias o vientos fuertes para instalaciones de iluminaciónexterior (pública o privada), instalaciones sobre postes y todas las instalacionesrealizadas en exteriores.
Figura 60 Instalaciones eléctricas exteriores
Alumbrado Exterior, tanto público como privado, debe efectuarse como mínimo,con conductores de 6 mm2 de sección y con un aislamiento de 1000 voltios.Debe ir enterrado en zanjas de 60 cm. de profundidad sobre lecho de arena y conun material avisador, como bandas de material plástico o tejas de cerámica.Este procedimiento previene de posibles accidentes futuros, si se realizanexcavaciones, para no cavar en el recorrido de la zanja y cortar el conductor, puesal chocar la pala con ese elemento avisador, justamente lo que hace es avisar desu existencia.Cada luminaria al exterior lleva una piqueta de toma de tierra y además unaprotección con fusibles, con acceso solamente para personal de servicio.
Acometida es el enlace entre la red de distribución de la empresa de electricidadcon la caja general de protección del edificio.Las acometidas pueden ser subterráneas y aéreas.Las acometidas y las derivaciones individuales de la red general a los suministrostienen iguales condiciones de instalación que las de alumbrado, en relación aconductores y zanjas.
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Además deberá considerarse la interferencia con otras instalaciones de gas oagua, las mismas deben tener una separación mínima entre ellas de 20 cm.
Consejos para la seguridad eléctrica en el exteriorLa instalación eléctrica en el exterior de la vivienda debe someterse a máscuidados sí cabe que la del interiorEn las viviendas unifamiliares que disponen de una pequeña zona en la que sedesea colocar algún tipo de luz hay que tener mucho cuidado a la hora de realizarla instalación eléctrica correspondiente. Por ejemplo, cuando se va a utilizar unaescalera hay que colocarla lejos de los cables eléctricos y los cables quesuministran directamente el servicio de electricidad del hogar. Hay que tener encuenta que casi todas las escaleras pueden conducir electricidad, y por supuestolas más peligrosas son las de metal. Por lo tanto hay que ubicar la escalera a unadistancia lo suficientemente grande como para no entrar en contacto con loscables.Por otra parte si se desea decorar la parte exterior de la vivienda con algún tipo deluz, generalmente en Navidad, hay que procurar alejar las luces y todas lasdecoraciones de los postes de electricidad.
3 - INSTALACIONES ELÉCTRICAS INTERIORES
Las Instalaciones Eléctricas Interiores tienen ciertas particularidades y serealizan en distinta forma que las exteriores; todas ellas deben respetar lanormativa en vigor o el código de instalaciones eléctricas nicaragüense (CIEN).
Las instalaciones eléctricas interiores son un conjunto de circuitos formados por unconductor de fase, un neutro y uno de protección. (Figura 61) Partiendo desde el cuadro general de distribución, alimentan a cada punto deutilización en el interior del edificio.
Figura 61 Instalaciones eléctricas interiores
A continuación se indican las instalaciones más comunes en los interiores deedificios.
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4-INSTALACIONES EMPOTRADASse efectúan con tubo corrugado de PVC realizadas directamente en la obra o en elyeso, situándose dentro de unas regatas hechas con anterioridad.
Son fáciles de realizar para el electricista pero requieren de la ayuda del albañil.Todos los mecanismos eléctricos, tanto los interruptores, como enchufes y cajasde conexiones, se instalan sobre cajetines empotrados.
RegletasNo deben discurrir en diagonal por la pared.Las regletas siempre se hacen perpendiculares al suelo, es decir, de arriba abajo.Si hubiera un cruce en diagonal de una regleta, se hace más largo el tramocorriendo el riesgo de debilitarla apareciendo luego grietas o desmoronamientosen la pared.
Cajas de empalmes.Se deben empotrar a nivel, ya que si se instalan torcidos o descuadrados, tambiénlos mecanismos lo estarán y por otro lado, desmerece el acabado de la obra.Deben instalarse siempre a la misma distancia del repello de la pared:Para interruptores a 90 cm. del nivel del piso terminado.Para enchufes a 30 cm. del nivel del piso terminado.Estas distancias pueden modificarse si la dirección de obra lo evalúa y decideelevarlas o bajarlas por razones de diseño u otras.
Distancias:Para interruptores a 110 cm. del nivel del piso terminado.Para enchufes a 50 cm. del nivel del piso terminado.Para los cabeceros de las camas a 80 cm. del nivel del piso terminado.Siempre hablamos del nivel del piso terminado.
Instalaciones Sobre Falsos TechosLas Instalaciones Sobre Falsos Techos se sitúan bajo tubo corrugado tal como enlas empotradas, pero en este caso van grapadas al techo de obra.Al colocarse el falso techo van protegidas. Se recomienda que el falso techo searegistrable en algún tramo importante de la instalación para poder acceder en casode requerirse mantenimiento o reparaciones.
Conducciones por CanalesLos conductores pueden alojarse en canales metálicos o plásticos, adosados atechos o paredes.Este es un sistema eficaz para líneas distribuidoras; por lo general se ejecutasobre falso techo.Si los canales alojan líneas diferentes, por ejemplo de alumbrado, líneas detransmisión de datos o de enchufes.Nunca deben realizarse las conexiones dentro de los canales; para las conexionesse instalan cajas de conexión en su parte exterior.
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Los canales son prácticos en caso de rehabilitación de edificios públicos. Paraotros casos se instalan los canales vistos, como molduras o zócalos, permitiendoasí cambios posteriores en despachos u otros lugares de trabajo; de manera queresulta sencillo cambiar de lugar interruptores o enchufes.
Conducciones Bajo Suelo FlotanteEste es un sistema costoso en su ejecución pero muy apropiado para grandesedificios de oficinas.En estos casos de suelos elevados sobre nivel del piso terminado de la obra, seinstalan los conductores en canales especiales.En la superficie se colocan repartidas las cajas registrables equipadas con tomasde corriente o de transmisión de datos.Realizada la instalación y ya en funcionamiento, pueden modificarse lasubicaciones de los despachos, disponiendo al mismo tiempo de ambientesdiáfanos sin tabiquería divisoria.
Conducciones Bajo Tubo VistoEste es un sistema de bajo costo y de gran resistencia ante malos tratos, golpes,aunque no resulta muy estético.Suele realizarse en instalaciones industriales o locales de servicio, donde losconductores van bajo tubo rígido de PVC grapado directamente a la pared.Si es un local donde hay riesgo de golpes, como para destruir los tubos, se realizala instalación bajo tubo de acero galvanizado.En locales con riesgo de incendio o explosión, como por ejemplo en una sala decalderas, esta instalación es de cumplimiento obligado.
5- REQUISITOS DE SEGURIDAD EN INSTALACIONES ELECTRICAS
5.1- Importancia de Conexión a tierraEl conectar los circuitos a tierra se hace para proteger a los habitantes de lascasas y por ende a la misma casa. (Figura 62) Tomando esta precaución se reducen los riesgos de completar un circuito a tierrapor intermedio de una persona con el agravante de electrocutarla, también sereducen los riesgos de incendio. En las figuras abajo se ilustra lo antesmencionado.
Figura 62 Conexión a tierra
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5.2- Detectar una instalación eléctrica defectuosaEl envejecimiento de los materiales aumenta el riesgo de accidente (Figura 63)Se estima que unos 17 millones de hogares tienen instalaciones eléctricasinadecuadas, según datos de las Instalaciones Eléctricas. El riesgo de accidenteeléctrico aumenta conforme pasan los años y se produce el envejecimiento de losmateriales. Unas normas básicas de seguridad y la revisión de los principalescomponentes de la instalación, ayudan a asegurar el buen funcionamiento de laelectricidad en el hogar.
Figura 63 Instalaciones Eléctricas defectuosa
5.3 - Requisitos de seguridad
Siempre que se prueben las instalaciones eléctricas o se cambien fusibles, debede hacerse con sumo cuidado considerando la posibilidad de que hay energíaeléctrica. Esto es una medida de precaución para evitar un choque eléctrico.
Se considera que una instalación eléctrica es segura cuando tiene:§ Red de tierra y tomas de corriente con toma de tierra.§ El material aislante de los conductores de tierra suele ser verde y amarillo.§ Al menos un diferencial que permite la desconexión automática de la
alimentación ante una sobrecarga.§ Interruptores automáticos en cada circuito.§ Dispositivos de protección de acuerdo a la sección de cada conductor.§ Es conveniente que no se toquen al mismo tiempo un conductor vivo y el de
tierra.§ No es conveniente pararse en piso mojado.§ Es conveniente pararse en una tabla la cual servirá de aislante.§ Usar zapatos con suela de caucho (hule).§ Herramientas con mangos aislados.
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EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN
Después del estudio de la unidad I, te sugiero que realices los siguientes ejerciciosde autoevaluación, lo que permitirá fortalecer tus conocimientos.
I. Responda la siguiente pregunta.1. ¿Mencione los tipos de esquema de instalaciones eléctrica que conoce?
2. ¿En que consisten las instalaciones eléctricas exteriores?
3. ¿Explique las particularidades de las instalaciones eléctricas interiores?
3. ¿Mencione los requisitos de seguridad que deben tomarse en cuenta en lasinstalaciones eléctrica?
II. Dado los esquemas de instalación realice el esquema coherente.
a.
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b.
c.
d.
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GLOSARIO
Zumbador:Dispositivo que emite un sonido.
Contador de energía eléctrica:Aparato destinado a medir el consumo de energía eléctrica tanto activa comoreactiva. Su conexión es similar al vatímetro.
Acometida:Línea de conexión entre el poste propiedad de la empresa generadora de energíay las casas habitacionales.
Ducto:Tipo de canalización utilizada en las instalaciones eléctricas.
Empalme:Unión de dos o más conductores eléctricos.
Fusible:Dispositivo de protección.
Main o Breaker:Dispositivo de protección.
PE:Protección a tierra.
Polo o Fase:Cantidad de líneas de alimentación de una casa.
Diáfanos:Adj. [Cuerpo] a través del cual pasa la luz casi en su totalidad.
Línea general de distribución:Canalización eléctrica que enlaza otra canalización, un cuadro de mando yprotección o un dispositivo de protección general con el origen de canalizacionesque alimentan distintos receptores locales.
Línea principal de tierra:Línea que parte del punto de puesta a tierra y conecta las derivaciones para laPuesta a tierra de todas las masas metálicas del edificio.
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Luminaria:Aparato de alumbrado que reparte, filtra o transforma la luz de varias lámparas yque comprende todos los dispositivos necesarios para fijar y proteger laslámparas.
Limitadores de intensidad o termo magnéticos.Protegen la instalación eléctrica de cortocircuitos y sobrecargas producidascuando la intensidad que circula por la línea es mayor que la que se ha fijado en eltermo magnético.
Interruptor diferencial:Para revisarlo, hay que pulsar el propio interruptor. Si al hacerlo se corta lacorriente eléctrica, significa que funciona bien. Protege la vivienda frente aposibles fallos que pueden causar un accidente eléctrico.
Pequeños interruptores automáticos:Son elementos de corte y protección para cada circuito.
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BIBLIOGRAFIA
§ Instalaciones Eléctricas N. Bratu, E. CamperoConceptos básicos y diseños
§ El ABC del alumbrado y las instalaciones Enríquez HarperEléctricas en baja tensión.
§ Instalación de polo tierra Vittorio Re.
§ Instalaciones eléctricas Antonio García pascual
§ GTZ, Curso elemental.