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• Francisco Peiretti

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Instalaciones Eléctricas Arq. José Luis Borojovich

F.A.U.D.

Adaptado según AEA Arq. Arturo Maristany Arq. Claudia Branco Arq. Silvina Angiolini U.N.C.

2018 1

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CATEDRA DE INSTALACIONES IIb

INSTALACIONES ELÉCTRICAS Las instalaciones eléctricas de un edificio son sistemas compuestos por diferentes elementos que permiten la utilización, racional y en condiciones adecuadas de seguridad, de la energía procedente de la red de alimentación externa, destinados a iluminación, fuerza motriz, ventilación, o acondicionamiento ambiental, entre otras aplicaciones. El presente trabajo comprende los desarrollos teóricos básicos que posibilitan el trazado del proyecto y el cálculo analítico de las instalaciones correspondientes, en viviendas individuales y colectivas, edificios institucionales e industriales, y su directa relación con las demás áreas tecnológicas y de diseño. Asimismo se incluyen las instalaciones destinadas a Servicios Auxiliares de muy baja tensión y las utilizadas en los sistemas de Automatización y Domótica.

Para una mejor comprensión del tema, lo hemos dividido en cuatro unidades: - 1º. Los Principios Básicos, que nos permitirán conocer las magnitudes y unidades eléctricas, que utilizaremos en la segunda unidad.

Pag.

- 2º. Sistemas de Protección. Materiales utilizados en las instalaciones

Pag. 76 a 91 Pag. 92 a 96

- 3º. Servicios Auxiliares en MBT, Automatización y Domótica.

Pag. 97 a 113

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2 a 25

1º Unidad

PRINCIPIOS BASICOS Podemos definir a la ENERGIA como la capacidad de producir un trabajo, siendo el TRABAJO la cantidad de esfuerzo realizado para vencer una resistencia a lo largo de un trayecto. En general la física reconoce diversas maneras de manifestación de la energía:

- Mecánica. - Térmica. - Eléctrica. - Radiante. - Química. - Nuclear. En nuestro caso estudiaremos particularmente una de estas manifestaciones de la energía, LA ELECTRICIDAD.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES Toda la materia existente en el universo está compuesta por átomos, y éstos a su vez, se encuentran conformados por un núcleo central y pequeñas partículas llamadas electrones, que giran alrededor de aquel, del mismo modo que en el sistema solar los planetas giran alrededor del sol.

Por convención, al núcleo se le asigna una carga eléctrica positiva ( + ) y a los electrones una carga negativa ( - ) (Fig. 1).

En razón de que las cargas eléctricas de diferente signo se atraen, así como las cargas del mismo signo se repelen, los cuerpos cargados eléctricamente con el mismo signo tienden a separarse. En cambio, si los cuerpos tienen cargas eléctricas diferentes, tenderán a atraerse entre sí.

-

electrón carga negativa

-

núcleo

carga positiva

+

+

Atomo de Hidrógeno 1 solo electrón

Atomo de Cobre 29 electrones girando en 4 órbitas

Figura 1 De manera que, la fuerza centrífuga de la que están animados los electrones (que tiene carga negativa), que tendería a hacerlos escapar de su órbita, es contrarrestada por la atracción del núcleo (que tiene carga positiva), encontrándose en consecuencia el átomo en equilibrio.

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La diferencia que hay entre los distintos elementos está dada por la cantidad de electrones que componen sus átomos. El átomo de Hidrógeno, por ejemplo, está formado por un núcleo alrededor del cual gira un solo electrón. El átomo de Oxígeno tiene 8 electrones girando en sus órbitas. El Cobre tiene 29 electrones, el uranio 92 y así para cada uno de los elementos naturales existentes en la naturaleza (Fig. 1). En algunos materiales, los electrones que se encuentran en las órbitas periféricas más alejadas del núcleo, son atraídos más débilmente por éste, por lo tanto pueden librarse de esta fuerza más fácilmente, pasando de un átomo a otro, cuando son sometidos a fuerzas o estímulos externos. A éstos electrones se los denomina LIBRES.

CONDUCTORES Y NO CONDUCTORES: Según la facilidad que exista o no para el paso de éstos electrones entre un átomo y otro podemos distinguir entre cuerpos CONDUCTORES y cuerpos NO CONDUCTORES o AISLADORES.

CONDUCTORES entonces son aquellos materiales en los que, por medio de una fuente o excitación externa, podemos lograr que los electrones libres salten de un átomo a otro vecino produciéndose lo que llamamos una corriente electrónica o CORRIENTE ELECTRICA. (Fig. 2)

Aunque el número de electrones libres solo constituye una pequeña parte del total que 3 conforman los cuerpos conductores, es todavía muy numeroso. Por ejemplo, un cm de Cobre 16 contiene unos 1 x 10 electrones libres, cantidad suficiente como para asegurar una continuidad en la circulación de la corriente.

CUERPO CONDUCTOR electrón proveniente de una fuente externa

-

electrón que se desplaza hacia una fuente externa

electrones libres que se desplazan de un átomo a otro

+

+

-

+

+

+

-

Figura 2 NO CONDUCTORES o AISLADORES son aquellos cuerpos en los que no se puede producir la corriente eléctrica por encontrarse sus electrones más fuertemente ligados al núcleo. Todos los metales, incluido el Mercurio –líquido a temperatura ambiente – se encuentran dentro del grupo de los CONDUCTORES. Entre los AISLADORES en cambio podemos encontrar al vidrio, la madera, los cerámicos, los materiales plásticos, etc.

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CIRCULACION DE LA CORRIENTE ELECTRICA. Equivalencia con un circuito hidráulico.

Ya que a la electricidad solo podemos percibirla por los efectos que produce (Calor, Luz, Magnetismo), antes de comenzar a estudiar un circuito eléctrico consideraremos en primer lugar un circuito hidráulico equivalente. En este circuito podemos distinguir cuatro elementos importantes, necesarios para el funcionamiento del sistema (Fig. 3).

Retorno por evaporación y lluvia

Compuerta Represa

Conducto

jo

Flu

Diferencia de Nivel

de ua

ag

Turbina

Figura 3

1 - La represa (depósito acumulador de agua), que por diferencia de de nivel, es el origen del movimiento de ésta, denominado acumulador o GENERADOR.

3 - La conexión entre el generador y la carga, (el conducto entre la represa y la turbina, y el retorno del agua al depósito por efecto de la evaporación y la lluvia).

2 - La Turbina, denominada CARGA, que consume energía.

4 - El dispositivo de control, COMPUERTA que permite abrir o cerrar el sistema.

Al existir una diferencia de niveles (altura) entre el depósito superior y la turbina, se produce entre ambos una Diferencia de Potencial energético. Cuanto mayor sea la diferencia de niveles, mayor será la energía disponible, acumulada en el sistema como energía Potencial.

Al abrir la compuerta comienza a circular el agua por el conducto (Flujo Hidráulico), produciéndose una transformación de la energía POTENCIAL en energía CINETICA , la que estará limitada por el efecto de frenado que le producen las aletas de la carga, por la fricción del agua contra las paredes de los conductos, y por la diferencia de altura entre el depósito y la turbina.

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La cantidad de agua que pasará en la unidad de tiempo será directamente proporcional a la diferencia de altura e inversamente proporcional a la resistencia presente en el circuito.

Presión Caudal = -------------------------Fricción + Carga A partir de estas consideraciones podemos definir las tres magnitudes básicas presentes en este circuito hidráulico: a) La diferencia de altura, Diferencia de Potencial Hidráulico ó PRESIÓN. b) La cantidad de agua que circula por segundo ó CAUDAL. . c) La oposición al paso del líquido ó FRICCIÓN y CARGA. Con estos elementos aprendidos conceptualmente podemos analizar un circuito eléctrico y comparar sus semejanzas con el hidráulico.

Circuito Eléctrico Básico Un circuito eléctrico elemental está constituido por los siguientes elementos, donde podemos apreciar la similitud con el circuito hidráulico estudiado precedentemente (fig.4). Interruptor

Flujo de electrones

G

Carga

Generador

+ Retorno

Figura 4 MAGNITUDES ELÉCTRICAS Analicemos las tres Magnitudes Fundamentales de la electricidad: DIFERENCIA DE POTENCIAL Existen diversos métodos para lograr una Diferencia de Potencial eléctrico, entre las que podemos mencionar: - QUIMICOS : Baterías - Pilas. - FOTOVOLTAICOS : Fotocélulas. - ELECTROMAGNETICOS : Dinamos - Alternadores Una descripción detallada de cada uno de estos sistemas escaparía a los alcances de nuestra materia, de manera que en este caso veremos en forma simplificada como se logra una D.D.P. por medios químicos:

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Acumulador de Plomo Supongamos un recipiente que contiene ácido sulfúrico diluido en agua, (Fig. 5). Dentro del recipiente colocamos dos placas, una de ellas de plomo macizo (Pb) y la otra, también de plomo, pero perforada en forma de rejilla, en cuyos agujeros se ha colocado Sulfuro de Plomo (Pb SO 4). Proceso de Carga: Si entre ambas placas aplicamos una fuente de energía eléctrica externa, mediante un Generador ( G ), se producirá una reacción química : el ácido atacará a la placa de plomo macizo y algunos de los electrones de ésta pasarán a la otra placa, acumulándose en ella, lográndose luego de un cierto tiempo una apreciable diferencia entre la cantidad de electrones que posee una placa con relación a la otra.

flujo

G

+ CARGA flujo

-

+

H2

H2

SO 4

SO 4

Proceso de Descarga

Proceso de Carga

Figura 5 Como sabemos que a los electrones se les asigna una carga negativa (-), podemos decir que en una de las placas se encuentra acumulado un potencial NEGATIVO con relación a la otra, que por el contrario se encuentra a un potencial POSITIVO (+), ya que le faltan electrones.

Esto es, hemos logrado, como equivalente a la diferencia de altura conseguida en el sistema hidráulico, una DIFERENCIA DE POTENCIAL ELECTRICO, que será la causa de la circulación de la corriente eléctrica.

Esta D.D.P. eléctrica, es una magnitud denominada Voltaje, tiene como unidad el Voltio, su símbolo es V y se lo mide con un instrumento llamado Voltímetro. Al voltaje también se lo denomina Tensión o Fuerza Electro Motriz. Una vez completado el proceso de cargado, retiramos el generador y tendremos acumulada una cierta cantidad de energía eléctrica, disponible para alimentar algún dispositivo que la consuma.

Proceso de Descarga: Si conectamos entre los terminales del acumulador una carga (Fig. 5), se producirá a través de ésta una circulación de electrones, hasta que la diferencia de potencial entre las placas sea cero, esto indica que el acumulador se ha descargado. El dispositivo descrito anteriormente es el utilizado en los automóviles, y se lo denomina batería, suministrando generalmente una D.D.P. de 12 Voltios. Bajo el mismo principio funcionan las pilas utilizadas en los equipos electrónicos, generalmente con una Tensión de 1,5 V.

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INTENSIDAD DE CORRIENTE:

Consideremos un trozo de metal (cuerpo conductor), compuesto por átomos con sus electrones, los que se encuentran en equilibrio. (fig. 6 a)

Figura 6 a Las cargas positivas y negativas se encuentran en equilibrio

Flujo de electrones

Interruptor

-

+

Figura 6 b

Bateria

Las cargas negativas se mueven hacia el polo positivo

Si a los extremos de este conductor conectamos los dos polos de una batería, (es decir, aplicamos una Diferencia de Potencial), sucederá que los electrones libres que se encuentran cerca del extremo positivo (+) serán atraídos por éste (fig. 6 b), por el efecto de atracción entre cargas de diferente signo. Simultáneamente, los electrones libres ubicados en el extremo conectado al polo negativo (-) serán repelidos por éste, saltando hacia los átomos del interior del conductor, originándose una CORRIENTE ELECTRICA a través de él, desde el negativo del acumulador hacia el positivo del mismo.

Decimos entonces que INTENSIDAD DE CORRIENTE es otra de las magnitudes eléctricas, que está definida como la cantidad de electrones que pasan por segundo a través de la sección de un conductor.

Su unidad de medida es el AMPERIO o AMPER y su símbolo A. Se lo mide con un instrumento llamado amperímetro.

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RESISTENCIA ELECTRICA:

Siempre que se produce una corriente de electrones libres, estos deben recorrer un camino tortuoso a través de los átomos, originándose fricciones entre las partículas atómicas, y como consecuencia de ello, generación de calor, que es energía que se pierde, aún en los materiales conductores. Esto significa una cierta oposición al paso de la corriente eléctrica, denominada RESISTENCIA, cuyo valor será directamente proporcional a la longitud del conductor e inversamente proporcional a su sección.

Decimos entonces que la oposición al paso de la corriente eléctrica, que denominamos Resistencia, es una magnitud cuya unidad es el OHM, su símbolo la letra griega  (omega) y se la mide con un instrumento llamado Ohmetro.

Con el objeto de poder comparar los diferentes materiales que se emplean en las instalaciones eléctricas, en cuanto a su resistencia, se ha establecido la llamada resistencia específica o RESISTIVIDAD, que se designa con la letra griega  (ro). El valor inverso de la resistencia específica es la CONDUCTIVIDAD, que se designa con la letra griega  (kappa).

Conductancia

específica

o

La tabla siguiente contiene los valores de Resistividad y Conductividad de los materiales conductores más usuales en instalaciones eléctricas. TABLA I MATERIAL

CONDUCTIVIDAD  m/mm2

Plata Cobre Oro Aluminio Hierro Plomo

68 56 45 35 9 5

()

RESISTIVIDAD  mm2/m

( 

0.0147 0.0178 0.0219 0.0286 0.1120 0.1977

La resistencia total de un conductor dependerá no solamente de su longitud, sección y conductividad, sino también de su temperatura. En los metales la resistencia aumenta con la temperatura, de allí la importancia, como veremos más adelante, de un correcto dimensionamiento de los conductores en los circuitos eléctricos, a los efectos de disminuir al máximo las pérdidas de energía por recalentamiento, ya que lógicamente, lo que pretendemos es transportar la energía desde la fuente generadora hasta la carga o consumo, sin malgastarla en el camino.

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RELACION ENTRE LAS MAGNITUDES ELECTRICAS PRINCIPALES. LEY DE OHM.

En todo circuito por el que circula una corriente eléctrica, existen relaciones entre las tres magnitudes estudiadas anteriormente. Estas relaciones reciben el nombre de LEY DE OHM, en honor del físico alemán que estudió estos fenómenos eléctricos a principios del siglo pasado. La ley de Ohm establece las siguientes relaciones que permiten, conociendo dos de estas magnitudes, conocer el valor de la tercera:

V I ( A ) = ------------R()

V(V)= IxR

V R (  ) = -----------I (A)

Además de estas relaciones primarias, se utiliza también una fórmula, derivada, que nos da la magnitud de la potencia consumida en el circuito, expresada en VATIOS (W) o en VOLTAMPERES ( VA ), y es producto de la Intensidad por el Voltaje: P= I x V - La potencia entregada por el generador se mide en VOLTAMPERES. - La potencia consumida por los artefactos (a los que denominamos genéricamente cargas) puede estar expresada en VATIOS o en VOLTAMPERES, (más adelante, al estudiar Corriente Alternada, veremos la diferencia entre ambas magnitudes):

P (W o VA) = I x V De esta última fórmula podemos deducir la Intensidad:

P I ( A ) = --------------------V

Estas relaciones, particularmente la última recuadrada, nos permitirán más adelante aplicarlas para calcular las secciones de los conductores en una instalación eléctrica.

Cabe destacar como muy importante que el correcto dimensionamiento de los conductores disminuirá las pérdidas de energía por recalentamiento y principalmente evitará los peligros de cortocircuito e incendio, producido en las instalaciones eléctricas debido a un erróneo cálculo de la sección de los mismos.

El trabajo o energía eléctricos depende de la Potencia consumida y del tiempo durante el cual dicha potencia se utiliza. Se expresa en Vatios/Hora o más generalmente en Kilovatios/Hora (Kw/h).

La energía eléctrica producida por las centrales se vende a los consumidores con unas determinadas condiciones de precio, llamadas tarifas y se facturan de acuerdo con los Kw/h, medidos por aparatos denominados Medidores.

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CLASES DE CORRIENTE ELECTRICA En nuestra aplicación en las instalaciones eléctricas podemos distinguir dos clases de corriente : - CORRIENTE CONTINUA. Es aquella en la que la polaridad de los terminales de salida del generador ( + y - ), se mantiene siempre constantes, en consecuencia, dentro del circuito los electrones circularán siempre en el mismo sentido.

- CORRIENTE ALTERNADA. Es aquella en la que la polaridad de salida del generador se invierte alternativamente (el polo positivo pasa a ser negativo y el negativo positivo), en razón de ello, los electrones varían su sentido de circulación constantemente. La cantidad de veces por segundo que se produce esta inversión se denomina frecuencia, y en el caso de la energía suministrada por EPEC, la frecuencia es de 50 ciclos por segundo, o lo que es lo mismo, 50 Hertz.

La CORRIENTE CONTINUA ( C.C. - D.C. = ) es producida por medios químicos, pilas baterías, acumuladores o por medio de aparatos llamados dínamos, como los más utilizados en los automóviles de hasta hace unos 15 años.

La CORRIENTE ALTERNADA ( C.A - A.C ) es producida por aparatos llamados alternadores y es la usada en los sistemas de alimentación domiciliaria (EPEC) y en los automóviles modernos para cargar las baterías.

DIFERENCIAS ENTRE C.C. Y C.A. La C.C., que se opera generalmente en bajo voltaje ( 6 - 12 - 24 - 36 V ), tiene como característica fundamental que puede ser acumulada por medio de pilas o baterías de acumuladores, es decir que se puede mantener una reserva de energía,. El inconveniente que presenta este tipo de corriente es que los dispositivos generadores pueden producir solamente potencias reducidas, destinadas a alimentar equipos móviles o portátiles (linternas, radios, teléfonos celulares, baterías de automóviles, etc.

La C. A. en cambio no puede acumularse, pero se caracteriza por posibilitar la generación de grandes potencias, (como la necesaria para alimentar una ciudad, por ejemplo), y el aumento o disminución de su voltaje, por medio de dispositivos llamados transformadores, resultando particularmente útil esta cualidad porque permite transportar estas grandes potencias a muy largas distancias, mediante las denominadas Líneas de Transmisión.

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MAGNETISMO IMANES NATURALES Se puede encontrar en la naturaleza un material, conocido como magnetita, que tiene la particularidad de atraer pequeñas partículas de otros materiales que contengan hierro en su composición. Este efecto, denominado magnetismo natural, es también el producido por nuestro planeta, que se comporta como un gran imán con dos polos, el norte y el sur, desde donde sale el llamado flujo magnético, que conforma un campo magnético alrededor de la tierra. Los imanes naturales no tienen aplicación en los circuitos eléctricos, porque su fuerza de atracción es muy débil, sin embargo, los efectos magnéticos, bajo la forma de imanes fabricados artificialmente o por la aplicación de otras técnicas de utilización de los fenómenos del magnetismo, son de amplia difusión en los sistemas e instalaciones eléctricos.

ELECTRO MAGNETISMO - IMANES ARTIFICIALES Existe una vinculación directa entre electricidad y magnetismo. En efecto, cuando se hace circular una corriente eléctrica a través de un conductor, alrededor de éste se origina un campo magnético, cuya magnitud será proporcional a la intensidad de la corriente circulante ( Fig. 7 ). Campo magnético alrrededor del conductor Circulación de la corriente

Figura 7 Si tomamos un alambre conductor y lo arrollamos en forma de espiral, formando un cilindro (Fig. 8 ), obtendremos una bobina solenoide, en el que cada vuelta de alambre constituye una espira. Campo magnético concentrado

Arrollamiento de alambre conductor formando espiras

Flujo eléctrico

Figura 8

Al hacer circular una corriente eléctrica por esta bobina solenoide, lograremos concentrar el campo magnético que rodea a cada una de las espiras del conductor.

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Si dentro de este bobinado introducimos un trozo de hierro, al que denominamos núcleo, (Fig. 9) y luego conectamos el bobinado a una fuente de energía eléctrica, podremos observar que el núcleo se comporta como un imán, con dos polos (norte y sur), que atraerá partículas de materiales ferrosos, al igual que lo hacían los imanes naturales.

Núcleo de hierro

POLO NORTE

POLO SUR Interruptor

G

Fuente de energía

Figura 9 Hemos fabricado un imán artificial, denominado electroimán, que tendrá una fuerza de atracción magnética proporcional a la corriente que circule por el bobinado, fuerza que se mantendrá mientras continuemos alimentando éste bobinado.

DIFERENCIAS ENTRE CAMPO ELÉCTRICO Y CAMPO MAGNÉTICO El CAMPO ELÉCTRICO es una perturbación o influencia en el espacio, producido por cargas eléctricas estáticas. Estas influencias se manifiestan por medio de Líneas de Fuerza o Campo de Fuerza Eléctrico. El campo eléctrico actuará sobre cualquier cuerpo cargado eléctricamente, el que será atraído o repelido de acuerdo a su polaridad (positiva o negativa) y en forma proporcional al nivel de dichas cargas.

El CAMPO MAGNÉTICO es una perturbación o influencia en el espacio producida por cargas eléctricas en movimiento. Las líneas de influencia, denominadas Líneas de Fuerza o de Campo Magnético son concéntricas a las trayectorias de las cargas eléctricas y, a diferencia del campo eléctrico, no actúa sobre todos los cuerpos, ya que atrae solamente al hiero y al acero. APLICACIONES DEL ELECTROMAGNETISMO

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El efecto electromagnético tiene diversas y muy importantes aplicaciones en los circuitos eléctricos, en dispositivos llamados : -

Relevadores o Relés. Contactores. Transformadores. Motores eléctricos.

Veamos entonces en que consiste cada uno de ellos.

Relevadores y Contactores: Son dispositivos que permiten realizar la apertura o cierre de circuitos eléctricos a distancia, aprovechando el efecto de que un núcleo de hierro ubicado dentro de una bobina solenoide se convierte en un imán cuando es alimentado por una fuente de energía. Este imán atraerá a un brazo móvil, llamado armadura, el que permitirá abrir o cerrar un par de contactos, (Fig. 10), que a su vez, pueden controlar algún dispositivo eléctrico (CARGA), ubicado a distancia.

Núcleo de hierro

ARMADURA MÓVIL

Figura 10 POLO NORTE

POLO SUR

CARGA

fuente de energía

G Interruptor

Figura 10

Cuando el consumo de la carga es pequeño, es decir, con corrientes de bajo nivel, estos controladores se denominan Relés o Relevadores. Cuando en cambio el consumo de la carga es elevado (corrientes elevadas), estos dispositivos reciben el nombre de Contactores. Ambos dispositivos se fabrican para funcionar alimentados tanto por corriente continua como por corriente alternada.

Decimos entonces que Relevadores y Contactores son dispositivos que permiten efectuar a distancia la apertura y cierre de circuitos eléctricos.

Los electroimanes tienen también una muy extensa aplicación en el control de dispositivos electromecánicos (por ejemplo, la apertura de una puerta mediante el portero eléctrico, permitiendo destrabar a distancia la cerradura de entrada a un edificio desde los departamentos en cada piso)

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Transformadores: Estos dispositivos, mencionados anteriormente en el presente apunte (Pág. 11, Diferencias entre corriente continua y corriente alternada), funcionan únicamente con Corriente Alternada y permiten aumentar o disminuir el voltaje de una línea de transmisión o de alimentación.

El principio de funcionamiento es el siguiente: Si disponemos de un arrollamiento de alambre (bobinado primario, Fig. 11), sobre un núcleo de hierro, conectado a una fuente de energía de corriente alternada, que le suministra un determinado voltaje, se producirá en ésta bobina un campo magnético concentrado dentro del núcleo. Núcleo de hierro

Bobinado Primario

Fuente de energía de C.A.

Bobinado Secundario

G

Voltaje de Salida

Figura 11

Si próximo a él colocamos otro arrollamiento (bobinado secundario), por efecto de la denominada inducción electromagnética, obtendremos en los extremos de este último una diferencia de potencial (voltaje de salida), que será proporcional a la cantidad de espiras de cada uno de los bobinados. Vale decir que si ambos bobinados tienen la misma cantidad de vueltas (denominadas espiras), el voltaje de entrada será igual al de salida. Pero si por ejemplo, el primario tiene 100 espiras y el secundario 1000 (relación 1:10), y alimentamos al transformador con 110 Voltios, a la salida obtendremos 1100 voltios. A la inversa, si el primario tiene 1000 espiras y el secundario 100 (relación 10:1), y alimentamos al transformador con 220 voltios, a la salida obtendremos 22 voltios.

Los transformadores entonces son dispositivos que permiten modificar los valores de voltaje de una línea de alimentación de C.A. , destacando nuevamente que funcionan únicamente alimentados con Corriente Alternada.

Justamente por ello, como veremos más adelante, son utilizados en las redes de distribución de energía, elevando los valores de generación en las usinas (de 6000 V a 133 KV o 266 KV), para transportar esta energía a grandes distancias y luego, nuevamente mediante transformadores, reducirla a los valores normales de distribución industrial y domiciliaria (380 V – 220 V). También tienen mucha aplicación los transformadores en los aparatos eléctricos y electrónicos de uso domiciliario ( timbres, lámparas dicróicas, televisores, equipos de audio, 16

computadoras, impresoras, etc. ), ya que permiten reducir el voltaje de 220 V a valores de 12 – 24 ó 36 V, necesarios para alimentar estos equipos.

Motores Eléctricos: Otra aplicación muy importante del electromagnetismo es en los motores eléctricos, que son máquinas que permiten convertir la energía eléctrica en mecánica, de amplia utilización en instalaciones domiciliarias, comerciales e industriales. Los principios de funcionamiento de estos motores escapan a los alcances del presente curso, simplemente diremos que existen básicamente dos tipos de motores eléctricos: -

Aquellos de hasta 1 HP de potencia, que funcionan conectados a una alimentación Monofásica de 220 V. Esto significa que solamente se requiere una fase y neutro para su funcionamiento. Todos los equipos electrodomésticos comunes utilizan motores monofásicos (licuadoras, batidoras, ventiladores, equipos de aire acondicionado familiares, pequeños equipos de bombeo, cortadoras de césped, etc.) Para el comando de puesta en marcha de estos motores, se puede utilizar un simple interruptor, similar a los empleados para el encendido de lámparas de iluminación, pero con corte de ambos polos (llave bipolar), mediante un contactor.

-

Los motores de más de 1 HP, que para obtener mejor rendimiento, funcionan mediante una alimentación Trifásica de 380 V, esto es, requieren para su funcionamiento una línea de tres fases. (el conductor de neutro no se requiere para la alimentación del motor, pero puede ser necesario para los contactores de comando) Estos motores son de aplicación en grandes equipos comerciales e industriales (ascensores, escaleras mecánicas, equipos de calefacción y refrigeración centrales, bombeadores de gran caudal, etc.).

Para la puesta en marcha de estos motores de potencia elevada, se hace necesario la utilización de llaves tripolares o contactores, como los mencionados anteriormente, que posibilitan su control a distancia.

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CARGAS RESISTIVAS

-

CARGAS INDUCTIVAS

Vimos anteriormente que existen dos tipos de corriente eléctrica: Continua y Alternada, por otra parte, en un circuito eléctrico pueden conectarse además dos tipos de cargas: carga Resistiva y carga Inductiva. Denominamos carga Resistiva a aquella constituida por una resistencia pura, incluyendo dentro de esta clasificación a las lámparas incandescentes comunes, lámparas dicroicas, estufas a cuarzo, planchas para ropa, calentadores y todo aquel artefacto eléctrico que no tenga bobinados. Las cargas Inductivas en cambio son aquellas que tienen arrollamientos de alambre, denominados bobinados, como los transformadores, los motores eléctricos, los electroimanes, las lámparas de descarga gaseosa (tubos fluorescentes, lámparas de vapor de mercurio y de sodio, que necesitan para funcionar conectarse a la alimentación mediante un bobinado llamado reactancia o balasto) y los transformadores utilizados para alimentar lámparas dicróicas. De acuerdo al tipo de carga y de corriente presente en cada circuito, se originarán diversas relaciones entre el voltaje y la intensidad que afectarán el cálculo de los circuitos eléctricos. Para una mejor comprensión del tema recurriremos a la representación gráfica de las magnitudes eléctricas.

CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTÍNUA Representación de la Corriente Continua Hemos visto anteriormente que la circulación de electrones en un circuito, siguiendo siempre el mismo sentidos, da lugar a una Corriente Continua. Si utilizamos un par de ejes coordenados (Fig. 9 ), disponiendo simultáneamente sobre el eje de ordenadas los valores de voltaje de C.C. aplicado a un circuito y además los valores de la intensidad que circula por el mismo, y sobre el eje de absisas indicamos el tiempo transcurrido, podremos observar que tanto la D.D.P. (V) como la corriente (I) se mantienen constante a lo largo del tiempo, mientras se encuentre cerrado el interruptor. V + A voltaje

Interruptor cerrado Flujo de electrones

-

Intensidad Generador

G

Carga

de C.C.

tiempo

+ Retorno

Figura 9

En este caso, en el que la corriente comienza a circular en el circuito en el mismo instante en que se aplica voltaje a la carga, decimos que corriente y voltaje están en Fase y para el cálculo de la Intensidad de corriente es de aplicación directa la Ley de OHM mencionada anteriormente: W I = ------------V

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CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNADA Potencia Aparente – Potencia Activa – Potencia Reactiva Los artefactos y dispositivos utilizados en nuestras instalaciones eléctricas (denominados cargas) funcionan todos alimentados con C.A., donde se originan condiciones de trabajo diferentes a las presentes en circuitos de C.C. La energía de C.A. producida por los alternadores se denomina Potencia Aparente y se la mide en Voltamperes ( VA ). Por otra parte la energía transformada efectivamente por la carga en energía útil y calor se denomina Potencia Activa y se la mide en Vatios ( W ) y como veremos más adelante, no toda esta energía consumida por la carga es transformada en potencia útil. En un circuito de C.A. podemos distinguir dos tipos de cargas: Lámparas Incandescentes Estufas de cuarzo * Cargas Resistivas Calefactores eléctricos Planchas

Motores Reactancias para lámparas de descarga gaseosa * Cargas Inductivas Contactores o Relés Transformadores

Representación de la Corriente Alternada Si representamos en un eje de coordenadas los valores de voltaje e intensidad producidos por un generador de CA aplicado a un circuito, la gráfica a de variar, dependiendo del tipo de carga que se encuentre conectada en el circuito, pudiendo ser ésta Resistiva o Inductiva. Carga Resistiva en C.A. : En principio podremos observar (Fig. 10), que el voltaje producido por un generador de C.A. no es constante. Representado por una línea continua, vemos que partiendo de un valor cero, a medida que transcurre el tiempo comienza a aumentar hasta llegar a un valor máximo (curva hacia arriba), momento en que comienza a disminuir hasta llegar nuevamente a cero. V + A voltaje

Interruptor cerrado Flujo de electrones

+-

Intensidad en Fase (simultánea con el voltaje)

Generador

G -+

Carga resistiva

de c.a.

tiempo

Retorno

V A

Figura 10

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En este momento, en el generador se invierte la polaridad de salida, y el voltaje comienza nuevamente a aumentar hasta un valor máximo (curva hacia abajo), luego comienza a disminuir hasta llegar finalmente a cero. La duración de este ciclo se denomina período. La cantidad de veces en que estos ciclos se repiten por segundo se denomina FRECUENCIA, y en el caso de la C.A. suministrada por E.P.E.C., tal como lo mencionáramos anteriormente, la frecuencia de generación es de 50 ciclos/segundo, o lo que es igual, 50 Hertz. Si en el mismo gráfico representamos, mediante una línea de trazos, la intensidad de la corriente, veremos que ésta comienza a aumentar simultáneamente con el voltaje, llegando también a un valor máximo y luego retornando a cero en ambos hemiciclos. Esto significa que la corriente comienza a circular por el circuito en el mismo momento que se comienza a aplicar el voltaje a la carga. Decimos también en este caso que corriente y voltaje están en Fase, situación que se cumple en los circuitos de C.A. únicamente cuando la carga es resistiva. En la primera mitad del ciclo, la línea de trazos hacia arriba, indica que la corriente circula en un sentido, en la segunda mitad del ciclo, la línea hacia abajo nos señala que la corriente circula en el sentido contrario, porque se ha invertido la polaridad en el generador. Esto significa que el sentido de circulación de los electrones dentro del circuito se invierte o se 50 veces por segundo. Debido a esta alternación en la polaridad del voltaje y en el sentido de circulación de la corriente, es que a estos circuitos se los denominan de Corriente Alternada ( C.A. ). En este caso, en el que la corriente comienza a circular en el circuito en el mismo instante en que se aplica voltaje a la carga, igualmente decimos que corriente y voltaje están en Fase y para el cálculo de la Intensidad de corriente también es de aplicación directa la Ley de OHM : W I = ------------V

Carga Inductiva en C.A. - Impedancia Inductiva : Cuando el generador de C.A. alimenta una carga inductiva, al comenzar a aumentar el voltaje, en el inicio del ciclo, el bobinado conectado como carga, también denominada Impedancia Inductiva, produce un efecto de oposición inicial al paso de la corriente, llamado fuerza contraelectromotriz, que hace que la corriente no comience a circular simultáneamente con el voltaje, sino que lo hace luego de transcurrido un cierto tiempo y vencida esa oposición ( Fig. 11), es decir que existe una diferencia de fase, atraso o desfasaje entre voltaje e intensidad. V + A voltaje Interruptor cerrado Flujo de electrones

+-

Intensidad defasada (atrasada en el tiempo con relación al voltaje)

Generador

G -+

Carga inductiva

de c.a.

tiempo

Retorno

V A

Figura 11

El valor de este desfasaje dependerá de las características constructivas del bobinado (cantidad de vueltas y diámetro del arrollamiento) y como los generadores de C..A. son máquinas rotativas, el valor del atraso lo podemos medir en unidades angulares.

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Efectos de las Cargas Inductivas en los circuitos de Corriente Alternada FACTOR DE POTENCIA (Coseno  ) La potencia entregada por la Empresa de Energía se denomina Potencia Aparente y su unidad de medida es el VOLTAMPERIO ( VA ) y es el producto del voltaje aplicado a la carga, multiplicado por la intensidad total de corriente presente que circula por los conductores de alimentación. Potencia Aparente ( VA ) = V x I

(1)

Cuando a la línea de alimentación de C.A. conectamos una carga inductiva, se produce una situación de desfasaje, como el visto en la figura 11, y parte de la potencia entregada por la Empresa de Energía, (Potencia Aparente), es devuelta al generador sin aprovecharla y no es registrada por los medidores comunes, situación que resulta desfavorable para la empresa proveedora. La potencia que realmente se transforma en trabajo en un circuito inductivo de C.A. se denomina Potencia Activa, se mide en W y es siempre menor que la Potencia Aparente entregada por EPEC. Esta Potencia Activa se obtiene multiplicando la Potencia Aparente por el valor del Coseno  (denominado también FACTOR DE POTENCIA), siendo  el ángulo de desfasaje existente entre el Voltaje y la Intensidad. Potencia Activa

( W ) = Potencia Aparente (VA) x Cos.

de donde deducimos: Potencia Aparente (VA) ;



Potencia Activa (W) V x I = --------------------------------Cos. 

(2)

) VA ( Pap te ren a p ia A c n e Pot



Potencia Reactiva Pr ( VAr )

Expresado por medio de una función trigonométrica, (Fig. 12) la hipotenusa representa a la Potencia Aparente - Pap -; el cateto adyacente la Potencia Activa – Pac -; siendo  el ángulo de desfasaje entre voltaje e intensidad. El cateto opuesto, representa el valor de la Potencia Reactiva – Pr -, devuelta a la línea, y que no es registrada por los medidores comunes.

Potencia Activa - Pac - ( W ) Figura 12 Es decir que el valor de la potencia Aparente dependerá directamente del ángulo de desfasaje entre voltaje e intensidad, expresado en valor absoluto por el Coseno de dicho ángulo. El valor del Cos. denominado también Factor de Potencia, está dado siempre por valores iguales o menores que 1. ( Cos.  < = 1 ) Si de la fórmula anterior (2) despejamos la intensidad: Potencia Activa ( W ) I ( A ) = ---------------------------------V x Cos.  21

Podemos deducir entonces que la Intensidad Total que circulará por los conductores de alimentación de un circuito de C.A. con carga Inductiva no será solamente función de la Potencia Activa que consume la carga, sino que dependerá también del valor del desfasaje que esta carga produce (Cos.  ). Consecuentemente, cuanto mayor sea el Cos. , o sea cuanto más se

aproxime a 1 su valor, menor será la intensidad en el circuito, para una misma potencia activa consumida. Como definición, decimos que: el Coseno  o Factor de Potencia, es un coeficiente que nos indica el grado de desfasaje entre el Voltaje y la Intensidad, producido por una carga inductiva, en un circuito alimentado por C.A.

Como segunda definición, podemos decir también que: el Coseno  o Factor de Potencia, es un coeficiente que afecta el cálculo de la Intensidad de corriente en circuitos de Corriente Alternada que alimentan cargas inductivas.

Ambas definiciones son correctas, la primera describe en lenguaje técnico, las causas o el origen del Factor de Potencia, la segunda define los efectos que este coeficiente produce en el cálculo de la Intensidad de corriente, y por lo tanto esta última es la que usamos más habitualmente. Como veremos más adelante, en los circuitos eléctricos que habremos de diseñar, la sección de los conductores de alimentación dependerá de la corriente total que circule por los mismos, de manera que deberemos conocer con exactitud los valores de intensidad presentes en cada caso, para evitar el calentamiento de estos conductores. Por otra parte, trataremos de reducir al máximo la Potencia Reactiva (Pr), que es energía no aprovechada pero que circula por los conductores, mediante la corrección del Factor de Potencia, como se indica a continuación, con lo que lograremos reducir la corriente total presente en los circuitos.

Corrección del Factor de Potencia. IMPEDANCIA CAPACITIVA Dijimos que la Potencia Reactiva no es registrada por los medidores comunes domiciliarias, por lo tanto la empresa de electricidad exige mantener el Cos. por encima de ciertos valores, iguales o mayores a 0,80 (Cos.  > 0.80), ya que de otra manera, es grande la cantidad de energía que suministra y no puede facturar. Para lograr una reducción en el ángulo de desfasaje se utilizan unos elementos llamados CAPACITORES, que son dispositivos en los que, a la inversa que en las bobinas, la corriente se encuentra desfasada pero adelantada con respecto al voltaje, esto es, se produce un efecto opuesto al de las impedancias inductivas, compensando de esta manera las pérdidas de energía. En instalaciones industriales de gran consumo, la empresa de energía dispone medidores especiales que indican la potencia reactiva que se está disipando, aplicando bonificaciones sobre su facturación en los casos en que esta potencia no supere ciertos límites preestablecidos. En este tipo de instalaciones, o cuando los motores utilizados son de gran potencia (P.Ej. en el caso de los ascensores o grandes equipos de Aire Acondicionado), los fabricantes indican junto con las características de los equipos, el Cos.  que éstos introducen en la línea de energía. Esto permite calcular con exactitud las secciones de los conductores de alimentación así como también los 22

capacitores que deberán conectarse en el circuito para aproximar el Factor de Potencia a valores cercanos a 1. Como la carga inductiva puede ser variable, dependiendo de la cantidad de motores que funcionen simultáneamente, en los tableros de electricidad se dispone de un instrumento, llamado Cofímetro, que permite conocer los valores instantáneos y conectar o desconectar manualmente los capacitores necesarios para lograr la adecuada corrección de fase. También existen dispositivos automáticos, controlados electrónicamente, para corrección del Cos. que permiten una mayor precisión en el control del desfasaje. En las instalaciones domiciliarias en cambio, las potencias que consumen los equipos electrodomésticos son muy reducidas, de modo que éstos no traen indicación acerca del Cos.  que introducen. En la nueva reglamentación, como veremos más adelante, se utiliza una tabla de consumos (Tabla IV), en la que ya se incluye este factor en los valores a tomar en cuenta para realizar los cálculos correspondientes, expresando dichos consumos directamente como Potencia Aparente en VA (Voltamperes). TABLA XI CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA Factor de Potencia del FACTOR DE POTENCIA CORREGIDO Dispositivo 1 0,95 0,90 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95

1,333 1,168 1,02 0,882 0,750 0,620 0,485 0,329

1,004 0,839 0,691 0,553 0,421 0,291 0,156

0,848 0,683 0,535 0,397 0,265

Ejemplo: Si tenemos un equipo con carga inductiva con una potencia activa (Pac) de 250 KW y un Cos.  = 0,75 y se desea elevar el factor de potencia a un valor de Cos.  = 0,95, ¿ que potencia deberán tener los capacitores ? Solución: Ingresando con el Factor de Potencia del dispositivo 0,75, buscamos en la columna de 0,95 y allí leemos el Coeficiente 0,553. Multiplicando este valor por la Pac 250 KW, obtendremos 138,2 KW, que es la potencia capacitiva necesaria. Pac 250 KW x 0,553 = 138,2 KW

23

PRODUCCIÓN Y TRANSPORTE DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA.

PRODUCCIÓN, TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA Figura 16

TRIFÁSICO

380 V TRANSFORMADOR REDUCTOR

Trifásica

Red de Distribución en BT 13,2 KV

LINEAS de MT 133 KV

TRIFÁSICA

LINEA de ALTA TENSIÓN

Fase R

220 V

380 V

220 V 380 V

TRANSFORMADORES REDUCTORES TRIFÁSICOS

Trifásica

Red de Distribución en BT

Fase T Fase T

Neutro

Fase S Fase S

Fase R

TRIFÁSICA TRIFÁSICA TRIFÁSICA

24

6000 V

GENERADORA

USINA

G

TRIFÁSICO

ALTERNADOR

TRANSFORMADOR ELEVADOR TRIFÁSICO

TRANSFORMADOR ELEVADOR TRIFÁSICO

LINEA de AT

Linea AT

LINEA de AT

TRANSFORMADOR REDUCTOR TRIFÁSICO

RED de BT

380 V

La producción de energía se realiza en centrales llamadas USINAS, generalmente ubicadas lejos de los lugares de consumo, con voltajes del orden de los 6000 V ( 6 KV ). Mediante transformadores se eleva este voltaje a valores muy altos ( 133 ó 266 KV ) y por medio de Líneas de Transmisión se la transporta hasta los puntos de distribución y consumo, donde se reducen estos Voltajes, nuevamente mediante sucesivas etapas con transformadores, a los valores normales de uso industrial o domiciliario de 380 V y 220 V , la Figura 16 muestra el esquema general de Producción, Transporte y Distribución.

LÍNEAS Y REDES TRIFÁSICAS Hemos visto que tanto los generadores como las cargas tienen que disponer por lo menos de dos polos para lograr la diferencia de potencial (voltaje), necesario para el funcionamiento de los circuitos eléctricos, que en este caso reciben el nombre de MONOFÁSICOS. Pero las Líneas y Redes de distribución de energía de C.A. están alimentadas por Alternadores y Transformadores que tiene tres polos, o fases, recibiendo los circuitos el nombre de TRIFÁSICOS, utilizándose para su distribución tres conductores llamados Fases más un cuarto conductor, denominado Neutro. En las figuras 17 y 18 se indican en detalle los circuitos de distribución de estas redes Trifásicas y la forma de conexión de los artefactos. Transformador Trifásico

Red de distribución Trifásica Fase R

Fase S

Fase T

NEUTRO

Figura 17

Carga Monofásica

Carga Trifásica

220 V

380 V

En este tipo de circuitos la DDP (voltaje) entre cada una de las Fases es de 380 V, y se utiliza para alimentación de motores o cargas Trifásicos, con los que se obtiene un mayor rendimiento de la energía consumida. Los artefactos electrodomésticos y de iluminación normalmente usados en viviendas, comercios, alumbrado público, etc, requieren una alimentación Monofásica, de 220 V, utilizándose para ello una cualquiera de las fases y el Neutro. FASE R FASE S FASE T NEUTRO

Tomacorriente monofásico (220 V)

Carga trifásica (380 V) Puesta a tierra (jabalina)

FIGURA 18

25

CLASIFICACIÓN DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS. En base al sistema de distribución y utilización de la energía eléctrica vistos precedentemente, podemos clasificar a las instalaciones por la tensión o voltaje aplicado entre las fases, de la siguiente manera:

- Muy Baja Tensión ( MBT ); hasta 50 V.

(Distribución interna de señales de audio, video, telefonía, transmisión de datos, computación, alarmas, etc)

- Baja Tensión

( BT );

desde 50 hasta 1.000 V. (en el caso de EPEC, las redes de distribución externa se realizan en 380 V y la distribución interna en 220 V y/o 380 V)

- Media Tensión

( MT );

desde 1.000 hasta 33.000 V ( Líneas de Transmisión )

- Alta Tensión

( AT ); más de 33.000 V

“

“

“

Cabe destacar que la mayoría de los aparatos electrónicos ( Televisores, Radios, Computadoras, Equipos de Audio, Microondas, Centrales telefónicas, etc.) funcionan con valores de voltaje muy bajo, de modo que requieren a su vez un transformador que reduzca de 220 V a 50 V o menos. Estos pequeños transformadores en algunos casos se encuentran instalados dentro de los mismos aparatos, y en otros son externos, como por ejemplo los utilizados para alimentación y carga de los teléfonos celulares que reducen el voltaje de línea (220 V de C.A.) y además lo convierten en C.C.

26

2da. Unidad

CIRCUITOS ELECTRICOS - TRAZADO Y CALCULO DE DEMANDA DE POTENCIA MAXIMA SIMULTANEA (DPMS) REPRESENTACIÓN DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS A los circuitos eléctricos se los representa mediante símbolos establecidos por convención, que permiten una fácil interpretación de los mismos. En la página siguiente se incluyen algunos de los símbolos generalmente más usados en el trazado de instalaciones eléctricas. CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS Los circuitos electricos constituyen las lineas que vinculan los tableros seccionales con los aparatos de consumo, y se clasifican en: a. Circuitos para usos generales b. Circuitos para usos especiales c. Circuitos para usos específi cos

a. Circuitos para usos generales Son circuitos monofásicos que alimentan bocas de salida para iluminación y bocas de salida para tomacorrientes. Se utilizan esencialmente en el interior de las superficies cubiertas, aunque pueden incorporar bocas en el exterior de estas, siempre y cuando esten ubicadas en espacios semicubiertos. Los circuitos para uso general pueden ser: • Circuitos de iluminación para uso general (sigla IUG), en cuyas bocas de salida podrán conectarse artefactos de iluminación, de ventilación, combinaciones entre ellos, u otras cargas unitarias, cuya corriente de funcionamiento permanente no sea mayor que 10A, sea por medio de conexiones fijas o de tomacorrientes tipo 2P+T de 10 A, conformes a Norma IRAM 2071 o de 16 A según IRAM-IEC 60309. • Circuitos de tomacorrientes para uso general (sigla TUG), en cuyas bocas de salida podran conectarse cargas unitarias de no más de 10 A, por medio de tomacorrientes tipo 2P+T de 10 A, conformes a norma

b. Circuitos para usos especiales Son circuitos monofasicos que alimentan cargas que no se pueden manejar por medio de circuitos de uso general, sea porque se trata de consumos unitarios mayores que los admitidos, o de consumos a la intemperie. Los circuitos para usos especiales contaran con protecciones en ambos polos para una corriente no mayor de 25A y el numero máximo de bocas de salida es de ocho (8). Los circuitos para uso especial pueden ser: • Circuitos de iluminación de uso especial (sigla IUE) en cuyas bocas deben conectarse exclusivamente artefactos de iluminación, sea por medio de conexiones fijas (uniones o borneras) o por medio de tomacorrientes tipo 2P+T de 10 A o de 20 A, conformes a Norma IRAM 2071, o de 16 A, conforme a norma IRAMIEC 60309. Este tipo de circuitos es apto para la iluminacion de lugares a la intemperie, aunque pueden incorporar bocas de iluminación de uso especial en espacios semicubiertos o en el interior del inmueble. Se recomienda, por razones funcionales, que los circuitos para la electrificación de lugares a la intemperie sean independientes. • Circuitos de tomacorrientes de uso especial (sigla TUE), en cuyas bocas de salida pueden conectarse cargas unitarias de hasta 20 A por medio de tomacorrientes tipo 2P+T de 20 A, conformes a Norma IRAM 2071, o de 16 A, por medio de tomacorrientes que cumplan con la Norma IRAM-IEC 27

60309. En cada boca de salida con tomacorrientes de 20 A, se podrán instalar tomacorrientes adicionales de 10 A tipo 2P+T, conforme a norma IRAM 2071. Este tipo de circuitos debe ser empleado para la electrificación de lugares a la intemperie, aunque pueden incorporar bocas de tomas de usos especiales en espacios semicubiertos o en el interior del inmueble. Se recomienda, por razones funcionales, que los circuitos para la electrificación de lugares a la intemperie sean independientes.

c. Circuitos para usos específicos Son circuitos monofásicos o trifásicos que alimentan cargas no comprendidas en las definiciones anteriores (ejemplos: circuitos de alimentación de fuentes de muy baja tensión, tales como las de comunicaciones internas del inmueble; circuitos de alimentación de unidades evaporadoras de un sistema de climatización central; circuitos para cargas unitarias tales como bombas elevadoras de agua; circuitos de tensión estabilizada; etc.), sea por medio de conexiones fi jas o por medio de tomacorrientes previstos para esa única función. La utilización de estos circuitos en viviendas es suplementaria y no exime del cumplimiento del número mínimo de circuitos y de los puntos mínimos de utilización para cada grado de electrificación. Los circuitos para uso específico se dividen en dos grupos:

c1. Circuitos para uso específico que alimentan cargas cuya tensión de funcionamiento NO es directamente la de la red de alimentación. • Circuitos de muy baja tensión de seguridad con tensión máxima de 24 V (sigla MBTS), en cuyas bocas de salida pueden conectarse cargas predeterminadas, sea por medio de conexiones fijas o de fichas y tomacorrientes para las tensiones respectivas, conforme a la norma IRAM-IEC 60309 utilizando el color y el código horario correspondiente a la tensión de funcionamiento. La alimentación de la fuente de MBTS se realizará por medio de un circuito de alimentación de carga única ACU con sus correspondientes protecciones. Los circuitos MBTS no tienen limitaciones de numero de bocas, potencia de salida de cada una, tipo de alimentación, ubicación, conexionado o dispositivos a la salida, ni de potencia total del circuito o de valor de la protección. • Circuitos de alimentación de tensión estabilizada (sigla ATE), destinados a equipos o redes que requieran para su funcionamiento, ya sea por prescripciones de diseño o necesidades del usuario, tensión estabilizada o sistemas de energía ininterrumpible (UPS). Los dispositivos de maniobra y protección del o de los circuitos ATE (interruptores manuales y fusibles, interruptores automáticos e interruptores diferenciales) se colocaran a partir de la o las salidas de la fuente en un tablero destinado para tal fin.

c2. Circuitos para uso específico que alimentan cargas cuya tensión de funcionamiento es la correspondiente a la red de alimentación (220 -380 V). • Circuitos de alimentación monofásica de pequeños motores (sigla APM), en cuyas bocas de salida pueden conectarse cargas destinadas a ventilación, convección forzada, accionamientos para puertas, portones, cortinas, heladeras comerciales, góndolas refrigeradas, lavarropas comerciales, fotocopiadoras, etc., u otras cargas unitarias de características similares, sea por medio de conexiones fi jas o de tomacorrientes tipo 2P+T de 10 A, conforme a Norma IRAM 2071, o de 16 A, conforme a Norma IRAM-IEC 60309. El número máximo de bocas será de 15, la carga máxima por boca de 10 A y la protección del circuito no puede ser mayor que 25 A. • Circuitos de alimentación monofásica de fuentes para consumos con muy baja tensión funcional (sigla MBTF), el número máximo de bocas (en 220 V) será de 15, la carga máxima por boca de 10 A y la protección del circuito no puede ser mayor que 20 A. Las conexiones podrán ser efectuadas por medio de tomacorrientes tipo 2P+T de 10 A, conformes a la Norma IRAM 2071, o de 16 A, conforme a Norma IRAM-IEC 60309 o por medio de conexiones fijas. Nota: Los consumos con muy baja tensión funcional pueden ser sistemas de portero eléctrico, centrales telefónicas, sistemas de seguridad, sistemas de televisión, etc., u otras cargas unitarias de características similares. • Circuitos de alimentación monofásica o trifásica de carga única (sigla ACU), alimentan una carga unitaria que así lo requiere a partir de cualquier tipo de tablero, sin derivación alguna de la línea. No tiene limitaciones de potencia de carga, tipo de alimentación, ubicación, conexionado o dispositivos a la salida, o de valor de la protección. 28

• Circuitos de iluminación trifásica específica (sigla ITE). En oficinas y locales con presencia permanente de personal de mantenimiento u operación BA4 o BA5, se podrán emplear además de los IUG o los IUE, circuitos trifásicos específicos, de donde deriven sistemas de iluminación. En las bocas de estos circuitos de iluminación trifásica (ITE), deben conectarse exclusivamente artefactos de iluminación, sea por medio de conexiones fijas o por medio de tomacorrientes tipo 60309. Este tipo de circuitos debe ser empleado para la iluminación de lugares a la intemperie, en espacios semicubiertos o en el interior del inmueble. Cuando se emplean estos circuitos para la iluminación exterior, sus protecciones deben ser exclusivas e independientes de cualquier otro circuito exterior. El número máximo de bocas por fase o línea será de 12, la carga máxima por boca de 10 A. • Otros circuitos específicos monofásicos o trifásicos (sigla OCE), alimentan cargas no comprendidas en las descripciones anteriores. No tiene limitaciones de numero de bocas, potencia de salida de cada una, tipo de alimentación, ubicación, conexionado o dispositivos a la salida, ni de potencia total del circuito o de valor de la protección. RESUMEN DE TIPOS DE CIRCUITOS (TABLA N°1)

Tipo de circuito

Sigla

Máxima cantidad de bocas

Máximo calibre de protección

Iluminación

IUG

15

16A

Tomacorriente

TUG

15

20A

Iluminación

IUE

12

32A

Tomacorriente

TUE

12

32A

MBTF

15

20A

---

Sin limite

Responsabilidad del proyectista

APM

15

25A

ATE

15

MBTS

Sin limite

Alimentación carga única

ACU

No corresponde

Iluminación trifásica especifica

ITE

12 por fase

Otros circuitos específicos

OCE

Sin limite

Designación

Uso general

Uso especial

Uso especifico

Alimentación a fuentes de muy baja tensión funcional Salidas de fuentes de muy baja tensión funcional Alimentación pequeños motores Alimentación tensión estabilizada Circuito de muy baja tensión sin puesta a tierra

29

Responsabilidad del proyectista Responsabilidad del proyectista Responsabilidad del proyectista Responsabilidad del proyectista Responsabilidad del proyectista

FORMAS DE REPRESENTAR LOS CIRCUITOS.

SIMBOLOGÍA El siguiente es un listado de los principales símbolos utilizados en los proyectos de instalaciones eléctricas adoptados por IRAM. Cruce de cables sin empalmar

Transformador

Cruce de cables empalmados

Fusible

Boca de luz de techo (centro)

M

Medidor

Boca de luz de dos efectos Tablero Principal Boca de luz de pared (aplique) Tablero Seccional Tomacorriente Trifásico ó Monofásico con toma a tierra Caja de derivación Llave de un punto Pulsador Llave de dos puntos Campanilla Llave de tres puntos

Puesta a tierra

Llave bipolar

Llave tripolar / tetrapolar

Llave combinación escalera

E

Automático para escalera

T

Toma para teléfono

T.V.

Llave termomagnética

Toma para T.V.

Detector de movimiento Disyuntor Diferencial Monofásico

para alarma

30

Mediante los símbolos indicados anteriormente, existen dos maneras de representar un circuito eléctrico, uno de ellos, denominado MULTIFILAR, es principalmente utilizado en proyectos donde se deba indicar con mayor precisión la forma de conectar los distintos elementos que lo integran (Fig. 19). La línea de EPEC (Trifásica, 380 V), está representada por tres conductores ( Fases R, S y T ) y un cuarto conductor neutro. Los circuitos se indican con dos, o cuatro conductores, según corresponda a alimentaciones monofásicas o trifásicas.

Línea EPEC Trifásica

Fase R Fase S Fase T neutro

interruptor

M

Lámpara

Motor Monofásico

220 V

220 V

TG f n

n f Circuito Monofásico 220 V

f f f n

Circuito Trifásico 380 V

Circuito Monofásico 220 V

Figura 19 Esquemas MULTIFILARES

31

El otro método, denominado UNIFILAR, es el generalmente utilizado en nuestros proyectos de arquitectura por ser más simple y esquemático (fig. 20 ). En este caso, la línea de EPEC está representada por una sola recta, con cuatro trazos que nos indican que se trata de una línea trifásica más neutro. También la acometida y los circuitos se indican con una sola línea, con dos o cuatro trazos cruzados, según que la alimentación sea Monofásica o Trifásica.

Línea EPEC Trifásica

Acometida

Acometidas

Trifásica

Monofásicas

fusible

interruptor

Lámpara

Motor Monofásico

M

220 V

220 V

TG Circuito Monofásico 220 V

Circuito Monofásico 220 V

Circuito Trifásico 380 V

Figura 20

Esquemas UNIFILARES

32

Las Figuras Nº 21, 22 y 23 nos muestran la representación esquemática unifilar de los elementos mínimos exigidos por EPEC, con que debe contar una instalación eléctrica, desde la Línea de Alimentación hasta su distribución en los circuitos internos, en sus dos alternativas mas comunes: - 1.- Acometida Unifamiliar, Monofásica 220 V. - 2.- Acometida Multifamiliar o de Usuario Multiple, Trifásica 380 V.

1.- Acometida Unifamiliar Monofásica 220 V.

Línea EPEC Trifásica

Línea EPEC Trifásica

Acometida Monofásica

Acometida Monofásica

(fase y neutro)

(fase y neutro)

Fusible de Línea

Fusible de Línea

(solo sobre la fase)

(solo sobre la fase)

M

TG

M

Medidor monofásico

Medidor monofásico

Fusible de Medidor

Fusible de Medidor

(sobre fase y neutro)

(sobre fase y neutro)

TG

Llave General

En el Tablero, se incorporó un interuptor diferencial bipolar (que corte fase y neutro)

DD

Por cada circuito, una TM bipolar TM

TM

TM

TM

Circuito Nº 3

Circuito Nº 1

TM

TM

Circuito Nº 3

Circuito Nº 1

Circuito Nº 2

(que corte fase y neutro)

Circuito Nº 2

Figura 21 a

Figura

21 b

Ambos circuitos son similares, pero en el 21b se ha incorporado en el Tablero General un disyuntor diferencial, dispositivo para protección de las personas, que se describe más adelante (pag. 74).

33

2.- Acometida Multifamiliar o de Usuario Múltiple, Trifásica 380 V. Cuando se trata de alimentación de más de un usuario (múltiple o multifamiliar), por ejemplo, el caso de los edificios de departamentos, se utiliza una única acometida trifásica, con fusibles en cada una de las fases de entrada (Fig. 22).

Esquema de instalación para Usuario Múltiple con Tablero Principal y Seccionales LINEA TRIFÁSICA E.P.E.C. Fusibles de Línea (en las tres fases) ACOMETIDA TRIFÁSICA

Fusibles generales de Entrada

T.P.

( ver detalle en Fig. 23 )

(en las tres fases)

Alimentaciones Monofásicas

T.S 1 C1 C2 C3

Alimentación Trifásica

T.S 2

T.S 3

C1 C2 al Depto. 2

T.S 4 C1

ILUMINACIÓN PASILLOS

C2

ASCENSORES

C3

BOMBEO

al Depto. 1

C1 C2

a la Sala de Máquinas al Depto. 3

Figura 22

Luego, en el Tablero Principal, se dividen los diferentes circuitos para alimentar con 220 V monofásico los Tableros Seccionales de cada uno de los departamentos ( TS 1, TS 2, TS3 ), que a su vez, se dividirán en circuitos internos (C!, C2, C3, .....).

34

También del Tablero Principal se alimentará el TS 4, del cuál salen los circuitos de uso común del edificio (Iluminación de pasillos, Ascensores, Bombeo, etc.), que podrán ser monofásicos 220 V o trifásicos 380 V.

Dentro del Tablero Principal, se hace necesario la instalación de Medidores individuales para cada departamento, así como también uno o más medidores para los circuitos de uso común del edificio, de manera que permita medir los consumos en forma separada para cada uno de ellos.

En la Figura 23 se indica el detalle interno del Tablero Principal, con todos los elementos mínimos que debe contener.

Detalle interior del Tablero Principal para Usuario Múltiple LINEA TRIFÁSICA E.P.E.C. Fusibles de Línea

ACOMETIDA TRIFÁSICA

T.P. Fusibles Generales de Entrada

Llave General Trifásica

Fusibles de Entrada

M

M

M

M

Fusibles de Medidor

al T.S. 1 al T.S. 4 al T.S. 2

al T.S. 3

Figura 23 35

Elementos básicos de un circuito: Tal como vimos anteriormente, en todo circuito eléctrico de C.A. podemos identificar una serie de elementos mínimos que lo componen, como los indicados en la siguiente figura:

Interruptor

Intensidad ( A )

G

Generador

Carga

Voltaje ( V )

+ conductores

Figura 24

Estos elementos son: -

El dispositivo que genera la Diferencia de Potencial, produciendo energía, denominado Generador de Corriente Alternada o Alternador, que debe tener como mínimo dos polos de salida, aunque como veremos más adelante, generalmente en nuestras redes de EPEC tienen tres polos.

-

El dispositivo denominado Carga, que consume esta energía eléctrica y la transforma en energía útil en forma de luz, calor, trabajo mecánico o alimentación de equipos electrónicos.

-

Los Conductores que enlazan estos dos dispositivos.

-

Y por último las Llaves, Interruptores y otros elementos de control y seguridad.

Para que el sistema funcione deben encontrarse presentes todos estos elementos y cerrado el interruptor.

Líneas de distribución Trifásicas Dijimos que los generadores tiene que disponer por lo menos de dos polos para lograr la diferencia de potencial (DDP) entre ellos, pero las redes de distribución de C.A. están alimentadas por Transformadores, denominados trifásicos, que tienen tres polos o Fases de salida, más un cuarto conductor, denominado Neutro, con un circuito de distribución como se indica en la Figura 25: Figura 25 Se pueden observar una carga Monofásica (220 V entre una Fase y Neutro), y otra carga Trifásica (380 V entre fases, sin conexión a neutro).

36

CÁLCULO DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE

Transformador Trifásico

Red de distribución Trifásica Fase R

Fase S

Fase T

NEUTRO

Carga Monofásica 220 V

Carga Trifásica 380 V

Cargas Resistivas: En el caso de cargas Resistivas, no existe defasaje entre le Voltaje y la Intensidad (Cos.  = 1), por lo tanto la potencia consumida por el artefacto es igual a la potencia entregada por el Alternador. Pot. Ap. ( VA ) = Pot. Act. ( W ) , por lo tanto:

I(A)

Pot. Act. ( W ) = ------------------------Voltaje ( V )

Por ejemplo: Una plancha común, funcionando con 220 V, con una potencia indicada en su placa de 1000 W, tendrá una corriente de : 1000 W I = -------------------- = 4,55 A 220 V Para este valor de corriente deberemos dimensionar la sección de nuestros conductores.

Cargas Inductivas Monofásicas: En estos casos, los bobinados de las cargas producen un defasaje (Cos.  menor que 1), por lo tanto la Potencia Total que la línea deberá suministrar en el circuito será la Potencia Activa, transformada en energía útil más la Potencia Reactiva, producida por este defasaje, pero que no es transformada en energía útil. Pot. Ap (VA) = Pot. Act. (W) + Pot. React. (VA) Como esta Potencia Reactiva es función del ángulo de defasaje  entre Voltaje e Intensidad, podemos decir que: Pot. Act. ( W ) Pot. Ap. ( VA ) = -------------------------Cos.   Resultando entonces que la intensidad de la corriente que circulará por el circuito, y para la cual deberemos dimensionar la sección de los conductores será: 37

Pot. Ap. ( VA ) I ( A ) = -----------------------Voltaje ( V )

Pot. Ap. ( W ) o lo que es lo mismo I ( A ) = ----------------------------------Voltaje ( V ) x Cos. 

Por ejemplo: La corriente que circula en un circuito que alimenta un motor monofásico, que entrega una potencia útil equivalente a 1000 W y que tiene un Cos.  de 0,80, será: 1000 W Pot. Ap. = ------------------ = 1250 VA 0,80 1250 W I ( A ) = ------------------ = 5,68 A 220 V

ó

1000 W I ( A ) = ------------------------ = 5,68 A 220 V x 0,80

De donde podemos deducir que para una misma Potencia Activa entregada, la corriente del motor (carga inductiva – 5,68 A) será superior a la de la plancha (carga reactiva – 4,55 A), y consecuentemente la sección de los conductores para alimentación del motor será mayor.

Cargas Inductivas Trifásicas: Los motores eléctricos con una potencia mayor a 1 HP, generalmente son fabricados para funcionar con alimentación trifásica, porque de esta manera se obtienen mejores rendimientos de trabajo. Las características eléctricas del motor están indicadas por el fabricante en una plaqueta colocada en la parte externa del mismo, en ella se incluyen: -

La potencia mecánica al eje que el motor puede entregar, en HP. El voltaje de funcionamiento entre fases. El Cos.  El rendimiento eléctrico 

Con estos datos estaremos en condiciones de calcular la intensidad de corriente que circulará por cada fase: En primer lugar calculamos la Potencia Aparente ( VA ), a partir de la potencia en HP: HP x 746 Pot. Ap. ( VA ) = ---------------------------Rend.  x Cos.

Luego

Pot. Ap. ( VA ) I ( A ) por fase = ------------------------------1,73 x 380 V

Siendo: 746 coeficiente de conversión (1 HP = 746 W). 1,73 Valor constante de relación entre fases, en un sistema trifásico. 380 Valor del voltaje entre fases.

38

Por ejemplo: Calcular la corriente por fase de un motor trifásico que funciona con 380 V y tiene una potencia de 5 HP; Rendimiento  = 0,80;

Cos.  = 0,90

5 HP x 746 Pot. Ap. = ---------------------------- = 5181 0,80 x 0,90

VA

5181 VA I = ---------------------------- = 8 A por fase 1,73 x 380 V

Con los valores de corriente calculados estaremos en condiciones de determinar la sección de los conductores para alimentación de estos equipos.

Veamos como se calcula la intensidad de corriente para diferentes tipos de cargas.

Artefactos de Iluminación En el caso de los artefactos de iluminación que se han de instalar en forma permanente, en los que se utilizan lámparas incandescentes, la demanda de Potencia es la indicada directamente en la ampolla de vidrio de cada una de ellas, expresada en Vatios (W), ya que su Cos.  es igual a 1, resultado entonces la Potencia Aparente (VA) igual a la Potencia Activa ( W ).

P ap. ( VA ) I ( A ) = -------------------220 V Cuando se prevé utilizar lámparas de descarga gaseosa (Tubos Fluorescentes, Lámparas de Mercurio, etc.), parte de la potencia consumida se transforma en luz y otra parte la consume el equipo auxiliar (balasto) que origina un defasaje en la circulación de la corriente (Cos.  menor que 1), y consecuentemente, a la potencia nominal indicada en la lámpara deberá sumársele la potencia que consume este equipo auxiliar, efecto que puede mejorarse corrigiendo el Cos.  , o utilizando balastos electrónicos.

La tabla siguiente indica las relaciones aproximadas entre la Potencia Nominal, indicada en la lámpara ( W ) y la Potencia Aparente ( VA ) que realmente se consume en cada caso.

39

CONSUMO DE TUBOS FLUORESCENTES

TABLA II

Balasto sin corrección Potencia

de Cos.

Nominal (W)

Potencia Aparente (VA)

Balasto con corrección de Cos. 

 Corriente (A)

Potencia Aparente(VA)

Balasto electrónico

Corriente

Potencia

Corriente

(A)

Aparente(VA)

(A)

20

46

0,21

22

0,10

14

0,06

40

95

0,43

44

0,20

26

0,12

105

212

0,96

132

0,60

90

0,41

Los valores de Corriente se obtienen dividiendo la Potencia Aparente (VA)

por 220 V.

P ap. ( VA ) I ( A ) = -------------------220 V

-

Estufas y artefactos para producir calor

En el caso de Estufas eléctricas, Planchas y artefactos que funcionan simplemente con resistencias, el cálculo de la demanda es igual al de una lámpara incandescente, es decir su Potencia Nominal, en W, será igual a la Potencia Aparente en VA, pero es importante destacar que dicha demanda es significativa, como lo indica la siguiente Tabla III: TABLA III Potencia Nominal (W) = Potencia Aparente (VA)

Artefacto

Corriente (A)

- Plancha

1000

4.5

- Estufa cuarzo 1 vela

1000

4.5

2000

9.0

750 - 1200

3.4 – 5,5

"

"

2 velas

- Secador de cabello -

40

Electrodomésticos La siguiente tabla indica la demanda de potencia aproximada y su correspondiente corriente, para los aparatos electrodomésticos de uso más frecuente, que funcionan con 220 V. TABLA IV

Artefacto

Potencia Activa (W)

- Heladera Familiar

Corriente (A)

300 a 600

1,4 a 2,8

2000 F/h.

2000

9,1

2500

"

2500

11,4

2000

"

3300

15,0

2500

"

4000

18,2

2200

"

860

3,9

4500

"

2100

9,5

- Acondicionadores de ventana: . Frío solo "

"

Frio-calor "

“

Split Frio solo “

"

"

- Batidora

200

0,9

- Aspiradora

500

2,3

- Lavarropas común

300

1,3

- Lavarropas Automático

300 a 600

1,4 a 2,8

- Horno microondas

800 a 1200

3,6 a 5,5

- Computadora con impresora

300

1,3

- Televisor Color

80

0,36

En el caso de los pequeños electrodomésticos indicados en la tabla anterior, si bien algunos de ellos utilizan motores, es decir tienen carga inductiva, en razón de la pequeña potencia consumida, se indica sus valores en Vatios, sin tener en consideración su Cos 

 

- Motores eléctricos El cálculo de la Potencia Aparente de un motor eléctrico, monofásico o trifásico, se realiza en base a su potencia en HP (generalmente indicada por el fabricante en una placa), con la siguiente fórmula: HP x 746 Pot. Activa ( W ) Potencia Aparente ( VA ) = -------------------------------- = -----------------------------Cos.  x Cos.  x 

 Siendo de Rendimiento del motor, indicado por el fabricante, al igual que su Cos.  y la Potencia en HP. 41

La intensidad de corriente se calcula entonces con las siguientes fórmulas: . Para motores Monofásicos

I (A)

Pot. Aparente ( VA ) Pot. Activa ( W ) = ------------------------------------ = ----------------------------------------220 V 220 V x Cos.  x 

. Para motores Trifásicos

Pot. Aparente ( VA ) Pot. Activa ( W ) I ( A ) = -------------------------------------- = --------------------------------------------------(por fase) 1,73 x 380 V 1,73 x 380 V x Cos.  x  

42

DEMANDA EN EDIFICIOS DE PROPIEDAD HORIZONTAL Los edificios de propiedad horizontal tienen Servicios Generales vinculados a una medición exclusiva de los consumos de energía, separada del resto de los sistemas de los demás usuarios, tal como lo indicado en los circuitos de las Figuras 21 y 22. En estos servicios se incluyen: a) El sistema de ascensores. b) El bombeo de agua. c) Los sistemas de iluminación de espacios comunes, pasillos, ingreso, etc., con luces permanentes o automáticas.

La alimentación de los servicios generales es de tipo trifásica y neutro, para poder disponer de energía trifásica para los motores de mayor potencia y energía monofásica para motores pequeños y la iluminación.

a) Ascensores

La sala de máquinas de los ascensores tendrá una línea exclusiva de alimentación trifásica y el diseño de la instalación termina con el dimensionamiento de los conductores hasta el tablero de ascensor, desde donde el especialista completará los circuitos de operación y comando.

Para estimar la potencia en VA que consumirá cada equipo debemos establecer la cantidad de personas a transportar y su velocidad en metros por segundo, lo que nos determinará la potencia en HP del motor a instalar. Además, debemos conocer el rendimiento típico del motor (del orden del 83 al 88 %) y el factor de potencia del mismo (entre 0,87 y 0,92), ambos datos aportados por el fabricante.

Aplicando la siguiente fórmula podremos establecer los valores de la Intensidad ( A ) que ha de circular por el circuito de alimentación:

HP x 746 Intensidad Ascensores ( A ) = ---------------------------------------------------1,73 x 380 x Cos.  x  

 Siendo:

1,73 380 746

Valor constante de relación entre fases ( D.D.P. entre fases ( V ). Factor de conversión: (1 HP = 746 W )

V3

)

La siguiente tabla indica los valores promedio de demandas para diferentes tipo de ascensores, funcionando a plena carga, de acuerdo a la cantidad de personas transportadas y deben ser tomados sólo para propósitos de estimación de la sección de los conductores:

43

TABLA V Velocidad m/seg.

4 personas HP A

8 personas HP A

10 personas HP A

16 personas HP A

0.6

4

5.6

7

9.8

9

12.6

15

21.6

1.0

6

8.4

12

16.8

14

19.6

30

42.0

1.5

9

12.6

20

28.0

30

42.0

30

42.0

2.0

15

21.6

30

42.0

30

42.0

50

70.0

Para la selección de llaves o interruptores no se tomarán estos valores, sino la correspondiente al momento de arranque a plena carga, que es considerablemente superior y está indicado en las especificaciones técnicas de los fabricantes de motores y/o equipos.

b) Bombeo de Agua: Los edificios en altura requieren un sistema que permita elevar el agua desde el Tanque de Bombeo hasta el Tanque de Reserva, ubicado en la terraza. Las bombas, generalmente centrífugas accionadas por motores eléctricos trifásicos, tendrán una demanda de energía que dependerá de los siguientes parámetros: . Diferencia de altura entre ambos tanques. . Caudal a bombear. . Rendimiento del conjunto motor - bomba. A la diferencia real de altura existente entre los tanques deberán adicionarse las perdidas producidas en las cañerías, codos y curvas, determinándose la denominada Altura Total ( Ht ) o Altura Manométrica ( Hm ).

Altura Manométrica ( Hm ) = Altura real ( m ) + Perdidas en cañerías. A los fines prácticos podemos considerar: Altura Manométrica ( Hm ) =

Altura real ( m ) x 1.3

El caudal a bombear dependerá del consumo diario de agua del total del edificio. La siguiente tabla orienta acerca de los consumos típicos diarios: TABLA VI Servicio

Consumo Lts./24 Hs.

Departamento de hasta 100 m2.

700

Local con servicio de cocina.

300

Locales y oficinas con sanitarios mínimos 100 El rendimiento de las bombas centrífugas ( RB ) varía según sus características de fabricación, oscilando entre el 45 y el 85 %. 44

La fórmula para determinar la potencia en HP de un equipo de bombeo para elevar, en una hora, toda el agua a consumir en un día, será: Caudal ( lts./día ) x Hm ( mts. ) Potencia Bombeo ( HP ) = -------------------------------------------------3600 x 75 x RB Siendo: 3600 Cantidad de segundos que tiene una hora. 75 Valor constante. RB Rendimiento de la bomba, valor indicado por el fabricante. Si en cambio queremos bombear toda el agua en un tiempo mayor, por ejemplo 2 horas, la formula será:

Caudal ( lts./día ) x Hm ( mts. ) Potencia Bombeo ( HP ) = -------------------------------------------------3600 x 75 x RB x 2

Para tiempos de bombeo diferentes, la fórmula será: Caudal ( lts./día ) x Hm ( mts. ) Potencia Bombeo ( HP ) = -------------------------------------------------3600 x 75 x RB x T Siendo T el tiempo de bombeo elegido, en horas.

Con estos datos de potencia en HP, aplicamos la fórmula indicada en la pagina 21, considerando en este caso el rendimiento del motor (83 al 87 %) y su factor de potencia ( Cos.  0.87 a 0.92 ), indicados por el fabricante: HP x 746 Intensidad Bomba ( A ) = --------------------------------------------------1,73 x 380 x Cos.  x 

c) Sistemas comunes de iluminación: En general se proyecta un tablero desde el que saldrán líneas monofásicas en 220 V, para alimentación de luces permanentes, luces automáticas de palier y/o pasillos, portero eléctrico y amplificador de T.V., considerando para cada caso la Potencia Total como la sumatoria de los consumos correspondientes, en función de la cantidad de lámparas y dispositivos a conectar (por ejemplo: transformadores para reducir el voltaje).

Las fórmulas a aplicar serán: Pot. Total ( W ) Intensidad Servicios Iluminación ( A ) = ------------------------220 V

“

“

“

(A) =

Para artefactos de iluminación con carga resistiva.

Pot. Total ( VA ) -------------------------- Para artefactos de iluminación con 220 V carga inductiva

45

6.-

GRADO DE ELECTRIFICACIÓN

Se establece el Grado de Electrificación de un inmueble a los efectos de determinar, en la instalación, el número de circuitos y los puntos de utilización que deberán considerarse como mínimos.

Definiciones: Boca, Punto de una línea de circuito donde se conecta una carga, mediante Bocas de Iluminación, Bornes, Tomacorrientes o Conexiones fijas. No se consideran Bocas las cajas de paso, de derivación, y los elementos de medición o protección (llaves, atenuadores, etc.) De acuerdo a los consumos previstos y a la demanda de potencia máxima simultánea, la reglamentación prevé cuatro grados de electrificación para una unidad de vivienda: Viviendas Grado de electrificación

Superficie (Limite de aplicación)

2

Mínima

Hasta 60m

Media

Más de 60 m 2 hasta 130 m

Más de 130 m 2 hasta 200 m

2

Elevada

Superior

Más de 200 m

2

Oficinas y Locales

Demanda de potencia máxima simultanea calculada

Superficie (Limite de aplicación)

Hasta 3,7 KVA

Hasta 30m

Hasta 7 KVA

Más de 30m hasta 2 75m

Hasta 11 KVA

Más de 75m hasta 2 150m

Hasta 11 KVA

Más de 150m

2

2

Demanda de potencia máxima simultanea calculada Hasta 4,5 KVA

2

Hasta 7,8 KVA

2

Tabla N° 2

46

2

Hasta 12,2 KVA

Hasta 12,2 KVA

7- Número Mínimo de Circuitos necesarios en viviendas y en oficinas y locales comerciales El número mínimo de circuitos que se deben prever en viviendas también está determinado por el grado de electrificación, según el siguiente detalle: Tipo de circuitos Electrificación

Cantidad minima de circuitos

Mínima

2

Media

Iluminación uso general

Toma corriente uso general

Iluminación uso especial

Toma corriente uso especial

Circuitos de libre elección

Única

1

1

-

-

-

a)

1

1

1

---

---

b)

1

1

---

1

---

c)

2

1

---

1

---

d)

1

2

---

---

---

Variante

3

Elevada

5

Única

2

2

---

1

---

Superior

6

---

2

2

---

1

1

Tabla N° 3 Se permite que las líneas de los circuitos de alumbrado y toma corrientes estén alojadas en una misma cañería, pero no deben alimentar una misma boca de salida. Por lo tanto, en bocas de salida mixtas (interruptor y toma corriente) cada una de ellas debe estar conectada al circuito de alimentación correspondiente. Se consideran casos especiales, y deberán estar en cañerías independientes, aquellos con cargas individuales superiores a 8 A en 220 V c a. (Ej. los de aire acondicionado). Se deben proyectar todos los tomacorrientes necesarios para los lugares de empleo de equipos. Dentro de cada cañería se pueden colocar hasta tres líneas de circuitos de uso general siempre que pertenezcan a la misma fase y que la suma de sus cargas no supere los 20 A y el número de bocas de salida las 15.

8- Puntos Mínimos de Utilización en Viviendas Según el grado de electrificación se deben prever como mínimo los siguientes puntos de utilización por ambiente 47

Ambiente Sala de estar, comedor, escritorio, estudio, biblioteca o similares en viviendas

Dormitorio (Superficie menor a 2 10m ) Dormitorio (Superficie igual o 2 mayor que 10m hasta 2 36m ) Dormitorio (Superficie mayor a 2 36m

Grado de Electrificación Mínima Media Elevada Superior Mínima Media Elevada Superior Mínima Media Elevada Superior Elevada

Puntos mínimos de utilización Iluminación uso general Una boca cada 2 18m de superficie o fracción (Minimo:1)

Tomacorriente uso general Una boca cada 2 6m de superficie o fracción (Minimo:2)

Tomacorriente uso especial ---

Una boca

Tres bocas

---

Una boca

Tres bocas

---

Dos bocas

Tres bocas

Una boca

--Una boca

Superior Mínima

Una boca

Media Cocina Elevada

Dos bocas

Superior

Tres bocas más dos tomacorrientes Tres bocas más dos tomacorrientes Tres bocas más tres tomacorrientes Cuatro bocas más tres tomacorrientes

---

---

Una boca

Mínima Media Baño

Una boca

Una boca

Una boca

Una boca cada 2 12m de superficie o fracción (Mínimo una boca)

---

Elevada Superior Vestíbulo, garaje, galería, vestidor, comedor diario o similares Pasillo, balcones, atrios o similares

Mínima Media Elevada Superior Mínima Media Elevada Superior

Una boca

Una boca por cada 5m de longitud o fracción

Mínima

--Una boca por cada 2 12m de superficie o fracción (Mínimo una boca)

Una boca

Media Lavadero

Elevada

---

---

-----

Una boca

Dos bocas Una boca

Superior

Tabla N° 4

48

8 - Puntos mínimos de utilización en oficinas y locales: Según el grado de electrificación se deben prever como mínimo los siguientes puntos de utilización por ambiente:

Ambiente

Grado de Electrificación

Salón general

Mínima Medio Elevado y superior

Mínimo y medio Sala de reuniones,

Puntos mínimos de utilización IUG Una boca cada 2 9m de superficie o fracción (Minimo:1boca)

Una boca cada 2 9m de superficie o fracción (Minimo:1boca)

Elevado y superior

TUG Una boca cada 2 9m de superficie o fracción (Minimo:2 bocas)

Una boca cada 2 9m de superficie o fracción (Minimo:2 bocas)

TUE --Una boca cada 18m de perímetro o fracción ---

Una boca

Mínimo y medio Despacho privado

Una boca

Dos bocas

Una boca

Dos bocas

Elevado y superior

Dos bocas

Tres bocas más un tomacorrientes por cada electrodoméstico de ubicación fija

Mínimo y medio

Una boca

Una boca

Elevado y superior Mínimo y medio

Cocina

Baño

Elevado y superior Mínimo y medio

Vestíbulo o recepción

Elevado y superior Mínimo y medio

Pasillo

Elevado y superior

Una boca cada 2 18m de superficie o fracción Una boca cada 2 9m de superficie o fracción (Minimo:1boca) Una boca por cada 5m de longitud o fracción (Minimo: 1 boca)

Dos bocas (una de ellas libre) Una boca cada 2 18m de superficie o fracción Una boca cada 5m de longitud o fraccion para pasillos de L>2m

---

Una boca (puede estar dedicada a un electrodoméstico de ubicación fija)

---

--Una boca

---

Tabla N° 5

9.- TRAZADO DE LOS CIRCUITOS Una vez conocida la ubicación de bocas, tomas, llaves y tableros, se trazarán tentativamente los circuitos que los alimentarán, por medio de un esquema unifilar, que unirá éstas bocas con los tableros correspondientes, respetando los valores mínimos y máximos estudiados anteriormente para cada categoría de circuito y tratando de lograr un equilibrio en las cargas conectadas a cada fase. A partir del Tablero Seccional, se unirán las bocas de luz y los tomacorrientes, tratando en lo posible de seguir un recorrido lineal, lo más directo posible y evitando entrecruzarse con otros circuitos. Luego se completará el trazado uniendo las bocas de luz con sus correspondientes llaves interruptoras.

49

Para una mejor identificación, cuando se trate de bocas de salida de más de un efecto, se identificarán con números o letras las bocas de iluminación y sus correspondientes llaves de accionamiento. En cada tramo del circuito, entre bocas, se indicará en la parte superior de la línea el diámetro de la cañería a utilizar y en la parte inferior la cantidad de conductores que han de pasar y la sección de los mismos, según cálculos que veremos más adelante. En los siguientes gráficos están indicados diferentes tipos de circuitos, presentados en diagrama unifilar, su equivalente multifilar y la representación real, que permitirá determinar la cantidad de conductores a pasar en cada caso, debiendo incluirse en toda la instalación un "Conductor de Protección", para la puesta a tierra de los artefactos que así lo requieran, constituido 2 por un cable de cobre AISLADO, cuya sección mínima será 2.5 mm , con aislación de color verde y amarillo, tal como se verá más adelante en el capitulo de protección a las personas.

caño o 15,4

f n T

15,4 2 x 2,5 + T 2 x 2,5 + T

T

Tomacorriente monofásico con toma a tierra

B1

caño o 15,4

15,4

12,5

2 x 2,5 + T

12,5

LL1

2 x 2,5 + T

2 x 1

f n T

LL1

B1 Boca de luz con llave de un punto

Figuras 26 - 27

50

2 x 1

T

2 bocas de luz , cada una con su llave de un punto individual

2 x 2,5 + T

caño o 21,7

B1

2 x 2,5 + T

12,5

15,4

+ 1 x 1

LL2

LL1

2 x 2,5 + T +1 x 1

B2 18,6

3x1

3 x 1

T

f n T

f

LL1

n

B1

LL2

caño o 15,4

2 x 2,5 + T

B2

12,5

Figura 28 En todos los casos y por razones de seguridad, cuando se realice el conexionado de Bocas de Iluminación, tal como se indica en los esquemas anteriores, la llave solamente interrumpirá la fase y alimentará la parte posterior del portalámparas. Para el cableado de las fases se utilizarán cualquiera de los colores siguientes: marrón, rojo, negro, blanco, verde. El conductor de neutro, que siempre estará conectado, será cableado en color celeste y alimentará la rosca externa del portalámparas, de esta manera se previene posibles contactos accidentales al efectuar reparaciones. El conductor de masa (puesta a tierra) será de color verde y amarillo.

51

f n T

f

LL1

52 T

n

LL1'

21,7 2 x 2,5 + T +3 x 1

2 x 2,5 + T + 2 x 1

2 x 2,5 + T + 3 x 1

caño o 21,7

12,5

caño o 21,7

LL1

3x1

3 x 1

12,5

Boca de luz con llaves combinación escalera

2 x 2,5 + T

caño o 15,4

b1

2 x 2,5 + T

15,4

B1

2 x 2,5 + T +2 x 1

21,7

12,5

Caja de derivación

Caja de derivación

3x1

LL1'

Figura 29

El desarrollo en detalle del método a emplear para el trazado y cálculo de una instalación eléctrica domiciliaria se encontrará en la Guía de Trabajo Práctico, complementaria del presente Apunte. 3 x 1

12,5

Figura 30

53

Puesta a tierra (jabalina)

por circuito

por circuito

Conductor de protección

Máximo hasta 9 bocas

Máximo hasta 15 bocas

(iluminación)

C2

C1 (tomas)

Llaves Termomagnéticas

Disyuntor Diferencial 30 mA

Neutro Hasta 3700

VA

ó

60 m2

GRADO DE ELECTRIFICACIÓN MÍNIMA

Llaves Termomagnéticas

TABLERO GENERAL

Fase

Alimentación desde el Medidor

LOS ESQUEMAS DE LAS PAGINAS SIGUIENTES MUESTRAN EJEMPLOS DE CIRCUITOS TÍPICOS PARA TRES GRADOS DE ELECTRIFICACIÓN

Figura 31

54

Puesta a tierra (jabalina)

por circuito

por circuito

Máximo hasta 12 bocas

Conductor de protección

Máximo hasta 15 bocas

(iluminación)

C2

(tomas)

C1

C3

(Especial, para AºAº)

Llaves Termomagnéticas

(monofásico o trifásico, según consumo)

Llaves Termomagnéticas

Disyuntor Diferencial 30 mA

Neutro

Llaves Termomagnéticas

TABLERO GENERAL

Fase

Alimentación desde el Medidor (monofásica para consumo hasta 5000 VA) (trifásica para consumo superior a 5000 VA)

Tomacorriente Especial

Acondicionador de Ventana

Hasta 7000 VA ó 130 m2

MEDIA

GRADO DE ELECTRIFICACIÓN

Figura32

55

Purificador de Pileta

Bomba centrífuga

Puesta a tierra (jabalina)

de pileta)

C4 (purificador

Llaves Termomagnéticas

TABLERO GENERAL

(tomas) (iluminación)

Llaves Termomagnéticas

por circuito

Máximo hasta 12 bocas

Conductor de protección

por circuito

(trifásica)

(trifásico)

C2

Disyuntor Diferencial 30 mA

Llave Termomagnética

Neutro

Alimentación trifásica desde el Medidor

Máximo hasta 15 bocas

C1

3 fases

R S T N

C3

(Especial, para AºAº)

Llaves Termomagnéticas

Tomacorriente Especial

Acondicionador de Ventana

Más de 1100 VA ó hasta 200 m2

ELEVADA

GRADO DE ELECTRIFICACIÓN

10.- ESTIMACION DE LA DEMANDA DE POTENCIA Conocer la potencia que consumirá cada circuito, así como también lo que consumirán la totalidad de los circuitos de un edificio permitirá dimensionar las secciones de los conductores, cañerías, y protecciones para que las instalaciones funcionen correctamente. Con esto habremos logrado, por una parte, evitar sobre dimensionar la instalación, encareciendo su costo y por otra parte, y esto es muy importante de tener en cuenta, no construiremos una instalación que resulte poco apta o incluso peligrosa cuando se la utilice a plena carga. Definimos entonces a la Demanda de Potencia como el valor en VA que resulta de analizar las cargas (consumos) que un circuito demandará de la red de alimentación eléctrica, asignando a cada boca de iluminación, tomacorriente o boca de alimentación de equipos eléctricos, una potencia fija máxima en VA, en función de los consumos estimados que habrán de alimentar. . Cada circuito podrá proyectarse para cargas ya conocidas o para cargas estimadas previstas, según el destino de cada local y respetando los valores mínimos y máximos vistos previamente. Además, para el caso de unidades de vivienda individuales, la demanda de potencia para cada una de ellas será afectada por un factor de simultaneidad o minoración, que tiene en cuenta para cada tipo de circuito una cierta previsión de ocurrencia simultánea de consumo. Este factor de Simultaneidad por circuito (FS) se indica en la TABLA N° 6. Cuando se trata de determinar la Demanda de Potencia o carga total de un edificio multiusuario o complejo habitacional, se aplicará el Coeficiente de Simultaneidad indicado en la TABLA 7, en función de la demanda de potencia de cada una de las unidades que componen el complejo.

Determinación de la potencia simultánea en cada unidad de vivienda Para su cálculo se debe efectuar el siguiente procedimiento: 

Cálculo de la cantidad de bocas de iluminación y de toma corrientes por cada ambiente.



Determinación del número de circuitos necesarios.



Cálculo de la carga probable según un coeficiente de simultaneidad.

56

Cálculo de la Carga de cada Circuito: La carga de cada circuito se determinará tomando como base los siguientes valores mínimos para los coeficientes de simultaneidad, establecidos de acuerdo al tipo de circuito y uso:

Tabla N° 6 A los resultados que se obtengan, se le pueden aplicar los siguientes coeficientes de simultaneidad, según el grado de electrificación:

Grado de Electrificación

Coeficiente de simultaneidad

Mínima

1

Media

1

Elevada

0,9

Superior

0,8

Tabla N° 7 Si una vez aplicado el coeficiente de simultaneidad ocurriera que la potencia máxima simultánea así calculada correspondiera a un grado de electrificación inferior, se mantendrá el grado de electrificación anterior a la aplicación del coeficiente.

57

3ra. Unidad

COMPONENTES DE LA INSTALACION Generalidades: Los componentes típicos de una instalación son: 

Acometida.



Líneas de alimentación.



Tablero principal.



Líneas seccionales.



Tableros seccionales.



Líneas de circuitos.

Acometidas Se denomina acometida al punto de conexión del usuario con la empresa proveedora de electricidad; la misma puede ser aérea o subterránea. La vinculación con la red pública se realiza en una caja denominada "caja de acometida", de la misma se pasa a un medidor de energía de donde normalmente parten las puestas a tierra y los circuitos de distribución. De acuerdo al tipo de edificación, las cajas y los medidores pueden estar en un pilar en las entradas, en las fachadas, en lugares comunes de los edificios o en lugares especiales de los mismos. Estas especificaciones son fijadas por la compañía proveedora del servicio.

Tableros - Generalidades En los tableros eléctricos se centralizan los elementos que permiten energizar inteligentemente los circuitos de distribución, fuerza motriz e iluminación. Están constituidos por cajas o gabinetes que contienen los dispositivos de conexión, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus soportes correspondientes.

Clasificación de los tableros Tablero Principal Es el centro de distribución de toda la instalación eléctrica de una residencia ya que: 

Recibe los cables que vienen del medidor.



Aloja los dispositivos de protección.



De él parten los circuitos terminales que alimentan a los siguientes tableros.

Tablero Seccional Es aquel al que acomete la línea seccional y del cual se derivan otras líneas seccionales o de circuito.

58

Tableros Principales - Requisitos Estará instalado en lugar seco, de fácil acceso y alejado de otras instalaciones como las de agua, gas, teléfono, etc. Para lugares húmedos o en intemperie, deberán adoptarse las previsiones indicadas por el Reglamento de la A.E.A. El tablero de distribución debe estar localizado en un lugar de fácil acceso y lo más próximo al medidor, a fin de evitar gastos innecesarios en los cables del circuito de distribución. Los locales en donde estén instalados no se destinarán al almacenamiento de combustible ni a elementos de fácil inflamabilidad. Sobre la acometida de la línea principal en el tablero, deberá instalarse un interruptor que actúe como elemento de maniobra principal, que podrá integrarse con los elementos de protección, esto es: 

Interruptor automático con apertura por sobrecarga y cortocircuito.



Interruptor manual y fusibles (en ese orden).

Tableros Seccionales - Requisitos 

Estarán ubicados en lugares de fácil localización dentro de la unidad habitacional o comercial y a una altura adecuada, para facilitar el accionamiento de los elementos de maniobra.



Tendrán buen nivel de iluminación.



No deben interponerse obstáculos en su acceso.



Incluirán los siguientes elementos de protección:

o

Como interruptor general se utilizará un interruptor con apertura por corriente diferencial. Alternativamente se puede optar por colocar un interruptor automático o manual y un interruptor diferencial por cada una de las líneas derivadas.

o

Por cada una de las líneas derivadas se instalará un interruptor automático con apertura por sobrecarga y cortocircuito ó, alternativamente, un interruptor manual y fusible (en ese orden).

Características Constructivas Podrán ser metálicos o de materiales plásticos que, además de rigidez mecánica, presenten características de inflamabilidad, no higroscopicidad y propiedades dieléctricas adecuadas.

59

2.3. Esquemas Típicos de Conexiones para Tableros Seccionales

Figura N° 1

Figura N° 2 Vivienda con grado de electrificación elevada y superior – Componentes de una instalación

Figura N° 3

60

Locales comerciales

Figura N° 4

2.4. Reglas y Criterios para la Construcción de una Instalación Planeamiento de una Instalación Eléctrica - Conceptos Generales El proyectista de una instalación eléctrica, además de los conocimientos propios de su profesión debe comprender claramente la relación que existe entre los aspectos puramente técnicos del proyecto y otros factores, tales como la seguridad, la capacidad, la flexibilidad, la accesibilidad, la confiabilidad, la eficiencia y la economía del mismo, como se describe a continuación: 

Seguridad: Una instalación segura es aquella que no presenta riesgos.



Eficiencia: Una instalación eficiente es aquella que evita consumos innecesarios.



Economía: El diseñador debe pensar la instalación eléctrica que se ejecute con la menor inversión posible, por ejemplo en horas hombre dedicadas al proyecto y a la instalación eléctrica.



Capacidad: La instalación debe tener capacidad suficiente para atender las cargas para las que está diseñada y una reserva para eventuales ampliaciones.



Flexibilidad: Se entiende por instalación flexible aquella que puede adaptarse a pequeños cambios.



Accesibilidad: Cualquier instalación eléctrica deberá ser fácilmente accesible, tanto para mantenimiento, reparaciones, ampliaciones o alteraciones del mismo.



Confiabilidad: Como parte de la confiabilidad la instalación debe garantizar la continuidad del servicio y el cumplimiento de requisitos mínimos como mantener la tensión dentro de ciertos límites.



Legalidad: La instalación eléctrica debe respetar los requerimientos de las normas y códigos aplicables.



Medio ambiente: Se deben considerar las condiciones de humedad, salinidad y contaminación del medio ambiente donde se construye la instalación, dada la influencia que tienen en la vida útil de la misma. No obstante, deben efectuarse revisiones periódicas.

El resultado del diseño de una instalación son los planos eléctricos, que contienen los diagramas de cableado (unifilares o multifilares), los diagramas de canalizaciones, dibujos isométricos, dibujos de detalles, descripciones técnicas y toda documentación necesaria para transmitir una visión de conjunto del proyecto.

61

Tipos de Instalaciones de Cables La determinación del tipo de instalación es de vital importancia, dado que tiene gran influencia en la capacidad de conducción de corriente. Los tipos de canalizaciones previstos en la Reglamentación de la A.E.A. son: 

Conductores aislados colocados en cañerías: embutidas o a la vista.



Conductores enterrados: directamente o en conductos.



Conductores preensamblados en líneas aéreas exteriores.



Bandejas portacables.



Blindobarras.

No se permiten las instalaciones aéreas en interiores ni los conductores directamente enterrados en canaletas de madera o bajo listones del mismo material. A los efectos de calcular la cantidad de conductores que albergará una cañería, es conveniente recordar las siguientes pautas: 

Del tablero seccional parten un conductor vivo, uno neutro y uno de tierra por circuito.



Las llaves se conectan exclusivamente al vivo (no se recomienda hacerlo al neutro).



Las cajas de techo y de pared reciben un conductor vivo (previo paso del mismo por la llave) y un conductor neutro.



Los tomacorrientes se conectan directamente a un conductor vivo y a uno neutro.



Las líneas trifásicas deberán poseer canalizaciones independientes.



Cada una de las líneas seccionales deberán poseer canalizaciones independientes.



Se admiten en una cañería hasta tres líneas de circuito de tomacorriente y/o iluminación, siempre y cuando sean de una misma fase y no superen en conjunto 20 Ampere de carga o 15 puntos de iluminación.



El diámetro mínimo admitido para los caños será de 13 mm. en líneas de circuitos, y de 15 mm. en líneas seccionales y principales.



La unión de los caños entre sí y de los caños a cajas deberá efectuarse mediante conectores adecuados.



Los caños podrán ser de material termoplástico según norma IRAM 62386 ó de acero de acuerdo a normas IRAM IAS U 500 -2100, 2005 y 2224.



En tramos rectos se colocará como mínimo una caja de paso cada 12 metros.



Antes de instalar los conductores, se deberá haber concluido el montaje de caños y cajas, y completado los trabajos de mampostería.



Los cables no podrán unirse dentro de la cañería, por lo que entre cajas deben instalarse tramos enteros de cables.

Identificación de Colores de Conductores: 

Instalación monofásica: Neutro: celeste; Conductor de protección: verde/amarillo (bicolor). Fases: cualquier color excepto verde, amarillo, verde/amarillo o celeste. 62



Instalación trifásica: Fase R: castaño; Fase S: negro; Fase T: rojo y Neutro: celeste.

Conductores Subterráneos - Directamente Enterrados Como protección contra el deterioro mecánico, se utilizarán ladrillos o cubiertas dispuestas como las siguientes ilustraciones:

Recubrimiento de ladrillos y el espacio hueco recubierto con arena. Factor de reducción de la corriente admisible: 0,84.

Recubrimiento con media caña de cemento y el espacio hueco relleno con arena. Factor de reducción de la corriente admisible: 0,84.

Para cables armados se admite arena apisonada y recubrimiento de ladrillos. Factor de reducción de la corriente admisible: 1.

Cálculo de la Sección del Conductor: a) La intensidad de corriente no deberá ocasionar un calentamiento sobre el conductor que eleve su temperatura por encima de la especificada para cada tipo de cable. b) La intensidad de corriente no deberá provocar caídas de tensión superiores a las indicadas a continuación: 

Instalación de alumbrado: 3% en todo momento y circunstancia.



Instalación de fuerza motriz: 5% (en régimen) en todo momento y circunstancia.



Máxima caída de tensión permitida: 15% (en el arranque), siempre que no afecte a servicios especiales que exijan condiciones más rigurosas (centro de cómputos, laboratorios, etc.).

La caída de tensión se calculará entre el origen de la instalación (acometida) y cualquier punto de utilización considerando alimentados todos los aparatos de utilización susceptibles de funcionar simultáneamente. c) Se deberán respetar las secciones mínimas para cada caso (líneas principales, seccionales, etc.) indicadas en las reglas de instalación. Los cables a utilizar deben responder a la norma IRAM 2183, para los cuales la Asociación Electrotécnica Argentina ha establecido las corrientes admisibles por conductor, indicadas en la siguiente tabla:

63

Tabla N° 8

2.5. Selección de Conductores En resumidas cuentas, al tiempo de tener que seleccionar los conductores que se utilizarán en una instalación eléctrica, se deben tener en cuenta los siguientes puntos: 1) Identificación por tramo 2) Estimación de utilizadores 3) Cálculo de la corriente 4) Temperatura ambiente y agrupamiento 5) Corriente máxima admisible 6) Preselección de la sección 7) Sección mín. admisible por cada tramo 8) Verificación de la caída de tensión 9) Recálculo de la sección teniendo en cuenta la caída de tensión

Sección Nominal de los Conductores La sección nominal de los conductores deberá calcularse en función de su intensidad de corriente máxima admisible y caída de tensión. Independientemente del resultado del cálculo, las secciones no podrán ser menores a las siguientes, que se considerarán secciones mínimas admisibles:

64

Tabla N° 9

PLANILLA DE CIRCUITOS Simultáneamente con la estimación de la demanda, resulta necesario confeccionar la Planilla de Circuitos y Cargas, aplicable en instalaciones individuales y de acuerdo al ejemplo de la Guia de Instalacion Electrica de hasta 10Kw (de la AEA) En dicha planilla, cuyo modelo se indica en las páginas 65 y 66, se anotarán en forma detallada los valores en VA y en A de cada una de las bocas y tomacorrientes por circuito y por local. Si la Demanda de Potencia Máxima Simultanea (DPMAS) corresponde para un edificio multiusuario, EPEC exige una alimentación trifásica (380 V, 3 fases y neutro) y en este caso, se deberá utilizar la planilla de Distribución de Cargas por Fase, lo que permitirá verificar si se ha logrado una distribución equilibrada de las cargas por circuito y por fase. Si se observara una marcada diferencia de consumos entre fases, se deberá redistribuir las cargas hasta lograr equilibrar estos consumos. En segundo lugar, como veremos más adelante, los resultados de la planilla de circuitos nos permitirán el cálculo de las secciones de los conductores y de sus correspondientes sistemas de protección. Con estos resultados estaremos en condiciones de calcular la sección del Alimentador Principal, que son los conductores que unen la acometida con el Tablero General (denominado en los edificios multiusuarios Tablero General de Medidores), asi como también los diámetros de las cañerías que han de alojarlos. En estas instalaciones de usuarios múltiples, o en aquellas de un solo usuario pero que tienen, por su magnitud, Tableros Seccionales, se denomina Alimentador Seccional a los conductores que unen el Tablero General con los seccionales.

En los edificios en altura, este Alimentador Seccional llega hasta cada piso y departamento a través de la denominada Columna Montante, que puede estar realizada con cañería individual o común para todos.

65

Resumen de fórmulas Para circuitos que funcionan con Corriente Alternada Generador Carga

Dispositivos con

Dispositivos con

carga RESISTIVA

carga INDUCTIVA

Lámparas Incandescentes

Lámparas Dicroicas para MBT (12-24 V)

Lámparas Mezcladoras

Lámparas de Mercurio y de Sodio

Estufas Tostadoras

Balastos para tubos fluorescentes (Tabla 36) Motores monofásicos y trifásicos

Planchas

Transformadores ºº

Lámparas Dicróicas para 220 v Lámparas de Bajo Consumo

Tubos Fluorescentes (Tabla 36) * Electrodomésticos (Tabla IV) *

eeeeeeeeeeeeee

Alimentación MONOFÁSICA Pac ( W ) I ( A ) = --------------220 V

P (HP) x 746 I ( A ) = ---------------------220 V x Cos. 

(motores Monofásicos)

Eee *En el caso de Tubos EEEn Fluorescentes y Electrodomésticos, si bien

eeeeeee

estos dispositivos funcionan con inductancias, en las Tablas IV y 36, los valores de Potencia Aparente (VA) indicados ya incluyen la corrección por C os., de manera que se aplicará la siguiente fórmula:

Pap ( VA ) I ( A ) = ---------------------220 V Alimentación TRIFÁSICA P (W) I ( A ) = ------------------(por fase) 1,73 X 380 V (Este es el caso particular de Hornos Eléctricos trifásicos con resistencias)

P ( HP ) x 746

P ( VA ) = --------------------------Rendim. x Cos.

(motores Trifásicos)

P ( VA ) I ( A ) = --------------------------(por fase) 1,73 x 380 66

Proyecto vivienda Circuito 1

Circuito 2

Tipo de circuito Circuito 3 Circuito 4

Destino

Circuito 5

Circuito Seccional ---------------

Cantidad de Bocas

DPMS (VA) Tensión (V) IB (A) 2

Sección L, N (mm ) 2

Sección PE (mm ) Iz (A) In (A)

67

Planilla de CIRCUITOS y de CARGAS Locales y Departamentos Designación Circ. Cant. Bocas Local

Nº





Pot. Unitaria





Fact.

Pot. Total

Int. Total

Sec. Cond.

Llaves

Sim.

( VA )

(A)

( mm2 )

Termomag.

Consumo Total General

=

( VA )

Corriente Total por fase

=

(A)

Sección de los conductores desde el Medidor hasta el T.G. = (Caño  mm)

68

Planilla de CIRCUITOS y de CARGAS Servicios Generales: Iluminación Designación Circ. Local

Cant. Bocas



Nº



Pot. Unitaria





Fact.

Pot. Total

Int. Total

Sec. Cond.

Llaves

Sim.

( VA )

(A)

( mm2 )

Termomag.

Fact.

Pot. Total

Int. Total

Sec. Cond.

Llaves

Sim.

( VA )

(A)

( mm2 )

Termomag.

Accesos Paliers Escaleras Terraza Cocheras S. De Máquin. Total Iluminación:

Servicios Generales: Fuerza Motriz Designación Circ. Local

Cant. Bocas

Nº





Pot. Unitaria





Ascensor Ascensor Bombas Compactador Calderas Aº. Aº. Total F.M =

Cuadro Resúmen Locales y Departamentos Iluminación Fuerza Motriz

Consumo Total General Locales y S.de Máquinas =

Corriente Total por fase =

( VA )

(A)

Sección de los conductores desde el Medidor hasta el T.G. = (Caño  mm)

69

UBICACION DE TABLEROS Y ELEMENTOS DE MEDICION En el caso de viviendas unifamiliares, generalmente el único elemento de medición es el Medidor, provisto por E.P.E.C., dispositivo que permite únicamente contabilizar el consumo de energía eléctrica, expresada en KW/Hora, y que deberá instalarse sobre la línea de edificación (como veremos más adelante en los diferentes tipos de acometidas), de manera de resultar fácilmente accesible al encargado de leer los consumos.

Tratándose de sistemas multiusuarios, habrá tantos medidores como usuarios, más los correspondientes a los servicios comunes. Estos podrán ubicarse sobre el frente de la propiedad, coincidente con la línea municipal, o inmediatamente próximos a una entrada de libre acceso, o dentro del ámbito de la propiedad, siempre respetando la facilidad de acceso por parte del personal de E.P.E.C. y con los diferentes circuitos perfectamente señalizados e individualizados.

Tablero de protección del medidor de energía: En el caso de suministros unifamiliares, E.P.E.C. lo indica a no más de 2 (dos) metros de distancia de la parte posterior de la caja del medidor. Hasta ocho usuarios, la reglamentación permite cajas de medidores independientes, cada uno con sus dispositivos de protección (fusibles) ubicados éstos también a una distancia no mayor de 2 mts. del medidor. En sistemas de múltiples viviendas, se acostumbra a construir un Tablero de Medición en el interior del inmueble o edificio. En este tablero estarán ubicadas las protecciones anteriores y posteriores del medidor (indicadas en la fig. 23), así como también los medidores, individuales para cada circuito, los dispositivos de comando y protección (Llaves Generales y Seccionales, fusibles) y los eventuales instrumentos de medición (Voltimetros, Amperímetros, Cofimetros, Frecuencímetros, etc.)

En general los tableros se ubicarán en lugar seco, de fácil acceso y alejado de otras instalaciones (agua, gas, etc.) que por fallas propias puedan afectar al propio tablero. Frente al tablero habrá un espacio libre para facilitar su operación o para trabajos de mantenimiento. Para aquellos que requieren acceso posterior, deberá dejarse detrás del mismo un espacio libre mínimo de 1 metro. El local donde se instale no podrá utilizarse para el almacenamiento de ningún tipo de combustible ni de material de fácil inflamabilidad. Los siguientes esquemas, indican algunas de las formas de disponer los tableros y elementos de medición, con las dimensiones mínimas de pasillos que permitan la fácil apertura de las puertas de acceso y la libre circulación del operador.

70

Distintas maneras de disponer los trableros variable según cantidad de medidores

mínimo 1,20 m.

TABLERO

mínimo 1,20 m.

Tablero con acceso frontal

mínimo 1,20 m.

TABLERO

Tablero con doble acceso

mínimo 1,20 m.

TABLERO

TABLERO

Doble línea de tableros con acceso frontal Figura 32 71

COLUMNA MONTANTE

Es el sistema de cañerías que, partiendo del tablero general, distribuye los conductores hasta los tableros de los locales, departamentos, sala de máquinas, etc. Es importante tener en cuenta, en los edificios en altura, la dimensión de los espacios que habrá que disponer para el paso de estos conductos, especialmente en los recorridos verticales, los que conviene que sean próximos a los núcleos de circulación vertical, escaleras y ascensores, para facilitar su mantenimiento. Estas columnas montantes deberán trazarse, por razones de seguridad, separada de las canalizaciones de agua y gas. Se representa por un esquema (similar al mostrado en la Figura 33), en el que se indicará la manera en que se distribuyen las alimentaciones a cada piso y en cada uno de éstos, a cada tablero, teniendo en cuenta que:.

Se permite que las líneas de los circuitos de Iluminación y toma corrientes estén alojadas en una misma cañería , pero no deben alimentar una misma boca de salida. Por lo tanto, en bocas de salida mixtas (interruptor y tomacorriente), cada una de ellas debe estar conectada a su circuito de alimentación correspondiente. Dentro de cada cañería se pueden colocar hasta tres líneas de circuitos de uso general, siempre que pertenezcan a la misma fase y que la suma de sus cargas no supere los 20 amperes y el número de bocas de salida las 15. No se permite colocar en un mismo caño más de 4 conductores de más de 25 mm2 de sección. Las campanillas, porteros, telefonía, televisión, sistemas de alarma y señalización, también denominados Circuitos para Señales Débiles ( SD ), o de Muy Baja Tensión ( MBT ), serán alimentados por caños independientes de los restantes circuitos. También serán alimentados con caños independientes los circuitos de Fuerza Motriz.

72

Esquema de una columna montante para un edificio Multiusuario.

Baliza T.S. 17 S.M. Ascensores

Flotante tanque

T.S. 17 Depto. del portero

Terraza T.S. 15 Depto. 6 a

T.S. 16 Depto. 6 b

T.S. 13 5º P. Depto. 5 a

T.S. 14 Depto. 5 b

6º P.

4º P.

3º P.

2º P.

1º P.

T.S. 11 Depto. 4 a

Caja de derivación

T.S. 12 Depto. 4 b

T.S. 9 Depto. 3 a

T.S. 10 Depto. 3 b

T.S. 7 Depto. 2 a

T.S. 8 Depto. 2 b

T.S. 5 Depto. 1 a

T.S. 6 Depto. 1 b

T.S. 3

T.S. 4

Local comercial

Local comercial

P.B. T.S. 1 Iluminación y Serv. Grales. Acometida EPEC Trifásica

T.S. 2 Equipos de bombeo

T.G.

Subsuelo Toma a Tierra

COLUMNA MONTANTE de ELECTRICIDAD Figura 33

73

Flotante tanque

ACOMETIDAS ELEMENTOS MÍNIMOS CON QUE DEBE CONTAR UNA ACOMETIDA Línea EPEC Trifásica

Acometida Monofásica (fase y neutro) Fusible de Línea (solo sobre la fase)

M

Medidor monofásico

Fusible de Medidor (sobre fase y neutro)

TG

Llave General

TM

TM

TM

Circuito Nº 3

Circuito Nº 1 Circuito Nº 2 Figura 34

Este circuito representa una acometida domiciliaria monofásica. En el caso de tratarse de una acometida trifásica, los fusibles de línea serán tres, uno sobre cada fase y el medidor deberá remplazarse por uno trifásico 74

La figura 35 muestra un circuito similar al anterior, pero donde se ha remplazado la Llave General, dentro del Tablero General, por un Interruptor Diferencial monofásico. Si la acometida fuese trifásica se utilizará un Interruptor Diferencial Trifásico tetrapolar, que corte las tres fases más el neutro.

Línea EPEC Trifásica

Acometida Monofásica (fase y neutro) Fusible de Línea (solo sobre la fase)

M

Medidor monofásico

Fusible de Medidor (sobre fase y neutro)

TG

En el Tablero, se incorporó un interuptor diferencial bipolar (que corte fase y neutro)

DD

Por cada circuito, una TM bipolar TM

TM

TM

(que corte fase y neutro)

Circuito Nº 3

Circuito Nº 1 Circuito Nº 2 Figura 35

75

a 1) ACOMETIDA DE EDIFICIO RETIRADO DE LA LINEA MUNICIPAL

Figura 36

76

DETALLE DE LOS MATERIALES USADOS EN LA ACOMETIDA

Figura 37

77

Dimensiones del pilar, según Norma EPEC E.T.21 Figura 38

78

a 2) ACOMETIDA DE EDIFICIO SIN RETIRO DE LA LINEA MUNICIPAL, de ALTURA MENOR a 3,70 M

Figura 39

79

Dimensiones de la acometida, según Norma EPEC E.T.21 Figura 40

80

a 3) ACOMETIDA DE EDIFICIO SIN RETIRO DE LA LINEA MUNICIPAL, de ALTURA MAYOR a 3,70 M

Figura 41 81

b) ACOMETIDA desde RED SUBTERRÁNEA

Figura 42

82

CALCULO DE LAS SECCIONES DE LOS CONDUCTORES Y DIÁMETRO DE LAS CAÑERIAS

Cuatro son las etapas utilizadas para el cálculo de la sección de los conductores y cañerías: - 1º Cálculo por Calentamiento o de Corriente Admisible. - 2º Determinación del diámetro de las cañerías. - 3º Verificación por Caída de Tensión, complementario del cálculo por Calentamiento. - 4º Verificación por Corriente de Cortocircuito.

1º - CALCULO POR CALENTAMIENTO O DE CORRIENTE ADMISIBLE Al circular una corriente eléctrica por un conductor, en razón de la resistividad propia del material, se produce el calentamiento del mismo, proporcional a la Intensidad ( A ) que demanda el circuito e inversamente proporcional a su sección. Este calentamiento no deberá superar los valores máximos fijados por las Normas IRAM, para disminuir las pérdidas por caída de voltaje y los riesgos de incendio. Establecidos los circuitos, se determinarán las secciones de los conductores, de acuerdo a la corriente que demanden, por medio de la tabla 32, que indica los valores máximos de corriente, en Amperes, para conductores de cobre y las secciones correspondientes, debiendo respetarse además las secciones mínimas indicadas en la tabla 30. La sumatoria de la corriente de todos los circuitos, se utilizará para seleccionar los conductores de alimentación (acometida o montante).

2º - DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO DE LAS CAÑERÍAS La tabla 11 informa sobre el diámetro de la cañería a utilizar, en función de la sección y cantidad de conductores que deberá alojar, en función de la sección y cantidad de conductores que deben alojar, previstos para caños del tipo Normal, en caso de usar caños del tipo Pesado, se utilizará la medida inmediata superior. Se permite colocar en un mismo caño los conductores de hasta tres circuitos de uso general, como máximo, siempre que pertenezcan a la misma fase y que la suma de las intensidades en conjunto no exceda de 20 Amperes y el número de bocas de salida la 15. 83

No se permite colocar en un mismo caño más de 4 conductores de más de 25 mm2 de sección. Las campanillas, porteros, telefonía, televisión, sistemas de alarma y señalización, también denominados Circuitos para Señales Débiles (SD), o de Muy Baja Tensión (MBT), serán alimentados por caños independientes de los restantes circuitos. También serán alimentados con caños independientes los circuitos de Fuerza Motriz.

En la página siguiente se incluyen las tablas necesarias para calcular los circuitos de instalaciones eléctricos.

84

3º - VERIFICACIÓN POR CAÍDA DE TENSIÓN. En los circuitos de usos generales y en las instalaciones en viviendas, oficinas y locales comerciales la reglamentación indica que no es necesario verificación por caída de tensión. Sí en cambio se efectuará en aquellos circuitos que alimentan dispositivos sensibles a las variaciones de voltaje, como veremos más adelante. Los conductores tendrán una sección tal que no produzcan caídas de tensión inaceptables para el normal funcionamiento de los artefactos conectados en el circuito. Los porcentajes máximos de caída de tensión admitidos son los siguientes: a) Para líneas monofásicas o trifásicas que alimentan sistemas de iluminación: 3 % del valor nominal de la tensión de funcionamiento. b) Para líneas que alimentan motores manejados por contactores: 2.5 % del valor nominal de la tensión de funcionamiento Esta exigencia tiende a evitar que este tipo de motores, que en general toman una corriente de arranque 6 veces la corriente nominal de trabajo, afecten en esos momentos el funcionamiento correcto de las bobinas de comando del contactor. Las fórmulas para calcular las caídas de tensión son las siguientes: En líneas monofásicas (220 V)

Caída de Tensión

u=

2 x L x I -------------------c x s

En líneas trifásicas (380 V) 1,73 x L x I x Cos.  Caída de Tensión

u=

--------------------------------------------------

c x

s

Siendo:

u 1,73 L I

= Caída de tensión a lo largo del conductor por fase, en Voltios = Constante. = Longitud de la línea, en metros. = Intensidad de corriente en cada conductor, en Amperes.

= Conductividad eléctrica ( cobre = 56). = Sección del conductor, en mm2 Cos. = Factor de Potencia del motor. c s

85

4º - VERIFICACION DE SECCIONES POR CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

Los conductores calculados en las etapas anteriores deben tener la capacidad térmica para tolerar los cortocircuitos que se pudieran producir, durante el brevísimo tiempo de su duración, tiempo que estará vinculado al tiempo de actuación de las protecciones que cada circuito debe tener asociado (fusibles, llaves termomagnéticas, etc.). Esta capacidad térmica dependerá de su sección, es decir de su masa de cobre, por ello debemos también verificar si las secciones calculadas se encuentran dentro de los límites permitidos. En razón de que este cálculo excede los alcances de nuestro estudio, en el presente apunte indicaremos solamente a título de ejemplo un método simplificado, utilizando los valores más frecuentes, con las siguientes dos etapas: a) Cálculo de la Corriente de Cortocircuito:

220 V Ik = --------------Zr + Zt Donde:

Ik = Corriente de cortocircuito, en Kilo Amperes. Zr = Impedancia de los conductores del servicio eléctrico, desde el transformador hasta el punto de suministro, (en el caso de cable preensamblado, Zr = 0.628 miliohm por metro). Zt = Impedancia del transformador de EPEC que alimenta el circuito, dependiendo de su potencia, de acuerdo a la siguiente tabla : TABLA

IX

IMPEDANCIA DE LOS TRANSFORMADORES Potencia del Transformador en KVA ( en KVA )

Impedancia ( en miliohms )

16 25 50 100 160 200 250 500

451 288 144 72 45 36 29 14

86

b) Verificación de la sección de los conductores

Ik x t S > -----------------K Donde:

S = Sección del conductor, en mm2 . t = Tiempo de actuación de la protección = 0.02 segundos (20 milisegundos). K = Factor adimensional, que depende del material del conductor y su aislación (para cobre aislado en PVC, K = 114).

LA VERIFICACION DE LAS SECCIONES CALCULADAS POR LOS METODOS DE CAIDA DE TENSION Y POR CORTOCIRCUITO SOLO PODRAN AUMENTAR LOS VALORES OBTENIDOS POR EL METODO POR CALENTAMIENTO.

87

3ra. Unidad

SISTEMAS DE PROTECCION MATERIALES UTILIZADOS EN LAS INSTALACIONES

Los elementos y sistemas de protección son dispositivos que permiten detectar condiciones de circulación de corrientes excesivas o anormales, definidas como Sobrecargas, Cortocircuitos, Fallas a Tierra Etc., e interrumpir la conexión de la línea de alimentación u ordenar su interrupción a través de elementos de maniobra (llaves, interruptores, etc.), acoplados al dispositivo de protección. Existen sistemas de protección que también permiten detectar condiciones de sobretensión o baja tensión, actuando automáticamente sobre los elementos de maniobra. Estos sistemas tienen dos objetivos fundamentales: - Proteger de daños a los distintos elementos que constituyen la instalación y a los equipos o dispositivos conectados a ella. - Proteger a las personas contra accidentes eléctricos.

PROTECCIÓN DE LA INSTALACIÓN En el primer caso, es decir, dispositivos destinados a proteger la instalación (es decir, a los cables conductores), su capacidad de ruptura debe ser tal que evite que los circuitos a los cuales está protegiendo superen los valores de corriente máxima para los cuales han sido calculados, evitando de esta manera que éstos sean dañados por recalentamiento. De esta manera se evitan también los riesgos de incendio por sobrecalentamiento de los conductores, causa muy frecuente de este tipo de accidente. Dentro de esta clasificación encontramos: FUSIBLES La manera más elemental de protección es por medio de un fusible, trozo de alambre o lámina conductora que se fabrica calibrando su punto de ruptura, e intercalándolo en el circuito de manera que se "funda" e interrumpa la circulación de corriente cuando ésta supera los valores normales previstos por el cálculo.

88

Presenta dos inconvenientes, el primero que su reparación resulta incomoda porque debe realizarse justamente cuando se ha cortado la luz y además se requieren herramientas para ello. Segundo, que ante la emergencia, generalmente no se reponen con los alambres o láminas calibradas correspondientes, perdiendo en consecuencia su eficiencia y razón de ser, aún cuando la norma establece que los fusibles deben ser encapsulados y desechables luego de su fusión. La reglamentación de EPEC establece intercalar un Fusible de Línea (ver esquema en Pág. 29), entre ésta y el medidor, para evitar que una falla en la acometida pueda afectar al resto de la red externa. La reparación de este fusible corre por cuenta exclusiva de la empresa de energía, no pudiendo efectuarla el usuario y se encuentra colocado solamente sobre los cables de Fase, es decir que el neutro no lleva fusible. NO puede ser reemplazado por interruptor automático. Luego del medidor, se deberán colocar otros fusibles, esta vez para protección de este elemento de medición, intercalados sobre los conductores de las fases y el neutro. Estos fusibles se encuentran ubicados en tableros aislantes, dentro de una caja metálica, generalmente en la parte posterior del pilar, a una distancia no mayor de 2 metros después del medidor, pueden ser remplazados por interruptores termomagnéticos, como veremos más adelante y SÍ pueden ser repuestos por el usuario.

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DIFERENTES TIPOS DE FUSIBLES Y TABLEROS

Figura 43

INTERRUPTORES AUTOMATICOS Los interruptores Automáticos Termomagnéticos son dispositivos modernos de protección, que reemplazan ventajosamente la tradicional protección con fusibles. En caso de cortocircuito cortan instantáneamente la corriente por acción electromagnética y en caso de sobrecarga la cortan en forma retardada por efecto térmico, siendo dicho retardo mayor cuando menor es la sobrecarga. En el mercado se los consigue diferenciados por la cantidad de polos (unipolares, bipolares, tripolares) y además por su distinta característica de interrupción (denominada Curva de Disparo), de acuerdo a la siguiente clasificación: -

Clase "C", utilizados en instalaciones domiciliarias, donde las corrientes son más constantes y uniformes, y en circuitos de iluminación.

-

Clase "D", utilizado en los circuitos que alimentan motores, principalmente de gran potencia, ya que estos absorben una mayor corriente en el momento de arranque.

Nota: La antigua denominación L ó G ha sido reemplazada por la actual: C y D respectivamente

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La ventaja de estos interruptores es que no hay que sustituirlos cuando se produce una falla en el circuito. Al actuar interrumpiendo la corriente (y una vez subsanado el inconveniente), simplemente se acciona nuevamente la palanca y vuelven a funcionar, restableciendo el circuito sin pérdida de tiempo.

Además, utilizando unidades bipolares o tripolares, aún cuando la falla se produzca en una sola de las fases, se interrumpen simultáneamente todas las fases protegidas, porque cada uno de las llaves unipolares se encuentra unida con las demás mediante puentes externos.

Existen interruptores para las siguientes intensidades (valores nominales de la carga de la instalación):

TABLA 33 - Clase

-C

10, 15, 20, 25 y 35 A.

- Clase

-D

10, 15, 20, 25, 35, 50, 70 y 100 A.

Los interruptores Automáticos Termomagnéticos tienen que traer un sello de conformidad que otorga el IRAM (Instituto Argentino de Racionalización de Materiales), que certifica que éstos se fabrican de acuerdo con las prescripciones de la Norma IRAM Nº 2169 y que su producción se controla periódicamente por dicho Instituto.

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SELECCION DE INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS

Para cada sección de los conductores de la instalación corresponde una intensidad máxima admisible y de este modo puede seleccionares el interruptor que debe ser colocado como protector de estos conductores, de acuerdo a la siguiente tabla:

Tabla N° 10: Intensidad de corriente admisible (A) para cableado y Protecciones termomagnéticas s/AEA Intensidad calculada de Proyecto

Intensidad Nominal de TM

Intensidad máxima cable

Sección del Conductor

Ip

In

Ic

S 2

Amperes Amperes Amperes mm Hasta 10 10 14 1,5 11 a 16 16 18 2,5 17 a 20 20 24 4 21 a 25 25 32 6 26 a 32 32 32 6 33 a 40 40 43 10 41 a 50 50 59 16 51 a 63 63 77 25 64 a 80 80 96 35 81 a 100 100 117 50 101 a 125 125 149 70 El dispositivo de protección debe satisfacer la consigna:

Ip ≤ In ≤ Ic Clase C: Protección típica en el ámbito residencial. Clase D: Protección para motores de gran consumo.

Otras ventajas adicionales de los interruptores automáticos son: - Diseño muy compacto. - Operación frontal. - Larga vida útil. - Fácil montaje en los tableros por medio de sistemas modulares (rieles DIN). - Actúan también como llave de acción manual. En el mercado se comercializan tableros en cajas metálicas y de plástico, para embutir y exteriores, con puerta y sin ella, que permiten su fácil instalación, diseñados especialmente para alojar los interruptores Termomagnéticos, desde 2 hasta 15 polos.

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INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS

Unipolar

Bipolar

Tripolar

Figura 44 Existen también interruptores automáticos que permiten proteger la instalación y a los artefactos conectados en ella de los efectos de las sobretensiones (cuando el voltaje de línea supera los 220 V), generalmente producido por descargas atmosféricas (rayos), caídos sobre la red externa, tema que se desarrolla más adelante, en el apartado “Protección Contra Descargas Atmosféricas”.

Potector contra Sobretensiones

Figura 45 En todos los casos, los interruptores de todas las marcas existentes en el mercado disponen de un sistema de enganche posterior, que posibilita su instalación de manera sencilla en tableros modulares, por medio de un riel DIN. Resulta importante destacar que los Interruptores Automáticos cumplen la función de proteger únicamente a la instalación, pero no protegen a las personas. 93

PROTECCIÓN DE LAS PERSONAS Puesta Tierra La puesta a tierra protege a las personas ante eventuales pérdidas producidas por fallas en la instalación de las masas. A partir de 2018 se deberá realizar en forma obligatoria en todas las instalaciones eléctricas dos puesta a tierra. 1) Puesta a tierra del servicio PATS La define la empresa que suministra el servicio EPEC y en ella se conecta el pilar de acometida. La misma debe ubicarse desde la línea municipal hacia el interior (estando prohibido instalar en la vereda) Las partes metálicas del pilar de acometida (caño de bajada, caja de medidor y caja de fusibles) tendrán que conectarse a la jabalina, mediante cable aislado, amarillo y verde, de 10 mm 2 de sección y uniones abulonadas. Se recomienda instalar la Toma a Tierra en un lugar próximo al Tablero de Fusibles del Medidor, directamente enterrada en el terreno natural, preferentemente en un lugar húmedo, para favorecer la conducción a tierra. 2) Puesta a tierra de protección PAPT La define el proyectista de la instalación, de acuerdo a las exigencias municipales y a AEA 90364. La misma se realizará por medio de un conductor denominado "conductor de protección", de cobre electrolítico AISLADO (IRAM 2183), con cable de color amarillo y verde, que recorrerá toda la instalación y cuya sección mínima se establece en 2,5 mm 2 en los circuitos de uso general y hasta la última boca o tomacorriente. Este conductor, deberá conectarse a la pata correspondiente de los tomacorrientes con puesta a tierra (de tres patas), de uso obligatorio, y estará vinculado con un Electrodo de Puesta a Tierra (JABALINA), el que es fundamental para asegurar la derivación a tierra de las eventuales pérdidas originadas en el circuito. Toda la instalación estará recorrida por fase, neutro y tierra) Ambas puestas a tierras (PATS y PAPT) deben estar separadas un mínimo de 3 veces su longitud. Si no se cuenta con espacio suficiente en el retiro se deberá preveer la ubicación de la PAPT en un patio interno. La Jabalina deberá ser de acero, con depósito electrolítico de cobre firmemente adherido y que no se deteriore con el paso del tiempo, cumplimentando la Norma IRAM 2309. NO SE PERMITE utilizar a este efecto las redes ni las instalaciones metálicas de Gas ni de Agua. Atención: Se puede prescindir de la Puesta a tierra del servicio PATS cuando la acometida es clase II es decir de material sintético aislante y autoextinguible. En la página siguiente se muestra un esquema de puesta a tierra en una instalación domiciliaria, (Figura 46 y 47)

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Caño material sintético

Figura 46

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PROTECCION COMPLEMENTARIA CON AUTOMATICO POR CORRIENTE DIFERENCIAL

INTERRUPTOR

Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano El conocimiento de los efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano es útil para tomar conciencia de los riesgos inherentes al uso de la misma. Dichos fenómenos han sido estudiados en todo el mundo y los principales resultados obtenidos podemos apreciarlos en el siguiente cuadro resumen: Corriente 50-60 Hz Valor Eficaz mA

Duración de la descarga

0-1

No crítico

- Rango del comienzo de la percepción

1 - 15

No crítico

- Rango del comienzo de contractura muscular, tendencia a quedarse agarrado al elemento conductor, dolores intensos en músculos de manos y dedos.

15 - 30

Minutos

- Contractura intensa de los músculos, imposibilidad de desprenderse, dificultades respiratorias, aumento de la presión sanguínea, límite tolerable.

30 - 50

segundos a minutos

50 - 200/300

Menos de un ciclo cardíaco ( 750 mseg.)

Efectos fisiológicos sobre el cuerpo humano

- Irregularidad cardíaca, fibrilación ventricular, inconsciencia. - Fuerte shock, no se producen disturbios en el sistema cardíaco.

Más de un ciclo cardíaco - Disturbios en el sistema circulatorio, fibrilación cardíaca, principio de electrocución, en relación al corazón: poco importante, inconsciencia, se producen lesiones en la piel. Más de 200/300

Menos de un ciclo cardíaco ( 750 mseg.)

"

Más de un ciclo cardíaco

- Fibrilación cardíaca, principio de electrocución, en relación al corazón, muy importante: principio de fibrilación sólo en la fase sensitiva, insonsciencia, se producen lesiones en la piel. - Detención del corazón, recuperable, zona de defibrilación ventricular, inconsciencia, quemadoruas.

Las estadísticas demuestran que el 95 % de los accidentes personales producidos por la electricidad son debido a descargas a tierra a través del cuerpo. Si bien existen formas de minimizar estos riesgos, como por ejemplo mediante la puesta a tierra vista anteriormente de todos los elementos metálicos y los sistemas de doble aislación, siempre existe la posibilidad latente de un

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accidente, ya sea por fallas imponderables o por el incumplimiento de medidas de seguridad. Los progresos tecnológicos han permitido desarrollar detectores diferenciales y dispositivos de apertura de elevada sensibilidad con costos y tamaños reducidos, que son aplicables a interruptores automáticos de uso generalizado y OBLIGATORIO en las instalaciones eléctricas.

Principio de Funcionamiento de los Interruptores Automáticos Diferenciales (También llamados Disyuntores Diferenciales) Las protecciones diferenciales para la protección de descargas a tierra están basadas en la detección de diferencias entre las corrientes que entran y salen de un elemento cualquiera conectado en un circuito eléctrico. A fin de interpretar el principio de funcionamiento, analizaremos un ejemplo: Supongamos un circuito monofásico, como el de la Fig. 47-a, donde la corriente de entrada a la carga (I e), es por supuesto igual a la corriente de salida de la misma ( I s ). Ie = Is Ie= Ip+Is Fase

Fase

Fase

Fase

Fase

Fase

Neutro

Neutro

Is

Ie

Is

Ie

pérdida a tierra

CONSUMO ( Carga )

CONSUMO ( Carga )

Figura 47-a

Ip Figura 47-b

Consideremos ahora el mismo circuito pero donde se ha producido una corriente de derivación a tierra ( pérdida ), Figura 47-b; por lo tanto la corriente de entrada Ie ya no es igual a la de salida Is, sino que será la suma de la corriente que consume la carga más la que se deriva a tierra por la pérdida Ip. Esto significa que por el conductor de entrada circulará más corriente que por el conductor de salida. Ie = Ip + Is Esta diferencia es la que se detecta mediante un dispositivo llamado Protector Diferencial, Disyuntor Diferencial o Interruptor Diferencial, el que, de manera automática, cuando se presenta esta diferencia de corrientes, corta la alimentación de energía a la carga.

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En la Figura 48 podemos apreciar la configuración eléctrica que adopta un sensor diferencial, que consta de: - Núcleo magnético toroidal. - Arrollamientos primarios de entrada y salida, Ape y Aps, conectados para producir flujos magnéticos de igual magnitud, pero en oposición. - Arrollamiento secundario As. - Relay de desenganche (electroimán). Fase Fase Fase Neutro

Relay de desenganche (electroimán)

núcleo toroidal

Is Ape

Ie

Ape As

Figura

48

CONSUMO ( Carga )

Veamos que sucede con este sensor para las dos condiciones de funcionamiento vistas anteriormente:

En el primer caso, cuando no existe ninguna pérdida a tierra, los flujos magnéticos producidos por los arrollamientos primarios Ape y Aps, son iguales pero en oposición porque las corrientes circulan en sentido contrario, de manera que se anulan entre si, no produciendo efecto alguno sobre el arrollamiento secundario As.

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En el segundo caso, cuando se ha producido una pérdida a tierra, a través de uno de los arrollamientos primarios circulará una corriente mayor que por el otro, es decir que existirá una diferencia entre ambos flujos magnéticos, el que inducirá una f.e.m en el arrollamiento secundario As, es decir que en los extremos de este bobinado aparecerá una diferencia de potencial (voltaje) . Este voltaje se utiliza para activar la bobina de un dispositivo de apertura automático (relay de desenganche, Fig. 48), que ante esa situación, produce el corte de la alimentación de energía a la carga, pudiendo utilizarse también para accionar un sistema de alarma. Los valores de operación, en lo que se refiere al brevísimo tiempo de actuación ( 30 milésimas de segundo – 30 ms ) y a la corriente diferencial por pérdida ( 30 milésimas de Amper – 30 mA), de los protectores que se comercializan en la actualidad en nuestro medio, permiten obtener un elevado margen de seguridad en el uso de la energía eléctrica. Los Interruptores Diferenciales incluyen un pulsador que permite verificar periódicamente el correcto funcionamiento del dispositivo. Por otra parte, la construcción modular, con enganche mediante riel DIN, posibilita la fácil instalación en los tableros. DE CUALQUIER FORMA, SU APLICACION NO EXIME AL PROYECTISTA, AL CONDUCTOR TECNICO DE LA OBRA Y AL USUARIO, DE APLICAR TODAS LAS MEDIDAS DE SEGURIDAD, FUNDAMENTALMENTE LAS CONECCIONES A TIERRA.

En la Figura 49 se indican los símbolos que representan disyuntores diferenciales bipolares, (utilizados en instalaciones monofásicas), en los que al actuar se interrumpen la fase y el neutro y tetrapolares, (utilizados en instalaciones trifásicas), en los que se interrumpen las tres fases y el neutro simultáneamente . Se incluyen las representaciones multifilares y unifilares. Símbolos de Disyuntores Diferenciales

monofásico (bipolar)

Trifásico (tetrapolar)

monofásico (bipolar)

esquemas multifilares

Trifásico tetrapolar esquemas unifilares

Figura

49

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La siguiente figura representa un circuito de una instalación domiciliaria monofásica, a la que se le ha agregado en el TG un Disyuntor Diferencial bipolar ubicado aguas arriba, para que se encuentre protegido por los interruptores Termomagnéticos.

Línea EPEC Trifásica

Acometida Monofásica (fase y neutro) Fusible de Línea (solo sobre la fase)

M

Medidor monofásico

Fusible de Medidor (sobre fase y neutro)

TG

En el Tablero, se incorporó un interuptor diferencial bipolar (que corte fase y neutro)

DD

Por cada circuito, una TM bipolar TM

TM

TM

(que corte fase y neutro)

Circuito Nº 3

Circuito Nº 1 Circuito Nº 2

Figura 50

100

101

102

103

MATERIALES UTILIZADOS EN LAS INSTALACIONES ELECTRICAS

Conductores

Los conductores eléctricos aplicados en las instalaciones de nuestro medio son casi exclusivamente de cobre, bajo la forma de CABLES, constituidos por varios alambres delgados trenzados para lograr mayor flexibilidad y aislados con PVC. Cada conductor debe estar aislado en forma individual, pero se pueden agrupar varios conductores bajo una sola cobertura o Vaina, obteniéndose los cables unipolares, bipolares, tripolares, tetrapolares, etc., como los indicados en la parte superior de la siguiente figura.

Figura 52 Cuando se utilicen en locales húmedos, mojados o polvorientos, serán del tipo adecuado para soportar el riesgo propio del local. Los utilizados en columnas montantes o en locales de ambiente peligroso deberán tener aislación ignífuga, es decir que no permita la propagación del fuego. Para tendidos a la intemperie o en instalaciones subterráneas se utilizan conductores especialmente protegidos con doble o triple vaina aislante, e inclusive con mayas metálicas, como los indicados en la parte inferior de la figura anterior. Los conductores macizos (de un solo alambre) no deberán utilizarse en líneas de instalaciones eléctricas.

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Llaves interruptoras, Tomacorrientes, Fichas

Las llaves, tomacorrientes y fichas deben llevar estampada la indicación de la tensión y la intensidad de servicio para cuyo uso han sido construidas, no podrán emplearse para tensiones e intensidades mayores a las marcadas. En el caso de las llaves estarán ejecutadas de tal modo que aseguren un corte rápido del arco eléctrico que se forma en el momento de la interrupción. Las fichas deben construirse en forma tal que permitan ser retiradas con facilidad sin tirar del conductor, y podrán ser usadas para interrupción de la corriente de aparatos de cuya potencia no sea superior a 1000 VA y cuando la tensión de servicio sea de 220 V. Para potencias mayores y hasta 3 KVA, deberá proveerse de un interruptor, si el aparato no lo trae incorporado. Los tomas y fichas deben estar provistos de una tercera pata para la conexión del conductor de puesta a tierra. Los siguientes son esquemas de las diferentes combinaciones de llaves y tomas, los símbolos correspondientes se indican en la Pagina. 26:

Llave de 1 punto

Llave de 2 puntos y toma común

Llave de 2 puntos

Llave de 1 punto y toma con tierra

Llave de 3 puntos

Llave de 2 puntos y toma con tierra

Figura 53

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Doble toma con tierra

CANALIZACIONES Para materializar los circuitos, los conductores y demás elementos que los constituyen deberán canalizarse, utilizándose para ello diferentes métodos, clasificados de la siguiente manera:

REDES DE DISTRIBUCIÓN EXTERNAS ( E.P.E.C.) Cable desnudo

- Aéreas Cable preensamblado

- Subterráneas

Cable subterráneo

CANALIZACIONES INTERNAS Acero

Liviano Semi pesado Pesado

Embutidas P.V.C.

Liviano Pesado

- En cañerías A la vista

- Cable Subterráneo

Acero

Directamente enterrado

En conductos

- Bandejas Portacables - Blindobarras - Cablecanal de P.V.C. a la vista

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Semi Pesado Pesado

Los caños rígidos de acero se fabrican en tramos de tres metros, en los siguientes tipos: - Caño pesado: esmaltado o galvanizado. Se lo utiliza principalmente en trazados a la vista, generalmente en instalaciones industriales. - Semi-pesado: con costura y pintados con esmalte. Son los que generalmente se utilizan en las instalaciones embutidas. - Livianos: construidos con chapa de menor espesor, no están autorizados por el M.O.P. para sus obras. Para los empalmes se utilizan cuplas roscadas y las uniones con las cajas se realizan por medio de conectores

Los caños flexibles de PVC, se expenden en rollos, facilitando su colocación, utilizándose juntas de unión (cuplas) del mismo material. Para su instalación en paredes deberán quedar recubiertos por un mínimo de 5 mm. Al colocarlos en losas de Hormigón, deberá cuidarse particularmente que no se los aplaste al hormigonar. En todos los casos, las dimensiones del diámetro interior, expresado en milímetros, se determinarán por medio de la tabla 34 (Pag. 72). Bandejas portacables: En instalaciones de grandes superficies o en salas de máquinas, que requieren el tendido de conductores de gran sección para alimentar equipos de consumo elevado, se utilizan, en replazo de los caños, las Bandejas Portacables, construidas en metal (chapa galvanizada, acero inoxidable, aluminio). Generalmente son perforadas para mejorar la ventilación de los conductores, fabricándose con accesorios que permiten una instalación muy flexible (curvas, derivaciones), adaptable a cada necesidad. Este tipo de montaje posibilita el acceso directo a los conductores para su control y mantenimiento.

Blindobarras: En instalaciones industriales donde se requiere flexibilidad en la instalación, que permita el cambio en la ubicación de las distintas máquinas que han de conectarse a la red de energía eléctrica, éstas se alimentan mediante un sistema de barras de cobre, colocadas dentro de una canalización metálica colgada del techo, y mediante fichas especiales se bajan los conductores para cada máquina.

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Instalaciones subterráneas Para instalaciones subterráneas se pueden utilizar cables especialmente fabricados para ese fin, que permiten su instalación directamente en el suelo, debido a sus características constructivas, con materiales resistentes a la acción corrosiva de los terrenos y a los esfuerzos mecánicos (Figura 52).

Generalmente están constituidos por una doble aislación; la individual de cada conductor y un envainado que recubre al conjunto de conductores, ambos de PVC. Existen también cables subterráneos que sobre el envainado de PVC poseen una envoltura metálica, llamada armadura, lo que le confiere una mayor resistencia mecánica. Para las derivaciones y empalmes se utilizan piezas especiales denominadas botellas de empalme.

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4ª Unidad

SERVICIOS AUXILIARES en Muy Baja Tensión, AUTOMATIZACIÓN y DOMÓTICA Servicios Auxiliares en Muy Baja Tensión Estas instalaciones, también denominadas de Señales Débiles, comprenden los sistemas que utilizan muy baja tensión de alimentación, con valores inferiores a 50 V, de CC ó CA, y un bajo consumo eléctrico (baja potencia, Vatios). Tienen aplicación tanto en viviendas individuales o colectivas, como en instalaciones comerciales o industriales. Podemos encontrar, entre los más frecuentemente utilizados: -

Llamada y señalización. Localización de personas. Portero eléctrico y portero visor. Telefonía e intercomunicación. Alarma y protección contra incendio. Seguridad contra robo. Enlaces para computación. Control de ingreso y egreso de personas. Antenas colectivas para TV.

Estos circuitos de MBT exigen condiciones especiales de instalación, entre las que podemos mencionar: . Para tensiones inferiores a 50 VCC ó VCA no son necesarias medidas especiales para protección de las personas contra contactos directos o indirectos, sin embargo es conveniente que se los protejan contra sobre intensidades producidas por contactos con circuitos de mayor tensión. . La alimentación se efectuará mediante transformadores con separación entre los bobinados primario y secundario. Además los elementos metálicos del sistema deberán estar correctamente conectados a la descarga a tierra. . Los conductores de MBT deberán disponer de canalizaciones independientes del resto de los circuitos de BT (220 y 380 V). . Ninguna de las partes conductoras ni de masa tendrán contacto con partes activas, neutros o masas de los circuitos de potencia. Llamada y señalización: 109

Son los sistemas más simples de comunicación, de una sola vía, que permiten, mediante la utilización de un pulsador, accionar a distancia un zumbador o campanilla, y en algunos casos también una señal luminosa. Las campanillas y las luces se alimentan con un máximo de24 V de CA, a través de un transformador reductor de voltaje. La reglamentación de instalaciones eléctricas establece que estos sistemas se alimenten por medio de circuitos independientes desde el tablero.

Localización de personas y avisador: Son sistemas también de una sola vía, utilizados en hospitales, estaciones terminales de transporte, aeropuertos, supermercados, etc., para pasar mensajes o información de carácter general. Se utiliza una central de transmisión y parlantes remotos, distribuidos en el edificio.

Portero eléctrico y portero visor: Los circuitos de portero eléctrico y portero visor son sistemas combinados de intercomunicación (de dos vías) y comando, en los cuales, mediante un sistema telefónico interno, se pueden comunicar la zona de ingreso del edificio con cada una de las unidades de vivienda, y además, desde cada una de estas unidades, se puede accionar la apertura de la puerta de acceso. Constan de tres partes principales: . Circuito de timbre en cada unidad de vivienda, mediante pulsadores en planta baja. . Circuito de comunicación, mediante micrófono y receptor en planta baja y microteléfono en los pisos. . Circuito de accionamiento de puertas, mediante cierrapuertas magnético y pulsador de piso. Adicionalmente se puede incorporar un sistema de video que, mediante una cámara convenientemente ubicada en la entrada, permite la visualización de la misma desde cada piso. Este sistema, con cámaras múltiples, permite también el control de seguridad para comercios, industrias, edificios públicos, etc. Todos los sistemas deben contar con interruptores generales y protección contra sobre corrientes mediante fusibles o llaves termomagnéticas.

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La siguiente figura muestra un circuito típico de montante para portero eléctrico y apertura de puerta eléctrico.

Terraza

PE

Depto. del portero

Depto. 6 a

PE

PE

Depto. 6 b

5º P. Depto. 5 a

PE

PE

Depto. 5 b

Depto. 4 a

PE

PE

Depto. 4 b

Depto. 3 a

PE

PE

Depto. 3 b

Depto. 2 a

PE

PE

Depto. 2 b

Depto. 1 a

PE

PE

Depto. 1 b

6º P.

4º P.

3º P.

2º P.

1º P.

Tablero en el ingreso cerradura eléctrica

Caja de derivación

cable telefónico multipar

A

Portero

B

1º 2º 3º 4º 5º 6º

alimentación 220 V del tablero de Serv. Grales.

P.B.

Subsuelo

Figura

COLUMNA MONTANTE de PORTERO ELÉCTRICO Figura 54

Telefonía e intecomunicación: Las instalaciones telefónicas en el interior de los edificios generalmente se ajustan a las disposiciones de las concesionarias telefónicas de la zona, pudiendo efectuarse la acometida de forma aérea o subterránea. 111

Los sistemas de telefonía interna pueden ser: . Individuales, en los que cada usuario dispone de un acceso desde el exterior, a partir de un tablero de ingreso, y distribuido en el interior mediante un montante común que recorre todo el edificio. . Centrales, en los que existe una o varias centrales telefónicas, con una red de distribución por montantes, hacia cada uno de los remotos, permitiendo la intercomunicación entre ellos y con el exterior. Las derivaciones a cada uno de los equipos remotos se realiza por cañerías exclusivas para telefonía y señales débiles, con módulos de conexión (Conectores RJ45 ) especiales para toma telefónica. La interconexión se realiza mediante cable especial para telefonía, denominado multipar, porque dentro de una misma vaina de aislamiento contiene varios pares de conductores de muy pequeña sección, ya que las señales utilizadas transportan corrientes muy débiles. Se comercializan cables desde 1 par ( 2 conductores), hasta 100 pares (200 conductores) dentro de una misma vaina aislante. Alarmas y protecciones contra Incendio: Estos sistemas de alarma cumplen la función de detectar e informar que se está produciendo un siniestro, el que deberá combatirse antes que adquiera mayores proporciones. Las acciones automáticas que pueden realizar estos sistemas dependerá de los niveles de complejidad que se estén utilizando: . Alarma sonora y visual (luces), señalando la localización del siniestro. . Información a una central remota, o al cuartel de bomberos. . Extinción automática con agua o gases especiales. . Puesta en marcha de un sistema de extracción de humos. . Cierre de las puertas de protección contra incendios. . Desconexión de máquinas y equipos. Los sistemas automáticos están conformados por elementos detectores y los circuitos de alarma asociados.

Los elementos detectores más comunes que se pueden encontrar en el mercado son:

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Detector de ionización: Determina la concentración de gases de combustión visibles e invisibles, actúa como pronto aviso. Detector de humos: Efectúa una apreciación óptica del oscurecimiento del aire, producido por la presencia de humo en un local. Detector de llamas: Detecta la fuente luminosa producida por las llamas. Detector de temperatura máxima: Funciona por medio de una placa bimetálica que reacciona y se dispara al sobrepasarse una temperatura determinada. Detector incremental: Actúa cuando el incremento de temperatura por unidad de tiempo sobrepasa de cierto valor. Todos estos elementos, al actuar y dispararse, pueden incluir sus propios dispositivos sonoros y luminosos de señalización o accionar los demás componentes de un sistema de alarma centralizado.

Seguridad contra Robos: Tiene como finalidad señalar el ingreso de personas a los locales, existiendo en el mercado diferentes elementos para detección de movimiento: . Por rayos Infrarrojos, invisibles al ojo humano. . Por detección de niveles de temperatura corporal. . Por detección de sonidos. . Por rotura de vidrios. . Por apertura de puertas y ventanas. Estos elementos detectores pueden incluir su propio sistema de alarma sonora o estar conectados a una central de monitoreo, mediante cableado por montantes.

Enlaces para computación- Redes LAN: Con el incremento de la informática en muchas de las actividades que se desarrollan en un edificio, se hace necesario, para lograr un mayor rendimiento y eficiencia en el proceso de transmisión y procesamiento y archivo de la información, estructurar un sistema de enlace entre las diferentes máquinas.

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Para ello se recurre a cableados especiales, llamados Redes LAN (Red de Área Local), consistentes en un cableado con conductores especiales, de los cuales veremos dos tipos, los más usuales: -

Cable coaxial fino, que puede tener hasta 185 m de longitud y soporta hasta 30 computadoras conectas en red.

-

Cable de par trenzado, externamente es igual al cable telefónico. Con una longitud máxima de 100 m por tramo, es más cómodo y económico, aunque necesita usar un aparato distribuidor de señales, llamado Hub, o Patchera, que encarece la instalación.

El sistema también podrá disponer de cableado coaxil para alimentación de señales provenientes de antenas para microondas y satelitales, generalmente ubicadas en la azotea.

Todas los cableados utilizados para Señales Débiles deben canalizarse separadamente de los líneas de Baja Tensión, ya sea por cañerías independientes exclusivas o mediante bandejas portacables con sectores separados.

El conjunto de cables, conectores y aparatos de distribución constituyen un Cableado Estructurado, como el indicado en la Figura 58 y todos los componentes deben cumplir con normas de servicio para cualquier tipo de sistema informático conectado al mismo. El objetivo de estos sistemas de cableado estructurado es posibilitar su instalación en edificios, aún sin conocer con precisión los equipos que han de conectarse, es decir, que tenga la flexibilidad suficiente para adaptarse a los requerimientos normalizados, sin tener que realizar posteriormente cambios en su tendido. La complejidad de los sistemas a utilizar escapa a los alcances del presente apunte, para un correcto diseño y tendido de las redes deberá recurrirse a profesionales especialistas para montarlas y configurarlas, debiendo tenerse en cuenta, a los efectos del diseño de nuestra instalación, los espacios técnicos necesarios para el pasaje de los cables y ubicación de distribuidores.

Control de ingreso y egreso de personas: Para controlar el ingreso y egreso de personal se utilizan relojes marcadores, con tarjetas individuales para cada empleado. También existen sistemas de relojes que funcionan mediante tarjetas magnéticas, individuales para cada empleado, que registran el movimiento del personal simplemente pasándolas por una ranura. Esta información es cargada 114

directamente en un programa de computación que realiza de manera automática la liquidación de sueldos, impresión de planillas y recibos así como también permite calcular, graficar y almacenar datos estadísticos referidos al personal.

Antenas colectivas para TV: Las ondas radioeléctricas son una forma de propagación de la energía a través del espacio, siendo la antena el elemento que permite captar estas ondas. Las antenas se clasifican en : . Individuales (para viviendas unifamiliares) . Colectivas (para edificios de departamentos) En ambos casos, para una correcta recepción debe tenerse en cuenta la adecuada altura, su correcta orientación y la ganancia de señal. Las antenas colectivas requieren de la colocación en la parte superior del edificio de un sistema de captación (antena propiamente dicha) y de un amplificador (booster), para distribuir la señal a los distintos receptores individuales, a través de una línea de cables coaxiles, y módulos especiales para la toma de la señal en cada departamento. El desarrollo de redes de Televisión por cable o la recepción directa mediante satélites y antenas parabólicas individuales (Direc TV, Sky TV), hace que este tipo de antenas colectivas ya no sea de tanta aplicación, no obstante ello, hacemos mención del sistema, ante la posibilidad de que existan edificios que se encuentren fuera de la cobertura de las redes de TV por cable.

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AUTOMATIZACIÓN Y DOMÓTICA Desde hace un par de décadas el mundo ha tomado conciencia del despilfarro de energía que se realizaba en todos los órdenes, sensibilizando a la sociedad y fomentando el desarrollo de nuevas fuentes de energía al par que se comenzaron a estudiar y aplicar técnicas que posibiliten una disminución y ahorro de esa energía mal utilizada. Una parte importante de la energía es utilizada en los edificios y a su vez, un elevado porcentaje de ésta se pierde a través de los cerramientos mal diseñados desde el punto de vista térmico, con inadecuado aislamiento o incorrecta orientación. También se desperdicia energía a causa de una incorrecta regulación y tiempos de utilización de los equipos de climatización, iluminación, circulación vertical y en general, en dispositivos que generan calor.

Nuestra tarea deberá orientarse a tratar de lograr una reducción en los consumos energéticos, mediante técnicas apropiadas de diseño de los cerramientos, y de los sistemas de acondicionamiento mecánico y circulación, que signifiquen un uso racional de la energía.

Al aplicar lo que podemos llamar estrategia de gestión energética, deberá lograrse un equilibrio justo entre los menores costos de construcción, instalación, consumo y mantenimiento versus el mayor confort y seguridad posible.

El primer paso para lograr estos objetivos, desde el punto de vista térmico, se podrá conseguirá aplicando ajustadamente la estimación de las cargas térmicas y buscando la utilización racional de los materiales y sistemas de climatización que mejor consigan armonizar la aislación térmica y la selección de equipos, con el diseño arquitectónico, tema que hemos desarrollado en las unidades correspondientes a Acondicionamiento Termo Mecánico. El segundo paso consiste en la racionalización en el uso de todos los sistemas instalados, atendiendo a tres factores prioritarios:

- Confort - Ahorro Energético - Seguridad

Para lograr estos objetivos de racionalización, disponemos en la actualidad de cuatro niveles de intervención: 116

-

Los Controles Automáticos. La Automatización. La Domótica. La Telemática.

Controles Automáticos A nivel doméstico aún no son de gran aplicación estas técnicas, no obstante ya existen en el mercado dispositivos que incorporan los automatismos en pequeña escala: -

Control de iluminación, mediante fotocélulas y detectores de movimiento. Control de electrodomésticos, encendido y apagado automáticos. Control de climatización, con termostatos. Control de cerramientos, persianas, toldos, puerta y ventanas. Activación de alarmas. Simulación de presencia. Sistemas de riego.

Todos estos dispositivos pueden o no estar vinculados entre sí, funcionando generalmente de manera independiente, por lo que no constituyen un sistema automatizado, pero permiten un grado mínimo de control y racionalización.

Sensor

EQUIPO de Aº Aº o de bombeo

Actuador (Relevador o contactor)

Rociador

Alarma Visual

Alarma Sonora

Figura 55

117

Automatización Si a los dispositivos de control automático mencionados anteriormente los vinculamos entre sí mediante una central que coordine todas las funciones, podemos decir que se trata de un sistema automatizado, con un mayor grado de racionalización.

Podemos distinguir dos niveles de automatización: -

Pequeña y mediana escala, mediante el uso de PLR. Gran escala, por medio de PLC.

En ambos casos, los sistemas automáticos está integrados por tres tipos de dispositivos: a – Sensores b – Coordinador Lógico c - Actuadores

Sensores

COORDINADOR

Actuadores

EQUIPO de Aº Aº o de bombeo

LÓGICO Rociador

Alarma Visual

Alarma Sonora

Figura 56

a) Sensores, Permiten detectar condiciones variables dentro de los ambientes, emitiendo señales de aviso e información para los controladores -

Detectores de humo “ “ fuego “ “ gases tóxicos “ “ luminosidad “ “ temperatura “ “ incrementos de temperatura “ “ presencia Comparadores analógicos

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b) Controladores Lógicos b.1 - Relés Lógicos Programables ( Niveles de Automatización en pequeña y mediana escala) Reciben la información de los censores y la procesan, enviando señales de comando a los actuadores. Para los sistemas de automatización en pequeña o mediana escala existen en el comercio local los llamados Relés Lógicos Programables ( PLR ) o Relés Inteligentes, que son aparatos que funcionan sobre la base de chips electrónicos, diseñados para ser usados en pequeños sistemas de automatización. Estos Relés Pueden ser utilizados en viviendas individuales y colectivas, así como también en la industria, el comercio y los servicios. Lo compacto y fácil de su instalación, con un sistema de enganche similar al usado por las llaves termomagnéticas, hacen de ellos una alternativa económica en las soluciones basados en lógica de pequeña y mediana escala. La simplicidad de su programación, que incluye una pequeña pantalla de LCD, conjuga las exigencias de la automatización con las expectativas del usuario no especializado. En la figura siguiente se puede apreciar un PLR típico, posible de adquirir en los comercios locales a precios muy accesibles.

Figura 57

119

b.2 - Controladores Lógicos Programables (Automatización en gran escala) Cuando se trata de sistemas de gran magnitud, se utilizan los Controladores Lógicos Programable ( PLC ), compuestos por una computadora ( teclado, monitor y CPU, Figura 58), que resulta el cerebro del sistema automático, la que en función de las señales enviadas por los sensores y los programas grabados en su memoria, ordena realizar acciones a los actuadores. Estos PLC, cumplen funciones similares a los vistos anteriormente en los PLR, pero permiten una mayor complejidad y amplitud del sistema, posibilitando la interrelación entre los parámetros aportados por los censores, creando un verdadero sistema integral de automatización.

Figura 58 c) Actuadores, son los dispositivos que reciben las instrucciones del PLR o del PLC y comandan a los equipos y máquinas: -

Relevadores y contactores Servomotores Electroválvulas Disparo de alarmas, sonora y visual, información a la central de seguridad correspondiente y accionamiento de extinguidores, ventiladores y aberturas de seguridad.

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Domótica La gestión energética integral comienza a utilizarse en grandes edificios, aplicando la DOMÓTICA, (del latín domus casa, y del griego automática, esto es, “casa que se controla por si misma”) y permite lograr el máximo grado de racionalización.

A este tipo de edificios automatizados suele denominárselos “inteligentes”, aunque, según nuestro criterio, el concepto de inteligente únicamente cabría aplicárselo a aquellas construcciones en las que, desde la génesis misma del proyecto arquitectónico, han sido consideradas integralmente las mejores condiciones funcionales, morfológicas, tecnológicas y de ahorro energético.

Teniendo en cuenta los dos primeros factores vistos anteriormente, confort y ahorro energético, esta gestión energética incluye tres funciones básicas: a) - Desarrollo del diseño arquitectónico atendiendo a una utilización racional de los materiales de los cerramientos, orientados a lograr las menores perdidas y ganancias de calor posibles a través de ellos. Esto redundará en la posibilidad de instalar equipos de acondicionamiento de menor costo inicial y menor consumo energético. b) - Diseño de los sistemas y posterior autorregulación de la potencia de los equipos de acondicionamiento, de acuerdo a las necesidades particulares y variables cada sector. c) - Programación de los tiempos de funcionamiento de los sistemas de acondicionamiento, iluminación y de transporte vertical, autoajustables también de acuerdo a los requerimientos de cada sector. Con relación al tercer factor, seguridad, la gestión energética incluye las siguientes funciones: a) - Control de iluminación, activación y desactivación de luces, mediante censores de presencia y/o de luminosidad. b) - Control de apertura y cierre de puerta y ventanas, mediante censores de presencia, de ruido y de rotura de vidrios, con señalización y aviso al personal de seguridad y policía. c) - Control de accesos de personal, mediante tarjetas magnéticas. d) - Activación de alarmas por robo, incendio, humo o gases tóxicos, las que a su vez, accionan dispositivos para la extinción y eliminación 121

de gases y de señalización y aviso a la central de bomberos. El gran desarrollo de los sistemas informáticos posibilita que en la actualidad resulte posible medir, controlar y supervisar simultáneamente gran cantidad de variables, que, interpretadas por un programa en la PC (que actúa como el cerebro del sistema), permiten establecer secuencias completas de operaciones de todos los sistemas del edificio, pudiendo almacenar en memoria órdenes de actuación e inclusive, “aprender” de las distintas situaciones que ocurran, logrando de este modo que el edificio se “adapte” a cada uno de los distintos requerimientos posibles.

Telemática - Ofimática La integración de todos estos dispositivos de automatización con sistemas de comunicación a distancia, vía telefónica o radial (en este último caso, generalmente mediante antenas parabólicas para microondas y enlace satelital), reciben el nombre de TELEMÁTICA, permitiendo el control y la activación o desactivación de los actuadores desde cualquier lugar del mundo. Cuando la vinculación de los sistemas informáticos se aplican para integración de las distintas secciones de una oficina o comercio, reciben el nombre de OFIMÁTICA, materializada mediante REDES, como la que se muestra en la siguiente figura.

122

Figura 59

enlace por microondas Puesto de trabajo cableado troncal cableado horizontal armario repartidor enlace a red telefónica

123

MATERIALES MAS COMUNES UTILIZADOS EN LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DOMICILIARIAS

CAÑOS Hierro : P.V.C.:

Liviano - Semipesado - Pesado Liviano (gris) - Pesado (naranja)

Equivalencias de diámetros:



(mm) (pulgadas)

interior

12,5 1/2 "

15,3 5/8 "

18,5 3/4 "

21,7 7/8 "

28 1

"

34 1 1/4 "

CAJAS Hierro : P.V.C.:

Liviano - Semipesado - Pesado

Accesorios:

Ganchos J Ganchos

U

Liviano - Pesado

Octogonales :

7x7

9x9

Rectangulares

5x5

5 x 10

10 x 10

CONECTORES - CODOS - CURVAS - CUPLAS Metálicos : Medidas correspondientes a los caños a utilizar Plásticos :

TABLEROS Chapa doblada : Exterior o para embutir -

Con riel DIN, para alojar 2 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 ...... 24 llaves termomagnéticas y Disy. Dif.

Material Plástico : Exterior o para embutir -

CAJAS de fundición de aluminio Para Medidor y Fusibles: Monofásico o Trifásico

JABALINAS: De cobre o acero cobreado, mínimo 15,8 mm, longitud mínima 1200 mm.

CAÑOS para ACOMETIDA De hierro galvanizado, con rosca para toma a tierra y TE para derivación. Pipeta de bakelita, Rack Monofásico o Trifásico, con aisladores de porcelana.

Llaves y Tomacorrientes para embutir. Cables y Termomagnéticas según cálculo, Disyuntor diferencial: 2 x 25 - 2 x 40 - 4 x 25 - 4 x 40 - 4 x 63 - 4 x 80 A Artefactos : Portalámparas, Apliques, Bases p/tubos fluorescentes rectos o curvos, etc.

124

INSTALACIONES II

PRO TECCI Ó N CO N TRA D ESCA RGA S A TM O SFÉRI CA S

Arq. José Luis Borojovich FAUD

UNC

125

126

PROTECCIÓN DE LOS EDIFICIOS CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS CONCEPTOS BÁSICOS ELECTROSTÁTICA: Es la parte de la Física que estudia los fenómenos relativos a las cargas eléctricas yacentes en los cuerpos y que se manifiestan: -

cuando éstos son frotados; cuando son sometidos a la acción del fuego; cuando son sometidos a la acción de la presión.

Electricidad por frotamiento: Todo cuerpo, al ser frotado, produce electricidad. Esto se admite porque el frotamiento descompone los átomos de las sustancias de los cuerpos, lo cual origina la aparición de minúsculas cantidades de electricidad, denominadas “cargas eléctricas”. Si éste cuerpo es no conductor, la electricidad se acumula en forma de cargas estáticas, las cuales se evidencian por el fenómeno de atracción de cuerpos livianos. El cuerpo que adquirió estas cargas está electrizado, la carga estática se localiza en su superficie y se descarga hacia los objetos preferentemente puntiagudos. El cuerpo que no posee dicha propiedad está en estado neutro. Para llevar un cuerpo electrizado, al estado neutro, se lo descarga, es decir se envían sus cargas eléctricas a Tierra, por medio de un alambre conductor de cobre.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO del PARRAYOS Si se acerca a un cuerpo cargado eléctricamente un elemento puntiagudo conectado a tierra (Figura 1), la electricidad estática del cuerpo salta hacia la punta y se descarga a tierra.

Cuerpo cargado con electricidad estática +

Elemento puntiagudo

+ + +

Descarga a traves del aire

Conductor de cobre

Las nubes, Figura 1 Toma a Tierra cuerpos formados por vapor de agua, se cargan con electricidad estática como consecuencia de su rozamiento con las partículas de polvo presentes en la atmósfera. Por otra parte, el aire atmosférico en condiciones normales se comporta como un material aislante, pero si el vapor de agua contenido en su masa aumenta considerablemente y al mismo tiempo la carga eléctrica de las nubes llega a valores muy elevados (100.000 a 600.000 Voltios con respecto a la tierra), este comportamiento como aislante se convierte en conductor de la electricidad. En estas condiciones, la energía acumulada en las nubes tiende a descargarse hacia la tierra, a través de algún cuerpo conductor qué lo posibilite (el aire atmosférico húmedo y con 127

partículas de polvo), buscando los puntos de mayor aproximación a la nube (elementos elevados de la superficie terrestre, particularmente puntiagudos), originándose un rayo. Generalmente la corriente eléctrica se origina desde las nubes hacia la tierra, (Rayo en sentido descendente), aún cuando también se pueden producir corrientes de sentido ascendente, desde la tierra hacia las nubes y asimismo descargas entre nubes que se encuentran a distinto potencial eléctrico (manifestándose como Relámpagos y Truenos) Esta descarga, de muy breve tiempo de duración, pero de una intensidad muy elevada (10.000 a 200.000 amperes) es un fenómeno que no se puede evitar, y los daños que puede ocasionar son muy grandes, en objetos y personas. Mediante la utilización de dispositivos denominados PARARRAYOS, se puede lograr inducir o “atraer” la caída de los rayos a través de estos dispositivos y descargar a tierra el enorme potencial de energía, protegiendo los objetos circundantes y las vidas humanas. Existen en el mercado diversos tipos de pararrayos, de los cuales indicamos las más comunes:

Pararrayos de Barra o de FRANKLIN Consiste en una barra o mástil de material conductor (generalmente acero inoxidable), terminado en punta. Para mejorar la acción preventiva y ampliar el radio de cobertura, a estos pararrayos de barra se los fabrica con una punta central vertical y un haz de puntas divergentes (Figura 2). Si a este elemento se lo ubica convenientemente sobre los edificios, en su parte más elevada (Figura 3) y se lo conecta a tierra, favorecerá la descarga atrayendo hacia si la energía eléctrica acumulada en la nube. Punta central

Electrodos divergentes

Figura 2 Pararrayos FRANKLIN

Este tipo de pararrayos se denomina de FRANKLIN, y se admite que preserva los edificios comprendidos en un cono cuyo vértice es su punta vertical y la base un circulo de radio igual al doble de su altura. Así, un pararrayos cuya barra mide 8 metros y está colocado sobre un edificio de 30 mts. de altura, su cono de protección se extiende en un círculo de: (8 + 30) x 2 = 76 mts. de radio en el suelo.

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Experimentalmente se ha determinado también que se logra gran seguridad dentro de un cono de 30º y seguridad relativa hasta 45º. (Figura 4). Cono de protección

+

+

-

+

+

Nube cargada estáticamente

+ + +

-

30 º-

Pararrayos

+

+

+ + +

45 º

conductor de cobre

Figura 3

Toma a Tierra

Figura 4

Cuando el edificio tiene una relación de forma apaisada, se deberán instalar más de un pararrayos (Figura 5), cada uno de ellos con su descarga individual.

+

30 º

+

+

+ +

+

-4 5º 30 º

-4 5º

Toma a Tierra

Figura 5 Toma a Tierra

DOBLE CONO DE PROTECCIÓN

Pararrayos de MELSENS Así como el pararrayos de Franklin trabaja bajo el principio del poder de atracción de las puntas, hay otro sistema que protege los edificios, bajo el principio de la Jaula de Faraday, es el llamado Pararrayos de MELSENS (Figura 6). Una red de conductores metálicos, en conexión con la tierra, rodea el edificio, siguiendo sus líneas arquitectónicas perimetrales horizontales y está provisto también de haces divergentes en las partes salientes de la construcción.

129

Pararrayos de haces divergentes

conductor de cobre

Tomas a Tierra

Figura 6 Cualquier descarga que se produzca va a tierra por el camino más fácil, es decir, a través de los conductores de cobre. Pararrayos Activo, con DISPOSITIVO de CEBADO Existen actualmente en el comercio sistemas denominados Activos, constituidos por un conjunto deflector (Figura 7), que se carga estáticamente utilizando el campo eléctrico presente en el ambiente en los instantes previos a la caída del rayo, este dispositivo, en el momento preciso provoca una descarga, canalizada a través de su electrodo central, antes que lo hagan todos aquellos objetos capaces de convertirse en puntos de impacto. Estos pararrayos activos de cebado tienen un diámetro de cobertura de 200 m. aproximadamente.

Electrodo central

Figura 7 Pararrayos Activo

Electrodos de cebado

130

Los edificios altos, los postes de luz o telefónicos, así como los árboles hacen las veces de pararrayos, debido a su altura. Es por ello que resulta peligroso guarecerse debajo de los árboles los días de tormenta eléctrica. NORMAS para la INSTALACIÓN DE PARARRAYOS: La Municipalidad de Córdoba establece que aquellos edificios que tengan más de 12 mts. de altura deberán contar de protección con pararrayos, de cualquiera de los sistemas existentes.

Por su parte, la Norma IRAM 2184 establece las condiciones para protección contra descargas atmosféricas. Básicamente se deberá cumplir que:

instalaciones

de

a) El elemento receptor (el pararrayos propiamente dicho), deberá ser el punto más alto de la instalación, quedando al menos a dos metros por encima de cualquier otro elemento a proteger. b) El elemento de vinculación (el conductor de bajada a tierra), debe ser de cobre desnudo, de 2 35 a 50 mm de sección. Las curvas que tome dicho conductor deben ser suaves, con radios no inferiores a 20 cm., y no debe pasar cerca de líneas de Baja Tensión. c) La instalación dispersora (toma a tierra), tiene por objeto descargar a tierra la corriente eléctrica del rayo, está constituida generalmente por elementos metálicos, enterrados en el suelo. Los más utilizados son las Jabalinas, los de Red o Anillos y los Dispersores de Placa con las características que se indican a continuación: Jabalinas Verticales: Serán de acero galvanizado, o de acero recubiertas de Cobre (Figura 8-a). La superficie de contacto mínima 2 2 será de 0,25 m para viviendas y de 0,50 m para instalaciones de mayor magnitud. La longitud mínima será de 1,80 m. Se dispondrá una caja de inspección para verificar el correcto empalme entre conductor de vinculación y la jabalina (Figura 8-b). Dispersores de Red o de Anillos: Construidos con conductores de cobre 2 de 35 mm de sección como mínimo. Estos conductores deberán estar enterrados a una profundidad no inferior a 0,50 m, en forma de anillo, al cuál deberán conectarse las bajadas, y podrán alojarse en el fondo de las zanjas utilizadas para los cimientos (Figura 9). Dispersores de Placas: Construidos de cobre, con un espesor mínimo de 2 mm, o de hierro galvanizado, con un espesor mínimo de 2,5 mm, puestos en posición vertical, con una separación mínima entre placas de 3m (Figura 10) 2 Superficie mínima de contacto 0,50 m . -

En todos los casos la resistencia de puesta a tierra deberá ser inferior a 20 Ohms.

131

Figura 8-a

Jabalinas de acero cobreado

Caja de Inspección

132

Figura 8-b

Elementos de vinculación (conductores de cobre) Zanja para cimientos

Anillo de cobre

Fondo de zanja

desnudo 35 mm2

mínimo 0,50 m

FIGURA 9

DISPERSOR DE ANILLO

Elementos de vinculación

Profundidad mínima 0,50 m

Separación mínima 3,0 m

Placas de cobre o hierro galvanizado Sup. de contacto mínima 0,50 m2

FIGURA 10

DISPERSORES de PLACA

PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS 133

“CON PARARRAYOS solamente NO ES SUFICIENTE” El empleo de pararrayos aumentará la probabilidad de inducir y controlar impactos de descargas atmosféricas, en proporción a su área de cobertura, pero si necesitamos mantener en funcionamiento continuo los aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos conectados a las redes de energía eléctrica, telefónica y también a las antenas, deberemos protegerlos contra las Sobre tensiones Transitorias que los rayos generan en forma indirecta. Las sobretensiones transitorias son elevaciones bruscas de la Diferencia de Potencial (voltaje), de las redes domiciliarias (220 V - 380 V), que pueden llegar a varios miles de voltios, aplicadas a los dispositivos eléctricos y electrónicos durante muy breves lapsos de tiempo (microsegundos, s), pero suficientes para producirles daños, muchas veces irreparables o de mucha importancia.

COMO SE PRODUCEN LAS SOBRETENSIONES Sobretensiones Inducidas: Son las debidas a caídas de rayos o descargas entre nubes, donde se generan campos electromagnéticos que, por efecto de inducción o de acoplamiento capacitivo, provocan Sobretensiones Transitorias en las antenas externas (Figura 11), afectando el funcionamiento de los aparatos conectados a ellas (televisores, equipos de comunicaciones).

Nubes cargadas estáticamente

+

+

+

+ + +

+

+

+

+ + +

Inducción electromagnética sobre las antenas

Figura 11 Sobretensiones Conducidas: Son debidas a la caída de un rayo sobre cualquier línea aérea, eléctrica o telefónica pudiendo dañar los equipos conectados a ellas (Figura 12),

134

Rayo sobre líneas de teléfono o energía eléctrica

- Teléfonos - Computadoras - Electrodomésticos

Figura 12

Sobretensiones por aumento de potencial a tierra: Cuando se produce la caída de un rayo, controlada mediante pararrayos o sobre algún objeto elevado, en las zonas cercanas al punto de impacto, se produce un aumento del potencial a tierra, que origina una Sobretensión Transitoria entre el conductor de fase y el neutro o entre fases (Figura 13).

Rayo cercano a la línea de energía

- Computadoras - Electrodomésticos

Figura 13 Sobretensiones por Conmutación o Maniobra de la Compañía: Producidas cuando la compañía que suministra energía eléctrica realiza conmutación de redes o de equipos generadores o cambios de grandas cargas, lo que puede ocasionar pulsos de sobretensión transitorios, que superen los valores máximos soportados por los artefactos conectados a la red.

135

COMO SE PROTEGEN LAS INSTALACIONES En principio, para que todo sistema de protección funcione de manera óptima, hay que disponer de una buena puesta a tierra. Por otra parte se deberán instalar protectores contra Sobretensiones Transitorias, que son dispositivos destinados a limitar estos valores excesivos y derivar las ondas de corriente hacia tierra para reducir la amplitud de estos voltajes a valores no peligrosos para la instalación y los dispositivos conectados a ella. Se fabrican cuatro tipos de Limitadores de Sobretensiones: Para protección de los circuitos y artefactos eléctricos: -

Clase I: Limitadores de protección Gruesa, para ondas de 10/350 s de duración, se utilizan cuando existe la posibilidad elevada de descargas atmosféricas extremadamente fuertes. Requieren la coordinación con un limitador Clase II para asegurar la protección de los aparatos o dispositivos conectados.

-

Clase II: Limitadores de protección media y fina, para ondas de 8/20 s de duración, originadas en maniobras de la compañía de energía eléctrica.

Para protección de Redes telefónicas, de comunicación e informática: -

PRC, para proteger redes de telefonía análoga, contestadores, modems, fax, etc.

-

PRI, para proteger redes de telefonía digital, sistemas automatizados de Domótica, redes de informática o de datos.

Los Limitadores de Sobretensión están diseñados en dimensiones similares a los Disyuntores Diferenciales y a los Interruptores Termomagnéticos, monofásicos y trifásicos, de manera que puedan instalarse en los tableros eléctricos como parte de los sistemas de protección, tal como se indica en las figuras 13 y 14.

Limitadores de sobretensión transitoria

Clase I y Clase II

Bipolar (Monofásico) Figura 13

136

Clase I y Clase II

Tripolar (Trifásico)

Figura 14

Los limitadores de sobretensión se conectan sobre la línea de entrada, aguas arriba del Tablero General, en cada una de las fases (según que la acometida sea monofásica o trifásica), y además, un cable conectado directamente a la descarga a tierra, tal como se indica en la Figura 15.

137

Línea EPEC Trifásica

M Limitador de sobretensión N

TG

L

DD descarga a tierra

TM Figur a 15

TM

TM

C3

C1 C2

138