• Categories
• Conductor eléctrico
• Aislante (Electricidad)
• Enchufes y tomas de corriente de CA
• Electricidad
• Cableado eléctrico

Citation preview

INSTALACIONES ELECTRICAS

CARLOS ALBERTO GUERRERO RUALES

SENA TECNOLOGIA EN CONSTRUCCION SAN FRANCISCO (P) MARZO 2011

INSTALACIONES ELECTRICAS

Presentado a: ING. JAIME JAJOY Por: CARLOS ALBERTO GUERRERO RUALES

SENA TECNOLOGIA EN CONSTRUCCION SAN FRANCISCO (P) MARZO 2011

INTRODUCCION

En el contexto de este trabajo se presenta la investigacion a nivel local sobre los parámetros de diseño, distribución de redes, cargas de consumo residencial de energía eléctrica, para compararlos con la bibliografía y las normas nacionales que en este caso se estudiaron como es el RETIE, la NTC 2050 y los diferentes manuales técnicos de electricidad. La temática se enfatiza en el cálculo de las cargas de consumo eléctrico de mi vivienda y así poder determinar si realmente se han aplicado las normas adecuadas para garantizar el adecuado consumo de energía de acuerdo a las necesidades por la demanda de cada uno de los aparatos eléctricos y alumbrado general. También prevenir descargas, averías de aparatos excesivo consumo y peligro a la integridad humana.

JUSTIFICACIÓN

El estudio de las instalaciones eléctricas es de vital importancia en nuestra formación profesional porque nos permite adquirir fundamentos técnicos de diseño teniendo en cuenta la demanda percápita de energía y establecer los lineamientos para realizar una adecuada distribución de las redes en el interior del hogar. Esta competencia me permite desarrollar actitudes para aplicar los conocimientos a nivel profesional y para la vida ya que de forma personal se puede desarrollar este tipo de instalaciones en nuestras propias viviendas generando la disminución de algunos recursos económicos y también cumplir con los lineamientos técnicos establecidos por las empresas prestadoras del servicio o según las normas nacionales de electricidad.

OBJETIVOS

GENERAL Realizar un estudio a nivel personal de las redes eléctricas aplicando los conocimientos de diseño y cálculo de la carga mínima necesaria en la vivienda.

ESPECIFICOS -

-

Determinar el estado de las redes internas de electricidad Identificar los tipos de accesorios, cables, alambres con sus diámetros. Identificar si la vivienda utiliza breques para el control del flujo interno de energía. Calcular el alumbrado general, la carga para aparatos pequeños, los diámetros recomendados de cables o alambres y la capacidad de voltaje para los breques. Diseño del plano eléctrico de la vivienda y registro fotográfico.

CONTENIDO

INTRODUCCION JUSTIFICACION OBJETIVOS 1. Acometida eléctrica 1.1 Tipos de acometidas 1.2 Componentes de la acometida eléctrica 2. Nomenclatura de planos eléctricos 3. Especificaciones de materiales eléctricos 4. Proceso constructivo instalaciones eléctricas

DESARROLLO DE LA GUÍA

1. Acometida Eléctrica Es una instalación la cual está formada por una línea que une la red general electrificada con la instalación de una vivienda. Un ejemplo es la línea que va desde la instalación de nuestra vivienda hasta el poste que trae cables de un proveedor de energía. Tanto la línea de acometida como la red de distribución pertenecen a las compañías eléctricas. La acometida normal de una vivienda es monofásica, de dos hilos, uno activo (positivo) y el otro neutro, en 120 voltios.

1.1 Tipos de Acometidas Acometida Aérea: Es la que va desde el poste hasta la vivienda, en recorrido visto, a una altura mínima de 6 m para el cruce de la calle. Para cargas iguales o menores a 35 Kw.

Acometida Subterránea: Así se llama a la parte de la instalación que va bajo tierra desde la red de distribución pública hasta la unidad funcional de protección o caja, instalada en la vivienda. Para cargas mayores a 35 Kw y menores a 225 Kw. y

SISTEMA MONOFASICO. En ese sistema se emplea una fase y un neutro (sistema bifilar). Sistema monofásico trifilar. Sistema compuesto por dos fases y un neutro, en el cual la tensión entre las fases es exactamente el doble de la tensión entre cualquiera de ellas y el neutro. Su uso se reduce casi exclusivamente a zonas rurales. SISTEMA BIFÁSICO. En este sistema se emplean solamente dos fases (bifilar).

SISTEMA TRIFASICO. Sistema formado por tres corrientes alterna monofásicas (fases) de igual frecuencia y valor eficaz, desfasadas entre sí 120 grados. Se obtiene por la rotación de tres bobinas igualmente espaciadas en el interior del campo magnético constante que genera tres fases.

1.2 Componentes de la acometida eléctrica La acometida eléctrica para su implementación debe cumplir con los siguientes componentes para tener seguridad de acuerdo a la carga de consumo proyectada para tipo residencial o demás tipos de consumo energéticos. Punto de alimentación Conductores Ductos Tablero general de acometidas Interruptor general Armario de medidores Línea y electrodo de puesta a tierra

Ver numeral 3

NOTAS 1. Altura mínima de la acometida sobre nivel de piso: En puntos de retención o hasta la parte inferior de la curva de goteo: 3000 mm En vías residenciales y comerciales sin tráfico de vehículos de carga: 3600 mm En vías con tráfico pesado: 5500 mm

2. Para la ubicación de las cajas de medidores, se tomará como altura de referencia entre 1,5 y 1,7 m para el visor del medidor más alto. Si la parte inferior de la caja queda ubicada a una altura menor a 80 cm, se podrá adicionar una reja metálica frontal para protección contra impacto.

2. Nomenclatura de planos eléctricos En el proceso de diseño de instalaciones eléctricas se han desarrollado un conjunto de símbolos estándar que representan accesorios, líneas y aparatos los cuales sirven para facilitar el trabajo e identificación e indicando que materiales se deben utilizar según especificaciones técnicas de un plano eléctrico.

3. ESPECIFICACIONES DE MATERIALES ELÉCTRICOS La instalación eléctrica está constituida por la agrupación de una serie de elementos que interactúan para llevar a cabo el transporte de la energía eléctrica desde el punto de suministro hasta las cargas. Las instalaciones eléctricas, como ya se menciono, poseen una amplia clasificación, y evidentemente cada una de ellas ha de poseer elementos específicos a su tipo, pero por otra parte existe una gran cantidad de elementos que son comunes a las instalaciones de tipo residencial, comercial e industrial. Los elementos básicos de una instalación eléctrica son: · Acometida · Equipos de medición. · Interruptor principal. · Tablero principal. · Sub-tableros. · Alimentadores · Circuitos ramales. · Canalizaciones eléctricas. 

Equipos de medición. Las empresas que prestan el servicio eléctrico, deben contabilizar por algún mecanismo la cantidad de energía que es comprada por el suscriptor, y es donde tiene aplicación los equipos de medición. Los equipos de medición son muy variados, pudiendo ser desde muy simplistas como los de las instalaciones residenciales, hasta muy complejos en los industriales. En las instalaciones eléctricas de tipo residencial, el equipo de medición de energía es único, como en el caso de un medidor mecánico constituido por un Watt-horimetro (vatiohimetro medidor de Kwh) de disco o mecánico o en el caso más modernos, de estado sólido digitales.



Interruptor Principal

Un interruptor debe ser interpretado en su forma más sencilla, como un dispositivo diseñado para abrir o cerrar un circuito por medios no automáticos y que puede actuar en forma automática en condiciones de operación anormal del circuito. 

Tablero principal.

En toda instalación eléctrica han de existir, uno o varios tableros principales, punto central de la instalación, el cual tiene tres funciones:

Distribuir la energía eléctrica a varios circuitos ramales. Proteger cada circuito ramal de fallas (cortocircuitos o sobre corrientes). Proveer la posibilidad desconectar de la instalación cada uno de los circuitos. El tablero principal contiene una serie de elementos que garantizan el cumplimiento de las tres funciones antes mencionadas tales como: interruptores automáticos o manuales, fusibles, puede tener o no swiches para controlar los circuitos. 

Sub-Tableros

En aquellas instalaciones eléctricas de una extensión considerable, es común utilizar varios tableros como apoyo al principal, cumpliendo las mismas funciones de distribución, maniobra y protección de los circuitos. Estos sub-tableros se suelen ubicar a una distancia equilibrada de cada una, a las cargas que sirven (centro de cargas o área de distribución), los conductores con lo cual son alimentados estos sub-tableros desde el tablero principal recibe el nombre de alimentadores (feeder). 

Circuitos Ramales.

Los circuitos ramales están constituidos por conductores que parten de los tableros de distribución y transportan la energía hasta los puntos de alimentación. Los circuitos ramales pueden ser compartidos o individuales, es decir, exclusivos para una carga. Un ejemplo de un circuito ramal, lo constituyen los conductores que alimentan los tomacorrientes en una instalación residencial, siendo de tipo compartido, y un circuito ramal exclusivo, lo puede constituir la alimentación de un motor de gran potencia en sistemas industriales. Clasificación de los Circuitos Ramales Los circuitos ramales, han sido clasificados inicialmente en dos grandes tipos: individuales o exclusivos y uso variado. Pero por otra parte de acuerdo al uso más común que se le suele dar a los ramales se suelen distinguir: Circuitos de alumbrado: Son los circuitos utilizados para alimentar las luces de uso general y algunos artefactos de poca potencia, conectados directamente o por medio de tomacorrientes o enchufes. Circuito de Tomacorrientes: Es utilizado para alimentar a los artefactos portátiles de poco o mediana potencia. Los artefactos se conectan por medio de tomacorrientes y enchufes.



Conductor Eléctrico

Aquellos materiales que ofrecen poca resistencia al paso de electrones permitiendo el movimiento de cargas. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones, los conductores actualmente más utilizados son el cobre y el aluminio pero el mejor conductor es el oro pero debido a su costo es difícil acceder a él. Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las soluciones salinas (el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.

Clasificación de los Conductores

Hilo o alambre: Es un conductor constituido por un único alambre macizo.

Cordón: Es un conductor constituido por varios hilos unidos eléctricamente arrollados helicoidalmente alrededor de uno o varios hilos centrales.

Cable paralelo o dúplex: conductores aislados individualmente y se encuentran unidos únicamente por sus aislamientos, o bien se encuentran los conductores trenzados.

Cable encauchetado: conductores de dos o más cables independientes y conveniente mente aislados, viene recubiertos a su vez, por otro aislante común.

Tipos de aislamiento en los conductores. El aislamiento esta hecho de materiales plásticos, aunque para sus usos especiales existen otros aislamientos como el asbesto o silicona con la finalidad de evitar cortos circuitos. Los tipos de aislamiento más comunes son: * T: AISLAMIENTO PLÁSTICO (TERMOPLÁSTICO) * TW: AISLAMIENTO RESISTENTE A LA HUMEDAD. * TH: AISLAMIENTO RESISTENTE AL CALOR. *THW: AISLAMIENTO RESISTENTE AL CALOR Y A LA HUMEDAD.



Canalizaciones Eléctricas (Ductos).

Las canalizaciones eléctricas son los elementos utilizados para conducir los conductores eléctricos entre las diferentes partes de la instalación eléctrica. Las instalaciones eléctricas persiguen proveer de resguardo, seguridad a los conductores a la vez de propiciar un camino adecuado por donde colocar los conductores. Sistema empleado para soportar los conductores y protegerlos contra averías mecánicas y contaminación. Abiertas: bandejas portacables, canastillas, aisladores de porcelana. Cerradas: Tubería metálica (tubo rígido o EMT). Tubería plástica (PVC) Canaletas



Electrodo puesta a tierra. Es una varilla de cobre llamada COOPERWELD de 2.44 m de largo por 19 mm de diámetro y debe estar totalmente enterrada. De esta se saca un cable de puesta tierra que se lleva hasta la caja de breaker y su conexión consta de una abrazadera especial que se ajusta a la varilla sin soldar. El cable se conecta a la varilla es el neutro. Esta conexión garantiza que partes metálicas expuestas de los equipos halen a alguna persona y también permite que los breaker se disparen en el caso de algún problema.

4. Proceso constructivo instalaciones eléctricas

1. Interpretar planos

2. Organizar herramientas, equipos, accesorios, materiales

3. Trazado y realización de regatas para tuberías de acuerdo a la altura y distancias entre apagadores, tomas de corriente. 4. Colocación de tuberías, cajillas, cajas de breaker y revoque de muros con mortero 1:5 5. Extensión del alambrado y cableado y se lo introduce en las tuberías según especificaciones.

6. Análisis de la vivienda tipo residencial comercial

6.1.

Alumbrado general:

Compuesto por bombillas 22 Tomas de corriente: 18 Calculo del alumbrado general: Bombillas= 100/120= 0.83 Amp. Tomas= 180/120= 1.5 Amp. 22bomb x 0.83 Amp + 18 tomas x 1.5 Amp = 45.26 Amp. 45.26Amp x 120W = 5431.2 VA de carga actual en la vivienda. a. Carga mínima Alumbrado general Área de la vivienda: 280m² + 32m² segundo piso = 312m² 32 VA/m² x 312m² = 9984VA carga mínima para alumbrado general con la que se debe contar en la vivienda. Chequeo de carga. 9984VA – 5431.2VA = 4552.8VA. Este valor es la cantidad de carga en voltios que faltan por distribuir en toda la vivienda en alumbrado general y tomas. Para el mejoramiento de la calidad del servicio y consumo en el interior de la vivienda previniendo riesgos de sobre carga y seguridad se plantea el siguiente diseño de la distribución.

Teniendo en cuenta las normas NTC 2050 para la distribución de tomas y bombillos se debe iniciar así: 







A partir de las puertas colocar a 1.80m el toma inicial y posteriormente la separación de los toma corrientes debe ser de 3.60m; dado el caso de haber una dimensión sobrante de la sumatoria de los tomas, dependiendo de la distancia se la divide entre 2 y se coloca otro toma. En el caso de mi vivienda, teniendo en cuenta el diagnostico y la comparación de acuerdo a las normas, no se aplica ningún parámetro de diseño técnico; como en el caso de las interruptores no están ubicados a la altura recomendada de 1.20m y los tomas no cumplen con especificaciones del punto anterior. La distribución actual se la puede observar en el plano de anexo en el cual se determina las áreas de división cuya dimensión es amplia, pero el número de tomas y bombillos son limitados; encontrándose un toma y una bombilla por cada habitación. Hasta por funcionalidad se ve la necesidad de aumentar una determinada cantidad de tomas y bombillas. En este plano que tiene la distribución según las dimensiones para tomas establecidas en la NTC 2050 sin la red de distribución. Que da un total de 72 tomas, para alumbrado general no se incluye 2 tomas para aparatos pequeños y el número de bombillas se ven de acuerdo a la distribución actual pero a futuro también es necesario aumentar el número. De esta forma la carga faltante puede llegar al requerimiento ideal del consumo

b. Calculo de número de Breakers. 9984VA / 120w = 83.2 Amp /20Amp = 4.16 aprox. A 5 breakers. Por norma se recomienda que para alumbrado general una vivienda debe tener máximo un breaker de 20amp, entonces para el caso de mi vivienda debo de adoptar 5 breaker de 20amp. Teniendo en cuenta el amperaje de 83.2 de carga se procede a calcular el diámetro del cable alimentador según la tabla de la NTC 2050.

Si tomamos el valor total de 83.2Amp sobrepasa la capacidad de corriente para un cable conductor de cobre por lo tanto para utilizar un cable de mayor diámetro, es mejor utilizar el diámetro recomendado para un breaker de 20Amp el calibre es No.12 para cables de circuito para los 5 breakers.

c. Factores de demanda: según la tabla de la NTC 2050

Para el cálculo de los factores de demanda según la distribución de la red interna actual de la vivienda se tiene lo siguiente: 

Alumbrado general: Alumbrado Gral. = 5431.2 VA Aparatos Peq. = 1500 VA Aparatos Peq. = 1500 VA Lavado planchado = 1000W + 750 = 1750VA ∑= 10181.2 VA = 5 breakers de 20amp. Factor de demanda AG+AP+LP 3000 x 100% = 3000 VA 7181.2 x 35% = 2513.42 VA ∑= 5513.42 VA



Duchas: 3500W / 120 = 29.16 Amp. Ducha1 = 3500 W x 0.80 = 2800VA Ducha2 = 3500 W x 0.80 = 2800VA Ducha3 = 3500 W x 0.80 = 2800VA Ducha4 = 3500 W x 0.80 = 2800VA ∑ = 11200VA = 4 Breaker de 30 Amp.



Estufa 2 boquillas = 2500W / 120 = 20.8 Amp 2500 W x 0.80 = 2000VA



Carga total de consumo de la vivienda: ∑ = 5513.42VA + 11200VA + 2000VA = 18713.42VA 18713.42VA / 120W = 155.9 Aprox. 156Amp El valor de 156 Amp. Es la carga total de consumo de la vivienda la cual es muy alta, por lo tanto a futuro es necesario que a partir del medidor es necesario colocar una caja de breakers teniendo en cuenta que se obtuvo valores para AG de 5 circuitos, aparatos pequeños 2 circuitos, duchas con circuito individual 4 circuitos y Estufa 1 circuito la sumatoria es de 12 circuitos independientes para caja de breakers, el cable alimentador para los 156 amperios debiera utilizarse un diámetro teniendo en cuenta la tabla centelsa según la NTC-2050.

En la tabla como podemos observar el diámetro que cuya resistencia en amperios que se utilizaría es el número 4 con resistencia a 70 Amp. lo cual no es conveniente porque el cableado desde el alimentador hacia la caja de breakers o en caso de mi vivienda medidor, cuchilla e interior de la vivienda el diámetro del cableado no puede ser de mayor diámetro al de la acometida el cual es numero 6.

O se podría utilizar un medidor trifásico bifilar para introducir dos fases de 110 y un neutro lo cual nos daría una carga de 210 que es un valor que supera a la carga total de consumo de la vivienda de 156 Amp. Utilizando diámetro de cables No. 6. Debido a que la vivienda utiliza una sola distribución de la red desde el medidor hacia el interior de la vivienda y existen varios aparatos de alto consumo como son las duchas, estufa, planta, se han presentado problemas por sobrecarga como son:  

Continuamente se queman los bombillos por la subida o bajada de la energía. Cuando funcionan dos o todas las duchas se inician recalentamiento de la cuchilla y hace corto. Cielo raso en madera riesgo de incendio

Sistema de corte energía Cuchilla en mal estado

Cable Acometida

Cable alimentador

Otros parámetros que no se cumplen en las instalaciones y redes. -

Por lo general en la vivienda no se utiliza ductos para el cableado de las redes de distribución a partir de la acometida.

-

Las líneas de apagadores tienen el mismo caso.

-

Como podemos observar en las imágenes la instalación eléctrica no cumple con las especificaciones de seguridad en los conductores, falta tuberías para los cables y alambres de tomas, apagadores.

-

Se recomienda utilizar una tubería para las duchas eléctricas y conexión del cable polo a tierra.

-

falta más tomas y alumbrado de las habitaciones.

-

Realmente la situación actual de la red eléctrica se debe por la antigüedad de la vivienda pero como se puede observar en las imágenes se esta remodelando en algunos sectores, con el conocimiento adquirido en este

estudio a futuro se tendrá en cuenta la normatividad para brindar seguridad a la familia y a los clientes.

Para concluir con el desarrollo del trabajo es fundamental tener en cuenta que la normatividad presenta varios aspectos técnicos con los que deben cumplir las viviendas, en cuestión del desarrollo de este trabajo me permitió observar todos los aspectos que faltan y necesitan mejorarse. En estas imágenes presento el estado de la red principal interna la cual es de un calibre No. 8 y que los demás ramales son de varios calibres por lo cual al momento de encender cualquier aparato la cuchilla presenta el principal signo de sobre carga de la red. Por eso como recomendación nos toca colocar una caja de breakers para distribuir por lo menos 5 circuitos. Y utilizar tuberías de aislamiento y protección del cableado; homogeneizar las redes puesto que existe un sin número de añadidos de varios cables; diferenciación de la fase y el neutro utilizando cables de diferente color de acuerdo a los requeridos por la norma; instalar la varilla de cooperweld la cual la tenemos pero no se ha instalado. Para las duchas nos toca aumentar el diámetro del cableado porque tienen un alambre numero 12.

SENA TECNOLOGIA EN CONSTRUCCION

PLANO 2 PLANO ELECTRICO VIVIENDA COMERCIAL

ELABORO CARLOS A. GUERRERO

25 MARZO 2011