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USOS DEL COBRE
INSTALACIONES
ELECTRICAS
ESPECIALISTAS EN CONTENIDO
Jorge Araya
INACAP
Helga Larravide V.
Asesora Técnica de Procobre
SANTIAGO DE CHILE
.
MISION DE PROCOBRE
Nuestra misión es promover el uso del
cobre y sus aleaciones, especialmente en
Chile y Latinoamérica, fomentando una
disposición favorable hacia su utilización e
impulsando la investigación y el desarrollo
de nuevas aplicaciones.
Colabora y trabaja coordinadamente con
las empresas, el gobierno y los organismos
relacionados con el cobre para materializar
una acción convergente, con visión de
largo plazo a nivel mundial.
En elcumplimiento de sus fines, Procobre
entrega el presente texto como un aporte
para la correcta manipulación del Cobre.
Registro de Propiedad
Intelectual N° 89.036
ISBN: 956-7776-09-1
1ª Edición 1993
2 ª Edición 2002
Santo Domingo 550. Piso 2
Santiago de Chile
Fonos: 632 2520 - Fax: 638 1200
DISEÑO Y DIAGRAMACION
Papiro Publicidad
INDICE
ORIENTACION AL ALUMNO
1
UNIDAD MODULAR N° 1
EL REGLAMENTO ELECTRICO
3
UNIDAD MODULAR N° 2
PROTECCIONES ELECTRICAS
18
UNIDAD MODULAR N° 3
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
34
UNIDAD MODULAR N° 4
TECNOLOGIA DE LAS UNIONES ELECTRICAS
EN CONDUCTORES DE COBRE
56
UNIDAD MODULAR N° 5
PREPARACION Y FIJACION DE DUCTOS
71
UNIDAD MODULAR N° 6
CIRCUITOS ELECTRICOS DE ALUMBRADO
87
ANEXO
108
GLOSARIO
116
BIBLIOGRAFIA
120
ORIENTACION PARA EL
ALUMNO
PROPOSITOS DEL MODULO
El Módulo “Usos del Cobre: Instalaciones Eléctricas” pretende proporcionarle los
conocimientos básicos y generales que se requieren en una instalación eléctrica,
a fin de concretar una visión más completa de esta especializada actividad y, al
mismo tiempo, contribuir al desarrollo de habilidades a través de aplicaciones
prácticas específicas.
En este esfuerzo no se ha intentado agotar el tema, pero aspiramos a resolver
muchas de sus inquietudes y reafirmar su interés vocacional.
MODALIDAD DE ESTUDIO
Para cumplir estos objetivos Ud. deberá interactuar activamente con:
• El texto base y
• Otros recursos disponibles
Por el enfoque que este módulo tiene, Ud. podrá participar activamente en la
planificación y desarrollo del mismo.
Esperamos que tenga la posibilidad de asumir la responsabilidad de su propio
aprendizaje, para lo cual algunas de las actividades que deberá realizar son las
siguientes:
•
Estudiar concentradamente las materias del texto.
•
Desarrollar tareas que impliquen profundizar los temas del texto.
•
Desarrollar los trabajos prácticos ya sea en grupo o en forma individual
•
Aclarar oportunamente las dudas con algún especialista antes de pasar
a otros temas.
Como una forma de orientar el estudio de este módulo podemos señalar lo
siguiente:
•
Cada Unidad comienza con una declaración de los objetivos que se persiguen, por lo que al leerlos podrá informarse de lo que esperamos que
Ud. aprenda.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
1
•
Las actividades que se proponen al final de cada unidad le ayudarán a
consolidar lo aprendido. Por esto, se recomienda no dejar de hacerlas.
•
AI final de cada Unidad, podrá verificar cuánto ha aprendido, respondiendo las Pautas de Observación. Con ellas sabrá qué aprendió y qué
le falta por aprender.
•
Respóndalas con el máximo de seriedad.
En las primeras sesiones Ud. comprenderá:
•
•
•
Los componentes y características del módulo.
La modalidad de estudio.
El sistema de evaluación.
Este texto es suyo, obtenga el mejor provecho de él ya que ha sido preparado
especialmente para facilitarle el aprendizaje.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
2
UNIDAD MODULAR N° 1
EL REGLAMENTO
ELECTRICO
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
3
INTRODUCCION
El desarrollo tecnológico en que se desarrolla nuestra vida en el momento presente
tiene componentes y características a las cuales nos hemos acostumbrado tanto
que si llegáramos a carecer de ellos nos resultaría muy difícil desenvolvernos y
adaptarnos a situaciones distintas.
Uno de estos componentes es la electricidad y sus múltiples aplicaciones.
Esta primera Unidad Modular entrega información específica relacionada con
el Reglamento que regula en Chile las instalaciones eléctricas en Baja Tensión,
aplicada al alumbrado, tanto a nivel de elaboración y presentación de proyectos,
como la ejecución de ellos.
Conocer las normas y respetarlas no sólo asegura eficiencia en los procesos
propios de las instalaciones eléctricas y calidad en los resultados sino, por sobre
todo, seguridad para quienes desarrollan el trabajo y para los que disfrutan los
beneficios.
En especial, la Unidad presenta materiales de uso frecuente en las instalaciones
eléctricas; simbología eléctrica; formatos normalizados y diagrama unilineales.
Con seguridad esta Unidad Ud. la trabajará con interés y dedicación ya que estos
conocimientos le serán de gran utilidad para sus futuras actividades técnico
profesionales.
OBJETIVOS
AI término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
1
Explicar el contenido de las normas chilenas que rigen en la actualidad las
instalaciones eléctricas: Norma Chilena 2/84* y Norma Chilena 4/84*.
2
Identificar materiales de uso frecuente en las instalaciones eléctricas:
accesorios, aparatos, artefactos y tablero.
3
Identificar las figuras que constituyen la simbología eléctrica establecida
por la norma 2/84 y el significado de ellas.
4
Identificar los formatos más utilizados en la elaboración de proyectos y
sus características.
5
Localizar los registros en el formato de elaboración de proyectos y
completarlos con datos de una situación real.
6
Interpretar los diagramas unilineales de un plano eléctrico.
7
Elaborar un formato normalizado A-2.
(*) Normas que están siendo revisadas para su actualización.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
4
LA NORMA S.E.C.*
La norma es un modelo a la cual se ajusta un proceso de fabricación o el resultado
de un trabajo.
Dicho modelo considera las dimensiones, especificaciones y calidades de los
productos elaborados industrialmente, aspectos que se establecen con el fin
de simplificar y reducir los gastos que implica fabricar y utilizar tales productos.
Cuando nos referimos a la norma S.E.C. nos referimos a modelos cuyo cumplimiento
es supervisado por la Superintendencia de Electricidad y Combustibles y que
contiene disposiciones técnicas reglamentarias destinadas a regular el diseño,
ejecución y operación de las instalaciones eléctricas en Chile.
Esta norma no constituye un manual de instrucciones por el cual guiarse para
efectuar una actividad de tipo eléctrico.
Se trata de un conjunto de referentes técnicos mínimos de seguridad a ser
considerados cuando deben efectuarse instalaciones interiores en baja tensión
y al elaborar y presentar proyectos.
Lo que la norma S.E.C. explicita debe ser interpretado por profesionales
especializados.
Ahora bien, las normas chilenas que rigen al momento de la presente reedición
del texto a las instalaciones eléctricas son:
N.Ch.ELEC 4/84:
Determina las características de las instalaciones
interiores en baja tensión.
N.Ch:ELEC 2/84: Especifica las características en la
elaboración y presentación de proyectos.
En síntesis, las normas 2/84 para presentación de proyectos y la 4/84 para
ejecución de proyectos se caracterizan porque:
•
•
Rigen a toda instalación eléctrica cuya tensión no exceda a los l000 V.
Establecen las disposiciones que deben considerarse al presentar
proyectos de instalaciones eléctricas y también en sus etapas de ejecución,
mantención y operación.
* Superintendencia de Electricidad y Combustibles (S.E.C)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
5
MATERIAL DE USO FRECUENTE EN LAS
INSTALACIONES ELECTRICAS
Para realizar instalaciones eléctricas se hace uso de un conjunto de materiales
que permiten obtener un resultado eficiente de las operaciones proyectadas.
Conocer cuáles son estos materiales ayuda a interpretar en forma correcta la
Norma Chilena de Electricidad.
Dichos materiales son conocidos como accesorios, aparatos, artefactos y tablero (*).
Las ilustraciones que aparecen en la página siguiente, muestran algunos
materiales utilizados en las instalaciones eléctricas. Sólo se destacan aquellos
que suelen usarse más frecuentemente.
ACCESORIOS
ARTEFACTOS
APARATOS
TABLEROS
(*) Estos términos y todos los que aparezcan escritos con letra cursiva se encuentran definidos en el glosario
que se incluye al término del libro.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
6
SIMBOLOGIA ELECTRICA
La simbología eléctrica, representa la estandarización de las figuras utilizadas
en la elaboración de los proyectos eléctricos.
La norma N.Ch. Elec 2/84 entrega el siguiente listado:
DESIGNACION
SIMBOLO
DESIGNACION
SIMBOLO
1. SIMBOLOS GENERALES
3.3
ARTEFACTO FLUORECENTE DE n TUBOS
1.1
CORRIENTE ALTERNA
3.4
BATERIA
1.2
CORRIENTE CONTINUA
3.5
BOCINA
1.3
TOMA CORRIENTE PROTECCION
3.6
CALENTADOR DE AGUA
1.4
TOMA TIERRA DE SERVICIO
3.7
CAMPANILLA
3.8
COCINA ELECTRICA
2. SIMBOLOS GENERALES
n
2.1
ALIMENTACION DESDE EL PISO INFERIOR
3.9
CONDENSADOR
2.2
ALIMENTACION DESDE EL PISO SUPERIOR
3.10
CONDENSADOR SINCRONICO
2.3
ALIMENTACION HACIA EL PISO INFERIOR
3.11
CHICHARRA
2.4
ALIMENTACION HACIA EL PISO SUPERIOR
3.12
EMPALME
2.5
ARRANQUE O DERIVACION
3.13
ENCHUFE HEMBRA PARA ALUMBRADO
2.6
BANDEJA O ESCALERILLA PORTACABLE
3.14
ENCHUFE HEMBRA DOBLE DE ALUMBRADO
2.7
CABLE CONCENTRICO
3.15
ENCHUFE HEMBRA PARA CALEFACCION
2.8
CABLE FLEXIBLE
3.16
ENCHUFE HEMBRA PARA FUERZA
MONOFASICO
+3
2.9
CAJA DE DERIVACION
3.17
CAMARA DE PASO
ENCHUFE HEMBRA PARA FUERZA
TRIFASICO
+n
2.10
3.18
2.11
CAMARA DE REGISTRO
ENCHUFE HEMBRA PARA USOS
ESPECIALES
2.12
CANALIZACION SUBTERRANEA
3.19
GANCHO DE UNA LUZ
x
2.13
CRUCE
3.20
GANCHO DE n LUCES
x
2.14
LINEA DE n CONDUCTORES
2.15
SIMBOLO GENERAL DE CANALIZACION
n
3. SIMBOLOS DE APARATOS Y ARTEFACTOS
3.1
ALTERNADOR
3.2
ARTEFACTOS DE CALEFACCION
Cs
E
n
HOJA DE NORMA Nº 2
SIMBOLOS ELECTRICOS PARA
PLANOS DE ARQUITECTURA
NCh Elec 2/84
LAMINA 1 DE 3
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
7
DESIGNACION
3.21
GENERADOR
3.22
SIMBOLO
G
DESIGNACION
SIMBOLO
3.46
PORTALAMPARA BAJO EN PASILLOS
INTERRUPTOR DE UN EFECTO
3.47
PORTALAMPARA SIMPLE
3.23
INTERRUPTOR DE DOS EFECTOS
3.48
RECTIFICADOR
3.24
INTERRUPTOR DE TRES EFECTOS
3.49
SOLDADORA ESTATICA AL ARCO
3.25
INTERRUPTOR DE COMBINACION
3.50
SOLDADORA ESTATICA POR RESISTENCIA
3.26
INTERRUPTOR DE DOBLE COMBINACION
3.51
SOLDADORA TIPO MOTOR GENERADOR
3.27
INTERRUPTOR DE BOTON (PULSADOR)
3.52
TABLERO DE ALUMBRADO
3.28
INTERRUPTOR ENCHUFE
3.53
TABLERO DE CALEFACCION
3.29
INTERRUPTOR ENCHUFE CON DOS
INTERRUPTORES
3.54
TABLERO DE FUERZA MOTRIZ
3.55
TABLERO RAYOS X
3.56
TABLERO PARA USOS ESPECIALES
3.30
INTERRUPTOR DE PUERTA
3.31
INTERRUPTOR DE TIRADOR
3.32
LAMPARA DE GAS
3.33
LAMPARA PORTATIL
3.34
MEDIDOR
M
3.35
MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
M
3.36
MOTOR DE INDUCCION
3.37
MOTOR DE INDUCCION CON MOTOR
BOBINADO
3.38
PARTIDOR DE MOTORES
3.39
PORTALAMPARA CON CAJA DE DERIVACION
3.40
PORTALAMPARA CON INTERRUPTOR
3.41
PORTALAMPARA DE EMERGENCIA
3.42
PORTALAMPARA DE EMERGENCIA
AUTOENERGIZADA
3.43
PORTALAMPARA DE n LUCES
3.44
PORTALAMPARA MURAL (APLIQUE)
3.45
PORTALAMPARA MURAL CON INTERRUPTOR
3.57
S
VENTILADOR O EXTRACTOR
4. POSTACION
x
4.1
POSTER DE CONCRETO
4.2
POSTE DE CONCRETO CON EXTENSION
METALICA
M
4.3
POSTE DE MADERA
M
4.4
POSTE ESTRUCTURAL METALICO
4.5
POSTE TUBULAR METALICO
HOJA DE NORMA Nº 2
SIMBOLOS ELECTRICOS PARA
PLANOS DE ARQUITECTURA
n
NCh Elec 2/84
LAMINA 1 DE 3
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
8
DESIGNACION
SIMBOLO
5. ABREVIATURAS
DESIGNACION
5.25
SIMBOLO
TABLERO DE DISTRIBUCION DE FUERZA
T.D.F.
5.1
ALTA TENSION
A.T.
5.26
TABLERO DE DISTRIBUCION DE
CALEFACCION
5.2
BAJA TENSION
B.T
5.27
TABLERO DE COMANDO DE ALUMBRADO
T.C.A.
5.3
BANDEJA PORTACONDUCTORES
b.p
5.28
TABLERO DE COMANDO DE FUERZA
T.C.F.
5.4
CANALIZACION A LA VISTA
v.
5.29
TABLERO DE COMANDO DE CALEFACCION
T.C.C.
5.5
CANALIZACION EMBUTIDA
e.
5.30
CA ERIA DE ACERO
5.6
CANALIZACION PREEMBUTIDA
p.c.
5.31
CA ERIA DE ACERO GALVANIZADO
5.7
CANALIZACION SUBTERRANEA
s.
5.32
CA ERIA DE BRONCE
t.b.
5.8
AISLADOR CARRETE
a.c.
5.33
CA ERIA DE COBRE
t.c.
5.9
CANALIZACION EN AISLADORES DE ROLLOS
a.r.
5.34
CA ERIA METALICA FLEXIBLE
t.m.t.
CA ERIA DE PARED GRUESA
GALVANIZADO (CAÑERIA)
c.g.
T.D.C.
t.a.
t.a.g.
5.10
CONDUCTO DE ABESTO CEMENTO
c.ac.
5.35
5.11
CONDUCTO DE CEMENTO DE DOS VIAS
Cc.2v.
5.36
CA ERIA PLASTICA FLEXIBLE DE P.V.C.
t.p.t
5.12
CONDUCTO DE CEMENTO DE 4 VIAS
Cc.4v.
5.37
CA ERIA PLASTICA RIGIDA DE P.V.C
t.p.r.
5.13
ESCALERILLA PORTACONDUCTORES
e.p.
5.38
CA ERIA PLASTICA DE POLIETILENO
t.p.p.
5.14
TABLERO GENERAL
T.G.
5.15
TABLERO GENERAL AUXILIAR
5.16
TABLERO DE DISTRIBUCION
T.D.
5.17
TABLERO DE COMANDO
T.C.
5.18
TABLERO GENERAL DE ALUMBRADO
T.G.A.
5.19
TABLERO GENERAL DE FUERZA
T.G.F.
5.20
TABLERO GENERAL DE CALEFACCION
T.G.C.
5.21
TABLERO GENERAL AUXILIAR DE ALUMBRADO
T.G. Aux.F.
5.22
TABLERO GENERAL AUXILIAR DE FUERZA
T.g. Aux.F.
5.23
TABLERO GENERAL AUXILIAR DE
CALEFA
T.G.Aux.C.
5.24
TABLERO DISTRIBUCION DE ALUMBRADO
T.G. Aux.
T.D.A.
HOJA DE NORMA Nº 2
SIMBOLOS ELECTRICOS PARA
PLANOS DE ARQUITECTURA
NCh Elec 2/84
LAMINA 1 DE 3
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
9
FORMATOS NORMALIZADOS
Como vimos anteriormente, la Norma Eléctrica 2/84 establece las bases para
la presentación y elaboración de proyectos.
Dentro de las disposiciones de esta norma, están las referidas al formato de los
proyectos.
El cuadro siguiente presenta la serie de formatos más utilizados en proyectos
de instalaciones eléctricas, las dimensiones totales que deben respetarse y las
que deben tener específicamente los márgenes.
FORMATO
DIMENSIONES
(mm)
MARGENES
IZQUIERDO
OTROS
A0
1189 x 841
35
10
A1
594 x 841
30
10
A2
420 x 594
30
10
A3
297 x 420
30
10
A4
210 x 297
30
10
De acuerdo a las
necesidades
La siguiente ilustración corresponde al facsímil de un formato que muestra la
ubicación de los registros o información que debe explicitarse en el proyecto y
las dimensiones que identifican el proyecto a ejecutar.
Modificaciones
50
110
80
80
En este espacio puede
eventualmente ubicarse
el cuadro de cargas si sus
dimensiones lo permiten
110
Rotulación
Croquis de
ubicación
Timbres de
inscripción
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
10
Como vemos, el formato considera los siguientes registros:
•
Rotulación.
•
Timbres de inscripción.
•
Croquis de ubicación.
•
Modificaciones (de acuerdo a las necesidades).
•
Cuadro de cargas (si sus dimensiones permiten ubicarlo
en el espacio destinado en el formato).
Revisemos en qué consiste cada uno de estos registros:
DE ACUERDO A LAS
NECESIDADES
Detengámonos nuevamente en el formato.
Modificaciones
EN ESTE ESPACIO PUEDE
EVENTUALMENTE UBICARSE
EL CUADRO DE CARGAS SI SUS
DIMENSIONES LO PERMITEN
80
80
E
SD
UI ON
Q
O CI
CR ICA
UB
110
110
DE
ES CION
R
B IP
TIM SCR
IN
RO
TU
LA
CI
ON
50
LA ROTULACION
Como puede apreciarse en el croquis que lo detalla, en este espacio se
incluye:
•
El título del proyecto
•
La dirección del lugar donde se ejecutará
•
La fecha de elaboración
•
El nombre del instalador responsable
•
La firma y RUT del propietario
•
Otros datos necesarios para la identificación del proyecto eléctrico.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
11
FECHA
CALLE
OTROS DATOS
ACEPTACION PROPIETARIOS
INSTALADOR
FIRMA
FIRMA
25
80
DE
20
LAMINA
ESCALA
6.6 6.6 6.6
COMUNA
35
TITULO DE PROYECTO (*)
LICENCIA O TITULO
DOMICILIO COMERCIAL
TELEFONO
R.U.T.
55
55
100
Las medidas de rotulación y de las subdivisiones son las que se dan a conocer
en la ilustración.
ZONA DE LOS TIMBRES DE INSCRIPCION
80
Junto a la rotulación aparece la zona destinada a la colocación del o de los timbres
de inscripción, cuya presencia autoriza la puesta en marcha del proyecto.
110
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
12
ZONA DEL CROQUIS DE UBICACION
En este espacio se sitúa física y geográficamente la ubicación de la propiedad
destacando calles colindantes y vías principales.
80
80
EL CUADRO DE CARGA
Corresponde a la descripción técnica de las cargas de alumbrado de la obra
eléctrica.
En este espacio se identifican los circuitos, sus consumos, sus protecciones,
canalización y ubicación.
CUADRO DE CARGAS DE ALUMBRADO
PROTECCIONES
TDA.
CTO.
N°
PORT.
ENCH
OTROS
TOTAL
CENTROS
POTENCIA
W
CANALIZACION
FASE
UBICACION
DIF.
DISY
COND.
DUCTO
Este cuadro es básico: en función a las necesidades podrán suprimirse o
agregarse otras columnas para identificar otros consumos de alumbrado
no detallados en este modelo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
13
ZONA PARA MODIFICACIONES
Dimensión de acuerdo a las necesidades.
En este espacio se registran las modificaciones que se efectúan al proyecto.
50
EL DIAGRAMA UNlLINEAL
Para elaborar un proyecto eléctrico es necesario disponer de ciertas bases
sobre las cuales poder diseñarlo y representar los elementos que orientarán su
ejecución.
Como punto de partida del trabajo, se requiere una planta arquitectónica de la
propiedad, la que debe ceñirse a las normas del dibujo arquitectónico, tanto en
su simbología como en la escala de dibujo.
Esta planta debe presentarse sobre un formato normalizado de acuerdo con
sus dimensiones.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
14
Sobre esta base, se realizan las acciones siguientes:
•
Representación de los aparatos y artefactos normalizados
sobre la planta.
•
Diseño de la canalización que desarrolla el diagrama unilineal
de la instalación.
•
Verificar, de acuerdo a normativa vigente, el cumplimiento
de los requisitos mínimos de seguridad de la instalación.
•
Llenar el cuadro de carga
•
Llenar la rotulación del plano.
•
Elaborar el diagrama unilineal de protección.
PRACTICA DE TALLER
Prepare un Formato Normalizado A-2 con márgenes, croquis de
ubicación y cuadro de rotulación normalizados y luego autoevalúese con
la Pauta de Observación que se incluye en la siguiente página.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
15
PAUTA DE OBSERVACION
Observando atentamente su trabajo, responda lo más objetivamente posible,
las siguientes preguntas. Esto le ayudará a evaluar la calidad de él.
• DEL PROCESO
SI
1
¿Seleccionó los elementos de trabajo y los puso al
alcance de la mano: instrumentos de dibujo, otros?
2
¿Verificó limpieza de la mesa (sin tierra ni grasa)
y constató que la superficie no tenga imperfecciones?
3
¿Adoptó la postura corporal correcta para dibujar?
4
¿Verificó que la luz no arroje sombras ni reflejos
sobre su trabajo?
5
¿Usó correctamente los instrumentos de dibujo?
6
¿Tuvo presente las exigencias establecidas
por la Norma 2/84 en relación a formatos?
NO
• DEL PRODUCTO
7
Las dimensiones del formato, ¿Están normalizadas?
8
¿Los cuadros contienen los registros
correspondientes ? (croquis de ubicación, cuadro
de rotulación).
9
¿La calidad del dibujo responde a las exigencias
técnicas?
10
¿Demoró el tiempo previsto por el profesor para
obtener el producto pedido?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “Si”, lo felicitamos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
16
RESUMEN
Esta Unidad destaca la importancia de que toda instalación eléctrica que se
ejecute o esté en operaciones, esté Normalizada de acuerdo a los requerimientos
de la N.SEC (Norma Chilena de Electricidad determinada por la Superintendencia
de Electricidad y Combustibles; S.E.C. )
Informa que las normas chilenas que rigen en la actualidad a las instalaciones
eléctricas, son la 4/84, que determina las características de las instalaciones
interiores en baja tensión y la 2/84 que especifica las características de
elaboración y presentación de proyectos.
Presenta los materiales de uso frecuente en las instalaciones eléctricas tales
como accesorios, aparatos, artefactos y tablero o equipo desde el cual se puede
operar y proteger una instalación. También, la simbología que se utiliza en la
elaboración de proyectos, los tipos de formatos, sus dimensiones y registros.
Respecto de estos últimos, describe la rotulación, la zonas de timbres de
inscripción, del croquis de ubicación y para las modificaciones y el cuadro de
carga.
Finalmente, en relación con el diagrama unilineal, se enfatiza la importancia
de disponer de bases sobre las cuales desarrollar la secuencia que implica la
elaboración del proyecto.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
17
UNIDAD MODULAR N° 2
PROTECCIONES
ELECTRICAS
18
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
INTRODUCCION
Efectuar una instalación eléctrica es una actividad laboral de la más alta
responsabilidad.
La electricidad es, innegablemente, un factor que contribuye al desarrollo de
una nación y un elemento facilitador de la vida de las personas, pero al mismo
tiempo, puede ser causa de accidentes e incluso de muerte si no se conocen o
no se respetan los procedimientos para su manejo eficiente.
Esta Unidad explica los tipos de fallas que pueden presentarse en una instalación
eléctrica y describe los diferentes elementos protectores que aseguran la
integridad de las personas y de los equipos.
Dichos elementos protectores no sólo deben ser identificados por quienes tienen
a su cargo la instalación eléctrica sino que también por los usuarios de ella.
Por esta razón, el tema de las protecciones eléctricas constituye un importante
capítulo de este Manual, el que se espera, sea una ayuda para su capacitación
laboral tanto en el plano del conocimiento como en el de las actitudes.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
1
Explicar cuándo el estado operativo de una instalación eléctrica es normal
y cuándo es anormal.
2
Describir estados de anormalidad de una instalación eléctrica,
específicamente lo que constituye fallas.
3
Identificar elementos de protección que se utilizan en las instalaciones
eléctricas.
4
Describir características de las protecciones eléctricas.
5
Describir efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo humano.
6
Señalar la importancia de la tierra de protección para la seguridad de las
personas.
7
Seleccionar protecciones adecuadas a los requerimientos de una
instalación eléctrica.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
19
CARACTERISTICAS OPERATIVAS
DE UNA INSTALACION ELECTRICA
Durante su funcionamiento, toda instalación eléctrica puede presentar dos
estados operativos: normal y anormal.
El estado es normal cuando el voltaje, corriente, aislación, temperatura, etc. se
encuentran dentro de los márgenes preestablecidos.
El estado es anormal cuando uno o más parámetros se encuentran sobre o bajo
los valores preestablecidos (sobrevoltajes; corto circuitos; sobretemperatura;
caída de voltaje, otros).
Considerando la gravedad de las anormalidades existe la siguiente subclasificación:
•
•
Perturbación
Fallas
PERTURBACION
Es una anormalidad que tiene un tiempo breve de duración. Son ejemplos de
perturbación: las variaciones de voltaje, la partida de motores de gran potencia
y las variaciones de frecuencia.
Por no constituir riesgo para la operación de la instalación ésta puede seguir
en servicio.
FALLA
Son ejemplos de fallas: la pérdida de aislación, sobrecarga permanente, corto
circuitos, etc.
Debido a su gravedad constituye un riesgo para la integridad de las personas
y/o de los equipos. Por esta razón, la instalación debe quedar fuera de servicio
en el menor tiempo posible.
Según la naturaleza y gravedad, las fallas se clasifican en:
• Sobrecargas
• Corto circuitos
• Fallas de aislación
20
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
Sobrecarga
Es toda magnitud de voltaje o corriente que supera el valor considerado normal
(valor nominal).
Las sobrecargas de corriente más comunes se originan en el exceso de
consumos en la instalación eléctrica.
Debido a esta situación de sobre exigencia, se produce un calentamiento excesivo
de las líneas eléctricas lo que puede terminar incendiando las aislaciones, con
el consiguiente riesgo de la propiedad involucrada.
Corto Circuito
Es la falla de mayor gravedad que puede darse para toda instalación eléctrica.
Su origen está en la unión de dos conductores a distinto nivel de potencial
eléctrico (fase y neutro, fase y fase ,etc).
El nivel de corriente se eleva a rangos tan excesivos que genera, en los puntos
de falla, fusión del conductor eléctrico y los componentes involucrados con el
consiguiente riesgo de incendio del inmueble.
Falla de Aislación
El origen de esta falla está en el envejecimiento de las aislaciones, cortes
mecánicos, mala ejecución de las reparaciones, etc.
Si alguno de los elementos de la instalación eléctrica (conductores, equipos del
sistema) pierde su aislación, las carcazas metálicas de los equipos, (usualmente
desenergizadas), se electrifican, con el consiguiente peligro para la vida de las
personas, las que pueden sufrir un shock eléctrico por contacto indirecto.
ELEMENTOS DE PROTECCION EN INSTALACIONES ELECTRICAS.
En toda instalación eléctrica se debe considerar un sistema de protecciones
destinado a entregar seguridad a las personas y a los equipos.
Una instalación eléctrica no es concebida para que presente fallas de operación,
pero existen condiciones de tipo ambiental, de uso, sobrecargas, falta de
mantención, envejecimiento de las aislaciones, etc. que pueden generarlas.
Las protecciones están destinadas a minimizar los efectos de las fallas, de tal
manera que al presentarse alguna, la instalación dañada pueda ser aislada para
su posterior reparación.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
21
El alterar, sobredimensionar o eliminar una protección eléctrica, constituye una
acción que atenta contra la integridad de las personas y de las instalaciones.
Son elementos de protección:
•
•
•
•
Los fusibles
Los disyuntores
El protector diferencial
El sistema puesta a tierra de protección
Veamos en que consiste cada uno de ellos y cuáles son sus características.
LOS FUSIBLES
Los fusibles son elementos de protección que desconectan con seguridad,
corrientes de corto circuito y sobrecargas permanentes.
Este elemento de protección, cuenta con un “hilo conductor” de bajo punto de
fusión que se sustenta entre dos cuerpos conductores en el interior de un envase
cerámico o de vidrio que da la forma característica al fusible.
El siguiente es un esquema que muestra los componentes de un fusible y su
disposición en el mecanismo.
Tapas de cabezal
Elemento fusible y fusión discriminada
Señalización intervención
del fusible
Cuerpo cerámico
Masa deionizante de
altísima inercia térmica
Para que este medio de protección sea efectivo, debe ser seleccionado teniendo
presente las características del consumo y de la instalación, en el punto donde
el fusible se situará. Esto implica que la magnitud de la corriente que lo hará
operar, el tiempo en que dicha operación se producirá y la capacidad de ruptura
del fusible, deben ser las adecuadas para dicho consumo e instalación.
Es importante tener presente que un fusible utilizado en alumbrado, actúa para
una corriente mínima comprendida entre 1,6 a 2,0 veces la corriente nominal o
de placa del dispositivo, como valor promedio.
22
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
Las características de operación de los fusibles, están dadas por las curvas
tiempo - corriente y existe una para cada tipo y capacidad de fusibles.
La representación gráfica de estas curvas es la siguiente:
A
104
Línea característica
tiempo de prearco / corriente
s
103
102
101
Límite
A. CURVA DEL FUSIBLE CLASE gL
B. FUSIBLES RAPIDOS
C. FUSIBLES RAPIDO LENTO
100
10-1
4
Zona de reacción
para cortacircuitos
Línea característica
tiempo de funciona-
miento / corriente
Zona de
reacción
para
sobrecargas
10-2
10-3
IN
(4....8) • IN
Corriente
C
100
50
MINUTOS
MINUTOS
B
20
10
5
2
20
10
5
2
1
1
20
20
10
10
5
5
2
SEGUNDOS
SEGUNDOS
240
120
60
1
0,5
0,2
0,1
0,2
0,1
0,05
0,02
0,01
0,005
0,05
0,02
0,01
2
1
0,5
2
5
10
20
50
100
200
500
100
2000
5000 10000
1(Amp)
0,002
0,001
10
20
50
100 200
500 10
2000
5000 104
20000
50000 105
1(Amp)
CLASIFICACION DE FUSIBLES SEGUN SU FUNCIONAMIENTO
FUNCIONAMIENTO
SERVICIO
Denominación
Corriente
Corriente
Denominación
9
In
≤ lmin
gl
gR
gB
a
In
≤ 4 In
aM
aR
Protección
Cables y
conductores
Semiconductores
Equipos de minas
Aparatos de
maniobras
Semiconductores
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
23
LOS DISYUNTORES
El disyuntor o interruptor magnético- térmico, es un dispositivo de protección
destinado a cumplir las siguientes funciones:
• Abrir o cerrar un circuito en condiciones normales.
• Abrir un circuito en condiciones de fallas, ya sea por sobrecarga
o corto circuito.
Se caracteriza porque puede realizar un elevado número de maniobras y, a
diferencia del fusible, puede ser utilizado nuevamente después del despeje de
una falla.
Su accionar frente a una falla, depende de dos tipos de elementos:
• El elemento térmico.
• El elemento magnético.
El elemento térmico está formado por un bimetal que, al dilatarse por efecto del
calor producido por el exceso de corriente, opera el mecanismo de apertura del
interruptor.
El dibujo siguiente facilita la comprensión de este proceso.
M1
BIMETAL CALIENTE
BIMETAL FRIO
M2
M1 Metal de mayor coeficiente de dilatación lineal.
M2 Metal de menor coeficiente de dilatación lineal.
El dispositivo térmico es de operación lenta y resulta muy apto para proteger
sobrecargas.
t (s)
CURVA DE OPERACION
DE LA UNIDAD TERMICA
IN
24
Veces la Intensidad nominal
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
En cuanto al elemento magnético, corresponde a una bobina que sensa en todo
momento el comportamiento de la instalación. Esto, debido a que es recorrida
por la corriente del circuito que protege.
AI presentarse eventualmente una falla que lleve la magnitud de la corriente
a valores muy elevados, la bobina desarrolla un campo magnético de gran
intensidad que atrae el mecanismo de “trip” o desconexión del interruptor.
Esto puede apreciarse en el esquema siguiente:
CONTACTO MOVIL OPERADO
BOBINA
CONTACTO FIJO
TRINQUETE
(ASPECTO CONSTRUCTIVO)
CURVA DE OPERACION
DE LA UNIDAD MAGNETICA
t (s)
Veces la Intensidad nominal
El elemento magnético es utilizado para la protección contra corto circuitos,
debido a su característica de operación rápida.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
25
Veamos primero cómo está dispuesto el conjunto térmico - magnético al interior
de un disyuntor y luego la curva de operación de un disyuntor.
FUNCIONAMIENTO
Y CARACTERISTICAS
CONSTRUCTIVOS
Magnético-Térmico
BIMETAL
BOBINA DE
DETECCION
MAGNETICA
CAMARA
DE CORTE
t
1h
SE CLASIFICAN SEGUN EL UMBRAL
DE INTERVENCION MAGNETICA
OPERACION MAGNETICA
TERMICO
Curva B: entre 3 y 5 IN
Curva C: entre 5 y 10 IN
Curva D: entre 10 y 20 IN
0,01
seg
3
5
MAGNETICO
10
20
xln
La curva que observamos anteriormente, refleja claramente la acción de la
protección térmica (zona de tiempo inverso) y la acción de la protección magnética
(tiempo instantáneo).
EL PROTECTOR DIFERENCIAL
Este dispositivo de protección está destinado a desenergizar un circuito cuando
en él se presenta una falla de aislación.
Constituye un núcleo toroidal de material ferromagnético, abrazado por dos
bobinas que se asocian en serie con el circuito protegido, más una bobina
diferencial.
26
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
La siguiente ilustración describe más concretamente la estructura y funcionamiento
de un protector diferencial.
F
N
I
ESQUEMA DE PRINCIPIO DE UN
INTERRUPTOR DIFERENCIAL
C
Id
Ø d
Ø 2
Ø 1
1
D
R
2
P : pulsador para prueba
R: resistencia
C: dispositivo de mando de
la apertura del interruptor
TR: toro
D: devanado diferencial
Id: corriente diferencial
Ød = Ø1 − Ø2
P
TR
A LOS RECEPTORES
Veamos cómo opera el protector diferencial:
• Cuando la corriente atraviesa la bobina 1, origina un flujo Ø1.
• Cuando la corriente atraviesa la bobina 2, origina un flujo Ø2.
En condiciones normales Ø1 = Ø2
Luego, el ØR = Ø1 - Ø2 = ØD = 0
• Cuando la corriente que atraviesa la bobina 1 no es igual a la que recorre
la bobina 2, se origina un flujo diferencial ØD ≠ 0.
Si este flujo equivale a la sensibilidad del dispositivo, actúa el mecanismo de
desenganche, dejando fuera de servicio el circuito o instalación eléctrica.
El principio de la protección diferencial se basa en que el interruptor desconecta
un circuito defectuoso cuando una intensidad a tierra sobrepasa el valor de la
intensidad diferencial.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
27
En este sistema de protección, todas las masas de los aparatos deben ser
puestas a tierra.
La resistencia de puesta a tierra debe cumplir con la siguiente expresión:
RPT ″
Vs
ID
Analicémosla:
Vs = voltaje de seguridad.
(Ambiente seco : 65 V)
(Ambiente húmedo : 24 V)
Por ejemplo : ambiente seco
Vs = 65 V
ID = 30 m A valor característico
RPT =
65
30x10
= 2166,7 ((Ω)
-3
El uso de un protector diferencial, permite que la puesta a tierra tenga un valor
relativamente alto, que fácilmente puede ser logrado con un electrodo del tipo
Copperweld.
F
N
D
N
F
IF
ID
AI circular a tierra una corriente de fuga, el protector actúa despejando el
circuito.
EL SISTEMA PUESTA - TIERRA DE PROTECCION
En todas las instalaciones de baja tensión, y especialmente en aquellas de
los edificios destinados a vivienda, es necesario garantizar la seguridad de las
personas que los habitarán, dotando a las instalaciones de los mecanismos de
protección que corresponda.
28
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
Cuando se trata de instalaciones a las que se conectarán una extensa serie de
aparatos eléctricos, fijos y móviles, metálicos o no metálicos, susceptibles de
deterioro desde el punto de vista eléctrico, es fundamental la defensa contra los
«contactos indirectos».
Para evitar dichos contactos indirectos, hay una serie de sistemas de
protección.
Uno de los más difundidos es el de tierra de protección.
El objetivo de la puesta a tierra es asegurar que todo artefacto o consumo
eléctrico, al entrar en falla de aislación sus carcazas o partes metálicas, no
alcance una tensión respecto a tierra mayor que los niveles de “Tensión de
Seguridad” Vs.
Recordemos que Vs es:
• 65 V en ambientes secos.
• 24 V en ambientes húmedos.
Las ilustraciones siguientes explican en forma más concreta los contactos
eléctricos (directos- indirectos).
N
T
CONTACTO
DIRECTO
Ia
Id
Ic
Rc
3000
R
CONTACTO
INDIRECTO
30
Ri
Ic
Rc=3000
Ru=20
CONTACTOS INDIRECTOS (CON PARTES QUE
NORMALMENTE NO ESTAN BAJO TENSION)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
29
La red de tierra de protección
Con respecto a este punto, la Norma S.E.C. establece lo siguiente:
“Toda pieza conductora que pertenezca a la instalación eléctrica, o
forme parte de un campo eléctrico y que no sea parte integrante del
circuito, debe conectarse a una puesta a tierra de protección para evitar
tensiones de contacto peligrosas”.
Al diseñar la puesta a tierra de protección se debe evitar la permanencia de
tensiones de contacto en las piezas conductoras no integrantes de los circuitos
(carcazas).
La protección puede lograrse por dos vías:
• Puesta a tierra individual por cada equipo protegido, o bien,
• Puesta a tierra común y un conductor de protección, al cual se
conectan los equipos protegidos.
Veamos el siguiente ejemplo de una puesta a tierra común.
ELECTRODO
CALDERA
CABLE DE COBRE
La resistencia de cada puesta a tierra de protección no debe exceder al siguiente
valor.
RPT ″
Vs
2,5 IN
Vs= Tensión de seguridad (65 V; 24V)
IN = Corriente nominal de la protección.
Ejemplo: si Vs = 65(V) y IN =10A
RPT ″
30
65 = 2,6 ( )
2,5 x10
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
PELIGROSIDAD DE LA CORRIENTE ELECTRICA
EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD SOBRE EL CUERPO HUMANO
Los efectos de la electricidad sobre el cuerpo humano, dependen de lo
siguiente:
• Intensidad de la corriente que lo atraviesa.
• Duración del contacto.
• Resistencia eléctrica del propio cuerpo.
Con respecto al último aspecto, la resistencia eléctrica del cuerpo varía según
las condiciones físicas y psíquicas del sujeto y del estado de su piel (secamojada).
Se estima que la resistencia mínima del cuerpo humano es de 3000 Ohm para
baja tensión y de 1000 Ohm para alta tensión, siendo estos valores un dato
extremadamente variable.
El cuadro siguiente describe los efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo
humano.
Corriente que atraviesa el cuerpo
CORRIENTE QUE ATRAVIESA
EL CUERPO HUMANO (mA)
Efectos
EFECTOS
Hasta 1
Imperceptible para el hombre
2a3
Sensación de hormigueo
3 a 10
El sujeto consigue, generalmente, desprenderse
del contacto (liberación). De todas formas, la
corriente no es mortal.
10 a 50
La corriente no es mortal si se aplica durante
intervalos decrecientes a medida que aumenta
su intensidad. De lo contrario los músculos de la
respiración se ven afectados por calambres que
pueden provocar la muerte por asfixia.
50 a 500
Corriente decididamente peligrosa en función
creciente con la duración del contacto que da
lugar a la fibrilación cardíaca (funcionamiento
irregular con contracciones muy frecuentes e
ineficaces). Posible defunción del infortunado.
más de 500
Decrece la posibilidad de fibrilación pero aumenta
el riesgo de muerte por parálisis de los centros
nerviosos a causa de fenómenos secundarios.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
31
En relación con este mismo tema, es útil analizar la curva de peligrosidad que
representa la corriente eléctrica para el cuerpo humano.
CURVA DE PELIGROSIDAD
TIEMPO (s)
10
2
1
0,1
1
0,01
10
100
1000
CORRIENTE (mA)
1
ZONA ESTADISTICAMENTE NO PELIGROSA PARA LA INTEGRIDAD FISICA
DE LAS PERSONAS.
2
ZONA PELIGROSA: SIGUIENDO LA VARIACION DE LA CURVA DESDE ARRIBA
HACIA ABAJO SE PASA DEL PELIGRO DE TETANlZACION AL DE ASFIXIA Y
LUEGO A LA FIBRlLACION CARDIACA.
32
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
ACTIVIDADES
1
Consulte en el comercio marcas y rangos de protectores para instalaciones
eléctricas.
2
Consulte con un técnico que esté efectuando una instalación eléctrica, las
características de los protectores, su ubicación en el sistema y la razón
por la cual seleccionó esos y no otros protectores.
3
Observe modelos concretos de fusibles, disyuntores y diferenciales.
4
Seleccione protecciones adecuadas a los requerimientos de una instalación
eléctrica.
4.1 Dimensione, es decir, cuantifique requerimientos eléctricos (voltaje
corriente, nivel de aislación).
4.2 Seleccione el protector adecuado de acuerdo a necesidades específicas
teniendo presente lo que ofrece el mercado.
RESUMEN
Esta Unidad describe las características operativas de una instalación eléctrica,
los elementos de protección que se utilizan en este tipo de instalaciones y el grado
de peligrosidad que representa la corriente eléctrica para la vida humana.
Se señala que durante su funcionamiento, toda instalación eléctrica puede
presentar dos estados operativos: normal y anormal.
Las anormalidades se presentan cuando uno o más parámetros se encuentran
sobre o bajo los valores preestablecidos, y según su gravedad se clasifican en
perturbaciones y fallas. Las fallas a su vez se subclasifican en sobrecargas, corto
circuitos y fallas de aislación.
Con respecto a los elementos de protección en instalaciones eléctricas, se
destaca la importancia de éstos para las personas y para los equipos y se
describen los fusibles, disyuntores, el protector diferencial y el sistema tierra de
protección.
En cuanto a la peligrosidad de la corriente eléctrica, se analizaron los efectos
de ella sobre el cuerpo humano.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
33
UNIDAD MODULAR N° 3
TECNOLOGIA DE LOS
MATERIALES
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
34
INTRODUCCION
La eficiencia de una instalación eléctrica depende de variados factores entre
los que destacan la responsabilidad y seriedad de quienes la realizan y también
los materiales y elementos que son empleados en su ejecución.
Esta Unidad Modular trata precisamente de estos últimos ya que contiene
información muy útil sobre conductores, aislantes y ductos, entre otros.
Se enfatiza la importancia del empleo del cobre en la elaboración de los conductores, por sus extraordinarias propiedades mecánicas y eléctricas, hecho
que debe tener muy presente el técnico quien le corresponda proyectar y/o
ejecutar una instalación.
A través del estudio de la Unidad se pueden obtener valiosos conocimientos
sobre la tecnología de los materiales que se emplean en las instalaciones
eléctricas, tecnología que se relaciona no sólo con las materias primas que los
componen, sino que también con la configuración de los materiales, el cálculo
de lo requerido, el funcionamiento y la normalización por la que deben regirse.
El éxito en el logro de los objetivos que se incluyen dependerán de la información que le entregamos, del apoyo que le prestará su profesor, pero
fundamentalmente, de su propio interés y dedicación.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad, esperamos que Ud. esté en condiciones de:
1
Identificar materiales y elementos que se utilizan en instalaciones
eléctricas, sus características y funciones.
2
Describir las características técnicas del cobre como elemento principal
utilizado en la fabricación de los conductores eléctricos.
3
Explicar aspectos principales relacionados con los tipos de conductores
eléctricos, su clasificación, dimensionamiento y comportamiento ante la
eventualidad de fallas en la instalación.
4
Describir diferentes tipos de ductos normalizados, sus características y
aplicaciones.
5
Dimensionar, en función de los requerimientos de carga, la sección del
conductor de cobre requerido.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
35
MATERIALES Y ELEMENTOS DE UNA
INSTALACION ELECTRICA
Toda instalación eléctrica está configurada por una serie de componentes,
elementos y materiales con funciones específicas de tipo eléctrico, o bien,
mecánico.
En lo correspondiente a la clasificación de los materiales desde el punto de
vista eléctrico, éstos se presentan en la categoría conductores y aislantes.
Veamos en qué consiste cada uno de ellos.
CONDUCTORES
AISLANTES
Materiales generalmente de cobre y/o aleación de
cobre que se caracterizan por la gran facilidad con que
permiten el paso de un flujo de electrones.
Materiales no metálicos que se caracterizan por no
permitir el paso de un flujo de electrones a través de él
o por la extrema dificultad que opone al desplazamiento
de estas cargas.
Son ejemplos de materiales aislantes: la goma, el plástico, la madera, el vidrio,
etc.
Los elementos de la instalación pueden estar formados por conductores,
aislantes y accesorios.
Entre ellos tenemos : los interruptores, los enchufes o tomas de corriente, los
portalámparas, las cajas de derivación, etc.
Veamos en qué consiste cada uno de estos elementos y las funciones que
cumplen:
LOS INTERRUPTORES
Realizan la apertura o cierre de un circuito a través de una acción mecánica
sobre un botón, tecla o palanca que ejecuta el usuario del sistema.
Existe una gran variedad de formas y modelos de interruptores, pero la clasificación más general de ellos es en embutidos y sobrepuestos:
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
36
Los interruptores embutidos actúan en el
interior de una cavidad llamada caja de derivación, sobresaliendo de la superficie sólo
una placa y su correspondiente tecla.
Los interruptores sobrepuestos se caracterizan porque quedan sobre la superficie de
fijación.
LOS ENCHUFES O TOMAS DE CORRIENTE
Son dispositivos que sirven para alimentar artefactos eléctricos portátiles o
móviles como es el caso de los electrodomésticos en general.
Están formados por un cuerpo aislante en cuyo interior se alojan 3 cilindros
conductores perforados en su interior, elaborados con latón o bronce que
alojan la clavija toma de corriente del artefacto.
De igual modo que los interruptores, los enchufes o tomas de corriente se
presentan en distintos tamaños y materiales y se clasifican en embutidos y
sobrepuestos.
Las siguientes figuras ilustran los enchufes embutidos y los sobrepuestos:
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
37
LOS PORTALAMPARAS
Constituyen los soportes de las lámparas y los hay de muy diferentes tipos.
Algunos de ellos son:
Rosca Normal
adoptados universalmente
Rosca Goliath
Rosca Mignón
de tamaño más pequeño
Rosca Bayoneta
La fotografía siguiente corresponde
a un portalámparas común.
LAS CAJAS DE DERIVACION
Son elementos cuya función es concentrar las uniones y derivaciones de la
instalación.
Sólo en las cajas de derivación están permitidas las uniones y derivaciones de
los conductores que forman parte de los circuitos.
Se utilizan en las instalaciones eléctricas embutidas y sobrepuestas.
Para las instalaciones embutidas se utilizan cajas de derivación con lados
rectangulares y para las sobrepuestas, con forma circular o rectangular.
El dibujo siguiente muestra el esquema base de una caja de derivación:
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
38
Mención especial merece en el desarrollo de esta Unidad Modular, lo referente
a conductores eléctricos, no sólo por el rol que cumplen en el sistema total de
la instalación eléctrica sino también por el material con que se elaboran principalmente: el cobre, metal que se caracteriza, como ya sabemos, por su gran
conductividad eléctrica.
En la página siguiente iniciaremos la explicación que corresponde a conductores eléctricos.
CONDUCTORES ELECTRICOS
Desde que la energía eléctrica comienza su recorrido en las centrales generadoras, hasta llegar a los centros de consumo, es conducida a través de líneas
de transmisión y redes de distribución. Estas últimas formadas principalmente
por conductores de cobre.
El mercado de los conductores eléctricos ofrece una variada gama de ellos, los
que presentan características específicas, tanto en los materiales utilizados en
su elaboración, como en los tipos de aislamientos y protecciones.
MATERIALES PARA CONDUCTORES ELECTRICOS
Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son
el cobre y el aluminio.
De ellos, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de conductores por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas y su gran conductividad
eléctrica.
El tipo de cobre que se utiliza en la elaboración de conductores, es el electrolítico
de alta pureza, 99,99%. Dependiendo del uso, este tipo de cobre se presenta
en tres temples o grados de dureza: duro, semiduro y blando o recocido.
Algunas características del material en esta condición son:
Cobre duro
• Conductividad del 97% respecto a la del cobre puro.
2) / m] a 20°C de temperatura.
• Resistividad : ρ = 0,017241 [(Ohm-mm
• Carga de rotura oscila entre 37 a 45 Kg/ mm2. Por esta razón
se emplea en líneas aéreas donde se exige una buena resistencia
mecánica.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
39
COBRE RECOCIDO O DE TEMPLE BLANDO
• Conductividad del 100% (respecto del cobre puro, tomado éste como
patrón).
2) / m] a 20°C de
• Resistividad: ρ = 0,017241 = 1/58 [(Ohm-mm
temperatura.
• Carga de rotura media de 25 Kg/mm2 Se emplea únicamente para la
fabricación de conductores aislados.
Si bien el cobre resulta ser el metal de mayor uso y de mejores características
conductivas, el aluminio también es utilizado en la elaboración de conductores
ya sea por su condición de temple duro y recocido o de temple blando como
en aleaciones.
En la actualidad, el uso del aluminio en nuestro país está restringido sólo
a líneas aéreas de transmisión y en distribución en media y baja tensión ,
en algunas regiones. No es posible su empleo en instalaciones eléctricas
interiores por la incompatibilidad del aluminio con las aleaciones de cobre
que forma parte de los elementos, contactos y dispositivos utilizados en las
instalaciones.
En el siguiente cuadro, se muestran las características del aluminio, conformándose las evidentes ventajas del cobre.
ALUMINIO
CARACTERISTICAS
CONDUCTIVIDAD CON RESPECTO
AL PATRON INTERNACIONAL
CARGA DE ROTURA
EMPLEO
DURO
RECOCIDO
60%
60%
15 Kg/mm2
12 Kg/mm2
LINEAS DESNUDAS
PARA USO AEREO
CONDUCTORES
AISLADOS
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
40
CLASIFICACION DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS
UTlLIZADOS EN INSTALACIONES ELECTRICAS
Los conductores eléctricos se componen generalmente de tres partes muy
diferenciadas:
• El alma o elemento metálico conductor.
• El aislamiento.
• Las cubiertas protectoras.
En el esquema siguiente se pueden observar estas partes:
CUBIERTA
PROTECTORA
ALMA
CONDUCTORA
AISLAMIENTO
CORTE
TRANSVERSAL
De la forma como estén constituidas estas partes depende la clasificación de
los conductores eléctricos.
Así tenemos:
Por su constitución:
• Alambres
• Cables
Por el número de conductores:
• Monoconductores (un solo elemento)
• Multiconductores (varios elementos)
Por su aislamiento:
• Desnudos
• Aislados
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
41
Las ilustraciones siguientes permiten apreciar aspectos de esta clasificación :
ALAMBRE AISLADO
(MONOCONDUCTOR)
CABLE AISLADO
(MONOCONDUCTOR)
MULTICONDUCTOR AISLADO
Los cables de gran flexibilidad (gran número de hebras) se denominan
cordones.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
42
TIPOS DE CONDUCTORES UTILIZADOS EN
INSTALACIONES ELECTRICAS
Los conductores más utilizados en instalaciones eléctricas de baja tensión
incluyen aislaciones termoplásticas (P.V.C), polietileno y otras como goma,
neoprén, nylon, etc.
Las siguientes tablas presentan importante información al respecto.
TIPO DE
AISLACION
DESIGNACION
Monoconductor
de aislación.
NYA
PVC
TENSION DE
SERVICIO MAX.
ADMISIBLE RESPECTO
A TIERRA
CONDICIONES DE EMPLEO
660 V. CA.
750 V.CC
Instalaciones interiores de ambiente seco
colocado dentro de tubos embutidos,
sobrepuestos o directamente sobre
aisladores.
70
660 V. CA.
750 V.CC
En recintos húmedos y la intemperie sobre
aisladores, en íneas
l
de entrada a
viviendas situado fuera del alcance de la
mano, tendido fijo protegido en
alimentación a m quinas, herramientas y
similares o adosado a las mismas.
NYY(1)
70
660 V. CA.
750 V.CC
TPS,
NYIF
NYIFY
70
660 V. CA.
750 V.CC
Monoconductor
especial aislación
PVC.
Cables Multiconductor,
aislación y chaqueta
de PVC.
TEMPERATURA
DE SERVICIO ¡C
70
NSYA
Cables planos
Multiconductores,
aislación y chaqueta
de PVC.
TIPO DE AISLACION
Monoconductor
con aislación de PVC.
Monoconductor con
aislación de PVC
resistente a la humedad.
Monoconductor con
aislación de PVC y
cubierta de un nylon
resistente a la humedad,
mayor temperatura a los
lubricantes y combustibles.
DESIGNACION
T
THW (1)
THHN
T. MAXiMA
DE SERVICIO °C
60
60
75
Para instalar en recintos secos y húmedos
a la intemperie sin exponerse a rayos
solares, en canaletas directamente
enterrado en el suelo y bajo el agua, con
protección adicional cuando está expuesta
a posibles daños mecánicos.
Para instalaciones bajo techo, embutidos,
a la vista u ocultos. En ningún caso podrán
apoyarse sobre material combustible.
TENSION MAX.
DE SERVICIO
CONDICIONES DE EMPLEO
600
En interiores con ambiente seco,
colocaciones dentro de tubos
embutidos o sobrepuestos o
directamente sobre aisladores.
600
Id. "T" pero para ambientes seco o
húmedo y mayor temperatura.
600
Id. "THW" y para utilizarse en
ambientes en aislación de PVC y
que se manipulen lubricantes y
combustibles.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
43
DESIGNACION
T¡ MAXIMA DE
SERVICIO ¡C
TENSION MAX.
DE SERVICIO
T
60
600
THW (1)
60
600
THHN
75
600
Monoconductor con aislación y
chaqueta de PVC
TN-50
60
600
Multiconductor con
aislación de PVC resistente
a mayor temperatura
TN-75
75
600
Id."TH -60" con mayor temperatura.
Cable multiconductor con
aislación de PVC resistente a
mayor temperatura
TN-90
90
600
Id."TH -75" con mayor temperatura.
Monoconductor con
aislación de polietileno
y chaqueta de PVC
TTUo (1)
PT
75
600
Conductor multiplicar con
aislación y chaqueta de PVC
TTMU (1)
75
600
Multiconductor aislación de
polietileno y chaqueta de PVC
PMT
75
600
R
60
600
RW
60
600
RHW
75
600
RH
75
600
RHH
90
600
USE - RHW
75
600
USE - RHH
90
600
Id."USE-RHW"con mayor temperatura.
EMN
90
600
Id."USE-RHW".
TIPO DE APLICACION
Monoconductor con
aislación de PVC
Monoconductor con
aislación de PVC
resistente a la humedad.
Monoconductor con
aislación de PVC
cubierta de un nylon
resistente a la humedad,
mayor temperatura, a los
lubricantes y combustibles.
Monoconductor con
aislación de goma
Monoconductor con
aislación de goma resistente
a la humedad
Monoconductor con aislación de
goma resistente a la humedad y
mayor temperatura.
Monoconductor con aislación
de goma para mayor temperatura.
Monoconductor con aislación de
goma para mayor T….
Monoconductor o multipolar
con aislación de goma y
chaqueta de neopreno
Monoconductor o multipolar
con aislación de goma para
mayor temperatura y chaqueta
de neopreno.
Multiconductor con aislación
de goma y chequeta de
neopreno.
CONDICIONES DE EMPLEO
En interiores con ambiente seco
colocaciones dentro de tubos embutidos
o sobrepuestos o directamente sobre
aisladores.
Id."T" pero para ambientes seco o
húmedo y mayor temperatura.
Id."THW" para utilizarse en ambientes en
aislación de PVC que se manipulen
lubricantes y combustibles.
Para instalar en recintos secos y
húmedos a la intemperie, sin exponerse a
rayos solares en canaletas directamente
enterrados en el suelo y bajo el agua con
protección adicional cuando está
expuestos a posibles daños mecánicos.
Ambiente húmedo y corrosivo
sobrepuesto en canaletas, instalaciones
subterráneas en ductos; directamente
bajo tierra, en agua y a la intemperie sin
exponerse a los rayos solare.
Id."TTU".
Id."TTU o PT" m
últiple.
Id."T".
Id."TW".
Id."THW".
Id."R"con mayor temperatura.
Id."THW"con mayor temperatura
goma para mayor T….
Id."RHW" ambientes corrosivos,
instalaciones subterráneas en ducto y/o
tuberías directamente bajo tierras con
proteccion adicional cuando está
espuesta a posibles daños mecánicos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
44
DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES
ELECTRICOS
La seguridad que presenta la operación, en toda instalación eléctrica, se
sustenta en la capacidad de sus componentes.
Un caso especial lo constituyen los conductores, los que deben responder a las
exigencias de carga requeridas por dicha instalación.
El dimensionar adecuadamente una Línea eléctrica que transporte una intensidad de corriente, debe conciliar tres requerimientos básicos:
• Reducir al mínimo las pérdidas de energía.
• En condiciones nominales, no exceder las temperaturas
normales de servicio.
• En condiciones de fallas, soportar las exigencias que plantea
el sistema.
La primera exigencia se soluciona determinando la caída de voltaje que se
produce en los conductores al circular por ellos la corriente de carga nominal.
CALCULO DE LA CAIDA DE VOLTAJE
Al circular una corriente por los conductores de la línea, se produce en ellos
una caída de voltaje que puede ser determinada a través de la expresión de la
Ley de Ohm.
Dicha expresión es la siguiente:
Vp = I x Rc
Vp= I x Rc
Vp = voltaje de pérdida (V)
I = Corriente de carga (A)
Rc = Resistencia de los conductores (Ohm)
Como la resistencia de un conductor está expresada por la siguiente ecuación:
Rc =
p x l
A
ρ = resistividad específica del material del conductor
ρ Cu = 0,017241 Ωmm2 /m
l = longitud del conductor (m)
A = área del conductor (mm2 )
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
45
Cuando se trata de una instalación monofásica, a la expresión de RC se agrega
el dígito 2, para considerar el tramo de longitud en el conductor fase y neutro.
Reemplazando Rc en la expresión, tenemos:
2xρxl
Vp=
A
xl
La norma S.E.C. establece que en todo alimentador, la máxima caída de voltaje
no podrá exceder de un 3% la tensión nominal del alimentador siempre y
cuando el voltaje, en el punto más desfavorable de la instalación, no exceda el
5% de la tensión nominal.
Si asumimos que la tensión en una instalación eléctrica interior es de 220V
nominales, el 3% de este valor será 6,6 V, por esta razón, la sección del
conductor no podrá ser inferior a la siguiente expresión:
A=
numéricamente, A =
2xρxl xl
Vp
2 x 0,017241 x l
6,6
2
x I (mm )
La segunda exigencia en el dimensionamiento de los conductores se relaciona
con la capacidad de transporte de los conductores.
CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE LOS CONDUCTORES
AI circular a través de un conductor, la corriente eléctrica origina en él un efecto
de calentamiento, el que obedece a la expresión de Joule: I2 x Rc.
Esta elevación de temperatura genera en los aislantes una disminución de
su resistencia eléctrica. Al mismo tiempo, se ven afectadas sus propiedades
mecánicas, las que pasado cierto límite de temperatura, pierden completamente todas sus propiedades características. De igual forma, ante el aumento
de temperatura, los conductores ven afectadas sus propiedades de resistencia
mecánica.
Las tablas que se incluyen a continuación establecen los límites de corriente
admisible para conductores de sección milimétrica y AWG, en condiciones de:
• Temperatura ambiente :
30° C
• Número máximo de conductores en ducto : 3
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
46
INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE PARA CONDUCTORES
AISLADOS (SECCIONES AWG)
TEMPERATURA DE SERVICIO:60° y 75° C
TEMPERATURA AMBIENTE: 30
°C
SECCION
NOMINAL
mm2
GRUPO A
TEMPERATURA DE SERVICIO
GRUPO B
TEMPERATURA DE SERVICIO
60° C
75° C
60° C
75° C
0.32
0.51
0.82
1.31
2.08
3
5
7.5
10
15
3
5
7.5
10
15
20
20
3.31
5.26
8.36
13.30
21.15
20
30
40
55
70
20
30
45
65
85
25
40
55
80
105
20
40
65
95
125
26.67
33.62
42.41
53.49
67.42
80
95
110
125
145
100
115
130
150
175
120
140
165
195
225
145
170
195
230
265
85.01
107.2
127
152
177.3
165
195
215
240
260
200
230
255
285
310
260
300
340
375
420
310
360
405
445
505
202.7
253.4
304
354.7
380
280
320
355
385
400
355
380
420
460
475
455
515
575
630
655
545
620
690
755
785
405.4
456
506.7
633.4
760.1
886.7
1.013
410
435
455
495
520
545
560
490
520
545
590
625
650
665
680
730
780
890
980
1.070
1.155
815
870
935
1.065
1.175
1.280
1.385
GRUPO A
HASTA 3 CONDUCTORES EN TUBO O EN CABLE O DIRECTAMENTE
ENTERRADOS
GRUPO B
CONDUCTOR SIMPLE AL AIRE LIBRE.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
47
INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE PARA CONDUCTORES
AISLADOS (SECCIONES MILIMETRICAS)
TEMPERATURA DE SERVICIO: 70°C
TEMPERATURA AMBIENTE: 30°C
SECCION
NOMINAL mm2
GRUPO 1
GRUPO 2
GRUPO 3
11
15
20
20
12
15
19
25
15
19
23
32
4
6
10
16
25
33
45
61
34
44
61
82
42
54
73
98
25
35
50
70
83
103
132
164
108
134
167
207
129
158
197
244
95
120
150
197
235
--
249
291
327
291
343
382
185
240
300
400
500
------
374
442
510
---
436
516
595
708
809
0.75
1
1.5
2.5
Grupo 1
Conductores monopolares tendidos en tubos (por ejemplo NYA)
Grupo 2
Conductores multipolares como los que tienen cubierta com n y van en tubos
met licos, conductores con cubierta de plomo: cables planos, cables m viles o
port tiles, etc.
Grupo 3
Conductores monopolares tendidos libremente en el aire, cont ndose como m nimo
con un espacio entre conductores igual al di metro del conductor, as como en el caso
de alambrados mediante conductores monopolares en instalaciones de maniobra de
distribuci n y de distribuci n de barras con salidas variables.
Como conclusión en el dimensionamiento de los conductores, se deberá elegir
la sección que resulte ser mayor al aplicarle los dos criterios de cálculo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
48
Como señalamos en la Unidad Modular N°2, en toda instalación existe la
posibilidad de que se presente una falla.
Cuando esto ocurre, los más afectados por la anormalidad son los conductores
eléctricos debido a lo cual es de la mayor importancia el adecuado
dimensionamiento de los protectores con el fin de que éstos despejen el corto
circuito o sobrecarga en el menor tiempo posible.
El siguiente gráfico establece los límites de corrientes de corto circuito
permisibles en función del tiempo de ocurrencia de la falla, en conductores
aislados con P.V.C:
CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO PERMISIBLES EN
CONDUCTORES AISLADOS CON P.V.C.
500
KA
4
CORRIENTE CORTOCIRCUITO
2
100
8
6
4
2
10
8
6
4
2
1
8
6
4
2
0,1
8
6
4
0,01 0,02
3 4 5 6 7 8 9 0,1
0,2
0,3 0,4
0,6 0,8 1
2
3 4
5
DUCTOS NORMALIZADOS EN INSTALACIONES ELECTRICAS
Usualmente, todas las instalaciones eléctricas interiores utilizan ductos para
canalizar sus circuitos. Ellos tienen como función proteger mecánicamente y
del ambiente a los conductores eléctricos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
49
Los ductos se clasifican en metálicos y no metálicos.
DUCTOS METALICOS
Se caracterizan por lo siguiente:
•
Son usualmente ferrosos con aleaciones para atmósferas no
corrosivas y corrosivas (galvanizado).
•
Según el espesor de la pared distinguimos 2 tipos: cañerías y tubos.
Las cañerías son ductos de espesor grueso para zonas con riesgo de
explosión y los tubos son ductos de pared delgada para instalaciones
sin riesgo de daños mecánicos.
DUCTOS NO METALICOS
Están elaborados de material plástico (P.V.C.), no combustible y autoextinguiente. Existen de tipo rígido con pared gruesa, rígidos de pared delgada y
flexibles de tipo corrugado.
Algunas características de estos tipos de ductos no metálicos son las siguientes:
Ductos Rígidos de P.V.C. de Pared Gruesa
• Tienen gran resistencia mecánica.
• Son de tipo conduit para instalaciones sobrepuestas o embutidas
sobre pared o subterránea.
Ductos de P.V.C. de Pared Delgada
• Corresponden al llamado tubo negro que usualmente se expende en
tiras de 3 m, de longitud.
• Se utilizan de preferencia en instalaciones embutidas o sobrepuestas,
sin exposición a daños mecánicos.
Ductos Flexibles de P.V.C. Tipo Corrugado
• Comercialmente se le encuentra en rollos y su adquisición se efectúa
por metros.
• Con respecto a su aplicación se realiza de la siguiente forma:
- A la vista en sitios secos.
- Ocultos al interior de tabiquerías o entretechos.
- Embutidos, si sus características de resistencia mecánica
lo permiten.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
50
DIMENSIONAMIENTO DE LOS DUCTOS
En los distintos tipos de tuberías, la cantidad máxima de conductores se fija de
acuerdo al criterio siguiente : número de conductores, incluida la aislación de
cada uno de ellos, que puede ocupar un porcentaje de la sección transversal
de la tubería.
N° de conductores :
Porcentaje ocupado :
1,
2,
3 ó más
50%,
31%,
35%
Para establecer con rapidez y seguridad la capacidad de los diferentes tipos de
ductos, se utilizan las siguientes tablas normalizadas:
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBOS DE ACERO
BARNIZADO Y GALVANIZADO Y TUBO PLASTICO FLEXIBLE
Tipo de Ducto
DIAMETRO
NOMINAL
t.p.f.
t.a.
1/2"
5/8"
t.a.g.
t.p.f.
3/4"
1"
t.a.
1 1/4"
t.a.g.
1 1/2"
2"
SECCION
NOMINAL
NSYA
TW-THW
mm2
mm2
1,5
2,08
2,5
3,31
4
5,26
6
8,37
10
13,30
16
21,2
25
26.7
35
33,6
42,4
50
53,5
67,4
70
85,0
95
107,2
120
Cantidad de conductores
3
2
3
1
2
1
1
1
1
---
5
3
4
3
3
2
3
1
1
1
1
1
1
---
8
5
7
4
5
3
4
2
2
1
1
1
1
1
1
1
---
15
10
12
8
9
6
8
3
5
3
3
2
2
1
1
1
1
1
1
1
---
25
16
20
13
15
10
12
6
8
5
5
3
3
3
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
--
-24
30
19
23
15
19
9
12
8
7
5
5
4
4
4
3
3
2
2
2
1
1
1
1
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
---36
43
28
35
17
22
15
14
9
9
8
7
7
5
5
4
3
4
3
3
2
2
51
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBOS DE ACERO
BARNIZADO Y GALVANIZADO Y TUBO PLASTICO FLEXIBLE
Tipo de Ducto
DIAMETRO
NOMINAL
t.p.f.
t.a.
t.a.g.
1/2"
5/8"
t.p.f.
3/4"
t.a.
1"
t.a.g.
11/4"
11/2"
2"
SECCION
NOMINAL
mm2
Cantidad de conductores
NYA.T
1
1,5
2,5
4
6
10
7
6
3
3
1
1
10
7
6
4
3
1
16
13
7
6
5
3
30
25
16
10
7
5
--26
18
14
9
---26
22
13
----40
25
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBO DE PARED
GRUESA GALVANIZADOS (CAÑERIAS Y TUBERIAS NO METALICAS)
TIPO DE
DUCTO
DIAMETRO
NOMINAL
t.p.p
t.p.r.
c.g.
1/2"
16
mm
1/2"
t.p.p.
t.p.r.
3/4"
c.g.
1"
1 1/4"
1 1/2"
2"
2 1/2"
3"
t.p.p.
t.p.r.
c.g.
3 1/2"
4"
mm
110
26
18
16
13
11
10
7
7
6
5
4
3
3
2
27
19
17
14
12
10
8
7
6
5
5
4
3
2
SECCION
NOMINAL
TTU
CANTIDAD DE CONDUCTORES
mm2
8,37
13,30
21,2
26,7
33,6
42,4
53,5
67,4
85,0
107,2
126,7
152,0
177,3
202,7
253,0
304,0
380,0
506,7
--
-----
1
1
1
-----
1
1
1
1
1
1
1
-----
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
----
7
4
3
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
---
13
7
6
4
3
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
----
20
13
8
8
7
4
4
3
3
2
1
2
1
1
1
1
1
1
20
14
12
8
7
6
5
4
3
3
4
2
2
1
1
1
1
22
18
16
11
10
8
7
6
4
5
3
3
3
2
1
1
25
22
15
13
11
9
8
6
6
5
4
3
3
2
2
25
17
15
13
11
9
7
6
6
5
4
3
3
2
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
52
4"
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBO DE PARED
GRUESA (CAÑERIAS) Y TUBERIAS NO METALICAS
TIPO DE DUCTO
SECCION
NOMINAL
NSYA
TW-THW
mm2
mm2
t.p.p
t.p.r.
c.g.
1/2"
16
mm
1/2"
1,5
2,06
2,5
3,31
4
5,26
6
8,37
10
13,30
16
4
3
3
2
2
1
2
1
1
1
1
5
3
4
3
3
2
2
1
1
1
1
1
1
21,2
25
26,7
33.6
35
t.p.p.
3/4"
7
5
6
4
4
3
3
1
2
1
1
1
1
1
1
1
12
8
10
7
8
5
6
3
4
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
42,4
50
53,5
67,4
70
85,0
95
107,2
120
1"
20
13
16
11
13
8
10
5
6
4
4
3
3
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
126,7
150
152,0
177,3
185
202,7
t.p.r.
1 1/4"
36
23
28
19
22
14
18
9
11
7
7
5
5
4
4
4
2
2
2
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 1/2"
32
39
26
30
20
24
12
16
10
10
7
6
6
5
5
4
4
3
2
3
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
240
253,0
300
304,0
380,0
c.g.
400
506,7
2"
42
50
33
40
20
26
16
16
11
9
10
8
8
6
6
5
4
4
3
3
3
3
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
31
37
23
23
16
15
14
12
13
9
9
7
6
6
5
5
4
4
3
3
3
3
3
2
2
2
1
1
1
1
1
t.p.p.
t.p.r.
c.g.
2 1/2"
3"
3 1/2"
4"
mm
110
38
36
25
24
20
14
19
13
13
11
9
10
8
8
7
6
5
4
4
4
4
4
3
3
2
2
2
2
1
32
29
24
26
18
18
15
12
14
11
10
9
8
7
6
6
5
5
5
4
4
3
3
3
3
2
29
30
21
21
18
15
16
13
12
11
10
8
7
7
6
6
6
5
5
4
4
3
3
2
30
31
22
22
19
15
17
13
13
11
10
9
8
8
7
7
6
5
5
4
4
3
3
3
31
33
23
23
20
16
15
14
13
12
11
9
8
8
7
7
6
5
5
4
4
3
3
3
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBO DE PARED
GRUESA GALVANIZADOS (CAÑERIAS Y TUBERIAS NO METALICAS)
Tipo de Ducto
DIAMETRO
NOMINAL
t.p.p.
t.p.r.
1/2"
16
mm
SECCION
NOMINAL
NYA - T
mm2
1
1,5
2,5
4
6
10
c.g.
1/2"
t.p.p.
-
3/4"
t.p.r.
1"
1 1/4"
c.g.
1 1/2"
2"
Cantidad de Conductores
7
6
4
3
2
1
7
7
5
3
3
1
15
12
7
5
4
2
26
21
14
7
7
4
43
34
22
15
12
7
--39
26
21
13
---36
28
18
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
----47
29
53
4"
ACTIVIDADES
1
Visite una fábrica de conductores llevando como apoyo para sus consultas una guía que le permita obtener el máximo beneficio de la visita
técnica.
2
Prepare un muestrario de conductores y uno de ductos.
3
Apoyándose en la guía dada, prepare un informe de la visita.
4
Autoevalúese utilizando la Pauta de Observación que se incluye en la
página siguiente.
RESUMEN
En esta Unidad Modular se describen los materiales y elementos que configuran una instalación eléctrica.
Con respecto a los materiales, se explican los conductores y aislantes, y en
lo correspondiente a elementos, se señalan las características y funciones
de los interruptores, enchufes o tomas de corriente, portalámparas y cajas de
derivación.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
54
PAUTA DE OBSERVACION
Observando atentamente su trabajo, responda lo más objetivamente posible,
las siguientes preguntas. Esto le ayudará a evaluar la calidad de él.
• DEL PROCESO
SI
1
¿Recolectó los materiales indicados en la
guía o señalados por su profesor?
2
¿Reunió una cantidad adecuada de elementos,
al menos 8?
3
¿Preparó las muestras de modo que se aprecien
con facilidad sus características más notables?
4
¿Recurrió a fuentes de consultas para enriquecer
su trabajo?
5
¿Demostró interés por averiguar la mayor cantidad
de datos posibles y por lograr un trabajo completo?
NO
• DEL PRODUCTO
6
¿Los elementos de una misma familia aparecen
agrupados?
7
¿Cada elemento aparece identificado y/o con una
breve descripción?
8
¿Los elementos aparecen bien fijados a la base?
9
¿La presentación, en general es organizada,
limpia y prolija?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “Si”, lo felicitamos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
55
UNIDAD MODULAR N° 4
TECNOLOGIA DE LAS
UNIONES ELECTRICAS EN
CONDUCTORES DE COBRE
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
56
INTRODUCCION
Al realizar una instalación eléctrica, son numerosos los aspectos que deben
considerarse con el propósito de obtener un funcionamiento exitoso.
Cuando el técnico ejecuta su trabajo, una de sus preocupaciones principales
es lograr que todas las discontinuidades o interrupciones del alambrado de
los circuitos (uniones, empalmes, derivaciones, etc.) queden prácticamente
imperceptibles.
De esto precisamente trata esta Cuarta Unidad Modular.
Se parte conociendo las diversas herramientas que utiliza el instalador
electricista para preparar los materiales y efectuar las conexiones, para posteriormente explicar el proceso de unión entre conductores eléctricos en sus
distintas modalidades.
Realizar un trabajo acucioso en las uniones eléctricas es de máxima importancia, no sólo para la operación óptima del sistema sino que principalmente, por
la seguridad de las personas y de sus bienes materiales.
Trabajar esta Unidad, al igual que las anteriores, no constituye dificultad. Junto
al desarrollo de los conceptos se incluye gran cantidad de ilustraciones para
facilitar la comprensión.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
1
Identificar las herramientas que utiliza el instalador electricista para
ejecutar su trabajo, las características de cada una de ellas y sus usos.
2
Describir las herramientas que se utilizan para quitar la aislación de
los conductores y las que se emplean para realizar las conexiones
eléctricas.
3
Identificar las características de las uniones entre conductores eléctricos.
4
Ejecutar uniones entre conductores eléctricos.
5
Ejecutar uniones soldadas.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
57
HERRAMIENTAS PARA EL TRABAJO ELECTRICO
Previo al desarrollo del tema de las uniones eléctricas es importante conocer
las herramientas indispensables que debe manejar el técnico para que pueda
ejecutar eficientemente dichas uniones.
Las herramientas de uso general para el trabajo eléctrico son las siguientes:
• Alicates
• Destornilladores
• Navajas, cuchillos
• Martillos
• Sierra manual
• Limas
LOS ALICATES
Son herramientas de metal, compuestos de dos brazos trabados por un perno
o eje, que permite abrirlos y volverlos a cerrar. En una de las extremidades de
los brazos, se encuentran sus mandíbulas y de acuerdo a sus formas, pueden
servir para apretar, cortar o doblar. Los brazos deben estar recubiertos por un
material aislante.
Los tipos más comunes son:
• El alicate universal
• El alicate de corte
• El alicate de puntas
En la siguiente página se ilustran estos tipos de alicates.
ALICATE UNIVERSAL
ALICATES DE PUNTAS
ALICATE DE CORTE
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
58
ALICATE UNIVERSAL
Esta herramienta es muy utilizada para elaborar la unión de los conductores al
realizar una conexión eléctrica.
Los alicates construidos para quitar aislacion permiten realizar esta operación
con mayor rapidez y sin dañar el metal.
Las ilustraciones siguientes nos muestran dos de ellos.
A
B
TORNILLO DE REGULACION
El más sencillo es el alicate cuya abertura es regulable por un tornillo que permite cortar la aislación y quitarla. Otro tipo es el alicate de quita-aislación que al
accionarlo corta y quita la aislación en forma simultánea.
LOS DESTORNILLADORES
Los destornilladores son herramientas para girar tornillos, con un cuerpo cilíndrico de acero y con una de sus extremidades forjada en forma de cuña. La otra
punta va encajada sólidamente en un mango de material aislante.
En la figura siguiente
puede apreciarse
la forma de un destornillador
de paleta.
LA NAVAJA
Es la herramienta más usada para quitar la aislación de los conductores.
Está compuesta de una hoja de acero de aproximadamente 70 mm de largo,
con filo en un lado y que se pliega dentro de un mango.
El mango puede ser de madera o plástico duro y tiene una hendidura en la cual
penetra la hoja cuando no se utiliza.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
59
Es importante tener la precaución, al cerrar la
navaja, de evitar poner los dedos entre el mango
y la hoja.
Una herramienta, similar a la navaja, que también se utiliza para quitar la aislación de los
conductores, es el cuchillo.
Este se caracteriza porque la hoja se encuentra unida al mango y no se
pliega.
Su tamaño y forma son iguales a los de la navaja.
MANGO
HOJA
LOS MARTILLOS
Los martillos son herramientas de impacto, constituidas de un bloque de acero
sujeto a un mango de madera.
Los tipos de martillos más comunes son: el martillo de bola, el martillo de peña
y el martillo de plástico duro.
TIPOS DE MARTILLO
MARTILLO DE BOLA
MARTILLO DE
PLASTICO DURO
LA SIERRA MANUAL
La sierra manual es una herramienta usada para cortar materiales duros. Está
compuesta de un arco de acero con mango y de una hoja que se monta en el
arco.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
60
La ilustración siguiente muestra una sierra manual.
La hoja es de acero rápido o
al carbono, dentada y templada
y tiene agujeros en sus extremos
para ser fijada en el arco.
LAS LIMAS
Son herramientas de acero al carbono, dentadas y templadas que se usan en
la operación de limado manual.
Existen limas de diversas formas, tamaños y características que se adaptan a
distintas aplicaciones.
Un ejemplo de lima es el siguiente:
LOS SOLDADORES Y CAUTINES
De tanta importancia como las herramientas que se utilizan para quitar la
aislación de los conductores son los soldadores que el electricista usa para
realizar conexiones eléctricas.
Los soldadores son herramientas que se utilizan para efectuar soldaduras con
estaño. Según su método de calentamiento, se clasifican en soldadores de
caldeo y soldadores eléctricos.
SOLDADOR DE CALDEO
El soldador de caldeo está compuesto de una pieza de cobre generalmente en
forma de cuña, fijada a una varilla de hierro, con un mango aislante del calor .
En las figuras siguientes podemos observar las partes de un soldador y también el proceso de calentamiento por medio de una lámpara de soldar o de un
soplete de combustible gaseoso.
SOLDADOR
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
61
SOLDADOR CAUTIN ELECTRICO
El cautín eléctrico, como podemos apreciar en la ilustración siguiente, está
compuesto de una punta de cobre, fijada a un tubo metálico, dentro del cual
está ubicada la resistencia calentadora.
El tubo tiene acoplado un mango aislante desde el cual sale un cordón flexible
para la conexión eléctrica.
MANGO
RESISTENCIA
PUNTA DE COBRE
CONDUCTOR ELECTRICO
Con respecto a la punta de cobre del soldador podemos encontrarla en las
formas siguientes:
Con respecto a las condiciones de uso para soldar correctamente, la punta del
soldador debe estar estañada.
El estañado de la punta debe realizarse de la forma siguiente:
• Eliminando la escoria hasta dejar el cobre limpio.
• Calentando el soldador.
• Aplicando en la punta, pasta
desoxidante o resina.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
62
UNION ENTRE CONDUCTORES ELECTRICOS
Cuando dos conductores se ponen en contacto eléctrico a menudo se supone,
erróneamente, que el área de conducción eléctrica corresponde al área
geométrica del contacto.
Esta suposición, en la mayoría de los casos, es bastante lejana de la realidad.
Si observamos una superficie metálica bajo un microscopio, podemos verificar
que ésta se encuentra formada por una serie de protuberancias y depresiones
de distinto tamaño.
AI colocar dos superficies en contacto, veremos que las uniones posibles, sólo
corresponden a las zonas de protuberancias más sobresalientes y no a toda la
extensión física de la unión.
En forma gráfica, estos contactos se pueden visualizar de la forma siguiente:
La presencia de estos contactos puntuales genera altas densidades de
corriente en dichos puntos y calentamientos considerables.
11 12 13 14 15 16 17
Si la cantidad de estos contactos es insuficiente, por efecto de una mala unión
eléctrica, se originan puntos de máximo riesgo que se constituyen en fuentes
potenciales de incendios.
La unión eléctrica se lleva a cabo ante la necesidad de conexionar una línea
a los equipos, prolongar esta línea más allá de un límite dado, derivar un
arranque, empalmar un remate en una caja de derivación, etc.
Todo lo señalado convierte en exigencia la aplicación de técnicas apropiadas
para ejecutar uniones y lograr así el mejor contacto.
Considerando su forma de ejecución, las uniones eléctricas se clasifican en
dos grandes grupos:
• Uniones por presión.
• Uniones soldadas.
UNIONES POR PRESION
En algunos casos, esta técnica puede ser complementada por la soldadura de
los componentes involucrados, pero su característica fundamental está en que
los elementos a unir entran en contacto eléctrico por la acción mecánica del
procedimiento.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
63
A continuación se presentan las figuras que muestran la técnica para ejecutar
la unión por empalme entre dos o tres “alambres”.
EJECUCION DE LA UNION “EMPALME” ENTRE DOS O TRES ALAMBRES
Esta técnica consiste en presentar el alma de los conductores sin aislación,
cruzados (fig. a). Luego, con un alicate universal se le coge por el extremo y se
tuerce hasta lograr que la unión quede según las fig. b.
a)
a)
b)
b)
La unión debe quedar mecánicamente rígida, sin movimiento de sus conductores, pero no se debe exceder el límite elástico de los conductores en el proceso
de torsión.
Se utiliza en empalmes en el interior de cajas de derivación.
EJECUCION DE LA UNION “EXTENSION” ENTRE DOS LINEAS
Para extender un alimentador o línea, se procede a realizar las tareas que se
detallan e ilustran en la siguiente página.
• Se cruzan los conductores como se indica en las fig. a.
• Con ayuda de un alicate universal, se “tejen” sobre sí mismas las líneas
en unión.
• Esta herramienta permite realizar la unión con la presión necesaria.
• El proceso se ejecuta hasta obtener una presentación como en las fig. b
UNION “EMPALME” ENTRE DOS ALAMBRES
a)
a)
b)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
64
Este tipo de unión se utiliza para extender líneas en remate del material y para
unir líneas cortadas.
EJECUCION DE LA UNION “DERIVACION DESDE UN ALIMENTADOR”
En la secuencia siguiente se presenta una serie de uniones donde se realiza la
derivación desde un alimentador.
2
1
Derivación de un conductor
(alambre) de alta sección
desde una línea en alambre
Derivación de un conductor
de baja sección desde un
alimentador de alta sección
3
Derivación de un conductor
(alambre) de alta sección
desde un cable.
En las fig. 2 y 3, la unión se ejecuta con un conductor auxiliar de baja sección que
actúa como cordón de la derivación.
b)
a)
4
Procedimiento de derivación
de un cable multihebras desde
una línea en cable.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
65
UNIONES SOLDADAS
La soldadura se usa en las uniones eléctricas con el fin de aumentar las zonas
de contacto entre los conductores eléctricos. Para ello, se utiliza un material
de bajo punto de fusión que se adhiera a la superficie de estos elementos.
Durante años la soldadura requerida en las uniones eléctricas ha sido la de
estaño-plomo, debido a su bajo punto de fusión.
Sin embargo, en la actualidad, el uso del plomo ha sido prohibido en la mayoría
de los países desarrollados por su acción nociva para la salud humana. Particularmente en Chile, se están aplicando aleaciones alternativas al plomo como
por ejemplo las aleaciones de estaño-antimonio y estaño plata.
Estando el cobre limpio, libre de óxidos, en presencia de fundentes adecuados
y a la temperatura de fusión de la soldadura, estos materiales reaccionan,
adhiriéndose la soldadura a la superficie del cobre.
Este proceso se aprovecha para rellenar los intersticios entre los conductores
al realizar la unión.
El dibujo siguiente muestra una unión soldada:
Unión soldada
Es sabido que las soldaduras más comúnmente empleadas tienen malas
características mecánicas. Por este motivo la unión debe ser mecánicamente
resistente antes de agregar la soldadura.
Este antecedente ha originado una diversidad de modalidades para ejecutar
este tipo de uniones.
Técnica de la Soldadura
Llevar a cabo el proceso de estañado implica lo siguiente:
1 Utilizar la fuente de temperatura adecuada a la unión
(cautín de la potencia requerida).
2 Limpiar cuidadosamente las superficies a estañar.
3 Aplicar un fundente para proteger de la oxidación.
4 Aplicar temperatura desde abajo con la punta del cautín.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
66
En la figura siguiente puede apreciarse esta operación:
SOLDADURA DE ESTAÑO
ESTAÑADO DE
UN HILO
5 Poner soldadura a la unión.
6 Desplazar el cautín a través de la unión retirando simultáneamente
el estaño sobrante.
PRACTICA DE TALLER N° 1
Ejecute uniones entre conductores eléctricos y luego autoevalúese con
la Pauta de Observación que le entregamos.
PRACTICA DE TALLER N° 2
Ejecute uniones soldadas con plomo-estaño y luego autoevalúese con
la Pauta de Observación que le entregamos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
67
PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 1
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las
siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO
SI
1
¿Seleccionó correctamente las herramientas y
materiales adecuados para ejecutar la unión
de conductores?
2
¿Preparó correctamente los conductores a unión?
(¿Distribuyó, cortó, extrajo aislación?)
3
¿Ejecutó la unión procurando dejarla mecánicamente
rígida pero flexible y evitando que el material
se quiebre?
NO
• DEL PRODUCTO
4
¿La calidad mecánica de la unión es satisfactoria?
5
¿La aislación permanece sin daños?
6
¿El alma de cobre del conductor permanece intacta?
7
¿El trabajo en general se ve ordenado, limpio, prolijo?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir
aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o
consultar un especialista.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
68
PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 2
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las
siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO
SI
1
¿Seleccionó correctamente las herramientas y
materiales adecuados para ejecutar las uniones
soldadas?
2
¿Tomó las medidas de seguridad necesarias para
realizar esta operación?
3
¿Preparó correctamente los materiales a ser
soldados?
4
¿Aplicó el fundente?
5
¿Calentó los materiales a unir?
6
¿Aplicó la soldadura en forma correcta?
7
¿Eliminó el exceso de soldadura en forma correcta?
8
¿Verificó que la unión quedara en forna correcta?
NO
• DEL PRODUCTO
9
¿La soldadura se aprecia correcta, sin exceso ni déficit?
10
¿El estado de las aislaciones es satisfactorio?
11
¿El trabajo en general se ve ordenado, limpio, prolijo?
12
¿El trabajo fue realizado dentro del tiempo asignado?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir
aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o
consultar un especialista.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
69
RESUMEN
Esta Unidad sobre “Tecnología de las Uniones Eléctricas en Conductores de
Cobre”, desarrolla dos interesantes temas: el de las herramientas que se utilizan
para ejecutar el trabajo eléctrico y el de la unión entre conductores eléctricos.
Con respecto a las herramientas, se describen características y usos de los
alicates, destornilladores, navajas, martillos, sierra manual, limas y soldadores,
destacándose el hecho que algunas tienen funciones específicas para quitar la
aislación de los conductores y otras para realizar la conexión eléctrica.
En cuanto a las uniones eléctricas, se destaca la importancia de efectuarlas
aplicando las técnicas apropiadas, especialmente si existe la necesidad de
conexionar una línea a los equipos, prolongar esta línea más allá de un límite
dado, derivar un arranque o empalmar un remate en una caja de derivación.
También se explica la clasificación de las uniones en dos grupos: por presión y
soldadas.
De las uniones por presión se describen los procedimientos para efectuar
uniones “empalme entre dos o tres alambres”; “extensión entre dos líneas” y
“derivación desde un alimentador” y de las uniones soldadas, se destaca la
importancia de utilizarlas con el fin de aumentar las zonas de contacto entre
conductores eléctricos y se detalla la técnica para llevar a cabo la soldadura.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
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UNIDAD MODULAR N° 5
PREPARACION Y FIJACION
DE DUCTOS
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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71
19/11/02, 18:20:26
INTRODUCCION
Como todas las acciones que se realizan para Ilevar a cabo una instalación
eléctrica, la preparación y fijación de ductos requiere del dominio de
conocimientos especializados, de la comprensión de principios fundamentales,
de la demostración de actitudes deseables en el plano laboral y de las destrezas
para ejecutar el trabajo en forma eficiente.Esta Quinta Unidad Modular entrega
información sobre preparación de ductos metálicos y no metálicos.
Describe procesos de corte, eliminación de rebabas, fijación, preparación de
hilo, curvado, etc. Al mismo tiempo constituye un apoyo valioso para realizar
interesantes actividades de Taller con las que se pueden obtener valiosas
experiencias.
Siempre será importante tener presente que de la fase de preparación de
los materiales y componentes de la instalación eléctrica, específicamente lo
relacionado con el trabajo de tubería, dependerá en gran medida la seguridad
del sistema.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
1
Describir características técnicas y de aplicación de los ductos
normalizados.
2
Describir el proceso de preparación de tuberías metálicas y no metálicas
para ser utilizadas en las instalaciones eléctricas.
3
Describir las formas que adopta la fijación de ductos y las exigencias
técnicas para desarrollar este proceso en ductos metálicos y no
metálicos.
4
Identificar características de los soportes que se utilizan para la fijación
de tubería metálica y no metálica.
5
Ejecutar canalizaciones en ductos metálicos y no metálicos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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72
19/11/02, 18:20:28
DUCTOS NORMALIZADOS
Al implementar una instalación eléctrica, una de las tareas que debe Ilevarse a
cabo con suma rigurosidad es la de preparar y fijar los ductos.
Estos componentes del sistema eléctrico, los encontramos en el mercado de la
especialidad presentando variadas características.
La serie de ductos que se expenden son normalizados y se clasifican en dos
grandes grupos:
• Ductos metálicos.
• Ductos no metálicos.
DUCTOS METALICOS
A este grupo pertenecen las cañerías y los tubos.
La cañería es ferrosa y de pared gruesa y el tubo es ferroso pero de pared
delgada.
Usos de los ductos metálicos:
• En tubería no ferrosa (cobre - bronce).
Se usa en condiciones especiales, como por ejemplo, recintos de alta
corrosión
• En tubería ferrosa de pared delgada.
Se utiliza en los casos siguientes:
- En locales secos y húmedos.
- En fijaciones embutidas o a la vista (sobrepuesta) bajo techo.
Debe evitarse su uso en recintos con riesgo de explosión o a la vista con riesgo
de daño mecánico.
• En tubería ferrosa de pared gruesa (galvanizada).
Se utiliza en todo tipo de situaciones.
- A la intemperie
- Bajo techo
- Embutida
- Sobrepuesta
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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73
19/11/02, 18:20:31
DUCTOS NO METALICOS
En la actualidad, la tubería no metálica ha reemplazado a la metálica porque
presenta ventajas tales como:
• Son insensibles a los ambientes corrosivos.
• Son de larga duración, tanto a la intemperie como embutidas.
• Tienen buena aislación.
• Son impermeables.
• Frente a la presencia del fuego son retardantes de la llama.
Su uso debe evitarse en lugares con las características siguientes:
• Aquellos que presentan riesgo de explosión donde este tipo de
tubería queda expuesta a daños mecánicos severos.
• Los que tienen una temperatura que supera aquella para la cual la
tubería fue diseñada.
PREPARACION DE LOS DUCTOS
Antes de efectuar la canalización de una instalación eléctrica a través de una
tubería, ésta debe ser preparada, dimensionada y trabajada con el fin de tener
un resultado óptimo.
El proceso de preparación de la tubería, a pesar de tener una connotación
más mecánica que eléctrica, es importantísima para el buen funcionamiento
posterior de la instalación.
Veamos en qué consiste la preparación de la tubería metálica y de la no
metálica.
PREPARACION DE LA TUBERIA METALICA
El reglamento S.E.C. establece las exigencias mínimas que debe cumplir la
preparación y el trabajo en este tipo de ductos.
Dichas exigencias son las siguientes:
• Toda unión o empalme entre tuberías debe ser realizada por
coplas con hilo interior.
• Todo corte que se deba realizar en la tubería, debe ser
convenientemente suavizado, eliminando puntas y rebabas.
Así se evita el peligro de rasgar aislaciones de conductores
durante el alambrado.
• Toda llegada a cajas de derivación o tableros, debe ser fijada a
través de tuercas y contratuercas, tuerca y boquilla u
otro sistema aprobado.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
74
74
19/11/02, 18:20:35
• Para “hilar” los extremos del ducto sin hilo, se debe proceder a
roscar el material fijando adecuadamente el tubo en un tornillo
o prensa para luego proceder a confeccionar el hilo
correspondiente, proceso que finalmente debe ser terminado
con la eliminación de las rebabas correspondientes.
PREPARACION DE TUBERIA METALICA
Unión o empalme entre tuberías
realizadas por coplas con hilo
interior.
Corte de tubería y eliminación
de puntas y rebabas.
Fijación de llegadas a
cajas de derivación.
Preparación del hilo del extremo
de un ducto sin hilo.
EL CURVADO
El proceso de curvar un ducto tiene por objetivo modificar el sentido del tubo,
sin alterar su diámetro interior.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
75
75
19/11/02, 18:20:40
En relación con este proceso, es importante tener presente que entre 2 cajas
o accesorios no deben existir más de dos curvas en el tramo de un mismo
ducto.
Esta situación puede apreciarse en la ilustración siguiente:
Otro antecedente que debe considerarse para curvar un ducto metálico, es que
el radio de la curvatura esté en función del diámetro del ducto.
CURVADO A MAQUINA
El curvado a máquina es un procedimiento que se realiza por medio de
la curvadora manual o el curvador de banco. Las ilustraciones siguientes
muestran aspectos principales de ambas máquinas.
CURVADOR DE BANCO
CURVADORA MANUAL PORTATIL
El curvado a máquina utilizando la curvadora manual portátil o el curvador de
banco, se realiza de la siguiente forma:
- El tubo que se quiere curvar se introduce en la garganta de la polea.
- A través de una mordaza de apriete se coloca la guía en contacto con
el tubo. Este ha sido bloqueado con un gancho de fijación.
- El giro de la palanca obliga al tubo a curvarse alrededor de la polea.
- La guía tiene por misión repartir las presiones sobre un cierto trozo del
tubo, evitando así su aplastamiento y arrugamiento.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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76
19/11/02, 18:20:46
RADIOS DE CURVATURA
Un aspecto que es muy importante tener presente al efectuar el curvado de
tubos es lo concerniente al radio de la curvatura.
A continuación se presenta la fórmula de cálculo y el gráfico que permite
demostrar dicho radio.
L
•
πR
R
2
L = 1,57 R
La tabla que se incluye muestra los radios de curvatura que corresponden para
tuberías metálicas.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
77
77
19/11/02, 18:20:48
RADIOS DE CURVATURA PARA TUBERIAS METALICAS
Diámetro nominal de la
tubería (pulgadas)
5/8
1/2
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
21/2
3
3 1/2
5
6
mm
Radio de curvatura al
centro del tubo (mm)
159
127
191
254
318
381
508
635
762
889
1270
1524
100
100
120
180
200
250
300
400
450
550
750
900
PREPARACION DE LA TUBERIA NO METALICA
Las exigencias establecidas para la canalización con ductos metálicos, son
aplicables también a la tubería plástica o de P.V.C.
CORTE DE TUBOS PLASTICOS RIGIDOS
Los tubos plásticos rígidos se cortan usando un marco de sierra con hoja
similar a la de cortar tubos de acero (32 dientes por pulgada).
Para ejecutar el corte no es
necesario ocupar una prensa para
tubos, sólo se necesita un punto de
apoyo firme.
El corte debe quedar lo más a escuadra posible y las rebabas producidas
deben eliminarse con un cuchillo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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CURVADO DE TUBOS PLASTICOS RIGIDOS
Para realizar el curvado de este tipo de tubos, es necesario preparar
previamente plantillas de curvas y tapones de maderas.
Las plantillas de curvas se hacen en madera de un espesor de 2” y de los
radios más usados. Se confeccionan en dos formas:
• Las tipo “A”, que sirven para hacer curvas de 90º con distintos radios.
Ej.: 7 cm ó 5 cm.
• Las tipo “B”, que sirven para hacer curvas de 90º o más y son usadas
para curvas tipo cacha de bastón.
PLANTILLA TIPO "A" Y TIPO "B"
r = 7 cm
r = 10 cm
A
B
r = 5 cm
Los tapones de madera son de gran utilidad para insertarlos en los extremos
de los tubos.
Para realizarlos se utiliza
madera blanda
especialmente de álamo.
TAPONES DE MADERA
TUBO
TAPON
Además de preparar plantillas y tapones es necesario también harnear arena
fina y secarla con lámpara, soplete u otro sistema parecido.
RELLENO DE TUBOS
Una vez que se ha cortado el tubo, eliminado las rebabas y trazado las curvas,
se taponea un extremo de él y se comienza a rellenar de arena por el otro
extremo.
• Con un madero pequeño se golpea el tubo para
apisonar la arena.
• Una vez Ileno el tubo y bien apisonada la arena, se
pone el otro tapón.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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19/11/02, 18:20:57
• Preparado el tubo, se calienta en toda la extensión
que corresponda a la curva hasta que quede totalmente flexible.
• Realizada la operación anterior, se
pone el tubo en la plantilla
cuidando que la marca del tubo calce
con la marca de comienzo de
la curva en la plantilla.
Una vez que el tubo toma la forma en la plantilla, se enfría con un huaipe con
agua.
Hechas las curvas correspondientes se quitan los tapones y se retira la arena.
ACOPLAMIENTO DE LOS TUBOS
Los acoplamientos entre tubos se hacen en la forma siguiente:
TUBO PLASTICO
MANDRIL DE MADER
• Utilizando un mandril de madera se expande el extremo de uno de
los tubos.
El mandril se introduce girando en la punta del tubo recalentado.
• Expandido el tubo, se deja enfriar con el mandril puesto.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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19/11/02, 18:21:02
• Al momento de armar las tuberías, los acoplamientos se pegan con
adhesivo plástico especial.
ACOPLAMIENTO DE TUBOS A LAS CAJAS
La unión de los tubos a las cajas se hace por medio de boquillas
normalizadas.
Las boquillas pueden ser de dos tipos:
• De conexión interior
• De conexión exterior
Estas boquillas están compuestas de dos piezas: una que va unida al tubo y
por el exterior de la caja y la otra que va al interior de la primera y por dentro
de la caja.
TUBO
BOQUILLA
CAJA
BOQUILLA DE CONEXION INTERIOR
BOQUILLA DE CONEXION EXTERIOR
Al armar las tuberías, estas boquillas se pegan con el mismo adhesivo usado
para las coplas.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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FIJACION DE DUCTOS
Considerando la norma S.E.C., la forma y el tiempo en que se efectúa, la
fijación de los ductos establece la siguiente clasificación:
PRE EMBUTIDOS
Corresponde a la canalización que se efectúa en forma paralela con el avance
estructural de la construcción.
En esta canalización, los ductos son integrados a la estructura de la edificación,
quedando, de este modo, al interior de lozas, cadenas, murallas, tabiques, etc.
EMBUTIDOS
Corresponde a la canalización que se aloja en el interior de ranuras hechas con
el fin de contener los ductos y accesorios de la instalación.
Dichas ranuras, una vez utilizadas, son cubiertas con revoque. Esto con el
propósito de dar las terminaciones a la estructura de la edificación.
SOBREPUESTOS
Este tipo de canalización se fija directamente sobre murallas o tabiques. Por tal
razón el factor estético es muy importante.
FIJACION DE DUCTOS
EMBUTIDOS
SOBREPUESTOS
SOPORTES DE FIJACION
Para realizar la fijación de las tuberías es necesario el empleo de soportes.
Este componente tiene características específicas dependiendo si el ducto es
metálico o no metálico.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
82
SOPORTE PARA LA FIJACION DE TUBERIA METALICA
En este tipo de soporte, para tubería metálica ya sea, sobrepuesta o embutida,
su separación no debe ser superior a 1,5 m.
1 ≤1,5 mt
SOPORTE PARA LA FIJACION DE DUCTOS NO METALICOS
Para ductos de PVC, se establecen los siguientes valores máximos de
distancia entre soportes:
Diámetro en Pulgadas
1/2 - 3/4
1-2
21/2 - 3
31/2 - 5
6
mm
Separación Máx.
entre soportes (m)
127 - 191
254 - 508
635 - 762
889 - 1270
1524
1.20
1.50
1.80
2.00
2.00
ACTIVIDADES
1
Visite un local donde vendan elementos para la fijación de canalización
eléctrica.
2
Consulte por las características de estos productos: Obsérvelos y tome
nota de los aspectos que estime más relevantes.
PRACTICA DE TALLER N° 1
Ejecute una canalización en ducto metálico y luego auto evalúese con la
Pauta de Observación que le entregamos.
PRACTICA DE TALLER N° 2
Ejecute una canalización en ducto no metálico y luego auto evalúese con
la Pauta de Observación que le entregamos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
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PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 1
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las
siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO
SI
1
¿Seleccionó en forma correcta las herramientas de
trabajo y los materiales necesarios para realizar
trabajo?
2
¿Preparó adecuadamente los materiales a utilizar
en una canalización en ducto metálico?
3
¿Realizó las curvas según las especificaciones?
4
¿Ejecutó el hilo en la tubería con ayuda de las
herramientas adecuadas?
5
¿Comprobó la calidad del roscado y eliminó
las rebabas?
6
¿Ejecutó correctamente las uniones entre ductos?
NO
• DEL PRODUCTO
7
¿Las terminaciones del trabajo se ajustan a las
especificaciones técnicas?
8
¿Las uniones aparecen correctamente realizadas?
9
¿El roscado cumple con las exigencias técnicas?
10 ¿La calidad del trabajo, en general, es satisfactoria?
11 ¿La presentación corresponde a un trabajo técnico
serio y acucioso?
12 ¿El tiempo de ejecución es el adecuado?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir
aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o
consultar un especialista.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 2
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las
siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO
SI
1
¿Seleccionó en forma correcta las herramientas de
trabajo y los materiales necesarios para efectuar
trabajo?
2
¿Preparó adecuadamente los materiales a utilizar
en una canalización en ducto metálico?
3
¿Ejecutó las curvas según las especificaciones?
4
¿Preparó ductos para uniones, utilizando copias
o ejecutando el trabajo directamente con ayuda
de temperatura?
5
¿Ejecutó correctamente las uniones?
6
¿ Comprobó la calidad de la unión?
NO
• DEL PRODUCTO
7
¿La terminación del trabajo se ajusta a las
especificaciones técnicas?
8
¿La calidad del trabajo, en general, es satisfactoria?
9
¿La presentación corresponde a un trabajo técnico
serio y acucioso?
10 ¿El tiempo de ejecución se ajusta al asignado por
el profesor?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir
aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o
consultar un especialista.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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la Pauta de Observación que le entregamos.
RESUMEN
Esta Unidad desarrolla los temas correspondientes a preparación y fijación de
ductos que se utilizan en instalaciones eléctricas.
Señala la clasificación en ductos metálicos y no metálicos destacando sus usos
y en especial las ventajas de la tubería no metálica por sobre la metálica.
Con respecto al proceso de preparación de la tubería metálica se enuncian las
exigencias del Reglamento S.E.C. al respecto y se detalla el procedimiento de
curvado a máquina con curvadora manual o con curvador de banco. En lo que
corresponde a la tubería no metálica, se explican los procesos de corte de tubos
plásticos rígidos, el curvado de este tipo de tubos, acoplamiento y fijación.
En relación con el corte, se plantea la exigencia que quede lo más a escuadra
posible y con las rebabas eliminadas.
En cuanto al curvado, se enfatizan las necesidades de preparar previamente
las plantillas de curvas y tapones de madera, realizar el harneado de arena fina
y el relleno de los tubos para facilitar el proceso.
Sobre el acoplamiento, se describe el procedimiento para llevarlo a cabo entre
tubos y de tubos a cajas.
Finalmente, sobre el proceso de fijación, se definen las tres modalidades: pre
embutidos, embutidos y sobrepuestos y se describen algunas características de
los soportes que se emplean para la fijación de tubería metálica y no metálica.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 5
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UNIDAD MODULAR N° 6
CIRCUITOS ELECTRICOS
DE ALUMBRADO
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UNIDAD 6
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19/11/02, 19:05:43
INTRODUCCION
Con esta Unidad Modular finalizamos un aspecto muy importante de los usos
del cobre en las instalaciones eléctricas.
Hemos revisado una gran cantidad de información sobre el Reglamento
Eléctrico: protecciones eléctricas, tecnología de los materiales, tecnología de
las uniones eléctricas en conductores de cobre y preparación y fijación de
ductos.
Todos estos antecedentes conforman la base de conocimientos para
comprender mejor los contenidos de esta Unidad y para poder realizar en
forma práctica muchas de las tareas específicas que requiere una instalación
eléctrica de alumbrado.
Ahora podrá informarse sobre los circuitos eléctricos de alumbrado, los
elementos de mayor uso en instalaciones de este tipo y muy especialmente,
sobre el sistema de puesta a tierra.
A través del desarrollo de las Unidades se explicaron una serie de procedimientos
para ejecutar una instalación eléctrica de alumbrado y se destacaron una vez
más las cualidades insuperables del cobre como elemento fundamental en la
elaboración de conductores.
Sabemos que el contenido y las actividades que se proponen, serán de su
mayor interés ya que contribuirán a su formación profesional.
Le deseamos éxito.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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19/11/02, 19:05:45
OBJETIVOS
Al término de la Unidad esperamos que Ud. esté en condiciones de:
1 Identificar los circuitos básicos de alumbrado, sus características,
aplicaciones y esquemas de representación gráfica.
2 Explicar partes y aspectos básicos de funcionamiento de las lámparas
fluorescentes.
3
Explicar aspectos básicos del sistema de puesta a tierra y sus
características .
4 Describir las características que debe presentar el terreno para ejecutar
en forma correcta una puesta a tierra.
5 Identificar tipos de electrodos de puesta a tierra y las características
propias de cada sistema.
6
Identificar los métodos de medición de las puestas a tierra, las
precauciones en la aplicación de métodos y las recomendaciones para
efectuar la medición con eficiencia.
7 Ejecutar circuitos eléctricos de alumbrado y alarma.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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19/11/02, 19:05:47
CIRCUITOS BASICOS DE ALUMBRADO
Un circuito de alumbrado tiene por objetivo iluminar artificialmente un recinto en
el que se realizan actividades humanas.
Según su grado de complejidad y uso, los circuitos eléctricos de alumbrado se
clasifican en :
•
•
•
•
•
•
•
Circuito de efecto simple ó 9/12
Circuito de doble efecto ó 9/15
Circuito de triple efecto ó 9/32
Circuito de combinación escalera ó 9/24
Circuito de enchufe
Circuito fluorescente.
Circuito de alarma.
Con el fin de lograr el nivel de iluminación requerida, se ha desarrollado una
tecnología que considera la intervención de determinados elementos.
De los elementos de iluminación existentes, los de mayor uso en instalaciones
de alumbrado son las lámparas incandescentes y las lámparas fluorescentes.
Veamos las características de cada una de ellas.
LAMPARA INCANDESCENTE
Este tipo de lámpara se compone de las siguientes partes:
FlLAMENTO : Es la parte más importante de la lámpara. Se fabrica de un metal
(tungsteno o wolframio) que tiene un punto de fusión muy alto (3.400° C) y en
forma de hélices.
AMPOLLA : Es de vidrio e impide que el filamento entre en contacto con el
oxígeno del aire para evitar que se queme. Se vacía el aire del interior y se llena
de un gas inerte (mezcla de argón y nitrógeno).
HILOS CONDUCTORES : Llevan la corriente desde el casquillo al filamento.
Están hechos de hierro, níquel y cobre.
SOPORTE DE VIDRIO: Sirve de apoyo a los conductores y los aísla
eléctricamente.
CASQUILLO : Es el soporte de la lámpara. A través de él penetra la corriente
eléctrica. Está formado por la rosca y el contacto central. Entre ambos hay un
anillo de vidrio. Los hay de varios tipos, siendo los más comunes de rosca y,
entre estos, el E-27.
SOPORTE DEL FlLAMENTO : Son unos alambres de molibdeno que impiden
la deformación del filamento.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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19/11/02, 19:05:50
Las figuras siguientes muestran las partes de una lámpara incandescente y los
tipos de casquillos que comúnmente se utilizan.
AMPOLLA
FILAMENTO
SOPORTE
FILAMENTO
HILOS
CONDUCTORES
SOPORTE DE VIDRIO
CASQUILLO
LAMPARA DE INCANDESCENCIA
E10
(EC 10)
IEC 7004 - 22
DIN 49610
EP 10
IEC 7004-30
DIN 49710
E14
IEC 7004-23
DIN 49615
E27
IEC 7004-21
DIN 49620
E40
IEC 7004-24
DIN 49625
DIVERSOS TIPOS DE CASQUILLOS
El funcionamiento de la lámpara incandescente sigue el proceso que se indica:
AI paso de la corriente eléctrica, el filamento se calienta, alcanza una
temperatura de 2.200 °C, lo cual hace que se ponga incandescente (color
rojo blanco), emitiendo luz. Debido a esta temperatura, el filamento sufre una
pérdida de material por evaporación del mismo. Esto se evita en gran medida
enrollando el filamento en forma de hélice (simple, doble, etc.).
LAMPARA O TUBO FLUORESCENTE
Una lámpara o tubo fluorescente es una fuente de descarga eléctrica en una
atmósfera de vapor de mercurio a baja presión. La luz se genera en ellos por
fluorescencia.
El tubo fluorescente consta de las siguientes partes:
• Tubo de cristal de distintas longitudes y diámetro normalizado, recubierto
en su superficie interior de una sustancia fluorescente en forma de polvo.
Según la composición de esta sustancia, el color de la luz emitida será
distinto. En el espacio interior del mismo, se ha introducido una mezcla
que consta de argón a baja presión y una gota de mercurio.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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91
19/11/02, 19:05:55
• Casquillos, situados a ambos extremos del tubo y que soportan los
filamentos (electrodos) o contactos.
• Filamentos o electrodos en espiral doble o triple de wolframio
recubiertos de óxidos. Estas son sustancias que emiten o liberan
electrones a altas temperaturas.
Las ilustraciones siguientes muestran las partes y principio de funcionamiento
de un tubo o lámpara fluorescente y los símbolos con que se representa.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
EL BALLAST
El ballast es un aparato que consta de las partes siguientes:
• Un cuerpo compuesto por un arrollamiento o bobina sobre un núcleo de
chapas magnéticas.
• Una carcaza con los terminales de salida.
• Una sustancia de poliéster entre carcaza y núcleo como aislamiento y
reductor de zumbido.
La figura siguiente representa un ballast. Se pueden apreciar sus partes, la
lectura que incluye en su frente y el símbolo con que se le representa.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
92
Este balasto es de los que normalmente se utilizan en montajes para tensión
de red igual a la tensión de cebado.
EL PARTIDOR O CEBADOR
El cebador de destellos, conocido también como partidor, está constituido por
dos electrodos o lámparas separadas que se doblan y unen por la acción del
calor.
Están situadas dentro de una ampolla de vidrio con gas neón a baja presión.
Fuera de la ampolla se encuentra un condensador de pequeña capacidad que
tiene por misión absorber la energía de ruptura en la apertura de las láminas.
Todo ello, a su vez, está contenido en un cilindro de aluminio o plástico en cuya
parte inferior se sitúan los contactos o patillas. Al aplicarle tensión, une las
laminillas cerrando el circuito durante un instante y dando paso a la corriente
a través de los filamentos del tubo. Su apertura origina que la reactancia
produzca una sobre tensión que da lugar a su vez, a la ionización o descarga
en la lámpara.
La ilustración siguiente muestra el cebador o partidor y sus partes
1
2
4
3
1. Ampolla de vidrio llena de gas neón.
2. Laminillas bimetálicas
3. Soporte
4. Condensador antiparasitario.
En relación con los circuitos básicos de alumbrado, mencionados al inicio de
esta Unidad, se describen sus características fundamentales y aplicaciones
y se presentan en forma gráfica los esquemas prácticos o de desarrollo y los
unilineales.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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93
19/11/02, 19:06:03
CIRCUITO DE EFECTO SIMPLE (9/12)
El circuito 9/12, corresponde en alumbrado al esquema lámpara o grupo de
lámparas que son comandadas desde un sólo interruptor de efecto simple.
Se aplica en todo tipo de instalaciones eléctricas de alumbrado tales como
bodegas, dormitorios, cocinas, etc.
TDA
N F
ESQUEMA
9/12
UNILINEAL
PRACTICO O DESARROLLO
CIRCUITO DE DOBLE EFECTO (9/15)
Este circuito corresponde al esquema de dos lámparas o dos grupos de
lámparas que son comandadas independientemente desde un sólo punto o
placa interruptor.
Es utilizado comúnmente en baño-pasillo; patio-cocina; closet-dormitorio, y
otros porque tiene la ventaja de controlar dos centros de alumbrado desde un
sólo punto.
ESQUEMA
TDA
N
F
a b 9/
15
a
3
a
b
a
b
PRACTICO O DESARROLLO
b
UNILINEAL
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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94
19/11/02, 19:06:06
CIRCUITO DE TRIPLE EFECTO (9/32)
El circuito 9/32 representa al esquema de alumbrado, en el cual se comandan
independientemente a tres centros luminosos de lámparas individuales o
grupos de lámparas, desde un sólo punto de control.
Se aplica para el control sectorizado de iluminación en recintos de alta
densidad de lámparas tales como oficinas bancarias, locales comerciales y
naves industriales.
ESQUEMA
TDA
N
F
c
c
4
a
4
a
9
a b c
b
a
b
c
32
b
UNILINEAL
PRACTICO O DESARROLLO
CIRCUITO DE COMBINACION ESCALERA (9/24)
La característica de este circuito de alumbrado, está en la posibilidad de
controlar desde dos puntos diferentes, los estados ON-OFF de un centro
luminoso (lámpara o grupo de lámparas).
El uso de este tipo de circuito es indispensable en escaleras (dos o más pisos);
pasillos largos; habitaciones con doble acceso, etc.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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95
19/11/02, 19:06:10
ESQUEMA
TDA
N F
9/
24
9/
24
3
PRACTICO O DESARROLLO
3
UNILINEAL
CIRCUITO DE ENCHUFES
Este circuito tiene la característica de extender las líneas de alimentación (fase
y neutro más tierra de protección) hasta todos los puntos donde se requiera
alimentación eléctrica.
Es importante tener presente que a lo menos debe existir un enchufe por cada
9 m de perímetro o fracción en cada habitación.
.
ESQUEMA
N
TDA
TF
3
3
PRACTICO O DESARROLLO
3
UNILINEAL
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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96
19/11/02, 19:06:15
CIRCUITO FLUORESCENTE
La lámpara fluorescente, a diferencia de la incandescente, requiere de una serie
de elementos adicionales para poder operar con eficiencia y ser conectada a la
red de alumbrado.
Según sea el tipo de equipo, el circuito de la lámpara fluorescente presenta
algunas variaciones. Esto da origen a la siguiente clasificación:
• Equipo simple.
• Equipos dobles.
- con ballast simple
- con ballast compensados
COMPONENTES DE UN CIRCUITO FLUORESCENTE
• BALLAST
Bobina de alta inductancia cuyo objetivo es el de “cebar” el encendido de la
lámpara y luego actuar como limitador de la corriente que la atraviesa.
Se asocia en serie con el tubo.
• PARTIDOR
Corresponde a un dispositivo “interruptor” de neón que se asocia en serie con
los filamentos del tubo, dando la señal que permite que éstos se calienten y
encienda el tubo.
ION DE MERCURIO
ATOMO DE MERCURIO
SUSTANCIA LUMINISCENTE
CLAVIJA
ESPIRAL
ELECTRON
TUBO DE VIDRIO
SOPORTE
CASQUILLO
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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97
19/11/02, 19:06:19
BASES
Las hay simples y compuestas. Están destinadas a fijar mecánicamente el
tubo y el partidor y desenergizarlo eléctricamente.
P
T
T
T
N
B
P
F
N
B
F
FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS
DE ALUMBRADO FLUORESCENTE
Considerando el montaje básico para la conexión individual de una lámpara
fluorescente, el funcionamiento puede describirse en tres fases:
Fase 1. Al dar tensión al circuito, ésta queda aplicada entre los extremos de
las láminas bimetálicas del cebador (1 ), produciéndose una descarga
entre ambas a través del gas neón. Las láminas se calientan y se
provoca una curvatura que las une, o sea, se cierra por un instante
el circuito circulando corriente por los filamentos o electrodos de la
lámpara (2).
Fase 2. El paso de la corriente por los filamentos produce una
incandescencia en los mismos, emitiendo una nube de electrones
a su alrededor. AI ocurrir esto, las laminillas del cebador se enfrían
separándose y abriendo el circuito, momento en el que el balasto (3)
lanza un impulso de tensión o sobre tensión que provoca la descarga
o ionización del gas a través del tubo.
Fase 3. Nos encontramos aquí con un gas ionizado dentro del tubo y con unos
filamentos por los que no pasa corriente, pero que, sin embargo, pasan a
ejercer la función de cátodo y ánodo alternativamente al existir una tensión
alterna entre sus extremos. El choque de los electrones que se dirigen de
cátodo a ánodo con los átomos de mercurio, produce una energía que, en
forma de radiación ultravioleta de onda corta (253,7 mm), incide sobre la
sustancia fluorescente que recubre el interior del tubo transformándose en
radiación de onda larga visible.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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98
19/11/02, 19:06:24
Los equipos de iluminación fluorescente son muy utilizados por sus
características, entre las que se destacan:
•
•
•
•
Gran rendimiento luminoso.
Larga vida útil.
Baja temperatura de funcionamiento.
Baja luminancia.
CIRCUITOS DE ALARMA
Los circuitos de alarma, corresponden en alumbrado, a instalaciones de “extra
baja” tensión, las cuales para su funcionamiento requieren de un transformador
reductor normalizado en estos esquemas de 220/12 (V).
El propósito de los esquemas de alarma, es proveer a las instalaciones de los
circuitos timbre de llamada.
Son de gran uso como señalización de llamada en casas habitación,
departamentos, industrias, etc. por la sencillez de la circuitería y el bajo costo
de los equipos.
ESQUEMA PRACTICO
UNILINEAL
TDA
EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Como se mencionó anteriormente, en la Unidad Modular que describe los tipos
de protecciones eléctricas, el objetivo de una puesta a tierra es asegurar, que
ante la presencia de tensiones de contacto indirecto en carcazas, gabinetes o
partes metálicas de equipos eléctricos, estos valores no superen los niveles de
seguridad: 65 V en ambientes secos y 24 V en ambientes húmedos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
99
99
19/11/02, 19:06:28
CARACTERISTICAS DE UNA PUESTA A TIERRA PARA PROTECCION
La puesta a tierra para protección corresponde al conjunto de electrodos y
partes conductoras que en contacto con tierra, permiten drenar hacia ésta,
todas las corrientes de falla, peligrosas para la integridad de las personas.
Esto puede apreciarse en la ilustración siguiente:
Ι
F
Toda pieza conductora que no forme parte del circuito eléctrico, debe ser
conectada a tierra a través de un conductor de tierra de protección, conectado
a su vez al electrodo de puesta a tierra.
En el dibujo siguiente se explica gráficamente lo señalado:
CARCAZA METALICA
CONDUCTOR
PUESTA A TIERRA
TOMA TIERRA
EJECUCION DE UNA PUESTA A TIERRA
Al ejecutar una puesta a tierra es muy importante conocer la naturaleza del
terreno donde se hará la instalación. Por ejemplo: su resistividad, temperatura
y humedad.
Con respecto a la resistividad del terreno, cuanto menor sea, más fácilmente se
pueden alcanzar valores bajos para la resistencia de la instalación de tierra.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
100
100
19/11/02, 19:06:31
La tabla siguiente ilustra este concepto:
Resistividad
ohm-metro
Tipo de terreno
10 a 100
Terreno orgánico húmedo
100 a 200
Terreno orgánico pero no húmedo
400 a 800
Terreno guijoso
1000 ó más
Terreno rocoso
Ejemplo
RESISTIVIDAD (Ω - m)
La resistividad del terreno varía con la temperatura y el grado de humedad.
Por esta razón, no es aconsejable efectuar mediciones de la resistencia de la
instalación de tierra cuando la temperatura es excesivamente alta o cuando el
terreno está impregnado de agua debido a lluvias recientes.
-20
-10
0
10
20
0
10
20
30
40-
TEMPERATURA (°C)
HUMEDAD (%)
Variación de la resistividad del terreno en función de la
temperatura
Variación de la resistividad del terreno en función del
porcentaje de humedad.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
101
101
19/11/02, 19:06:35
La variación de la resistividad del terreno en función de la temperatura y la
humedad podemos observarla en el gráfico que se incluye.
TIPOS DE ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA
Las ilustraciones siguientes corresponden a electrodos de barra, conductores
enterrados y malla a tierra.
BARRA VERTICAL
Al momento de elegir el tipo de electrodo es
indispensable considerar la superficie del
terreno para la puesta a tierra.
Otro aspecto también de gran importancia
que se debe tener presente, lo constituyen las
características propias de cada sistema.
PUESTA A TIERRA CON ELECTRODOS DE
MALLAS
CONDUCTORES ENTERRADOS
2
R
d
1. CONSTRUCCION
( por ejemplo cabina)
2. MALLA
R. Radio:
Lo más amplio posible
a fin de reducir las tensiones
de paso periféricas
VER DETALLE
BARRAS
ENTRE 05 Y 10 M
ENTRE 05 Y 10 M
ENTRE 0
TUBO DE CEMENTO
100 mm MINIMO
0,40 MTS MINIMO
80°
A LA INSTALACION
ELECTRODO RADIAL
ELECTRODO EN MAL LADO
ELECTRODO ANULAR
DETALLE DE CAMARILLA
DE MEDIDA
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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102
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MALLA
Este sistema de puesta a tierra resulta ser el más eficaz.
Se construye con conductor de cobre de una sección mínima de 16 mm2
a una profundidad de 60 cm y con un área que debe ser coherente con los
requerimientos del sistema.
PUESTA A TIERRA CON ELECTRODOS DE BARRA
Los electrodos de barra originan puestas a tierra de valores muy altos para
los requerimientos del sistema por lo que comúnmente se les combina con
protectores diferenciales.
PUESTA A TIERRA CON LOS CONDUCTORES ENTERRADOS
Los conductores enterrados en forma horizontal constituyen una buena solución
cuando la longitud de éstos es importante y las condiciones del terreno, óptimas
(baja resistividad específica).
MEDICION DE LAS PUESTAS A TIERRA
Para la medición de las puestas a tierra hoy en día existen una serie de
métodos basados en la moderna tecnología de instrumentos disponibles en
el mercado; en todos ellos la idea central es capturar una señal medible de
corriente inyectada a la puesta a tierra y con la medición de la elevación de
potencial entre la puesta a tierra y un punto remoto de terreno se obtiene por
ley de Ohm : RT = V / I.
Los metodos tradicionales, los podemos resumir en:
• Método de la caída de tensión.
• Método de medición a través de un medidor de resistencia a tierra
METODO DE LA CAIDA DE TENSION
REGULADOR DE TENSION
TRANSFORMADOR DE
AISLAMIENTO 220/220 V
MEDIDOR DE RESISTENCIA
A TIERRA
VOLTIMETRO DE GRAN
RESISTENCIA (10.000 OHMIOS)
AMPERIMETRO DE RESISTENCIA
MUY BAJA
Rt= V
I
ELECTRODO SOMETIDO A PRUEBA
>5L
>5L
Procedimiento
voltamperimétrico
SONDA DE
TENSION
>5L
SONDA DE
CORRIENTE
>5L
Procedimiento con
medidor de tierra
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
103
PRECAUCIONES EN LA APLICACION DEL METODO
1
Utilizar corriente alterna (es desaconsejable el empleo de corriente
continua ya que con ella se producen fenómenos de polarización).
2
Verificar las condiciones de cero de los instrumentos y tamborilear en
ellos suavemente con el dedo durante la medición.
3
Al emplear el sistema voltamperimétrico, comprobar que el voltímetro
no indique tensión, antes de hacer circular la corriente de prueba, lo que
significaría la existencia en el terreno de otras corrientes de dispersión,
independientes del circuito que se está probando.
4
Asimismo, con el sistema voltamperimétrico, es necesario el empleo del
transformador de aislamiento a fin de no poner a tierra una fase de la red
de alimentación.
RECOMENDACIONES PARA EFECTUAR
LA MEDICION CON EFICIENCIA
1.-
Los dos electrodos auxiliares (sondas de tensión y corriente) pueden
tener unas dimensiones discretas por cuanto su resistencia de tierra no
es determinante para los fines de la medida.
2.-
Colocar las sondas lejos de la instalación de tierra a fin de que no se
vean influidas por la propia instalación. Asimismo, la distancia entre las
sondas debe ser tal que se eviten los fenómenos de interferencia. No
es preciso que las sondas se coloquen en línea con el electrodo objeto
de la prueba.
3.-
Cuando se trate de un sistema constituido por diversos electrodos en
pica (o en anillo), se debe disponer las sondas de tensión y de corriente
en la forma indicada en la figura:
4.-
Finalmente el valor de la puesta a tierra estará dado por ley de Ohm:
RT = V / I
METODO DE MEDICION A TRAVES DE UN MEDIDOR
DE RESISTENCIA A TIERRA
1.-
Los dos electrodos auxiliares (sondas de tensión y corriente) pueden
tener unas dimensiones discretas por cuanto su resistencia de tierra no
es determinante para los fines de la medida.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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104
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2.-
Colocar las sondas lejos de la instalación de tierra a fin de que no se
vean influidas por la propia instalación. Asimismo, la distancia entre las
sondas debe ser tal que se eviten los fenómenos de interferencia. No es
preciso que las sondas se coloquen en línea con el electrodo objeto de
la prueba.
3.-
Se aconseja que la sonda de corriente se disponga a una distancia
mínima de:
3.1
3.2
4.-
Barras: Distancia mínima = 5 veces la longitud de la barra
Mallas: Distancia mínima = 5 veces la diagonal de la malla
La sonda de tensión se clava a una distancia de aproximada a
los 2/3 de la distancia mínima del electrodos de corriente; y en ese
punto se registra el valor de la resistencia de la puesta a tierra.
ACTIVIDADES
A
1
En una casa habitación, identifique los circuitos básicos que componen la
instalación eléctrica del alumbrado.
2
En dicha instalación eléctrica identifique los lugares de aplicación.
3
Nombre y describa los componentes de ella.
4
Elabore un croquis con el levantamiento eléctrico de la instalación.
B
Investigue sobre sistemas de puesta a tierra. Puede utilizar como fuente de
consulta el Reglamento de Servicios Eléctricos; libros sobre instalaciones
eléctricas; memorias de título, material editado por PROCOBRE, etc.
PRACTICA DE TALLER N° 1
Practique la ejecución de circuitos eléctricos de alumbrado y alarma y
luego auto evalúese con la Pauta de Observación que le entregamos a
continuación.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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105
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PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 1
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las
siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO
SI
1
¿Definió el circuito a instalar?
2
¿Seleccionó correctamente herramientas y materiales?
3
¿Trazó la canalización?
4
¿Preparó ductos y accesorios?
5
¿Alambró el circuito?
6
¿Fijó ductos y accesorios?
7
¿Efectuó las uniones entre conductores?
8
¿Aisló las uniones ejecutadas?
9
¿Realizó la conexión de aparatos y artefactos?
NO
10 ¿Probó el funcionamiento del esquema implementado?
• DEL PRODUCTO
11 ¿El trabajo realizado refleja:
• Manejo adecuado de herramientas
• Selección correcta de materiales
• Buena preparación de ductos
• Montaje correcto de elementos
• Calidad satisfactoria de aislaciones?
12 ¿El trabajo fue ejecutado dentro de un tiempo
adecuado?
13 ¿La presentación general refleja:
• Buena calidad en el trabajo de ductos
• Buena calidad de la fijación
• Estética del trabajo
14 ¿El funcionamiento de la instalación se lleva a cabo
sin inconvenientes?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir
aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o
consultar un especialista.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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106
19/11/02, 19:07:06
RESUMEN
En esta Unidad se desarrolla el tema de los circuitos básicos de alumbrado
destacando el propósito para el cual se configuran, o sea, el de iluminar
artificialmente un recinto en el que se realizan actividades humanas.
Se describen las características fundamentales, aplicaciones y representación
gráfica de los esquemas prácticos o de desarrollo y unilineales, de cada uno de
los siguientes circuitos:
•
•
•
•
•
•
•
De efecto simple
De doble efecto
De triple efecto
De combinación escalera
De enchufe
Fluorescente y
De alarma
Se destaca el hecho, que para lograr el nivel de iluminación requerida, se
emplean en las instalaciones de alumbrado, dos tipos de componentes: las
lámparas incandescentes y las lámparas fluorescentes.
De ellas, se detallan sus partes, principio de funcionamiento y símbolos conque
se representan.
Se completa el contenido de la Unidad con importante información sobre el
sistema de puesta a tierra. Se define la puesta a tierra para protección y sus
características y con respecto a la ejecución misma de ella se destaca la
importancia de conocer la naturaleza del terreno en el cual se realizará, es
decir, su resistividad, temperatura y humedad.
Se indican los tipos de electrodos de puesta a tierra y se explican los sistemas
de puesta a tierra con electrodos de barra, con electrodos en malla y con
conductores enterrados.
Se completa la información, describiendo los métodos de medición de las
puestas a tierra: el método de la caída de tensión y el método del electrodo
auxiliar de resistencia despreciable; las precauciones en la aplicación de ellos y
las recomendaciones para lograr la mayor eficiencia en esta actividad.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
UNIDAD 6
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ANEXO
MOTORES DE ALTO
RENDIMIENTO Y
TRANSFORMADORES
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
108
MOTORES DE ALTO RENDIMIENTO
Es conocido el hecho de que los motores eléctricos proporcionan en su mayor
parte la energía que hace funcionar los accionamientos industriales y por lo
tanto, los motores en la industria representan una gran oportunidad en el ahorro
de energía que a su vez, se traduce en reducción de costos de producción y en
mejores ventajas comparativas.
Si bien los motores modernos tienen rendimientos relativamente altos gracias
a la alta conductividad del cobre, se han creado nuevos diseños que permiten
un mejor aprovechamiento energético.
Como ejemplo, en estudios de casos efectuados en otros países donde se han
comparado motores estándares nuevos con motores de alto rendimiento nuevos
en igualdad de condiciones de servicio, los resultados indican que los ahorros
obtenidos con la instalación de motores de alto rendimiento proporcionaron
amortizaciones sobre el costo suplementario entre los motores estándares y
de alto rendimiento, entre 9 meses a 3 años y medio. Así, los motores de alta
eficiencia pueden justificarse como rentables cuando un motor es nuevo o
necesita reemplazo.
El concepto de uso eficiente de la energía eléctrica o de “ahorro de energía”
como se le conoce comúnmente, no significa sacrificar energía utilizándola en
menor cantidad de servicios o en brindar inferior calidad de servicios, sino que
se refiere a utilizar la electricidad de una manera eficiente.
FACTIBILIDAD FISICA DE REDUCIR PERDIDAS EN MOTORES
Hasta la fecha, se han desarrollado diversos procedimientos para el diseño
de máquinas eléctricas, en los cuales el computador ha tenido una influencia
fundamental, puesto que los problemas de diseño son en general problemas
indeterminados que requieren resolverse mediante sucesivas iteraciones.
En el diseño convencional, generalmente se trata de minimizar el costo de
materiales constituyentes del motor (principalmente cobre y fierro) hasta
donde lo permita la temperatura que alcancen los enrrollados. Así, los
principales esfuerzos en este campo ha sido el mejoramiento de los sistemas
de refrigeración y el empleo de aislaciones que soporten altas temperaturas.
De este modo, se logra trabajar con densidades de corrientes más elevadas,
reduciéndose la cantidad de materiales del motor. En este contexto, la
preocupación por lograr un mayor rendimiento no es prioritaria.
Por el contrario, en el diseño de motores eficientes, el criterio es lograr un motor
de bajas pérdidas y, por ende, alto rendimiento, de modo de reducir la potencia
absorbida de la red y por tanto, reducir los costos por consumo energético. Para
reducir las pérdidas, deben sobredimensionarse los conductores y el núcleo
del motor, lo cual aumenta su costo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
109
MODIFICACIONES PRINCIPALES DEL DISEÑO
Si se desea diseñar un motor con alto rendimiento, deben reducirse sus
pérdidas con respecto al diseño convencional. Las principales pérdidas son las
pérdidas Joule y las pérdidas en el núcleo, siendo destacables las primeras.
Para hacer un análisis comparativo entre motores estándar y motores
eficientes, se tomará como base un motor de diseño normal, al cual se le
modificará el enrollado del estator y la longitud del núcleo, con el fin de lograr
un mayor rendimiento. Esta modificación tiene una característica adicional de
importancia: resulta relativamente fácil, para una fábrica de motores estándar,
construir motores eficientes en base al procedimiento recién descrito. De esta
forma, será posible realizar las siguientes modificaciones:
- Emplear un conductor de cobre de mayor sección (1):
SC* = KSC con K > 1
- Emplear el mismo laminado de estator, es decir, la misma ranura. De este
modo, al aumentar la sección de cobre debe reducirse el número de vueltas del
enrollado en igual proporción:
(1) Las variables con *corresponden al motor de alta eficiencia y las sin *al
motor normal de referencia.
N* = N / K
- Reducir la densidad de flujo para bajar las pérdidas en el fierro:
Bgm* = Bgm / K1 con K1 > 1
- Aumentar la longitud axial del núcleo (conservando el diámetro):
L* =
KK1L
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
110
MODIFICACIONES DE LOS PARAMETROS CIRCUITALES DEL MOTOR
RESISTENCIA POR FASE DEL ESTATOR (r1):
Las modificaciones anteriores cambian el valor de la resistencia del
estator. Suponiendo un bobinado tradicional, en que el largo axial es de
aproximadamente 1,5 veces el paso polar (piD/p), la nueva resistencia de
estator se puede calcular mediante:
1
r 1* =
K2
x
K1 K +
1+
+2
(
(p4,5
x r
p+2
(4,5(
1
RESISTENCIA DEL ROTOR REFERIDA AL ESTATOR (r2):
Si se desprecia la resistencia aportada por los anillos de cortocircuito del
motor, la resistencia del rotor varía según la ecuación:
r 2* =
K1 r
2
K
REACTANCIAS DE FUGA (X1 estator, X2 rotor referida al estator):
K1 X
1
K
K
X2* = 1 X2
K
X1* =
REACTANCIA DE MAGNETIZACION (Xm):
La reactancia de magnetización, ligada a la corriente de vacío del motor, es
fundamentalmente influenciada linealmente por el valor de la densidad de flujo,
que disminuye según K1 por el número de vueltas de N que disminuye según
K. En forma no lineal, pero en forma normalmente no significativa influye la
saturación. Apróximadamente, se puede suponer que:
K
Xm* = 1 Xm
K
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
111
RESISTENCIA DE PERDIDAS EN EL FIERRO (rp):
Si la cantidad del fierro se mantuviera, las pérdidas en el fierro variarían
según la longitud del motor ( ya que se asume que el diámetro no cambia)
y la densidad de flujo de diseño. Sin embargo, una de las características
escenciales de un motor eficiente es que emplea un fierro de mejor calidad. Por
ejemplo, una laminación para uso en motores convencionales como la M-43
(norma norteamericana) de 0,5 mm, tiene 4,1 W/kg de pérdidas a 1,5 Wb/m 2,
50 Hz. En cambio, una laminación M-15 de 0,35 mm tiene 2,53 W/kg en iguales
condiciones. La reducción de las pérdidas específicas en este caso es entonces
= 0,62 para 1,5 Wb/m 2, para 1,0 Wb/m 2, es 0,54. Así, en general:
K
rp* = 1 rp
αk
ANALISIS DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
La modificación de los parámetros recién explicada, permite calcular las
características de operación de un motor de inducción eficiente.
OPERACION A CARGA NOMINAL.
Un motor de alta eficiencia, moviendo la misma carga nominal que el motor
convencional, operará a un deslizamiento diferente, el que se puede calcular
según:
S* = K1
K
S
La corriente de estator prácticamente no se modifica:
I1* = I1
Las pérdidas en el cobre del estator, se modifican según la expresión:
Pje* =
1
x
K2
K1 K +
1+
+2
(
(p4,5
+2
(
(p4,5
x
Pje
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
112
Las pérdidas en el rotor se modifican mediante:
P*Jr = K PJr
K1
Finalmente, las pérdidas en el fierro se modifican según:
PF* = αK PF
K1
Adicionalmente a lo anterior, es posible disminuir las pérdidas por roce y
ventilación, mejorando la calidad de los rodamientos y el diseño del ventilador
(el que puede reducir su caudal debido a que las pérdidas a disipar serán
menores).
Finalmente, es necesario considerar la disminución de las pérdidas parásitas
en el motor. Son función de muchas características de diseño y de construcción
del motor. La magnitud del entrehierro, la abertura de las ranuras del estator y
del rotor, la densidad de flujo, la condición física de la superficie del estator son,
entre otras, variables que influyen en estas pérdidas. En el caso analizado, la
disminución de la densidad de flujo, hará disminuir las pérdidas parásitas, pero,
aplicar una ecuación de cálculo simple se considera no adecuado.
OTRAS CARACTERISTICAS DE OPERACION
La corriente en vacío, la corriente de partida, el torque de partida y el torque
máximo del motor varían según el cuociente entre K y K1. Por el contrario, el
deslizamiento al cual se produce el torque máximo no se modifica.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
113
COMPARACION DE PERDIDAS ENTRE MOTORES ESTANDAR
Y MOTORES EFICIENTES
POTENCIAL NOMINAL DEL MOTOR
5
10
25
50
100
200
HP
305
203
592
298
968
463
1487
778
1940
898
3369
1634
W
W
221
78
250
104
346
173
783
339
901
417
1684
743
W
W
53
44
145
101
346
208
470
351
1871
892
3256
1525
W
W
153
131
250
192
484
308
861
519
1247
675
1797
1043
W
W
31
28
79
70
161
123
313
227
970
713
1123
949
W
W
83.0
88.5
85.0
90.7
89.0
93.6
90.5
94.5
91.5
95.4
93.0
96.2
%
%
PERDIDAS
COBRE ESTATOR
MOTOR ESTANDAR
MOTOR EFICIENTE
FIERRO
MOTOR ESTANDAR
MOTOR EFICIENTE
PARASITAS
MOTOR ESTANDAR
MOTOR EFICIENTE
JOULE MOTOR
MOTOR ESTANDAR
MOTOR EFICIENTE
ROCE Y VENTILACION
MOTOR ESTANDAR
MOTOR EFICIENTE
EFICIENCIA
MOTOR ESTANDAR
MOTOR EFICIENTE
EJEMPLO
Los valores siguientes se deducen del planteamiento realizado:
K =
K1 =
α
=
Pje* =
Pjr* =
Pfe* =
1,4
1,1
0,6
0,63 Pje
0,786 Pjr
0,763 Pfe
Dado que se emplea en el motor una mayor cantidad de cobre y de fierro, el
precio o costo del motor aumenta, en este caso, en alrededor de un 30%. La
tabla muestra valores reales de motores estándares y motores eficientes.
Este documento es un extracto del trabajo presentado por los ingenieros
Alfredo Muñoz R. y Jorge Romo L., en el “Seminario de Eficiencia Energética”
organizado por la Pontificia Universidad Católica de Chile, realizado en
Antofagasta los días 25-26 de Septiembre de 1995 y en santiago los días
28-29 de Septiembre de 1995.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
114
TRANSFORMADORES EMBOBINADOS CON COBRE
PERMITEN ENERGIA Y DINERO
Los transformadores secos, por una serie de razones, han reemplazado
ampliamente a las unidades que empleaban aceite en edificaciones industriales,
comerciales e institucionales en estados Unidos. Sin embargo, no se le da mucha
atención a las unidades secas de alto rendimiento energético. A diferencia de
los motores, no poseen piezas en movimiento que se puedan desgastar, y por
lo tanto, se espera que tengan una duración de 20 o más años.
Rara vez se especifica la eficiencia energética cuando se va a adquirir un
transformador seco. Son típicos los valores del 95% y mayores, y las diferencias
entre unidades de alta y baja eficiencia son sólo del orden de 1% a 2%, con un
premio inicial significativo para las unidades más eficientes.
Pero, el precio inicial no es el precio final de un transformador. El costo total
en el ciclo de vida debe examinarse cuidadosamente junto con la economía
implícita en transformadores secos de alto rendimiento o eficiencia.
Cuando se comparan una unidad de menor costo 98% e ficiente, con una de
mayor costo del 99% de rendimiento, las pérdidas en el segundo se reducen a
la mitad.
No se debe despreciar las pérdidas en el conductor, ya que éstas varían con el
cuadrado de la carga eléctrica.
Esto significa que un transformador a plena carga tiene 4 veces las pérdidas de
carga comparado con uno que opera al 50% de su carga nominal.
En muchas aplicaciones los transformadores están muy cargados. Pero aún
con factores de carga bajos, si las unidades no son eficientes (y muchas no lo
son), las pérdidas se suman rápidamente.
Así, el costo contínuo de las pérdidas del transformador debería ser equilibrado
con los ahorros que se logran en las unidades eficientes, ahorros que se
acumulan año a año y financian en corto plazo el costo inicial mayor.
Existen otros beneficios: los transformadores eficientes o de alto rendimiento
operan más fríos, y por lo tanto son más confiables, producto de la reducción de
esfuerzos en los materiales aislantes. De este modo tienen mayor capacidad de
sobrecarga, factor importante en los transformadores secos.
Para información más detallada, análisis económicos de distintos tipos de
transformadores y estudio de casos, consulte a PROCOBRE:
Fonofax (562) 664 22 62
Fonofax (562) 638 12 00
Fono (562) 632 25 20
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
115
GLOSARIO
Accesorio
Material complementario utilizado en instalaciones eléctricas, cuyo principal
objetivo es cumplir funciones de índole más mecánicas que eléctricas.
Alimentador
Conductor de la instalación eléctrica entre el equipo de medida (medidor de
energía) y el primer tablero de la instalación.
Aparato
Elemento de la instalación destinado a controlar el paso de la energía eléctrica.
Artefacto
Elemento fijo o portátil de una instalación, que consume energía eléctrica.
Bimetal
Conjunto formado por dos metales de diferente coeficiente de dilatación lineal
bajo efecto de la temperatura.
Caída de voltaje
Tensión eléctrica, que se pierde en los conductores de una instalación eléctrica.
Canalización
Conjunto de conductores eléctricos y accesorios que aseguran su fijación y
protección mecánica.
Carcaza
Estructura metálica que da la forma característica a artefactos y equipos
eléctricos y cuyo objetivo es mecánico y no eléctrico.
Carga nominal
Valor de corriente y potencia eléctrica que debe servir una instalación eléctrica
en condiciones normales.
Cebar
Ionizar la atmósfera de un tubo fluorescente, con una sobre tensión a efecto de
producir, a través de ésta, la descarga eléctrica (conducción eléctrica).
Circuito
Conjunto de artefactos alimentados por una línea común de distribución, la cual
es protegida por un único dispositivo de protección.
Condiciones nominales
Valores de los parámetros de un sistema, artefacto o equipo, con los cuales
éstos se designan.
Conductor fase
Conductor de la instalación eléctrica que presenta una tensión con respecto a
tierra (generalmente 220 V). Se codifica de color rojo, negro o azul.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
116
Corriente de fuga
Corriente de fuga que circula a tierra, cuando se origina una falla de aislación
en un equipo o artefacto eléctrico.
Corriente diferencial
Magnitud de corriente de fuga a tierra, que hace operar al protector diferencial.
Corriente nominal
Magnitud de corriente a la cual se dimensionan conductores, equipos y protecciones.
Derivación
Punto de la instalación donde se ramifica una canalización o conductor en dos
o más salidas.
Diagrama unilineal
Representación esquematizada de una instalación eléctrica a través de símbolos normalizados.
Dilatación lineal
Corresponde al aumento de longitud que sufre un material como consecuencia
del aumento de la temperatura.
Dimensionar
Especificación del “tamaño” que deben tener los componentes de una instalación eléctrica, en función de los requerimientos de carga en condiciones
nominales.
Ductos
Elementos de la instalación, cuyo objetivo es el de aislar mecánicamente a los
conductores eléctricos del medio que los rodea y conducirlos a través de toda
la instalación.
Electrodo
Barra conductora que se entierra en el terreno para hacer una puesta a tierra.
Electrodos de tierra
Conductores desnudos enterrados, cuya finalidad es establecer el contacto
eléctrico con tierra.
Fase
Conductor eléctrico, que presenta en la instalación eléctrica a una de las salidas
del transformador de la red y cuya tensión a tierra debe ser de 220 (V).
Fusión
Punto en que un material sólido (metal) cambia de estado sólido a líquido.
Inductancia
Coeficiente de autoinducción que se presenta en todo circuito electromagnético
(bobinas eléctricas).
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
117
Intensidad a tierra
Corriente de fuga que circula a tierra, cuando se origina una falla de aislación
en un equipo o artefacto eléctrico.
intensidad diferencial
Corriente que resulta de la diferencia entre la que ingresa al circuito por el
conductor fase y la que sale por el conductor neutro: ID = IF - IN
Línea en remate
Línea o tramo final de un alimentador.
Luminancias
Brillo que presenta una superficie iluminada (luminancia indirecta).
Brillo que presenta un aparato de alumbrado.
Mecanismo de trip
Mecanismo de desenganche que activa la desconexión de un disyuntor ante
una falla.
Neutro
Conductor que presenta en la instalación eléctrica, el punto de retorno común
del transformador de la red y cuyo potencial a tierra debe ser cero.
Núcleo toroidal
Núcleo magnético del protector. Diferencial con forma de toroide.
Parámetros
Corresponde a las magnitudes eléctricas presentes en una instalación eléctrica.
Puesta a tierra
Conjunto de conductores de unión y conductores desnudos enterrados utilizados para poner a tierra un sistema o equipo eléctrico.
Punto de fusión
Temperatura en que un metal pasa de sólido a líquido.
Resistencia calentadora
Resistencia dispuesta en un equipo cuyo objetivo es producir temperatura para
la operación del dispositivo.
Resistividad de tierra
Es la resistencia eléctrica específica del terreno, que se expresa en (Ohm -m ).
Resistividad específica
Resistencia propia que presenta un material de un metro de longitud y de una
sección de 1 mm2.
Tablero
Equipo que contiene barras y dispositivos de protección, desde donde se
puede operar y proteger una instalación.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
118
Tensión de cebado
Sobre tensión que aparece entre los electrodos o terminales de un tubo fluorescente para producir la descarga que enciende el dispositivo.
Tensión de red
Voltaje que presenta en forma normal la red eléctrica de alimentación (220 V).
Tensión de seguridad
Voltaje máximo que se puede presentar en carcazas y estructuras metálicas de
equipos y artefactos eléctricos con respecto a tierra, que no constituye riesgo
para la vida de las personas.
Tensión nominal
Voltaje que se especifica en los equipos eléctricos para su correcto funcionamiento.
Tiempo instantáneo
Zona en la curva de operación de un disyuntor, donde el tiempo de desconexión
de la protección ante cualquier valor de la sobre corriente es mínimo.
Tierra de protección
Conductor eléctrico presente en la instalación eléctrica, que se deriva de una
puesta a tierra.
Valor nominal
Magnitud eléctrica, de tensión, corriente y potencia para los cuales se dimensiona la operación de una instalación eléctrica.
Zona de tiempo inverso
Zona en la curva de operación de un disyuntor, donde el tiempo de desconexión
es inversamente proporcional al aumento de la sobre corriente.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS
119
BIBLIOGRAFIA
COCESA
“ Catálogo de conductores de Cobre”. COCESA. Santiago, 1993.
GUZMAN PORRAS, A.
“Prácticas de electricidad”. Mc Graw - Hill. Madrid, 1992.
HOFFMANN VULLIAMY, GERMAN
“Conductores para distribución de energía hasta 1 KV”. Memoria. Universidad
de Santiago, 1980.
INACAP
“Ajustador, Electricista, Bobinador”. Instituto Nacional de Capacitación Profesional. Santiago, 1972.
MADECO
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