Repositorio Institucional de la Universidad Veracruzana

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
“ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE
INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN “
MONOGRAFÍA
Que para obtener el título de:
INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICISTA
PRESENTA:
HERIBERTO HERNÁNDEZ VALENCIA
DIRECTOR:
DR. ALFREDO RAMÍREZ RAMÍREZ
XALAPA, VER.
ENERO 2012
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE
INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN
MONOGRAFÍA
Que para obtener el título de:
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
PRESENTA:
HERIBERTO HERNÁNDEZ VALENCIA
DIRECTOR:
DR. ALFREDO RAMÍREZ RAMÍREZ
XALAPA, VER.
ENERO 2012
PRESENTACIÓN
El presente trabajo es realizado con el objetivo de servir como una
herramienta tanto a Ingenieros, electricistas, técnicos y estudiantes del área
eléctrica, al momento de elegir los elementos de protección que respaldarán a
las instalaciones eléctricas de BT (Baja Tensión) cuando se presenten situaciones
anormales dentro de dicha instalación.
Este trabajo aunado a conocimientos sólidos en el diseño de instalaciones
eléctricas, proporcionará la capacidad de elegir correctamente los elementos de
protección de determinadas instalaciones eléctricas; y además de tener la
seguridad que en situaciones anormales tales como: sobretensión, fallas de
aislamiento, sobrecorrientes por sobrecargas o por cortocircuitos, los daños tanto
a seres vivos como a los equipos que están en ese momento utilizando la energía
eléctrica, sean los mínimos o en el mejor de los casos no ocurra daño alguno.
Por lo anterior se espera que las personas consideren este trabajo escrito
como una guía al momento de elegir la protección para su instalación eléctrica de
BT. También se tiene como objetivo que los lectores hagan conciencia de la
importancia de este tema a la hora de planear, diseñar y construir obras
eléctricas.
DEDICATORIA
Primero que nada, agradezco a Dios por haberme dado la
oportunidad de seguir adelante con mis sueños y metas.
A mis Padres por ser ellos quienes desde niño me educaron, me
cuidaron y orientaron para seguir siempre los buenos ejemplos de la vida.
Además les agradezco la paciencia y el esfuerzo que hacen día con día
para seguir adelante con mis estudios.
A mis hermanos por creer en mí y apoyarme a lo largo de toda mi
vida.
A aquellos académicos, amigos y personas cercanas que fueron
fuente de motivación, para no rendirse y seguir adelante.
ELEMENTOS DE PROTECCIÓN DE INSTALACIONES
ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN
CONTENIDO GENERAL
INTRODUCCIÓN_______________________________________________________________________2

CAPÍTULO 1_________________________________________________________ ________________3
FUNDAMENTOS DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN.
1.1 INTRODUCCIÓN______________________________________________________ ____________3
1.2 DEFINICIÓN______________________________________________________________________4
1.3 OBJETIVOS DE UNA INSTALACIÓN__________________________________________________4
1.4 TIPOS DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS_____________________________________________6
1.5 REGLAMENTOS Y NORMATIVIDAD VIGENTE___________________________________________8
1.6 ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN__13
1.7 SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA_____________________________________________________ _____18
1.8 ESPECIFICACIONES REQUERIDAS EN BAJA TENSIÓN PARA SOLICITAR EL SERVICIO DE
ENERGÍA ELÉCTRICA._____________________________________________________________ ___22

CAPÍTULO 2________________________________________________________________________32
GENERALIDADES DE LA PROTECCIÓN DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS.
2.1 INTRODUCCIÓN._________________________________________________________________32
2.2 GENERALIDADES._______________________________________________________________ _32
2.3 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN._____ 34
2.4 CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA SELECCIÓN DE NUESTROS ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN.______________________________________________________________________43
2.5 UBICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS PROTECTORES.__________________________________48
2.6 CONDUCTORES ELÉCTRICOS._____________________________________________________49

CAPÍTULO 3________________________________________________ _________________________67
PROTECCIÓN CONTRA LOS RIESGOS DE CONTACTO DIRECTO E INDIRECTO.
3.1 INTRODUCCIÓN__________________________________________________________________67
3.2 DESCARGAS ELÉCTRICAS___________________________________________________ ______68
3.3 PROTECCIÓN CONTRA LOS CONTACTOS DIRECTOS E INDIRECTOS____________________75
3.4 PUESTA A TIERRA DE LAS INSTALACIONES__________________________________________85

CAPÍTULO 4________________________________________________________________________94
PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES.
4.1 INTRODUCCIÓN._________________________________________________________________94
4.2 SOBRETENSIONES.______________________________________________________________95
4.3 DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIÓN.____________________________101

CAPÍTULO 5___________________________________________________ ____________________112
PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE Y CORTOCIRCUITO
5.1 INTRODUCCIÓN.________________________________________________________________112
5.2 SOBRECORRIENTES EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS______________________________112
5.3 CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO EN BAJA TENSIÓN.___________________116
5.4 DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTES POR SOBRECARGAS Y
CORTOCIRCUITOS.___________________________________________________________ ______129

CAPÍTULO 6________________________________________________ _______________________153
APARAMENTA DE BAJA TENSIÓN.
6.1 INTRODUCCIÓN________________________________________________________________153.
6.2 GENERALIDADES DE APARAMENTA ELÉCTRICA____________________________________153
6.3 PROBLEMAS FUNDAMENTALES Y ACCESORIOS DE APARAMENTA ELÉCTRICA________158
CONCLUSIONES________________________________________________________163
BIBLIOGRAFÍA__________________________________________________________164
INTRODUCCIÓN
Hoy en día, una de las fuentes energéticas más utilizadas y de mayor
importancia en el mundo, es sin lugar a dudas la energía eléctrica (Electricidad).
Es sabido que el hombre dispone de innumerables recursos energéticos, todos
ellos obtenidos de forma directa e indirecta de la naturaleza (recursos como el
viento, el agua de mar y de los ríos, la energía calorífica del sol, combustibles
líquidos o gaseosos, la energía contenida en los núcleos de los átomos o la que
está contenida en los alimentos, etcétera).
Al paso del tiempo los
descubrimientos y avances científicos, le han dado al hombre la capacidad de
manipular estos recursos y con esto obtener enormes fuentes de energía
artificial, utilizable en casi todas las actividades de nuestro planeta. Es así como
en el ámbito de la electricidad y de las instalaciones eléctricas surgen día con
día nuevas técnicas de diseño y mejoras en los materiales utilizados en la
construcción de las mismas.
La planeación, el diseño y la construcción de una instalación eléctrica es una
actividad laboral de la más alta responsabilidad. La electricidad es, sin duda, 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. El presente trabajo tiene como objetivos explicar los tipos de
fallas que pueden presentarse en una instalación eléctrica y describir los
diferentes elementos y dispositivos capaces de garantizar la seguridad de las
personas, animales y los bienes contra los riesgos que puedan resultar de la
utilización de las instalaciones eléctricas de baja tensión. 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. Es por esta razón,
que el tema de las protecciones eléctricas en las instalaciones eléctricas es un
tema de suma importancia a la hora de efectuar un proyecto eléctrico.
Es importante tener en cuenta los reglamentos que debemos de cumplir al
momento que se diseña una instalación eléctrica, esto garantizará un buen y
duradero funcionamiento; es por eso que la finalidad del trabajo es que en una
circunstancia dada sepamos actuar adecuadamente y cuidar nuestra integridad
física y las de los demás mediante el uso de protecciones adecuadas a cada
tipo de instalación.
2
 CAPÍTULO 1
FUNDAMENTOS DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS
DE BAJA TENSIÓN.
1.1 INTRODUCCIÓN
En el presente capítulo se describen a las instalaciones eléctricas de forma general,
haciendo hincapié en las designadas por su voltaje como de “Baja Tensión” (BT), es decir con
voltajes de CA menores a 1000 Volts, con el fin de recordar su definición, su clasificación, el
reglamento y normatividad vigente, los elementos constitutivos de dichas instalaciones,
protecciones utilizadas, especificaciones de acometida, etc.
Cabe aclarar que es solo un bosquejo general de este tipo de instalaciones, pues el
objetivo primordial es enfocarse de manera detalla al tema de protecciones, esta guía no
debe confundirse como un manual para las instalaciones eléctricas de BT, sino como un
herramienta más para conocer los diferentes tipos de fallas y la manera de cómo elegir los
elementos que protegerán de esas fallas de manera eficiente y confiable a dichas
instalaciones.
En México los niveles de tensión (en corriente alterna) se clasifican de acuerdo a la Tabla 1.1:
Niveles de tensión en México
Baja tensión
Media tensión
Alta tensión a nivel
subtransmisión
Alta tensión nivel
transmisión
VLL ≤ 1kV
1 < VLL ≤ 35 kV
35 < VLL < 230kV
VLL > 230 kV
Tabla 1.1: Niveles de tensión en México [3]
3
1.2 DEFINICIÓN
Se considera Instalación Eléctrica al conjunto de elementos que permiten transportar
y distribuir la energía eléctrica, desde el punto de suministro hasta los equipos que utilizan
dicha energía. Entre estos elementos se incluyen: la acometida, el transformador en su caso,
el equipo de medición, interruptores, derivándose el interruptor general, interruptor derivado,
interruptor termomagnético, el arrancador, tableros, tablero general, centro de control de
motores, tableros de distribución o derivados, motores y equipos accionados por motores,
estaciones o puntos de control, salidas para alumbrado y contactos, plantas de emergencias,
tierra o neutro en una instalación eléctrica, interconexión, etc.
1.3 OBJETIVOS DE UNA INSTALACIÓN
Los objetivos a considerar en una instalación eléctrica, están de acuerdo al criterio de todas y
cada una de las personas que intervienen en el proyecto, cálculo y ejecución de la obra, y de
acuerdo además con las necesidades a cubrir, sin embargo, con el fin de dar margen a la
iniciativa de todos y cada uno en particular, se enumeran sólo algunos tales como: [2]
1. Seguridad
2. Eficiencia
3. Economía
4. Mantenimiento
5. Distribución de elementos, aparatos, equipos, etc.
6. Accesibilidad
[2]
1. Seguridad
La seguridad debe ser prevista desde todos los
puntos de vista posibles, para operarios en industrias y para
usuarios en casas habitación, oficinas, escuelas, etc., es
decir, una instalación eléctrica bien planeada y mejor
construida, con sus partes peligrosas protegidas aparte de
ser colocadas en lugares adecuados, evita al máximo
accidentes e incendio. Además de la utilización de
dispositivos de buena calidad y correctamente instalados.
Fusibles e interruptores termomagnéticos son ampliamente
utilizados en la protección contra sobrecorrientes de
instalaciones domiciliarias, se muestran en la figura 1.1. [2]
Figura 1.1: Fusibles e Interruptores
Termomagnéticos (Breaker), utilizados
como protección contra sobrecorrientes.
4
2. Eficiencia
La eficiencia de una instalación eléctrica, está en relación directa a su construcción y
acabado. La eficiencia de las lámparas, aparatos, motores, en fin, de todos los receptores de
energía eléctrica es máxima, si a los mismos se les respetan datos de placa tales como
tensión, frecuencia, etc., aparte de ser correctamente conectados. Actualmente la eficiencia
energética de una instalación eléctrica tiene como objetivo primordial lograr un menor
consumo de energía eléctrica y por consecuencia reducción de costos de facturación por
utilización de la energía; en algunos casos, si es que es posible, puede lograrse cambiando
los dispositivos por unos que presenten mayor eficiencia energética. Esto quiere decir, que
sean capaces de ofrecer el mismo beneficio pero por una fracción de la energía que utilizan
los dispositivos convencionales. Por ejemplo cambiar focos incandescentes por lámparas
ahorradoras. Ver Figura 1.2. [2]
3. Economía
El ingeniero debe resolver este problema
no sólo tomando en cuenta la inversión inicial en
materiales y equipos, sino haciendo un estudio
Técnico-Económico de la inversión inicial, pagos
por consumo de energía eléctrica, gastos de
operación y mantenimiento, así como la
amortización de material y equipos. Por ejemplo
decidir entre focos convencionales relativamente
muy baratos comparados con lámparas
Fluorescentes compactas ahorradoras, ver
Figura 1.2. [2]
Lo anterior implica en forma general, que
lo conveniente es contar con materiales, equipos
y mano de obra de buena calidad, salvo
naturalmente los casos especiales de instalaciones
eléctricas temporales. [4]
Figura 1.2: Cambiar lo focos incandescentes por
lámparas ahorradoras eficientes que consumen
hasta un 80% menos de energía que las
convencionales, son un ejemplo claro de eficiencia
energética y de economía.
eléctricas provisionales o de instalaciones
4. Mantenimiento
El mantenimiento de una instalación eléctrica, debe efectuarse periódica y
sistemáticamente, en forma principal realizar la limpieza y reposición de partes, renovación y
cambio de equipos. De forma general se enuncian las funciones principales del mantenimiento
son: [4] [2]





Minimizar la posibilidad de fallas previsibles.
Cuidar y mantener las instalaciones en perfectas condiciones.
Reparar las instalaciones.
Organizar los materiales de recambio.
Habilitar un equipo mínimo de mantenimiento.
5

Definir los criterios técnicos básicos para aceptar dispositivos eléctricos en la red
eléctrica existente. [4]
5. Distribución
Por ejemplo tratándose de equipos de iluminación, una buena distribución de ellos,
redunda tanto en un buen aspecto como en un nivel lumínico uniforme, a no ser que se trate
de iluminación localizada o tratándose de motores y demás equipos, la distribución de los
mismos deberá dejar espacio libre para operarios y circulación libre para el demás personal.
[2]
6. Accesibilidad
Aunque el control de equipos de iluminación y motores está sujeto a las condiciones de
los locales, siempre deben escogerse lugares de fácil acceso, procurando colocarlos en forma
tal, que al paso de personas no idóneas sean operados involuntariamente. [2]
1.4 TIPOS DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS
En la actualidad existen diferentes tipos de instalaciones eléctricas pudiendo ser
residenciales, comerciales e industriales; esto es por razones que obedecen principalmente al
tipo de construcciones en que se realizan, material utilizado en ellas, condiciones
ambientales, las actividades que se van a desarrollar en los locales de que se trate y
acabado de las mismas; de forma básica podemos enumerar algunas condiciones o subtipos
de las antes mencionadas:
1.- Totalmente visibles
2.- Visibles entubadas
3.- Temporales
4.- Provisionales
5.- Parcialmente ocultas
6.- Ocultas
7.- A prueba de explosión
[2]
Para entender mejor en que radica la diferencia entre uno y otro tipo de instalación
eléctrica, se da una breve explicación de las características de todas y cada una de ellas.
1. Totalmente visibles
Como su nombre lo indica, todas sus partes componentes se encuentran a la vista y sin
protección en contra de esfuerzos mecánicos ni en contra del medio ambiente (seco,
húmedo, corrosivo, etc.). [2]
6
2. Visibles entubadas
Son instalaciones eléctricas realizadas así, debido a que por las estructuras de las
construcciones y el material de los muros, es imposible ahogarlas, no así protegerlas contra
esfuerzos mecánicos y contra el medio ambiente, con tuberías, cajas de conexión y
dispositivos de unión, control y protección recomendables de acuerdo a cada caso particular.
[2]
3. Temporales
Son instalaciones eléctricas que se construyen para el aprovechamiento de la energía
eléctrica por temporadas o periodos cortos de tiempo, tales son los casos de ferias, juegos
mecánicos, exposiciones, servicios contratados para obras en proceso, etc. [2]
4. Provisionales
Las instalaciones eléctricas provisionales, en realidad quedan incluidas en las
temporales, salvo en los casos en que se realizan en instalaciones definitivas en operación,
para hacer reparaciones o eliminar fallas principalmente en aquellas, en las cuales no se
puede prescindir del servicio aún en un solo equipo, motor o local. Por ejemplo: en fábricas
con proceso continuo, hospitales, salas de espectáculos, hoteles, etc. [2]
5. Parcialmente ocultas
Se encuentran en locales comerciales de gran tamaño o fábricas, en las que parte del
entubado está por pisos y muros y la restante por armaduras; también es muy común
observarlas en edificios comerciales y de oficinas que tienen plafón falso. La parte oculta está
en muros y columnas generalmente, y la parte superpuesta pero entubada en su totalidad es
la que va entre las losas del plafón falso para de ahí mediante cajas de conexión localizadas
de antemano, se hagan las tomas necesarias. [2]
6. Totalmente ocultas
Son las que se consideran de mejor acabado pues en ellas se busca tanto la mejor
solución técnica así como el mejor aspecto estético posible, el que una vez terminada la
instalación eléctrica, se complementa con la calidad de los dispositivos de control y protección
que quedan sólo con el frente al exterior de los muros. [2]
7. A prueba de explosión
Se construyen principalmente en fábricas y laboratorios en donde se tienen ambientes
corrosivos, polvos o gases explosivos, materias fácilmente inflamables, etc. En estas
instalaciones, tanto las canalizaciones, como las partes de unión y las cajas de conexión
quedan herméticamente cerradas para así, en caso de producirse un cortocircuito, la flama o
chispa no salga al exterior, lo que viene a dar la seguridad de que jamás llegará a producirse
una explosión por fallas en las instalaciones eléctricas. [2]
7
Una vez conociendo que se entiende por instalación eléctrica, sus objetivos y tipos de
instalaciones eléctricas, es necesario saber que existen códigos, reglamentos y disposiciones
complementarias, que establecen los requisitos técnicos y de seguridad, para el proyecto y
construcción de las mismas.
1.5 REGLAMENTOS Y NORMATIVIDAD VIGENTE
El buen funcionamiento de una instalación eléctrica depende del cumplimiento de las
normas y reglamentos que rigen las características específicas que deben de tener las
instalaciones eléctricas y sus respectivos elementos que las constituyen.
En las instalaciones eléctricas de años atrás, cuando las canalizaciones no tenían la
calidad y acabado para cumplir eficientemente su cometido, los conductores eléctricos no
tenían el aislamiento adecuado para las condiciones de trabajo y ambiente; los elementos,
dispositivos y accesorios de control y protección no eran inclusive de cierta uniformidad,
aparte de tener un mal acabado, daban como resultado lógico, instalaciones eléctricas de
poca calidad, vida corta y fallas frecuentes, provocando así pérdidas materiales
preferentemente por cortocircuitos o en el peor de los casos por explosiones, al instalar
materiales y equipos no adecuados para los diferentes medios y ambientes de trabajo, ya
que, en la actualidad se encuentran locales con ambiente húmedo, locales con ambiente
seco, locales con polvos o gases explosivos, locales en donde se trabajan materias corrosivas
o inflamables, etc. [2]
Todo lo anterior hizo ver la necesidad de reglamentar desde la fabricación de
materiales, equipos, protecciones, controles, etc., hasta donde y como emplearlos en cada
caso. [2]
Para la elaboración de dichos reglamentos, fue necesario contar con las observaciones
y experiencias realizadas por todos los sectores ligados al ramo tales como: Ingenieros,
técnicos, fabricantes y distribuidores de equipos y materiales eléctricos, contratistas,
instaladores, etc. [2]
Lo antes expuesto dio como resultado la elaboración del Código Nacional de
Electricidad (NEC – National Electrical Code) al cual se sujetan las instalaciones eléctricas
hoy día en EE. UU. o a los reglamentos particulares en cada país. La aceptación y correcta
aplicación del Reglamento en todos los casos, asegura salvaguardar los intereses de todos,
pues se está evitando al máximo los riesgos que representa el uso de la electricidad bajo
todas sus manifestaciones. [2]
En el caso particular de la Republica Mexicana para la mayoría de las empresas
(físicas o morales) que construyen obras, ya sea de edificación o de urbanización, y en las
cuales se incluyen dentro del alcance del contrato las instalaciones eléctricas de media y baja
tensión, de baja tensión ó solo de media tensión, consideran que las mismas son solamente
un complemento o un requisito con el cual se debe cumplir. Con esta idea se dan a la tarea
de presentar sus propuestas económicas con la seguridad de que para cumplir en tiempo y
forma con la entrega de los trabajos, basta y sobra con contratar electricistas (oficiales y
ayudantes) o en el mejor de los casos (que casi no sucede) recurren a empresas dedicadas a
la construcción de instalaciones eléctricas, de acuerdo a la especialidad que requieran. [21]
Definitivamente esto es un error en el cual se incurre por desconocimiento, ya que las
instalaciones eléctricas son la única especialidad (que prácticamente tenemos en cualquier
8
obra ya sea de edificación o de urbanización) que se rige por una ley de orden federal, para
todos los demás casos, se debe cumplir ya sea con leyes municipales o estatales. [21]
La ley de Servicio Público de Energía Eléctrica y sus reglamentos y de manera
complementaria la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento,
constituyen el marco legal bajo el cual se deben construir las instalaciones eléctricas. [21]
Para el caso de las instalaciones que se construyen y se entregan a la Comisión
Federal de Electricidad (organismo suministrador de acuerdo con la ley) para su operación y
mantenimiento se debe tener en consideración las “Especificaciones técnicas” y normas de
referencia que para tal efecto expide esta dependencia. A estas instalaciones se les considera
de suministro. Los constructores deben contar con un proyecto que se autoriza por la CFE
previo cumplimiento con las disposiciones indicadas anteriormente. Las obras son recibidas
para su operación y mantenimiento por dicha dependencia, una vez constatado el
cumplimiento con las “Especificaciones técnicas”. [21]
En lo que respecta a las instalaciones eléctricas particulares se les denomina como de
“utilización” y las mismas se rigen bajo Normas Oficiales Mexicanas cuya obligatoriedad se
indica en las leyes y reglamentos antes mencionados. [21]
Actualmente se cuenta con tres Normas Oficiales Mexicanas que regulan a las
instalaciones eléctricas y de las cuales se presenta a continuación una breve descripción:
1.- Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005 instalaciones eléctricas (utilización)
2.- Norma Oficial Mexicana NOM-007-ENER-2004 eficiencia energética en sistemas de
alumbrado en edificios no residenciales.
3.- Norma Oficial Mexicana NOM-013-ENER-2004 eficiencia energética para sistemas
de alumbrado en vialidades y áreas exteriores públicas
[21]
1. Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (utilización)
Publicada en el Diario Oficial de la Federación con fecha Marzo 13 de 2006, para entrar
en vigor el 13 de septiembre del mismo año. [13]
La estructura de esta Norma Oficial Mexicana, responde a las necesidades técnicas que
requiere la utilización de las instalaciones eléctricas en el ámbito nacional. El objetivo de esta
NOM es establecer las especificaciones y lineamientos de carácter técnico que deben
satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica, a fin de que
ofrezcan condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades, en lo
referente a la protección contra: [13]
9





Los choques eléctricos.
Los efectos térmicos.
Sobrecorrientes.
Las corrientes de falla (Cortocircuitos)
Sobretensiones.
[13]
El cumplimiento de las disposiciones indicadas en esta norma garantiza el uso de la
energía eléctrica en forma segura; asimismo esta norma no intenta ser una guía de diseño, ni
un manual de instrucciones para personas no calificadas. [13]
Esta NOM cubre los circuitos con las características siguientes:
a) Circuitos alimentados con una tensión nominal hasta 600 V de corriente alterna o 1
500 V de corriente continua, y algunas aplicaciones especificadas arriba de 600 V de
corriente alterna o 1 500 V de corriente continua. Para corriente alterna, la frecuencia
tomada en cuenta en esta norma es 60 Hz. Sin embargo no se excluye el uso de otras
frecuencias para aplicaciones especiales;
b) Circuitos, que no sean los circuitos internos de aparatos, operando a una tensión
superior a 600 V y que se derivan de una instalación con una tensión que no exceda de
600 V c.a., por ejemplo: los circuitos de lámparas a descarga, precipitadores
electrostáticos;
c) Todas las instalaciones del usuario situadas fuera de edificios;
d) Alambrado fijo para telecomunicaciones, señalización, control y similares
(excluyendo el alambrado interno de aparatos);
e) Las ampliaciones o modificaciones a las instalaciones, así como a las partes de
instalaciones existentes afectadas por estas ampliaciones o modificaciones.
[13]
El campo de aplicación de esta NOM cubre a las instalaciones destinadas para la
utilización de la energía eléctrica en:
a) Propiedades industriales, comerciales, residenciales y de vivienda, institucionales,
cualquiera que sea su uso, públicas y privadas, y en cualquiera de los niveles de
tensiones eléctricas de operación, incluyendo las utilizadas para el equipo eléctrico
conectado por los usuarios. Instalaciones en edificios utilizados por las empresas
suministradoras, tales como edificios de oficinas, almacenes, estacionamientos, talleres
mecánicos y edificios para fines de recreación.
b) Casas móviles, vehículos de recreo, construcciones flotantes, ferias, circos y
exposiciones, estacionamientos, talleres de servicio automotor, estaciones de servicio,
lugares de reunión, teatros, salas y estudios de cinematografía, hangares de aviación,
clínicas y hospitales, construcciones agrícolas, marinas y muelles, entre otros.
c) Sistemas de emergencia o reserva propiedad de los usuarios.
d) Subestaciones, líneas aéreas de energía eléctrica y de comunicaciones e
instalaciones subterráneas.
e) Centrales eléctricas para Cogeneración o Autoabastecimiento.
f) Cualesquiera otras instalaciones que tengan por finalidad el uso de la energía
eléctrica.
[13]
10
Debemos de tomar en cuenta que esta NOM no debe aplicarse en:
a) Instalaciones eléctricas en barcos y embarcaciones.
b) Instalaciones eléctricas para unidades de transporte público eléctrico, aeronaves o
vehículos automotores.
c) Instalaciones eléctricas del sistema de transporte público eléctrico en lo relativo a la
generación, transformación, transmisión o distribución de energía eléctrica utilizada
exclusivamente para la operación del equipo rodante o de señalización y comunicación.
d) Instalaciones eléctricas en áreas subterráneas de minas, así como en la maquinaria
móvil autopropulsada de minería superficial y el cable de alimentación de dicha
maquinaria.
e) Instalaciones de equipo de comunicaciones que esté bajo el control exclusivo de
empresas de servicio público de comunicaciones donde se localice.
[13]
Esta norma implica también la aceptación de otras normas oficiales mexicanas, normas
mexicanas o normas internacionales, relacionadas con materiales y equipos eléctricos, tales
como NOM-003-SCFI-1993 responsable de certificar la seguridad en aparatos
electrodomésticos; NOM-063-SCFI-1994 relacionada
con
los
productos
eléctricos,
conductores; NMX-J-012-1995-ANCE relacionados con el cable de cobre; NOM-024-SCFI,
sobre información comercial, de aparatos electrónicos, eléctricos y electrodomésticos; entre
otras más. [21]
Si bien la NOM-001-SEDE-2005 establece los lineamientos para las instalaciones
eléctricas, ésta no debe utilizarse como una guía o manual para que personal no calificado
pretenda hacer o evaluar una instalación [13].
Por ello, es importante que la instalación eléctrica haya sido diseñada y realizada por un
profesional calificado, además periódicamente debe ser verificada para asegurarse que se
encuentra en óptimas condiciones.
2.- Norma Oficial Mexicana NOM-007-ENER-2004 eficiencia energética en sistemas
de alumbrado en edificios no residenciales.
Publicada en el Diario Oficial de la Federación con fecha 15 de abril de 2005 para entrar
en vigor el 15 de agosto del mismo año. [21]
Campo de aplicación: comprende los sistemas de alumbrado interior y exterior de los
edificios no residenciales nuevos con carga total conectada para alumbrado mayor o igual a
tres kW; así como a las ampliaciones y modificaciones de los sistemas de alumbrado interior y
exterior con capa conectada de alumbrado mayor o igual a tres kW de los edificios existentes.
[21]
11
En particular, los edificios cubiertos por la presente Norma Oficial Mexicana son
aquellos cuyos usos autorizados en función de las principales actividades y tareas específicas
que en ellos se desarrollen, queden comprendidos dentro de los siguientes tipos:
a) Oficinas
b) Escuelas y demás centros docentes
c) Establecimientos comerciales
d) Hospitales
e) Hoteles
f) Restaurantes
g) Bodegas
h) Recreación y cultura
i) Talleres de servicio
j) Centrales de pasajeros
[21]
3.- Norma Oficial Mexicana NOM-013-ENER-2004 eficiencia
sistemas de alumbrado en vialidades y áreas exteriores públicas.
energética para
Publicada en el Diario Oficial de la Federación el 19 de Abril de 2005 para entrar en vigor
el 19 de Agosto del mismo año. Campo de aplicación: comprende todos los sistemas nuevos
de iluminación para vialidades, estacionamientos públicos abiertos, cerrados o techados y
áreas exteriores públicas, así como las ampliaciones de instalaciones ya existentes que se
construyan en el territorio nacional, independientemente de su tamaño y carga conectada. [21]
Las aplicaciones de instalaciones cubiertas bajo esta Norma Oficial Mexicana incluyen:
a)
b)
c)
Vialidades
Estacionamientos públicos abiertos, cerrados o techados
Áreas exteriores públicas
[21]
Además de las anteriores a también se cuenta con
la Secretaría de Energía son:
las leyes a cargo de
12
Ley Federal sobre Metrología y Normalización, Ley del Servicio Público de Energía
Eléctrica, Ley Reglamentaria del Artículo 27 Constitucional en Materia de Energía Nuclear,
Ley de Responsabilidad Civil por Daños Nucleares yla Ley del Sistema Horario en los Estados
Unidos Mexicanos. [21]
Con el carácter de reglamentos, la Secretaría de Energía está encargada de:
Reglamento de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica; Reglamento de la Ley del
Servicio Público de Energía en Materia de Aportaciones; Reglamento General de Seguridad
Radiológica. [21]
De lo anteriormente expuesto, se deduce que al momento de firmar un contrato, orden
de compra ó algún otro documento de carácter legal para llevar a cabo una construcción
donde se incluya la parte de instalaciones eléctricas, asumen que conocen la ley y que
construirán las mismas de acuerdo con las Normas Oficiales Mexicanas según su aplicación,
con la responsabilidad legal correspondiente.
1.6 ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN
ELÉCTRICAS DE BAJA TENSIÓN.
LAS
INSTALACIONES
A continuación se presenta una lista de los elementos que forman parte de las
instalaciones eléctricas. En cada caso se formula una descripción de dicho elemento y en
algunos casos se realizan comentarios acerca de su mejor utilización.
Tuberías y canalizaciones
Estos dos términos incluyen a todos los tipos de tuberías, ductos, charolas, trincheras,
etc., que se utilizan para introducir, colocar o simplemente apoyar, los conductores eléctricos
para protegerlos contra esfuerzos mecánicos y medios ambientes desfavorables como son los
húmedos, corrosivos, oxidantes, explosivos, etc. [2] [22]
Tuberías de uso común
1. Tubo conduit de PVC:
a) Tubo conduit flexible de PVC.
b) Tubo conduit de PVC rígido: ligero.
c) Tubo conduit de PVC rígido: pesado.
2. Tubo conduit flexible de acero.
3. Tubo conduit de acero esmaltado.
a) Pared delgada.
b) Pared gruesa.
4. Tubo conduit de acero galvanizado.
a) Pared delgada.
b) Pared gruesa.
13
5. Ducto cuadrado
6. Tubo conduit de asbesto – cemento Clase A-3 y Clase A-5
7. Tubos de albañal
[2] [22]
Características y usos
1. Tubo Conduit PVC
a) Tubo Conduit Flexible de PVC
Resistente a la corrosión muy flexible ligero, fácil de transportar, de cortar, precio bajo,
mínima resistencia mecánica al aplastamiento y a la penetración. (Se compra por metro). Este
tipo de tuberías, generalmente se sujeta a las cajas de conexión introduciendo los extremos
en los orificios que dan al botar los chiqueadores (de forma circular en los lados de las cajas
de conexión). Su uso se ha generalizado en instalaciones en las que de preferencia la
tubería deba ir alojada en pisos., muros, losas, castillos, columnas, trabes, etc. [2]
b) Tubo conduit de PVC rígido: ligero.
Este tubo está fabricado de policloruro de vinilo (PVC), junto con las tuberías de polietileno
se clasifican como tubos conduit no metálicos. Este tubo debe ser autoextinguible, resistente
a la compresión, a la humedad y a ciertos agentes químicos. Su uso se permite en:
Instalaciones ocultas, instalaciones visibles donde el tubo no se encuentre expuesto a
daño mecánico, en ciertos lugares donde se encuentren agentes químicos que no afecten al
tubo y a sus accesorios, locales húmedos o mojados instalados de manera que no les
penetren los líquidos y en lugares donde no les afecte la corrosión que pudiera existir.
Además pueden instalarse directamente enterrados a una profundidad no menor de
0.50 metros a menos que se proteja con un recubrimiento de concreto de 5 centímetros de
espesor como mínimo. [22]
c) Tubo conduit de PVC rígido: pesado.
Se fabrica con resina (materia prima) virgen 12454-B, la longitud de esta tubería es de 3.0
metros; la temperatura máxima que se recomienda es de 140 °F (60 °C), generalmente el
color de su fabricación es en verde olivo. Algunas de las ventajas de este tipo de tubo son las
siguientes:
-Auto Extinguible, ya que una de las propiedades más importantes de la tubería PVC es que
no propaga la flama, lo cual es una condición de seguridad en las instalaciones eléctricas.
-Aislante,
este
material
presenta alto
coeficiente
dieléctrico.
-Seguridad, pues al alambrar por las paredes lisas y libres de rebabas de la tubería PVC
conduit permite un alambrado rápido y eficiente, sin peligro para el forro de los cables.
-Durabilidad, pues para aplicaciones en donde se requiere de resistencia a la corrosión las
tuberías de PVC son la mejor opción ya que no se ve afectada por la agresividad de los
suelos, es por eso que el tiempo de vida útil es el de mayor durabilidad.
-Ligereza la tubería PVC conduit eléctrica tiene un peso de cinco veces menos que el tubo
metálico equivalente.
-Resistencia al Impacto, la resistencia al impacto de las tuberías de PVC conduit permiten
soportar el maltrato físico que normalmente reciben los materiales en obra. [22]
14
2. Tubo conduit flexible de acero.
Fabricado a base de cintas de acero galvanizado y unidas entre sí a presión en forma
helicoidal (se compra por metro). Por su consistencia mecánica y notable flexibilidad,
proporcionada por los anillos de acero en forma helicoidal, se utiliza en la conexión de
motores eléctricos y en forma visible para amortiguar las vibraciones evitando se transmitan a
las cajas de conexión y de éstas a las canalizaciones. Se sujetan sus extremos a las cajas de
conexión y a las tapas de conexiones de los motores, por medio de juegos de conectores
rectos y curvos según se requiera. [2]
3. Tubo conduit de acero esmaltado.
Pared Delgada.-Tiene demasiado delgada su pared, lo que impide se le pueda hacer
cuerda. La unión de tubo a tubo, se realiza por medio de coples sin cuerda interior que son
sujetos solamente a presión, la unión de los tubos a las cajas de conexión se hace con juegos
de conectores. [2]
Pared Gruesa.- Su pared es lo suficientemente gruesa, trae de fábrica cuerda en
ambos extremos y puede hacérsele en obra cuando así se requiera. Como la unión de tubo a
tubo es con coples de cuerda interior y la unión de los tubos a las cajas de conexión es con
juegos de contras y monitores, la continuidad mecánica de las canalizaciones es l00%
efectiva. [2]
En ambas presentaciones de pared delgada y pared gruesa, se fabrican en tramos de
3.05 m de longitud, para cambios de dirección a 90° se dispone de codos de todas las
medidas. [2]
USOS.- En lugares en los que no se expongan a altas temperaturas, humedad
permanente, elementos oxidantes, corrosivos, etc. [2]
4.- Tubo Conduit de Acero Galvanizado
a) Pared delgada
b) Pared gruesa
En sus presentaciones de pared delgada y pared gruesa reúnen las mismas
características del tubo conduit de acero esmaltado en cuanto a espesor de paredes, longitud
de los tramos, forma de unión y sujeción. [2]
El galvanizado es por INMERSION, que le proporciona la protección necesaria para
poder ser instalados en lugares o locales expuestos a humedad permanente, en locales con
ambientes oxidantes o corrosivos, en contacto con aceites lubricantes, gasolinas, solventes,
etc. [2]
5. - Ducto Cuadrado
Este se fabrica para armarse por piezas como tramos rectos codos, tees, adaptadores,
cruces, reductores colgadores, etc. - (Es necesario revisar los catálogos de los diferentes
fabricantes según necesidades que se presenten en la instalación). [2]
USOS - Como cabezales en grandes concentraciones de medidores e interruptores así
como en instalaciones eléctricas de departamentos, de comercios, de oficinas, etc. También
15
se utilizan con bastante frecuencia en instalaciones eléctricas industriales, en las que el
número y calibre de los conductores son de consideración. [2]
6.- Tubo Conduit de Asbesto-Cemento Clase A- 3 y Clase A-5
Se fabrican en tramos de 3.95 m la unión entre tubos se realiza por medio de coples
del mismo material con muescas interiores en donde se colocan los anillos de hule que sirven
de empaques de sellamiento. Para el acoplamiento entre tubos y coples a través de los anillos
de sellamiento, hay necesidad de valerse de un lubricante especial. [2]
USOS.- El uso de este tipo de tubería se ha generalizado en redes subterráneas, en
acometidas de las Compañías suministradoras del servicio eléctrico a las subestaciones
eléctricas de las edificaciones, etc. [2]
Su clasificación A-3 y A-5, indica que soportan en condiciones normales de trabajo 3 y
5 atmosferas estándar de presión, lo que explica la razón por la cual los clase A-7, se utilizan
para redes de abastecimiento de agua potable. [2]
7.- Tubería de Albañal
El uso de este tipo de tuberías en las instalaciones eléctricas es mínimo, prácticamente
sujeto a condiciones provisionales. Se le utiliza principalmente en obras en proceso de
construcción, procurando dar protección a conductores eléctricos (alimentadores generales,
extensiones, etc.), para dentro de lo posible, evitar que los aislamientos permanezcan en
contacto directo con la humedad, con los demás materiales de la obra negra que pueden
ocasionarles daño como el cemento, cal, gravas, arena, varillas, etc. [2]
Cajas de conexión
Esta designación incluye además de las cajas de conexión fabricadas exclusivamente
para las instalaciones eléctricas, algunas para instalación de teléfonos y los conocidos
registros construidos en el piso. Entre las cajas de conexión exclusivas para instalaciones
eléctricas, podemos mencionar las siguientes:
1.- Cajas de conexión negras o de acero esmaltado.
2.- Cajas de conexión galvanizadas
3. - Cajas de conexión de PVC, conocidas como cajas de conexión plásticas. [2]
Formas, dimensiones y usos
1.- Cajas de conexión tipo Chalupa
Son rectangulares de aproximadamente 6 x 10 cm. de base por 38mm de profundidad.
USOS. Para instalarse en ellas apagadores, contactos, botones de timbre, etc., cuando el
número de estos dispositivos intercambiables o una mezcla de ellos no exceda de tres,
aunque se recomienda instalar sólo dos, para facilitar su conexión y reposición cuando se
requiera. Estas cajas de conexión tipo chalupa, sólo tienen perforaciones para hacer llegar a
16
ellas tuberías de 13 mm de diámetro. Pueden ser de acero galvanizado y actualmente se
fabrican también de plástico. [2]
2.- Cajas de conexión Redondas
Son en realidad cajas octogonales, bastante reducidas de dimensiones
consecuentemente de área útil interior, de aproximadamente 7.5 cm. de diámetro y 38 mm de
profundidad. Se fabrican con una perforación por cada dos lados, una en el fondo y una que
trae la tapa, todas para recibir tuberías de 13mm de diámetro.
USOS.- Por sus reducidas dimensiones son utilizadas generalmente cuando el número
de tuberías, de conductores y de empalmes son mínimos, como es el caso de arbotantes en
baños, en patios de servicio, etc. [2]
3.- Cajas de conexión Cuadradas
Se tienen de diferentes medidas y su clasificación es de acuerdo al mayor diámetro del
o los tubos que pueden ser sujetos a ellas, es así como se conocen como cajas de conexión
cuadradas de 13,19, 25, 32 y 38mm, etc. [2]
a) Cajas de conexión cuadradas de 13 mm.
Cajas de 7.5 x 7.5 cm. de la base por 38 mm de profundidad, con perforaciones tanto en los
costados como en el fondo, para sujetar a ellas, únicamente tubos conduit de 13 mm. de
diámetro.
b) Cajas de conexión cuadradas de 19 mm. Tienen 10 x 10 cm. de base por 38 mm de
profundidad, con perforaciones alternadas para tuberías de 13 y 19 mm de diámetro.
c) Cajas de conexión cuadradas de 25 mm. de 12 x 12 cm. de base por 55 mm de
profundidad, con perforaciones alternadas para tuberías de 13, 19 y 25 mm de diámetro.
Para tuberías de diámetros mayores, se cuenta con cajas de conexión de 32, 38, 51
mm, etc. o bien cajas especiales dentro de las cuales se deben considerar los registros de
distribución de teléfonos cuyas medidas comúnmente utilizadas son las de 20 x 20cm. de base por 13 cm. de profundidad. [2]
Conductores Eléctricos
Son los que sirven como elementos de unión entre las fuentes o tomas de energía
eléctrica, como transformadores, líneas de distribución, interruptores, tableros de distribución,
contactos, accesorios de control y los de control y protección con los aparatos o dispositivos
receptores de la energía. [2]
Es indispensable que te familiarices con los diferentes tipos cables y alambres que se
utilizan para conducir la electricidad a los diferentes puntos de nuestras casas, edificios,
aparatos eléctricos, etc. Como se sabe, para que la electricidad se aproveche, debemos de
hacer que circule por los circuitos con el mínimo de pérdida, esto nos lleva a escoger el mejor
conductor
para
la
función
que
necesitamos.
Se
debe
de
tomar
en
cuenta que la humedad, la temperatura y mas factores que afectan sus características al
momento de conducir la energía eléctrica. [2]
Este tema de los conductores es muy amplio por lo tanto se tratara de manera
detallada en el capitulo siguiente
17
Accesorios de Control y Protección [2]
Los accesorios de control sin duda son elementos principales y de mucha importancia
dentro de una instalación, en este momento los resumiremos de la manera sencilla:
1.- Apagadores sencillos, apagadores de 3 vías o de escalera, apagadores de 4 vías o de
paso, etc.
2.- Caso secundario cuando por algunas circunstancia se tienen contactos controlados con
apagador.
3:- En oficinas, comercios e industrias, además de los controles antes descritos, se dispone
de los interruptores termo-magnéticos (conocidos como pastillas), que se utilizan para
controlar el alumbrado y otras cargas de medianas o grandes áreas a partir de los tableros.
4.- Las estaciones de botones para el control manual de motores, equipos y unidades
completas.
5.- Interruptores de presión de todo tipo.
Dentro de la amplia variedad de estos accesorios de control y protección, se pueden
considerar los de uso más frecuente:
1.- Interruptores (switches), que pueden ser abiertos o cerrados a voluntad de los interesados,
además de proporcionar protección por si solos a través de los elementos fusibles cuando se
presentan sobrecorrientes (sobrecargas peligrosas o corrientes de cortocircuito).
2.- Los interruptores termomagnéticos que, además de que suelen ser operados
manualmente, proporcionan protección por sobrecargas y cortocircuitos en forma automática.
3.- Arrancadores a tensión plena y arrancadores a tensión reducida, para el control manual o
automático de motores, equipos y unidades complejas.
[2]
1.7 SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA
Para la fácil interpretación de diagramas así como de proyectos eléctricos en BT, se
emplean símbolos normalizados, de los cuales existe una gran diversidad, lo que en
ocasiones hace necesario se indique delante de ellos en forma clara lo que significan; a
continuación se enuncian los más usuales con algunas características comunes que
encontramos a la hora en que se realizan los proyectos eléctricos: [2]
18
19
20
21
[2]
22
1.8 ESPECIFICACIONES REQUERIDAS EN BAJA TENSIÓN PARA
SOLICITAR EL SERVICIO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
En México la empresa que actualmente es responsable de suministrar el servicio de
energía eléctrica a los usuarios que así la requieran, es la Comisión Federal de Electricidad
(CFE). Es muy importante que una instalación cumpla con las especificaciones requeridas
antes de su puesta en marcha, y los equipos de recepción de la energía en los locales, casashabitación, comercios, talleres, etcétera; debe realizarse de acuerdo a normas específicas.
CFE nos brinda los requerimientos básicos que se deben cumplir en una instalación eléctrica
en lo que respecta a los equipos de recepción del usuario es decir la Acometida (conexión
entre las líneas de distribución de CFE y las instalaciones del usuario) ya sea aérea o
subterránea.
A continuación se disponen los siguientes documentos que expide CFE en su página web,
en estos se exponen las especificaciones para el servicio de BT con carga de hasta 30kW.
Solo se incluyen los de acometida aérea los de acometida subterránea pueden consultarse si
así
lo
requieren
en
la
página
web
escrita
enseguida
(http://www.cfe.gob.mx/negocio/informacionclientenegocio/Paginas/contratacion.aspx): [24]
1. ESPECIFICACIÓN PARA SERVICIO MONOFÁSICO CON CARGA HASTA 5 kW EN
BAJA TENSIÓN, ÁREA URBANA, RED AÉREA, CON BARDA FRONTAL [24]
23
24
25
2. ESPECIFICACIÓN PARA SERVICIO BIFÁSICO CON CARGA HASTA 10 kW EN
BAJA TENSIÓN, RED AÉREA, CON BARDA FRONTAL [24]
26
27
3. ESPECIFICACIÓN PARA SERVICIO TRIFÁSICO CON DEMANDA CONTRATADA
HASTA 25 kW EN BAJA TENSIÓN, RED AÉREA, CON BARDA FRONTAL [24]
28
29
4. ESPECIFICACIÓN PARA CONCENTRACIÓN DE SERVICIOS CON CARGA TOTAL
HASTA 30 kW EN BAJA TENSIÓN, RED AÉREA [24]
30
31
Nota: Las especificaciones que rigen las acometidas subterráneas pueden consultarse
en la página web antes mencionada.
Como se pudo observar lo anterior solo fue una muy breve descripción de las
instalaciones eléctricas de BT, la razón de esto es dedicarse principalmente a definir y
comprender las características de operación tanto las “Normales” como las “Anormales” de
dicha instalación.
32
 CAPÍTULO 2
GENERALIDADES DE LA PROTECCIÓN DE LOS
CIRCUITOS ELÉCTRICOS.
2.1 INTRODUCCIÓN
Como hemos mencionado antes, el uso de la energía eléctrica indudablemente es un factor
muy importante que contribuye en el progreso de una nación, representa además un elemento
que facilita las actividades realizadas por las personas, pero al mismo tiempo, puede ser
causa de accidentes e incluso de muerte si no se respetan los procedimientos adecuados
para su manejo eficiente. [7]
En este segundo capítulo trataremos de explicar los tipos de fallas que pueden
presentarse en una instalación eléctrica y además se describen diferentes elementos
protectores y las condiciones que aseguran la integridad de las personas y de los equipos.
Una vez comprendiendo estas anormalidades que se presentan en las instalaciones
eléctricas, es posible darse cuenta de la gran importancia que representa el adecuado
conocimiento que los profesionales eléctricos y sus colaboradores deben tener sobre el
dimensionamiento y utilización de las protecciones eléctricas, para la seguridad de los bienes
y los usuarios a los que servirá una instalación determinada.
2.2 GENERALIDADES
Durante su funcionamiento, toda instalación eléctrica puede presentar
operativos:


dos estados
Normal
Anormal
El estado es Normal cuando el voltaje, corriente, aislamiento, frecuencia, temperatura, etc.
se encuentran dentro de los márgenes preestablecidos. [7]
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). [7]
Considerando la gravedad de las Anormalidades existe la siguiente subclasificación:


Perturbación
Fallas
[7]
33
Perturbación
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. Dependiendo de la magnitud de dicha perturbación los elementos
de protección a seleccionar determinaran la apertura o no del circuito eléctrico esto
considerando y ajustándolos de acuerdo a que si representaran un riesgo para la operación
de la instalación; en caso de no ser así ésta puede seguir en servicio. [7]
Falla
Son ejemplos de fallas: la pérdida de aislamiento, sobrecarga permanente,
cortocircuitos, 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. [7]
Según la naturaleza y gravedad, las fallas se clasifican en:



Sobrecargas (Sobretensión y Sobrecorriente)
Corto circuitos
Fallas de aislamiento
[7]
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. [7]
Debido a esta situación de sobreexigencia, se produce un calentamiento excesivo de
las líneas eléctricas lo que puede terminar incendiando los diferentes tipos de aislamientos,
con el consiguiente riesgo de la propiedad involucrada. [7]
Cortocircuito
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). [7]
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. [7]
Falla de Aislamiento
34
Las fallas de aislamiento no siempre dan origen a un cortocircuito. En muchos casos
una falla de aislamiento en algún equipo eléctrico (el tablero, un electrodoméstico, etc.)
provoca que la carcasa metálica de dicho equipo se energice, con el consiguiente peligro
para la vida de las personas al sufrir una descarga eléctrica. [7]
El origen de las fallas de aislamiento está en el envejecimiento del mismo, los cortes de
algún conductor, uniones mal aisladas, mala ejecución de las reparaciones, uso de artefactos
en mal estado, etc. [7]
Como hemos visto, la instalación eléctrica se debe diseñar para que en situaciones de
mal funcionamiento, ante una perturbación, sea capaz de soportar esta anormalidad pasajera
y volver a operar correctamente, sin arriesgar la integridad de las personas, los bienes o la
propia instalación.
Sin embargo, ya que es posible que ocurran anormalidades más extremas, es decir
fallas, es necesario incorporar medidas que protejan a las personas y a los bienes frente a los
cortocircuitos y sobrecargas, dotando a las instalaciones de un sistema de protecciones
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.
2.3 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS
DE BAJA TENSIÓN
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. [7]
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. [7]
El alterar, sobredimensionar o eliminar una protección eléctrica, constituye una acción
que atenta contra la integridad de las personas y de las instalaciones. [7]
Son elementos de protección:
• Los fusibles.
• Interruptores Termomagnéticos (Disyuntor o Breaker).
• El protector diferencial.
• El sistema puesta a tierra de protección.
• Utilizar conductores adecuados a las condiciones de uso.
• Etcétera.
Enseguida se hará una descripción general de los elementos antes mencionados para
la protección a circuitos eléctricos limitados a BT como ya se había mencionado.
NOTA: En los capítulos posteriores se analizarán con detalle cada uno de ellos de
acuerdo a al tipo de falla que se presente.
35
Veamos en qué consiste cada uno de ellos y cuáles son sus características generales:
Descripción general de los Fusibles
Los fusibles son elementos de protección que desconectan con seguridad, corrientes
de cortocircuito 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. [7]
En la figura 2.1 se muestra un esquema donde se visualizan los componentes de un
fusible y su disposición en el mecanismo. [7]
Figura 2.1: Partes generales que constituyen a un elemento Fusible.
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. [7]
Las características de operación de los fusibles, están dadas por las curvas tiempocorriente y existe una para cada tipo y capacidad de fusibles. [7]
Descripción general de los Interruptores Termomagnéticos
36
El interruptor termomagnético o disyuntor (Breaker), 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 cortocircuito.[1]
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: [7]
• El elemento térmico.
• El elemento magnético.
[7]
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. Ver
Figura 2.2. [7]
El dibujo siguiente facilita la comprensión de este proceso.
Figura 2.2: Elemento bimetálico que forma parte de los interruptores termomagnéticos.
M1: Metal de mayor coeficiente de dilatación lineal.
M2: Metal de menor coeficiente de dilatación lineal. [7]
El dispositivo térmico es de operación lenta y resulta muy apto para proteger
sobrecargas. En la curva mostrada en la figura 2.3 se aprecia el sentido inverso de la curva
de operación de la unidad térmica. [7]
37
Figura 2.3 Curva de operación del elemento térmico de un interruptor termomagnético
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. [7]
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 “disparo” o desconexión del interruptor. [7]
Esto puede apreciarse en la figura 2.4:
Figura 2.4: Descripción del elemento magnético de un interruptor termomagnético.
El elemento magnético es utilizado para la protección contra cortocircuitos, debido a su
característica de operación rápida. Ver curva de la figura 2.5. [7]
38
Figura 2.5: Curva de operación de la unidad magnética de un interruptor termomagnético.
Ahora veamos en la Figura 2.6 primero cómo está dispuesto el conjunto térmicomagnético al interior de un interruptor termomagnético y luego la curva de operación de este
último dispositivo. [7]
FUNCIONAMIENTO Y CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS
39
Figura 2.6: Partes constitutivas de un interruptor termomagnético y la curva de operación térmica y
magnética.
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). [7]
Descripción general del Protector Diferencial
Este dispositivo de protección está destinado a desenergizar un circuito cuando en él
se presenta una falla de aislamiento. [7]
Constituye un núcleo toroidal de material ferromagnético, abrazado por dos bobinas
que se asocian en serie con el circuito protegido, más una bobina diferencial. [7]
La Figura 2.7 describe más concretamente la estructura y funcionamiento de un
protector diferencial.
Figura 2.7: Esquema de un interruptor diferencial.
La operación de este dispositivo puede considerarse básicamente como a continuación se
explica:
40
• 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. [7]
Por lo tanto si este flujo equivale a la sensibilidad del dispositivo, actúa el mecanismo de
desenganche, dejando fuera de servicio el circuito o instalación eléctrica. [7]
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. [7]
En este sistema de protección, todas las masas de los aparatos deben ser puestas a
tierra. AI circular a tierra una corriente de fuga, el protector actúa despejando el Circuito [7]
Descripción general del sistema Puesta - Tierra de Protección
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. [7]
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. [7]
El objetivo de la puesta a tierra es asegurar que todo artefacto o consumo eléctrico, al
entrar en falla de aislamiento sus carcasas 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 y 24 V en ambientes húmedos.[1]
La Figura 2.8 muestra ilustraciones que explican en forma más concreta los contactos
eléctricos (directos- indirectos).
41
Figura 2.8. Ejemplos de contactos directos y contactos indirectos
La red de tierra de protección
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 (carcasas).
La protección puede lograrse por dos vías: [7]
• 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. [7]
Veamos el siguiente ejemplo de una puesta a tierra común Figura 2.9.
42
Figura 2.9 Puesta a tierra común en una vivienda.
La resistencia de cada puesta a tierra de protección no debe exceder al siguiente valor:
Vs= Tensión de seguridad (65 V; 24V).
IN = Corriente nominal de la protección.
Ejemplo: si Vs = 65(V) y IN =10A
[7]
Los efectos de la electricidad sobre el cuerpo humano, se verán en el capitulo tres,
cuando se describa la protección contra contactos eléctricos directos e indirectos.
2.4 CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA SELECCIÓN DE
NUESTROS ELEMENTOS DE PROTECCIÓN.
Cálculo de las Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión.
Una de las etapas de mayor importancia dentro del desarrollo de proyectos eléctricos
es la determinación de las características y especificaciones de cada uno de los componentes
de las instalaciones eléctricas ya sean residenciales, comerciales e industriales.
El cálculo de las Instalaciones Eléctricas se efectúa por métodos relativamente simples,
pero siempre respetando las disposiciones reglamentarias de las normas técnicas vigentes
para dichas instalaciones.
El objetivo de estos cálculos es determinar la carga global de nuestra instalación, esto
nos permite determinar la potencia requerida y con base a esto se dimensionaran los
dispositivos adecuados a cada tipo de instalación. Recordemos que para que un dispositivo
43
funcione correctamente y de manera segura, debe ser conectado con las especificaciones
requeridas y en condiciones óptimas.
El punto de partida para calcular las instalaciones eléctricas y por consecuencia las
características y las especificaciones que tendrán los componentes de de estas instalaciones,
es el Plano Arquitectónico de la casa-habitación, comercio, planta, etc., este último debe de
mostrar de la manera clara todas las áreas que constituyen la instalación a escala y
debidamente acotadas; por ejemplo se debe mostrar el numero de recamaras y su
disposición, la sala, comedor, pasillos, baños, cochera, patio, área de jardines, piscina, etc.
Todo esto depende del tipo de instalación ya que por ejemplo, en un departamento de un
edificio multifamiliar no se tienen las mismas necesidades que en una casa familiar
independiente; mayor diferencia aun, seria comparar una instalación comercial con una
industrial.[8]
En principio hemos de tener en cuenta al proyectar una instalación eléctrica los
siguientes factores:
1) Análisis de la carga total.
2) Elección de las tensiones de suministro.
3) Previsión de posibles aumentos de carga.
4) Selectividad adecuada.
5) Accesibilidad de la instalación. [8]
En la instalación eléctrica es preciso estimar en cada caso, la carga conectada y los
períodos probables durante los cuales todos o una parte de los receptores son susceptibles
de funcionar simultáneamente. [8]
El suministro de energía a nuestra instalación por parte de la empresa distribuidora
(CFE en México), puede hacerse en la práctica de dos formas posibles:
- Desde la red de distribución de Alta o Media Tensión.
- Desde la red de distribución de Baja Tensión.
El hacerlo de una u otra forma, viene condicionado por los siguientes factores:[1]
a) Potencia total instalada, que la evaluaremos como la suma de las potencias instaladas en
alumbrado, fuerza y demás usos.
b) Disponibilidad de suministro en la zona, que dependerá de la proximidad de las redes de
distribución.
c) Tipo de tarifa a elegir, orientada a reducir el costo en el consumo de energía eléctrica.[1]
Desde la red de distribución de A.T.
El suministro desde la red de distribución en alta tensión, nos obliga a la construcción de una
línea de A.T. y un centro de transformación, iniciándose la instalación en los bornes de baja
tensión del transformador instalado. De éstos bornes mediante una línea, alimentaremos a un
cuadro, llamado cuadro general, situado en el centro de transformación, o próximo a él, en el
que se encuentran los dispositivos generales de mando y protección.
44
Desde la red de distribución de B.T.
El suministro desde la red de distribución en baja tensión, nos lleva al montaje de la
"Instalación de Enlace", que nos une la red de distribución en baja tensión, con la instalación
interior o receptora.
Después de un análisis preliminar de los requisitos de alimentación para la instalación
en BT, se realiza un estudio del cableado y la protección eléctrica, comenzando por el origen
de la instalación, pasando por los circuitos intermedios y terminando por los circuitos finales.
El cableado y su protección en cada nivel deben cumplir varias condiciones
simultáneamente, para garantizar una instalación segura y fiable, es decir, deben: [1]


Soportar la corriente a plena carga permanente y las sobreintensidades normales de
corta duración. [1]
No provocar caídas de tensión que pudieran perjudicar el rendimiento de ciertas
cargas, por ejemplo: un período de aceleración demasiado largo al arrancar un motor,
etc. [1]
Asimismo, los dispositivos de protección (interruptores automáticos, fusibles, o la propia
protección diferencial) deben: [1]


Proteger el cableado y las barras conductoras para cualquier nivel de sobreintensidad,
hasta las corrientes de cortocircuito (inclusive).
Garantizar la protección de personas contra el riesgo de contacto indirecto y directo. [1]
Las secciones de los conductores se establecen por el método general descrito en este
mismo capítulo. Independientemente de este método, algunas normativas nacionales podrían
recomendar el cumplimiento de una sección mínima con el fin de asegurar la resistencia
mecánica. Cargas particulares exigen que el cable que las alimenta esté sobredimensionado
y que se modifique la protección del circuito en consecuencia. [1]
A continuación se muestra un gráfico de flujo para la selección del tamaño de cable y
especificación del dispositivo de protección para un circuito en concreto. Más adelante se
describe de manera más detalla el cálculo del calibre mínimo de los conductores así como las
condiciones que debe cumplir para una óptima seguridad del conductor y de la misma
instalación: [1]
45
Figura 2.11: Diagrama de flujo para la selección del tamaño de cable y especificación del dispositivo
de protección para un circuito en concreto. [1]
A continuación se revisan algunas definiciones muy importantes que se deben tomar en
cuenta para la elección de dispositivos protectores de circuitos. [1]
46
Corriente de carga máxima: IB
En el nivel de los circuitos finales, esta corriente corresponde directamente con los kVA
nominales de la carga. En el caso de un arranque de motor, u otras cargas que requieren una
corriente alta al inicio, en especial cuando es una acción frecuente (p. ej. Motores de
ascensores, soldaduras por resistencia y demás), se deben tener en cuenta los efectos
térmicos acumulativos de las sobreintensidades. Tanto los cables como los relés térmicos se
ven afectados. [1]
En todos los niveles de circuitos aguas arriba, esta corriente corresponde directamente
con los kVA que se deben suministrar, teniendo en cuenta los factores de simultaneidad y
uso, ks y ku respectivamente, como se muestra en la siguiente figura: [1]
Figura 2.12: Aquí se muestra la manera en que se debe calcular la corriente nominal para un
motor, teniendo en cuenta los factores de simultaneidad y uso.
Corriente máxima permitida: Iz
Es el valor máximo de corriente que el cableado del circuito puede llevar indefinidamente,
sin reducir su vida útil estimada. La corriente depende de varios parámetros para una sección
concreta de conductores: [1]
47




Composición del cable y tipo de cableado (conductores de Cu o Al; PVC o EPR etc.
aislamiento, número de conductores activos).
Temperatura ambiente.
Método de instalación.
Influencia de circuitos vecinos.
[1]
2.5 UBICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS PROTECTORES
Norma general (Figura a)
Es necesaria la colocación de un dispositivo de
protección en el origen de cada circuito o donde
se produzca una reducción de la máxima corriente
requerida IB. [1]
Otras ubicaciones posibles para ciertos casos
(Figura b) El dispositivo de protección se puede
colocar a lo largo del circuito:

Si AB no está cerca de material
combustible.
 Si no salen tomas de salida ni conexiones
de bifurcación de AB.
[1]
Estos tres casos pueden ser útiles en la práctica:
Estudie el caso (1) en el diagrama:

AB ≤ 3 metros. AB se ha instalado para
reducir casi al mínimo el riesgo de
cortocircuito (cables en un conducto de
acero pesado, por ejemplo). [1]
Estudie el caso (2):

El dispositivo aguas arriba P1 protege la
distancia AB contra los cortocircuitos. [1]
Estudie el caso (3):

El dispositivo de sobrecarga (S) está
situado junto a la carga. Esta distribución
es recomendable para circuitos con motor.
El dispositivo (S) constituye el control
48
(inicio/ parada) y la protección contra las sobrecargas del motor, mientras que (SC) es:
o bien un interruptor automático (diseñado para la protección de motores) o bien
fusibles. [1]
Circuitos sin protección (Figura c)
O bien:
El dispositivo de protección P1 está calibrado para proteger el cable S2 contra las
sobrecargas y los cortocircuitos. [1]
ó:
Cuando la ruptura de un circuito constituya un riesgo, como por ejemplo:
Circuitos de excitación de máquinas giratorias.
Circuitos de electroimanes de elevación grandes.
Circuitos secundarios de transformadores de corriente.
[1]
A continuación revisaremos las características de los conductores que son utilizados en las
Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión.
2.6 CONDUCTORES ELÉCTRICOS
Desde el inicio de su recorrido en las centrales generadoras hasta llegar a los centros
de consumo, la energía eléctrica es conducida a través de líneas de transmisión y redes de
distribución formadas por conductores eléctricos. [12]
Los conductores eléctricos son cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad.
Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente tal,
usualmente de cobre.
Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado por varias hebras
o alambres retorcidos entre sí. [12]
Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y
el aluminio. Aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica excelente, el cobre
constituye el elemento principal en la fabricación de conductores por sus notables ventajas
mecánicas y eléctricas. El uso de uno y otro material como conductor, dependerá de sus
características eléctricas (capacidad para transportar la electricidad), mecánicas ( resistencia
al desgaste, maleabilidad), del uso específico que se le quiera dar y del costo. [12]
Estas características llevan a preferir al cobre en la elaboración de conductores
eléctricos. El tipo de cobre que se utiliza en la fabricación de conductores es el cobre
electrolítico de alta pureza, 99,99%. Dependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de
cobre se presenta en los siguientes grados de dureza o temple: duro, semiduro y blando o
recocido. El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por un calibre, que puede ser
milimétrico y expresarse en mm2 o americano y expresarse en AWG o MCM con una
equivalencia en mm2. [12]
49
Partes que componen los conductores eléctricos
Éstas son tres muy diferenciadas:
. El alma o elemento conductor.
. El aislamiento.
. Las cubiertas protectoras.
[12]
El alma o elemento conductor se fabrica en cobre y su objetivo es servir de camino a
la energía eléctrica desde las centrales generadoras a los centros de distribución
(subestaciones, redes y empalmes), para alimentar a los diferentes centros de consumo
(industriales, grupos habitacionales, etc.). De la forma cómo esté constituida esta alma
depende la clasificación de los conductores eléctricos. [12]
Así tenemos:

Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento
o hilo conductor. Véase la Figura 2.13:
Figura 2.13: Alambre conductor
Se emplea en líneas aéreas, como conductor desnudo o aislado, en instalaciones
eléctricas a la intemperie, en ductos o directamente sobre aisladores. [12]

Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos
conductores o alambres de baja sección, lo que le otorga una gran flexibilidad. Véase
la Figura 2.14: [12]
Figura 2.14: Cable conductor

Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislamiento y
con o sin cubierta protectora. Véase la Figura 2.15: [12]
50
Figura 2.15: Monoconductor.

Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí,
envueltas cada una por su respectiva capa de aislamiento y con una o más cubiertas
protectoras comunes. Veamos la Figura 2.16: [12]
Figura 2.16: Ejemplo de un multiconductor.
El aislamiento
El objetivo del aislamiento en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula
por él, entre en contacto con las personas o con objetos, ya sean éstos ductos, artefactos u
otros elementos que forman parte de una instalación. Del mismo modo, el aislamiento debe
evitar que conductores de distinto voltaje puedan hacer contacto entre sí. [12]
Los diferentes tipos de aislamiento de los conductores están dados por su
comportamiento técnico y mecánico, considerando el medio ambiente y las condiciones de
canalización a que se verán sometidos los conductores que ellos protegen, resistencia a los
agentes químicos, a los rayos solares, a la humedad, a altas temperaturas, llamas, etc. Entre
los materiales usados para el aislamiento de conductores podemos mencionar el PVC o
cloruro de polivinilo, el polietileno o PE, el caucho, la goma, el neopreno y el nylon. [12]
Si el diseño del conductor no consulta otro tipo de protección se le denomina
aislamiento integral, porque el aislamiento cumple su función y la de revestimiento a la vez.
Cuando los conductores tienen otra protección polimérica sobre el aislamiento, ésta última se
llama revestimiento, chaqueta o cubierta. [12]
Las cubiertas protectoras
El objetivo fundamental de esta parte de un conductor es proteger la integridad del
aislamiento y del alma conductora contra daños mecánicos, tales como raspaduras, golpes,
etc. en la Figura 2.17 se muestran las partes del conductor aislado. [12]
Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material resistente, a ésta se
le denomina “armadura”. La armadura puede ser de cinta, alambre o alambres trenzados.
Los conductores también pueden estar dotados de una protección de tipo eléctrico
formado por cintas de aluminio o cobre. En el caso que la protección, en vez de cinta esté
constituida por alambres de cobre, se le denomina «pantalla» o «blindaje». [12]
51
Figura 2.17: Partes de un conductor aislado.
Una de la partes más importantes de un sistema de alimentación eléctrica está
constituida por conductores. [12]
Clasificación de los conductores eléctricos de acuerdo a sus condiciones de
empleo
Al proyectar un sistema, ya sea de poder, de control o de información, deben respetarse
ciertos parámetros imprescindibles para la especificación de los conductores a utilizar: [12]







Voltaje del sistema, tipo (CC o CA), fases y neutro, sistema de potencia, etc.
Corriente o potencia a suministrar.
Temperatura de servicio, temperatura ambiente y resistividad térmica de alrededores.
Tipo de instalación, dimensiones (profundidad, radios de curvatura, distancia entre
vanos, etc.).
Sobrecargas o cargas intermitentes.
Tipo de aislamiento.
Cubierta protectora.
[12]
Para tendidos eléctricos de alta y baja tensión, existen en nuestro país diversos tipos de
conductores de cobre, desnudos y aislados, diseñados para responder a distintas
necesidades de conducción y a las características del medio en que la instalación prestará
sus servicios.
La selección de un conductor se hará considerando que debe asegurarse una suficiente
capacidad de transporte de corriente, una adecuada capacidad de soportar corrientes de
cortocircuito, una adecuada resistencia mecánica y un comportamiento apropiado a las
condiciones ambientales en que operará. [12]
Así por ejemplo los conductores de cobre desnudos los cuales pueden ser alambres o cables
y son utilizados para:


Líneas aéreas de redes urbanas y suburbanas.
Tendidos aéreos de alta tensión a la intemperie.
[12]
Con respecto a los alambres y cables de cobre con aislamiento estos son utilizados en:
52









Líneas aéreas de distribución y poder, empalmes, etc.
Instalaciones interiores de fuerza motriz y alumbrado, ubicadas en ambientes de
distintas naturaleza y con diferentes tipos de canalización.
Tendidos aéreos en faenas mineras (tronadora, grúas, perforadoras, etc.).
Tendidos directamente bajo tierra, bandejas o ductos.
Minas subterráneas para piques y galerías.
Control y comando de circuitos eléctricos (subestaciones, industriales, etc.).
Tendidos eléctricos en zonas de hornos y altas temperaturas.
Tendidos eléctricos bajo el agua (cable submarino) y en barcos (conductores navales).
Otros que requieren condiciones de seguridad.
[12]
Ante la imposibilidad de insertar en este trabajo la totalidad de las tablas que existen, con
las características técnicas y las condiciones de uso de los conductores de cobre, tanto
desnudo como aislado, entregamos a modo de ejemplo algunas de las más usadas por los
profesionales, técnicos y especialistas.
NOTA: Se recomienda solicitar a los productores y fabricantes las especificaciones, para
contar con la información necesaria para los proyectos eléctricos.
De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2005 en la tabla 310-13 tenemos: [13]
53
54
55
Notas a la tabla 310-13:
1. Algunos aislamientos no requieren de cubierta exterior.
2. Cuando las condiciones de diseño requieren temperaturas máximas de operación del
conductor de más de 90 ºC.
3. Para circuitos de señalización que permiten aislamiento de 300 V.
4. Los cables tipo THW-LS y THHW-LS, cubren los requerimientos de no propagación de
incendio, de emisión reducida de humos y de gas ácido, de acuerdo con las normas
nacionales. Otros tipos de cables que lleven el sufijo “LS” deben cumplir con las mismas
pruebas. Por ejemplo XHHW-LS.
5. Se permite que los tipos de cables para utilizarse en temperaturas de operación 90 ºC en
lugares secos y mojados, se marquen con el sufijo "-2". Por ejemplo: THW-2, XHHW-2, RHW2, etc.
6. Cuando los tipos de cables sean sin contenido de halógenos pueden marcarse: LS0H.
[13]
56
Método práctico para calcular la sección mínima
admisible de los conductores del circuito [23]
Luego de haber escogido el producto y de haber tomado en cuenta durante el diseño
las normas vigentes, el siguiente paso es el cálculo del calibre mínimo del conductor, tomando
en consideración el diseño mismo de la instalación. A continuación analizaremos el cálculo del
calibre mínimo para conductores de baja tensión. [23]
Factores a considerar durante el cálculo del calibre mínimo.
Primeramente hay que aclarar que le calibre mínimo para una instalación no es
siempre el más económico. [23]
Los principales factores que se deben considerar son los que se muestran en la Figura 2.18:
Figura 2.18: Factores principales a considerar en el cálculo del calibre mínimo de un conductor. [23]
Es vital considerar los tres aspectos a la vez; porque en caso contrario podemos
ocasionar los siguientes problemas:
1) Si la sección del cobre es menor:
-
El conductor tendrá una mayor resistencia eléctrica, aumentando las pérdidas de
energía.
- El conductor tendrá una mayor temperatura de operación, aumentando una vez
más la resistencia eléctrica y deteriorando el aislamiento.
- La caída de tensión en la línea será mayor a la permitida, lo cual puede afectar la
operación en el punto de carga y dañar los equipos.
[23]
2) Si no se protege el aislamiento :
57
-
El aislamiento sufrirá deterioro por alta temperatura, aumentando el riesgo de
fugas de corriente y cortocircuitos.
Disminuirá la vida útil del conductor.
[23]
3) Si no se cuida que la caída de tensión se la correcta:
-
El circuito y los conductores trabajaran fuera de normas.
Pueden dañarse los equipos alimentados o no dar el servicio requerido.
[23]
Datos necesarios para el cálculo:
Dentro de la práctica es posible encontrarse con personas que tienen muchísima
experiencia en instalaciones eléctricas y que con los años se han acostumbrado a calcular los
calibres únicamente conociendo la potencia, la corriente y el voltaje. Algunos más también
preguntan la longitud del circuito, y aunque es cierto que muchas veces aciertan en el cálculo
del calibre correcto, es también innegable que en muchísimas otras ocasiones fallen en su
cálculo, porque no tomaron en consideración todos los datos necesarios. [23]
Se considera que los datos que a continuación se presentan en la tabla 2.2 son
necesarios y suficientes para que su cálculo no tenga posibilidad de error. [23]
DATOS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO
DEL CALIBRE MÍNIMO
CONDUCCIÓN DE
CORRIENTE
CAÍDA DE
TENSIÓN
PROTECCIÓN DEL
AISLAMIENTO
TIPO DE CORRIENTE
LONGITUD DE LA
INSTALACIÓN
TIPO DE
INSTALACIÓN
VOLTAJE DE
ALIMENTACIÓN
TIPO DE
CIRCUITO
TIPO DE SERVICIO
POTENCIA EN HP O
KW
TEMPERATURA
AMBIENTE
EFICIENCIA
FACTOR DE
POTENCIA
Tabla 2.2: Datos necesarios para el cálculo del calibre mínimo de un conductor.
58
Como se puede ver en la tabla anterior, estos datos tienen relación directa con los
factores anotados antes: conducción de corriente, protección al aislamiento y caída de
tensión. Para evitar confusiones se aclararan un poco cada uno de los datos presentados:








Potencia en HP o kW: del equipo a alimentar
Voltaje de alimentación: 127, 220, 440 volts, etc.
Tipo de corriente: Directa, alterna 1ɸ, 2ɸ, 3ɸ.
Eficiencia del equipo a alimentar.
Factor de potencia: del equipo a alimentar.
Tipo de instalación: Al aire libre, en Conduit, en charola, directamente enterrado, etc.
Tipo de servicio: 24 horas al día, arranque y paro continuo, servicio nocturno, etc.
Temperatura ambiente: la más caliente en verano, o la de algún espacio en particular,
por ejemplo, si se tiene alguna maquina que disipe mucho calor.
 Tipo de circuito. Alimentador o Derivado. De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2005, los
conductores de circuitos derivados estarán dimensionados para evitar una caída de
tensión eléctrica superior a 3% en la salida más lejana que alimente a cargas de
calefacción, alumbrado o cualquier combinación de ellas y en los que la caída máxima
de tensión eléctrica de los circuitos alimentadores y derivados hasta el receptáculo más
lejano no supere 5%, y además esto proporcionará una razonable eficacia de
funcionamiento.
 Longitud de la instalación: para calcular la caída de tensión.
[23]
Procedimiento general de cálculo. [23]
La forma como deben manejarse los datos anteriores para obtener un cálculo correcto
del calibre del conductor, se resume en el siguiente diagrama de flujo:
59
[23]
Conviene comentar que en el diagrama de flujo anterior (parte inferior) se distingue una
vez más los factores básicos del cálculo de calibres Para facilitar el entendimiento de este
diagrama siga las flechas. [23]
Métodos de cálculo
El diagrama del punto anterior es genérico, pero los métodos que en la práctica se
utilizan para calcular calibres mínimos son varios. A continuación se revisara de manera
general el siguiente. [23]
Método largo a partir de fórmulas. [23]
Sin duda es muy seguro, pero requiere de tablas manuales, calculadora, etc. y de una
cantidad de tiempo considerable. Es muy utilizado por los diseñadores y proyectistas de obras
eléctricas.
Secuencia a seguir en este método:
60
1. Seleccione el tipo de conductor adecuado según sea el caso específico de la
instalación (se pueden consultar catálogos proporcionados por los fabricantes),
además se deberá conocer si la instalación se efectuara en conduit, al aire libre o en
charola. [23]
2. Calcule la corriente que va a transportar el conductor con la fórmula adecuada de las
tablas de fórmulas eléctricas más usuales (ver tabla 2.3) al final del subtema. En el
caso de los motores usted puede calcular la corriente con dichas fórmulas, o
consultarlas directamente de las tablas (Valores de corriente a plena carga para
motores). No se olvide de aumentar a la corriente de plena carga en los motores un
25% adicional para cumplir con la NOM-001-SEDE-2005 (Articulo 210 Circuitos
Derivados); en el caso de dos o más motores, sume las corrientes nominales de estos
y aumente el 25% del valor de la corriente del motor más grande.[13][23]
Tabla 2.3: Fórmulas para el cálculo de la corriente a través de un conductor eléctrico.
3. Es necesario afectar este valor de corriente por los factores de corrección por
temperatura (ver tabla) y por agrupamiento (ver tabla). Este nuevo valor de corriente
61
no circulará realmente por el conductor, sino que sirve para simular las condiciones
adversas en las que se estará trabajando. [23]
De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2005 la tabla 690-31(c) los factores de corrección por
temperatura son los siguientes: [13]
Para más de tres conductores portadores de corriente en un cable o canalización.
Cuando el número de conductores portadores de corriente en un cable o canalización sea
mayor que tres, la capacidad de conducción de corriente se debe reducir con los factores que
se indican en la Tabla 310-15(g) de la NOM-001-SEDE-2005: [13]
[13]
4. Con este nuevo valor de corriente afectada por los factores de corrección, localice el
conductor adecuado según sea el tipo de conductor y el tipo de instalación elegidos.
Ver tabla proporcionada por la NOM-001-SEDE-2005, Tabla 310-16: [23] [13]
62
63
[13]
5. Una vez localizado el calibre del conductor, será necesario verificar la caída de tensión
que sufrirá la instalación utilizando la fórmula siguiente:
Donde:
-
= Caída de tensión en por ciento.
L = Longitud del circuito en (m).
I = Corriente que circula en (Amperes).
Ve = Voltaje de alimentación.
-
Fc = Factor de caída de tensión unitaria.
-
)
Es importante recalcar que en esta fórmula la corriente que se utilizará, será aquella
resultante en el punto No. 2, es decir, que aquí la corriente No DEBE estar afectada por los
factores de corrección de temperatura y agrupamiento. [13]
6. Si la caída de tensión es mayor del 3% para circuitos alimentadores o derivados; ó de
5% para la suma de alimentador + derivado, es necesario calcular un calibre superior.
Esto se puede hacer despejando el factor de caída unitaria (Fc) de la fórmula anterior
que quedaría como sigue:
[23]
64
Conociendo Fc, buscamos en la tabla que presenta en el manual de CONDUMEX, el
calibre que nos da igual o menor factor de caída de tensión y escogemos ese. [23]
[23]
Se debe tener cuidado al escoger en la tabla el factor de caída de tensión (Fc) según sea
su sistema monofásico, bifásico o trifásico. [23]
7. Cálculo de corriente de cortocircuito:
Este cálculo sirve para determinar cuánto tiempo soportara sin dañarse el aislamiento de
un conductor cuando se produce un cortocircuito.
Es importante conocer este tiempo para elegir adecuadamente las protecciones de la
línea.
Para conocer el tiempo máximo en el que deberá operar la protección, ver gráfica 1, donde
en el eje horizontal tenemos los calibres y en vertical la corriente en miles de amperes.
Dependiendo del tiempo en que opere la protección y el calibre, será la corriente que
podrá soportar el conductor. [23]
65
Gráfica 1: Corrientes de cortocircuito permisibles para cables con aislamiento a 90°C y conductor
de cobre.
[23]
66
 CAPÍTULO 3
PROTECCIÓN CONTRA LOS RIESGOS DE
CONTACTO DIRECTO E INDIRECTO.
3.1 INTRODUCCIÓN
Como hemos venido mencionando en los capítulos anteriores es indudable que la
energía eléctrica ha aportado innumerables ventajas a la humanidad, cambiando radicalmente
su modo de vida. El desarrollo de toda actividad está ligada a la energía eléctrica y sería
impensable renunciar a todas las ventajas que su utilización reporta; sin embargo, la energía
eléctrica es peligrosa para los hombres, ya que puede poner en peligro su vida. Esto último
sucede fundamentalmente cuando se trabaja de forma irresponsable y sin atenerse a las
normas de seguridad en el uso y manipulación tanto de aparatos como de circuitos eléctricos.
En los trabajos con la energía eléctrica el aspecto más importante es el de limitar la
magnitud de la corriente que pueda llegar a pasar por el cuerpo humano, por lo que en
muchos trabajos es imprescindible aumentar la resistencia eléctrica interpuesta entre el
cuerpo y las partes energizadas, para lo cual se usan diversas herramientas y medios
aislados y se hace todo lo posible para garantizar un aislamiento confiable a todos los equipos
conectados a las redes eléctricas. [16]
Para un mismo trayecto de la corriente a través de cuerpo humano el peligro a que
están sometidas las personas depende de la intensidad de la corriente y del tiempo que ésta
esté circulando por el cuerpo; sin embargo, los valores de estos parámetros que se
especifican en la literatura son de muy difícil aplicación en la práctica para la protección contra
los accidentes eléctricos, por lo que se sigue el criterio de definir las tensiones de contacto a
partir de las cuales el riesgo ya no es permisible. Los valores de las tensiones de contacto
dependen de si se trata de corriente directa o alterna y en este último caso de la frecuencia
de la tensión aplicada. [16]
Los accidentes con corriente directa son mucho menos frecuentes de lo que se podría
creer en consideración al número de aplicaciones de la corriente continua y de los accidentes
mortales que se producen únicamente en condiciones muy desfavorables. Esto es debido, en
parte, al hecho de que para duraciones de choque superiores al periodo del ciclo cardiaco el
umbral de fibrilación ventricular es mucho más elevado que en corriente alterna. [16]
67
3.2 DESCARGAS ELÉCTRICAS
Una descarga eléctrica es el efecto fisiopatológico de una corriente eléctrica que atraviesa
el cuerpo humano. Su paso afecta básicamente a las funciones musculares, circulatorias y
respiratorias y en ocasiones puede tener como resultado quemaduras graves. El grado de
peligro para la víctima está en función de la magnitud de la corriente, las partes del cuerpo por
las que pasa la corriente y la duración del flujo de la misma. [16]
Efectos de la corriente eléctrica por el cuerpo humano
Al hacer contacto una persona con un objeto energizado circulará por ella una corriente
eléctrica, la cual se clasifica según sus efectos como:
 No perceptible
 Perceptible o molesta
 Peligrosa para la vida
[16]
El menor valor de la corriente perceptible por el ser humano depende de muchos factores,
tales como: edad, sexo, parte del cuerpo que hace contacto, presión, superficie de contacto,
estado anímico de la persona, humedad, temperatura, etc. [16]
Desde el punto de vista práctico es importante la percepción sobre las manos. En los
experimentos realizados se ha determinado que el valor mínimo perceptible depende de sí se
trata de corriente alterna o de corriente. Las principales diferencias entre los efectos de la
corriente alterna y aquellos de la corriente directa sobre el cuerpo humano proceden del
hecho de que las excitaciones de corriente (estimulación de los nervios y de los músculos,
provocación de la fibrilación ventricular, etc.) estén unidas a las variaciones de intensidad de
la corriente fundamentalmente cuando la corriente se establece o se interrumpe. Para
producir una misma excitación, las intensidades de corriente necesarias en corriente directa
son de dos a cuatro veces superiores a aquellas que son necesarias en corriente alterna. Lo
antes expuesto explica la razón por la que en corriente directa sólo el establecimiento y la
interrupción de la corriente son perceptibles en el nivel del umbral de la corriente perceptible y
ninguna otra sensación se siente durante el paso de la corriente (al menos cuando la
magnitud no es relativamente grande). [16]
Un aspecto también de primera importancia es la trayectoria seguida por la corriente en
función de los puntos de aplicación de la tensión; siendo el factor más importante la densidad
de corriente que atraviesa el corazón dada su influencia en la fibrilación ventricular. [16]
En la publicación de la IEC (International Electrotechnical Commission - Comisión
Electrotécnica Internacional) 60479-1 de 1994 se definen cuatro zonas de magnitud de
corriente/tiempo-duración, para cada una de las cuales se describen los efectos
fisiopatológicos (ver figura 3.1). Cualquier persona que entre en contacto con metal en tensión
corre el riesgo de sufrir una descarga eléctrica. [1]
En la curva C1 se muestra que cuando una corriente superior a 30 mA atraviesa un cuerpo
humano desde una mano hasta la otra, la persona en cuestión puede morir, a menos que se
interrumpa la corriente en un tiempo relativamente corto. [1]
68
El punto de 500 ms/100 mA próximo a la curva C1 corresponde a una probabilidad de
fibrilación cardíaca del orden del 0,14%. Veamos la figura 3.1:
Figura 3.1: Zonas de tiempo-corriente de efectos de la corriente alterna en el cuerpo humano
cuando pasa de una mano a otra. [1]
La protección de las personas contra las descargas eléctricas en las instalaciones
eléctricas de BT debe establecerse de conformidad con las normas nacionales adecuadas,
códigos de buenas prácticas, guías y circulares oficiales, etc. Las normas IEC relevantes son
las siguientes: serie IEC 60364, serie IEC 60479, IEC 60755, serie IEC 61008, serie IEC
61009 y IEC 60947-2. [1]
Para personas adultas se puede plantear, en general, que el efecto de la corriente es
menor para los hombres que para las mujeres y que para los niños; es decir, los valores de
corriente que soportan en todos los casos son superiores. [16]
En resumen se puede plantear que los efectos más significativos de la corriente eléctrica
sobre el cuerpo humano son:

Alteraciones de la piel.
69








Contracción espasmódica de los músculos.
Parálisis respiratoria.
Falla del corazón.
Fibrilación ventricular.
Quemaduras.
Hemorragias.
Electrólisis de la sangre.
Etc.
[16]
Las alteraciones de la piel humana dependen de la densidad de corriente (mA/mm 2) y de la
duración del paso de la corriente. A título comparativo se pueden dar los siguientes valores:

Por debajo de 10 mA/mm2 , en general, no se observa ninguna alteración de la piel.
Para duraciones importantes de paso de la corriente, varios segundos, la piel situada
bajo el electrodo puede ponerse blanco-grisácea con una superficie rugosa.
 Entre 10 mA/mm2 y 20 mA/mm2 aparece un enrojecimiento de la piel con una hinchazón
en forma de onda de color blanquecino a lo largo de los bordes del electrodo.
 Entre 20 mA/mm2 y 50 mA/mm2, se produce un color pardo bajo el electrodo situado en
la piel. Para duraciones más importantes de paso de corriente, varias decenas de
segundos, se observan claras marcas de corriente (ampollas) alrededor del electrodo.
 Por encima de 50 mA/mm2, se puede producir la carbonización de la piel.
[16]
Uno de los efectos más peligrosos es la contracción espasmódica de los músculos de la
mano en contacto con las partes energizadas, ya que la persona puede permanecer pegada
al circuito (agarrotamiento de los músculos de la mano), y al no poder soltar el elemento
energizado está expuesto al riesgo eléctrico un tiempo mayor. Algunos autores más
conservadores fijan en 10 mA la corriente necesaria para el comienzo de este fenómeno. [16]
La parálisis respiratoria, al igual que la falla del corazón, ocurre cuando la corriente circula
por los músculos correspondientes, la persona no consigue respirar, pierde el conocimiento y
puede morir por asfixia. La parálisis respiratoria puede prolongarse después del accidente; de
ahí la importancia de la aplicación de la respiración artificial durante el tiempo requerido
después del accidente. La parálisis respiratoria puede aparecer a partir de los 30 mA. [16]
La corriente eléctrica, sobre todo a tensiones bajas, puede provocar la fibrilación
ventricular, fenómeno éste que consiste en un temblor desordenado de las fibras musculares
del corazón, el ritmo cardiaco se vuelve desordenado e irregular y puede sobrevenir la
muerte. Esta acción desordenada del músculo cardiaco afecta los ventrículos de forma tal que
sus diferentes porciones no se contraen coordinadamente, por lo que es insuficiente el envío
de sangre al cuerpo, consecuencia fatal si no se interrumpe rápidamente el paso de la
corriente. [16]
El umbral de fibrilación ventricular depende de factores fisiológicos tales como la anatomía
del cuerpo, estado de las funciones cardiacas, etc., pero también de parámetros eléctricos
tales como la duración y recorrido de la corriente. En corriente alterna (50 o 60 Hz), el umbral
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de fibrilación decrece considerablemente si la duración del paso de la corriente se prolonga
más allá de un ciclo cardiaco. [16]
Las quemaduras resultantes de accidentes eléctricos pueden ser de dos tipos: las
quemaduras normales producto de los arcos eléctricos, cortocircuitos o incendios de la ropa,
normalmente denominadas quemaduras externas y las producidas por los contactos eléctricos
directos debido a la circulación de altas corrientes por el interior del cuerpo. Las quemaduras
externas se caracterizan por la destrucción de una parte de la superficie del cuerpo,
destrucción ésta que penetra en el cuerpo cubriendo la misma área, en tanto que las
quemaduras internas penetran en el cuerpo en forma cónica, según la trayectoria de la
corriente, por lo que es difícil determinar la magnitud de la quemadura. [16]
Es de destacar que no todas las consecuencias provocadas por el contacto con un
elemento energizado recaen sobre el accidentado, sino que éste puede realizar acciones
inconscientes que afecten a otras personas. [16]
Parámetros que determinan la magnitud de la corriente que puede llegar a circular por
el cuerpo humano.
No todas las personas son igualmente sensibles ante la corriente eléctrica y como se
ha planteado en diferentes estudios se dice que las mujeres y los niños son más sensibles
que los hombres. La resistencia del cuerpo humano puede ser considerada constante para
propósitos prácticos. [16]
En general podemos considerar que la impedancia del cuerpo humano se puede dividir
en dos partes fundamentales: la impedancia de la piel y la impedancia interna del cuerpo. [16]
La impedancia de la piel está formada por una capa semiconductora con pequeños
elementos conductores: los poros. El valor de la impedancia de la piel depende de varios
factores entre los que se destacan: la tensión aplicada, la frecuencia de la tensión aplicada,
la magnitud de la corriente, el tiempo de duración del paso de la corriente, el área de la
superficie de contacto y la presión ejercida sobre ella, el grado de humedad y la temperatura
de la piel. [16]
Para tensiones de contacto de hasta 50 V el valor de la impedancia de la piel varía
ampliamente con la superficie de contacto, la temperatura, etc.; para valores superiores
decrece rápidamente y se hace despreciable cuando la piel se rompe. Debido a su efecto
capacitivo la misma disminuye con la frecuencia de la tensión aplicada. Por las razones antes
expuestas es que la impedancia total del cuerpo humano es mayor a corriente directa que a
corriente alterna y decrece cuando la frecuencia aumenta. [16]
En la Tabla 3.1 siguiente se muestran los valores típicos de la impedancia total del
cuerpo humano vivo para el paso de la corriente mano-mano o mano-pie con áreas de
contacto entre 50-100 cm2 bajo condiciones ambientales secas. [16]
Valores de la impedancia total del cuerpo humano.
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Tensión de contacto
(V)
25
50
75
100
125
220
700
1000
Valor asintótico
5%
1780
1450
1250
1200
1125
1000
750
700
650
Valores de Impedancia total del
cuerpo que no excedan el %
total en Ohm.
50%
95%
3250
6100
2625
4370
2200
3500
1875
3200
1625
2875
1350
2125
1100
1550
1050
1500
750
850
Tabla 3.1 Valores de impedancia del cuerpo humano.
En esa figura 3.2 se puede apreciar la variación de la impedancia total del cuerpo humano
con la tensión.
Figura 3.2 Valores estadísticos de la impedancia del cuerpo para personas vivas para el paso de la
corriente mano-mano o mano-pie para tensiones de contacto de hasta 1000 Volt.
La magnitud de la tensión con que se haga contacto depende del azar,
correspondiendo a las tensiones de uso doméstico (110 y 220 V) la mayor probabilidad por su
uso tan extendido. A medida que se pasa a tensiones superiores el riesgo es menor para la
generalidad de las personas, no así para el personal especializado. La impedancia total que
se ofrece al paso de la corriente por el cuerpo, cuando se hace contacto mano-pie, por
ejemplo, tiene tres componentes tal como se muestra en la Figura 3.3: [16]
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Figura 3.3: Resistencias que se oponen al paso de la corriente por el cuerpo humano.
La impedancia de contacto de la mano con el cuerpo energizado (Z1) es prácticamente
resistiva (R1) y depende del estado de la piel, humedad, suciedad, área de contacto, presión
que se ejerza sobre él, etc. En la Tabla 3.2, se exponen los valores de R1 para diferentes tipos
de contactos. [16]
Resistencia ( k )
Tipo de contacto
Seco
Húmedo
40 - 1000
4 - 15
La mano sosteniendo un conductor
10 - 40
3-6
La mano sosteniendo un alicate
3 - 10
1-6
Contacto con la palma de la mano
3-8
1-2
1-3
0.5 - 1.5
0.5 - 1.5
0.25 - 0.75
Un mano sumergida en agua
-
0.2 - 0.5
Los pies sumergidos
-
0.1 - 0.3
Con un dedo
La mano alrededor de un conductor de 37.5
mm de diámetro
Las dos manos alrededor de un conductor
de 37.5 mm de diámetro
Tabla 3.2: Resistencia nominal del cuerpo humano para diferentes tipos de contactos.
Si se aumenta considerablemente R1 se puede disminuir la circulación de la corriente por el
cuerpo hasta valores tales que no solamente no sean peligrosos, sino que tampoco sean
perceptibles. Los métodos comúnmente usados para ello son:


Empleando guantes aislados.
Empleando herramientas aisladas.
73

Empleado herramientas aislantes.
[16]
La impedancia al paso de la corriente que ofrece el cuerpo humano varía de individuo a
individuo y además, depende del tipo de contacto que se efectúe: mano-pie, mano-mano,
cabeza-mano, etc. [16]
La impedancia de contacto (Z3) también es prácticamente resistiva (R3) y tiene su efecto
más notable en el caso de los contactos mano-pie y cabeza-pie, siendo los parámetros
fundamentales que inciden en su valor: el área de contacto, resistividad del piso o suelo, tipo
de contacto (directo o a través de algún tipo de calzado). En la Tabla siguiente se exponen los
valores de resistencia de contacto de algunos materiales. Los métodos prácticos para
aumentar su valor son los siguientes:



Empleando botas aisladas.
Empleando mantas aisladas.
Recubriendo el piso con materiales de alta resistividad.
[16]
Para el uso de cada uno de los elementos antes señalados se plantean requisitos de
estricto cumplimiento, entre los cuales se destacan: la verificación periódica con la
certificación correspondiente, su uso bajo las regulaciones establecidas, su guarda y cuidado
bajo las condiciones requeridas, etc. [16]
A continuación en la tabla 3.3 se presentan algunos valores nominales de la
resistencia de algunos materiales para un área de 130 cm 2. [16]
Material
Suelas de goma
Pisos de cemento sobre gravilla secos
Pisos de cemento con gravilla secos
Suelas de piel secas
Suelas de piel húmedas
Pisos de cemento con gravilla húmedos
Resistencia
>20 M
1 - 5 M
0.2 - 1 M
0.1 - 0.5 M
5 - 20 k
1-5
k
Tabla 3.3: resistencia de algunos materiales para un área de 130 cm 2.
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