Date post: | 30-Jun-2015 |
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USOS DEL INSTALACIONES ELECTRICAS
ESPECIALISTAS EN CONTENIDO
Jorge ArayaINACAP
Helga Larravide V.Asesora Técnica de Procobre
SANTIAGO DE CHILE
COBRE
.
Registro de PropiedadIntelectual N° 89.036ISBN: 956-7776-09-1
1ª Edición 19932 ª Edición 2002
Santo Domingo 550. Piso 2Santiago de ChileFonos: 632 2520 - Fax: 638 1200
DISEÑO Y DIAGRAMACIONPapiro Publicidad
MISION DE PROCOBRE
Nuestra misión es promover el uso del cobre y sus aleaciones, especialmente en Chile y Latinoamérica, fomentando una disposición favorable hacia su utilización e impulsando la investigación y el desarrollo de nuevas aplicaciones.
Colabora y trabaja coordinadamente con las empresas, el gobierno y los organismos relacionados con el cobre para materializar una acción convergente, con visión de largo plazo a nivel mundial.
En elcumplimiento de sus fi nes, Procobreentrega el presente texto como un aportepara la correcta manipulación del Cobre.
INDICE
ORIENTACION AL ALUMNO 1
UNIDAD MODULAR N° 1 3EL REGLAMENTO ELECTRICO
UNIDAD MODULAR N° 2 18PROTECCIONES ELECTRICAS
UNIDAD MODULAR N° 3 34TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
UNIDAD MODULAR N° 4 56TECNOLOGIA DE LAS UNIONES ELECTRICASEN CONDUCTORES DE COBRE
UNIDAD MODULAR N° 5 71PREPARACION Y FIJACION DE DUCTOS
UNIDAD MODULAR N° 6 87CIRCUITOS ELECTRICOS DE ALUMBRADO
ANEXO 108
GLOSARIO 116
BIBLIOGRAFIA 120
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 1
ORIENTACION PARA EL ALUMNO
PROPOSITOS DEL MODULO
El Módulo “Usos del Cobre: Instalaciones Eléctricas” pretende proporcionarle los conocimientos básicos y generales que se requieren en una instalación eléctrica, a fi n de concretar una visión más completa de esta especializada actividad y, al mismo tiempo, contribuir al desarrollo de habilidades a través de aplicaciones prácticas específi cas.
En este esfuerzo no se ha intentado agotar el tema, pero aspiramos a resolver muchas de sus inquietudes y reafi rmar su interés vocacional.
MODALIDAD DE ESTUDIO
Para cumplir estos objetivos Ud. deberá interactuar activamente con:
• El texto base y• Otros recursos disponibles
Por el enfoque que este módulo tiene, Ud. podrá participar activamente en la planifi cación y desarrollo del mismo.
Esperamos que tenga la posibilidad de asumir la responsabilidad de su propio aprendizaje, para lo cual algunas de las actividades que deberá realizar son las siguientes:
• Estudiar concentradamente las materias del texto.
• Desarrollar tareas que impliquen profundizar los temas del texto.
• Desarrollar los trabajos prácticos ya sea en grupo o en forma individual
• Aclarar oportunamente las dudas con algún especialista antes de pasar a otros temas.
Como una forma de orientar el estudio de este módulo podemos señalar lo siguiente:
• Cada Unidad comienza con una declaración de los objetivos que se per-siguen, por lo que al leerlos podrá informarse de lo que esperamos que Ud. aprenda.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 2
• Las actividades que se proponen al fi nal de cada unidad le ayudarán a consolidar lo aprendido. Por esto, se recomienda no dejar de hacerlas.
• AI fi nal de cada Unidad, podrá verifi car cuánto ha aprendido, respon-diendo las Pautas de Observación. Con ellas sabrá qué aprendió y qué le falta por aprender.
• Respóndalas con el máximo de seriedad.
En las primeras sesiones Ud. comprenderá:
• Los componentes y características del módulo.
• La modalidad de estudio.
• El sistema de evaluación.
Este texto es suyo, obtenga el mejor provecho de él ya que ha sido preparado especialmente para facilitarle el aprendizaje.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 3
UNIDAD MODULAR N° 1
EL REGLAMENTOELECTRICO
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 4
INTRODUCCION
El desarrollo tecnológico en que se desarrolla nuestra vida en el momento presente tiene componentes y características a las cuales nos hemos acostumbrado tanto que si llegáramos a carecer de ellos nos resultaría muy difícil desenvolvernos y adaptarnos a situaciones distintas.
Uno de estos componentes es la electricidad y sus múltiples aplicaciones.
Esta primera Unidad Modular entrega información específi ca relacionada con el Reglamento que regula en Chile las instalaciones eléctricas en Baja Tensión, aplicada al alumbrado, tanto a nivel de elaboración y presentación de proyectos, como la ejecución de ellos.
Conocer las normas y respetarlas no sólo asegura efi ciencia en los procesos propios de las instalaciones eléctricas y calidad en los resultados sino, por sobre todo, seguridad para quienes desarrollan el trabajo y para los que disfrutan los benefi cios.
En especial, la Unidad presenta materiales de uso frecuente en las instalaciones eléctricas; simbología eléctrica; formatos normalizados y diagrama unilineales. Con seguridad esta Unidad Ud. la trabajará con interés y dedicación ya que estos conocimientos le serán de gran utilidad para sus futuras actividades técnico profesionales.
OBJETIVOS
AI término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
Explicar el contenido de las normas chilenas que rigen en la actualidad las instalaciones eléctricas: Norma Chilena 2/84* y Norma Chilena 4/84*.
Identifi car materiales de uso frecuente en las instalaciones eléctricas: accesorios, aparatos, artefactos y tablero.
Identifi car las fi guras que constituyen la simbología eléctrica establecida por la norma 2/84 y el signifi cado de ellas.
Identifi car los formatos más utilizados en la elaboración de proyectos y sus características.
Localizar los registros en el formato de elaboración de proyectos y completarlos con datos de una situación real.
Interpretar los diagramas unilineales de un plano eléctrico.
Elaborar un formato normalizado A-2.
1
2
4
3
5
6
7(*) Normas que están siendo revisadas para su actualización.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 5
* Superintendencia de Electricidad y Combustibles (S.E.C)
LA NORMA S.E.C.*
La norma es un modelo a la cual se ajusta un proceso de fabricación o el resultado de un trabajo.
Dicho modelo considera las dimensiones, especifi caciones y calidades de los productos elaborados industrialmente, aspectos que se establecen con el fi n de simplifi car y reducir los gastos que implica fabricar y utilizar tales productos.
Cuando nos referimos a la norma S.E.C. nos referimos a modelos cuyo cumplimiento es supervisado por la Superintendencia de Electricidad y Combustibles y que contiene disposiciones técnicas reglamentarias destinadas a regular el diseño, ejecución y operación de las instalaciones eléctricas en Chile.
Esta norma no constituye un manual de instrucciones por el cual guiarse para efectuar una actividad de tipo eléctrico.
Se trata de un conjunto de referentes técnicos mínimos de seguridad a ser considerados cuando deben efectuarse instalaciones interiores en baja tensión y al elaborar y presentar proyectos.
Lo que la norma S.E.C. explicita debe ser interpretado por profesionales especializados.
Ahora bien, las normas chilenas que rigen al momento de la presente reedición del texto a las instalaciones eléctricas son:
N.Ch.ELEC 4/84:Determina las características de las instalaciones
interiores en baja tensión.
N.Ch:ELEC 2/84: Especifi ca las características en la elaboración y presentación de proyectos.
En síntesis, las normas 2/84 para presentación de proyectos y la 4/84 para ejecución de proyectos se caracterizan porque:
• Rigen a toda instalación eléctrica cuya tensión no exceda a los l000 V. • Establecen las disposiciones que deben considerarse al presentar
proyectos de instalaciones eléctricas y también en sus etapas de ejecución, mantención y operación.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 6
ACCESORIOS
APARATOS
TABLEROS
AR
TE
FAC
TOS
MATERIAL DE USO FRECUENTE EN LAS INSTALACIONES ELECTRICAS
Para realizar instalaciones eléctricas se hace uso de un conjunto de materiales que permiten obtener un resultado efi ciente de las operaciones proyectadas.
Conocer cuáles son estos materiales ayuda a interpretar en forma correcta la Norma Chilena de Electricidad.
Dichos materiales son conocidos como accesorios, aparatos, artefactos y tablero (*). Las ilustraciones que aparecen en la página siguiente, muestran algunos materiales utilizados en las instalaciones eléctricas. Sólo se destacan aquellos que suelen usarse más frecuentemente.
(*) Estos términos y todos los que aparezcan escritos con letra cursiva se encuentran defi nidos en el glosario que se incluye al término del libro.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 7
n
n
NCh Elec 2/84 LAMINA 1 DE 3
SIMBOLOS ELECTRICOS PARAPLANOS DE ARQUITECTURA
Cs
E
+3
+n
n
x
x
HOJA DE NORMA Nº 2
1.1 CORRIENTE ALTERNA
1.2 CORRIENTE CONTINUA
1.3 TOMA CORRIENTE PROTECCION
1.4 TOMA TIERRA DE SERVICIO
2.1 ALIMENTACION DESDE EL PISO INFERIOR
2.2 ALIMENTACION DESDE EL PISO SUPERIOR
2.3 ALIMENTACION HACIA EL PISO INFERIOR
2.4 ALIMENTACION HACIA EL PISO SUPERIOR
2.5 ARRANQUE O DERIVACION
2.6 BANDEJA O ESCALERILLA PORTACABLE
2.7 CABLE CONCENTRICO
2.8 CABLE FLEXIBLE
2.9 CAJA DE DERIVACION
2.10 CAMARA DE PASO
2.11 CAMARA DE REGISTRO
2.12 CANALIZACION SUBTERRANEA
2.13 CRUCE
2.14 LINEA DE n CONDUCTORES
2.15 SIMBOLO GENERAL DE CANALIZACION
3.1 ALTERNADOR
DESIGNACION SIMBOLO
1. SIMBOLOS GENERALES
2. SIMBOLOS GENERALES
3. SIMBOLOS DE APARATOS Y ARTEFACTOS
3.3 ARTEFACTO FLUORECENTE DE n TUBOS
3.2 ARTEFACTOS DE CALEFACCION
3.4 BATERIA
3.5 BOCINA
3.6 CALENTADOR DE AGUA
3.7 CAMPANILLA
3.8 COCINA ELECTRICA
3.9 CONDENSADOR
3.10 CONDENSADOR SINCRONICO
3.11 CHICHARRA
3.12 EMPALME
3.13 ENCHUFE HEMBRA PARA ALUMBRADO
3.14 ENCHUFE HEMBRA DOBLE DE ALUMBRADO
3.15 ENCHUFE HEMBRA PARA CALEFACCION
3.16 ENCHUFE HEMBRA PARA FUERZA MONOFASICO
3.17 ENCHUFE HEMBRA PARA FUERZA TRIFASICO
3.18 ENCHUFE HEMBRA PARA USOS ESPECIALES
3.19 GANCHO DE UNA LUZ
3.20 GANCHO DE n LUCES
DESIGNACION SIMBOLO
SIMBOLOGIA ELECTRICA
La simbología eléctrica, representa la estandarización de las fi guras utilizadas en la elaboración de los proyectos eléctricos.
La norma N.Ch. Elec 2/84 entrega el siguiente listado:
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 8
NCh Elec 2/84 LAMINA 1 DE 3
SIMBOLOS ELECTRICOS PARAPLANOS DE ARQUITECTURA
G
S
M
M
x4. POSTACION
M
M
n
HOJA DE NORMA Nº 2
3.22 INTERRUPTOR DE UN EFECTO
3.21 GENERADOR
3.23 INTERRUPTOR DE DOS EFECTOS
3.24 INTERRUPTOR DE TRES EFECTOS
3.25 INTERRUPTOR DE COMBINACION
3.26 INTERRUPTOR DE DOBLE COMBINACION
3.27 INTERRUPTOR DE BOTON (PULSADOR)
3.28 INTERRUPTOR ENCHUFE
3.29 INTERRUPTOR ENCHUFE CON DOS INTERRUPTORES
3.30 INTERRUPTOR DE PUERTA
3.31 INTERRUPTOR DE TIRADOR
3.32 LAMPARA DE GAS
3.33 LAMPARA PORTATIL
3.34 MEDIDOR
3.35 MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
3.36 MOTOR DE INDUCCION
3.37 MOTOR DE INDUCCION CON MOTOR BOBINADO
3.38 PARTIDOR DE MOTORES
3.39 PORTALAMPARA CON CAJA DE DERIVACION
3.40 PORTALAMPARA CON INTERRUPTOR
3.41 PORTALAMPARA DE EMERGENCIA
3.42 PORTALAMPARA DE EMERGENCIA AUTOENERGIZADA
3.43 PORTALAMPARA DE n LUCES
DESIGNACION SIMBOLO
3.46 PORTALAMPARA BAJO EN PASILLOS
3.44 PORTALAMPARA MURAL (APLIQUE)
3.45 PORTALAMPARA MURAL CON INTERRUPTOR
3.47 PORTALAMPARA SIMPLE
3.48 RECTIFICADOR
3.49 SOLDADORA ESTATICA AL ARCO
3.50 SOLDADORA ESTATICA POR RESISTENCIA
3.51 SOLDADORA TIPO MOTOR GENERADOR
3.52 TABLERO DE ALUMBRADO
3.53 TABLERO DE CALEFACCION
3.54 TABLERO DE FUERZA MOTRIZ
3.55 TABLERO RAYOS X
3.56 TABLERO PARA USOS ESPECIALES
3.57 VENTILADOR O EXTRACTOR
4.1 POSTER DE CONCRETO
4.2 POSTE DE CONCRETO CON EXTENSION METALICA
4.3 POSTE DE MADERA
4.4 POSTE ESTRUCTURAL METALICO
4.5 POSTE TUBULAR METALICO
DESIGNACION SIMBOLO
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 9
5.1 ALTA TENSION A.T.
5.2 BAJA TENSION B.T
5.3 BANDEJA PORTACONDUCTORES b.p
5.4 CANALIZACION A LA VISTA v.
5.5 CANALIZACION EMBUTIDA e.
5.6 CANALIZACION PREEMBUTIDA p.c.
5.7 CANALIZACION SUBTERRANEA s.
5.8 AISLADOR CARRETE a.c.
5.9 CANALIZACION EN AISLADORES DE ROLLOS a.r.
5.10 CONDUCTO DE ABESTO CEMENTO c.ac.
5.11 CONDUCTO DE CEMENTO DE DOS VIAS Cc.2v.
5.12 CONDUCTO DE CEMENTO DE 4 VIAS Cc.4v.
5.13 ESCALERILLA PORTACONDUCTORES e.p.
5.14 TABLERO GENERAL T.G.
5.15 TABLERO GENERAL AUXILIAR T.G. Aux.
5.16 TABLERO DE DISTRIBUCION T.D.
5.17 TABLERO DE COMANDO T.C.
5.18 TABLERO GENERAL DE ALUMBRADO T.G.A.
5.19 TABLERO GENERAL DE FUERZA T.G.F.
5.20 TABLERO GENERAL DE CALEFACCION T.G.C.
5.21 TABLERO GENERAL AUXILIAR DE ALUMBRADO T.G. Aux.F.
5.24 TABLERO DISTRIBUCION DE ALUMBRADO T.D.A.
5.22 TABLERO GENERAL AUXILIAR DE FUERZA T.g. Aux.F.
DESIGNACION SIMBOLO
5. ABREVIATURAS 5.25 TABLERO DE DISTRIBUCION DE FUERZA T.D.F.
5.23 TABLERO GENERAL AUXILIAR DE T.G.Aux.C. CALEFA
5.26 TABLERO DE DISTRIBUCION DE T.D.C. CALEFACCION
5.27 TABLERO DE COMANDO DE ALUMBRADO T.C.A.
5.28 TABLERO DE COMANDO DE FUERZA T.C.F.
5.29 TABLERO DE COMANDO DE CALEFACCION T.C.C.
5.30 CAERIA DE ACERO t.a.
5.31 CAERIA DE ACERO GALVANIZADO t.a.g.
5.32 CAERIA DE BRONCE t.b.
5.33 CAERIA DE COBRE t.c.
5.34 CAERIA METALICA FLEXIBLE t.m.t.
5.35 CAERIA DE PARED GRUESA c.g. GALVANIZADO (CAÑERIA)
5.36 CAERIA PLASTICA FLEXIBLE DE P.V.C. t.p.t
5.37 CAERIA PLASTICA RIGIDA DE P.V.C t.p.r.
5.38 CAERIA PLASTICA DE POLIETILENO t.p.p.
DESIGNACION SIMBOLO
NCh Elec 2/84 LAMINA 1 DE 3
SIMBOLOS ELECTRICOS PARAPLANOS DE ARQUITECTURA
HOJA DE NORMA Nº 2
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 10
FORMATOS NORMALIZADOS Como vimos anteriormente, la Norma Eléctrica 2/84 establece las bases para la presentación y elaboración de proyectos.
Dentro de las disposiciones de esta norma, están las referidas al formato de los proyectos. El cuadro siguiente presenta la serie de formatos más utilizados en proyectos de instalaciones eléctricas, las dimensiones totales que deben respetarse y las que deben tener específi camente los márgenes.
FORMATO DIMENSIONES MARGENES
(mm) IZQUIERDO OTROS
A0 1189 x 841 35 10
A1 594 x 841 30 10
A2 420 x 594 30 10
A3 297 x 420 30 10
A4 210 x 297 30 10
La siguiente ilustración corresponde al facsímil de un formato que muestra la ubicación de los registros o información que debe explicitarse en el proyecto y las dimensiones que identifi can el proyecto a ejecutar.
80
80
De
acue
rdo
a la
sne
cesi
dade
s
110 110
50
Rotulación
Timbres deinscripción
Modificaciones
Croquis deubicación
En este espacio puedeeventualmente ubicarseel cuadro de cargas si susdimensiones lo permiten
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 11
Como vemos, el formato considera los siguientes registros:
• Rotulación.
• Timbres de inscripción.
• Croquis de ubicación.
• Modifi caciones (de acuerdo a las necesidades).
• Cuadro de cargas (si sus dimensiones permiten ubicarlo en el espacio destinado en el formato).
Revisemos en qué consiste cada uno de estos registros:
Detengámonos nuevamente en el formato.
LA ROTULACION
Como puede apreciarse en el croquis que lo detalla, en este espacio se incluye:
• El título del proyecto • La dirección del lugar donde se ejecutará
• La fecha de elaboración
• El nombre del instalador responsable
• La fi rma y RUT del propietario
• Otros datos necesarios para la identifi cación del proyecto eléctrico.
80
80
DE A
CUER
DO A
LAS
NECE
SIDA
DES
110 110
50
ROTULACIO
N
CROQUIS DE
UBICACION
TIMBRES DE
INSCRIPCIONEN ESTE ESPACIO PUEDEEVENTUALMENTE UBICARSEEL CUADRO DE CARGAS SI SUSDIMENSIONES LO PERMITEN
Modificaciones
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 12
Las medidas de rotulación y de las subdivisiones son las que se dan a conocer en la ilustración.
ZONA DE LOS TIMBRES DE INSCRIPCION
Junto a la rotulación aparece la zona destinada a la colocación del o de los timbres de inscripción, cuya presencia autoriza la puesta en marcha del proyecto.
COMUNA LAMINA DE
ESCALA FECHA
OTROS DATOS
TITULO DE PROYECTO (*)
CALLE
ACEPTACION PROPIETARIOS
FIRMA
55 55
100
FIRMA
R.U.T.LICENCIA O TITULO
DOMICILIO COMERCIALTELEFONO
INSTALADOR
356.
66.
66.
6
80
20
25
110
80
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 13
ZONA DEL CROQUIS DE UBICACION
En este espacio se sitúa física y geográfi camente la ubicación de la propiedad destacando calles colindantes y vías principales.
EL CUADRO DE CARGA
Corresponde a la descripción técnica de las cargas de alumbrado de la obra eléctrica.
En este espacio se identifi can los circuitos, sus consumos, sus protecciones, canalización y ubicación.
CUADRO DE CARGAS DE ALUMBRADO
PROTECCIONES CANALIZACION
TDA. CTO. PORT. ENCH OTROS TOTAL POTENCIA FASE UBICACION N° CENTROS W DIF. DISY COND. DUCTO
Este cuadro es básico: en función a las necesidades podrán suprimirse o agregarse otras columnas para identifi car otros consumos de alumbrado no detallados en este modelo.
80
80
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 14
ZONA PARA MODIFICACIONES
En este espacio se registran las modifi caciones que se efectúan al proyecto.
EL DIAGRAMA UNlLINEAL
Para elaborar un proyecto eléctrico es necesario disponer de ciertas bases sobre las cuales poder diseñarlo y representar los elementos que orientarán su ejecución.
Como punto de partida del trabajo, se requiere una planta arquitectónica de la propiedad, la que debe ceñirse a las normas del dibujo arquitectónico, tanto en su simbología como en la escala de dibujo.
Esta planta debe presentarse sobre un formato normalizado de acuerdo con sus dimensiones.
50
Dim
ensi
ón d
e ac
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o a
las
nece
sida
des.
PRACTICA DE TALLER
Prepare un Formato Normalizado A-2 con márgenes, croquis de ubicación y cuadro de rotulación normalizados y luego autoevalúese con
la Pauta de Observación que se incluye en la siguiente página.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 15
Sobre esta base, se realizan las acciones siguientes:
• Representación de los aparatos y artefactos normalizados sobre la planta. • Diseño de la canalización que desarrolla el diagrama unilineal de la instalación. • Verifi car, de acuerdo a normativa vigente, el cumplimiento de los requisitos mínimos de seguridad de la instalación. • Llenar el cuadro de carga • Llenar la rotulación del plano. • Elaborar el diagrama unilineal de protección.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 16
PAUTA DE OBSERVACION
Observando atentamente su trabajo, responda lo más objetivamente posible, las siguientes preguntas. Esto le ayudará a evaluar la calidad de él.
• DEL PROCESO SI NO
1 ¿Seleccionó los elementos de trabajo y los puso al alcance de la mano: instrumentos de dibujo, otros?
2 ¿Verifi có limpieza de la mesa (sin tierra ni grasa) y constató que la superfi cie no tenga imperfecciones?
3 ¿Adoptó la postura corporal correcta para dibujar?
4 ¿Verifi có que la luz no arroje sombras ni refl ejos sobre su trabajo?
5 ¿Usó correctamente los instrumentos de dibujo?
6 ¿Tuvo presente las exigencias establecidas por la Norma 2/84 en relación a formatos?
• DEL PRODUCTO
7 Las dimensiones del formato, ¿Están normalizadas?
8 ¿Los cuadros contienen los registros correspondientes ? (croquis de ubicación, cuadro de rotulación).
9 ¿La calidad del dibujo responde a las exigencias técnicas?
10 ¿Demoró el tiempo previsto por el profesor para obtener el producto pedido?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “Si”, lo felicitamos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 17
RESUMEN
Esta Unidad destaca la importancia de que toda instalación eléctrica que se ejecute o esté en operaciones, esté Normalizada de acuerdo a los requerimientos de la N.SEC (Norma Chilena de Electricidad determinada por la Superintendencia de Electricidad y Combustibles; S.E.C. )
Informa que las normas chilenas que rigen en la actualidad a las instalaciones eléctricas, son la 4/84, que determina las características de las instalaciones interiores en baja tensión y la 2/84 que especifica las características de elaboración y presentación de proyectos.
Presenta los materiales de uso frecuente en las instalaciones eléctricas tales como accesorios, aparatos, artefactos y tablero o equipo desde el cual se puede operar y proteger una instalación. También, la simbología que se utiliza en la elaboración de proyectos, los tipos de formatos, sus dimensiones y registros.
Respecto de estos últimos, describe la rotulación, la zonas de timbres de inscripción, del croquis de ubicación y para las modifi caciones y el cuadro de carga. Finalmente, en relación con el diagrama unilineal, se enfatiza la importancia de disponer de bases sobre las cuales desarrollar la secuencia que implica la elaboración del proyecto.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS18 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 19
UNIDAD MODULAR N° 2
PROTECCIONESELECTRICAS
1
2
3
4
5
6
7
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS18 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 19
INTRODUCCION
Efectuar una instalación eléctrica es una actividad laboral de la más alta responsabilidad.
La electricidad es, innegablemente, un factor que contribuye al desarrollo de una nación y un elemento facilitador de la vida de las personas, pero al mismo tiempo, puede ser causa de accidentes e incluso de muerte si no se conocen o no se respetan los procedimientos para su manejo efi ciente.
Esta Unidad explica los tipos de fallas que pueden presentarse en una instalación eléctrica y describe los diferentes elementos protectores que aseguran la integridad de las personas y de los equipos.
Dichos elementos protectores no sólo deben ser identifi cados por quienes tienen a su cargo la instalación eléctrica sino que también por los usuarios de ella. Por esta razón, el tema de las protecciones eléctricas constituye un importante capítulo de este Manual, el que se espera, sea una ayuda para su capacitación laboral tanto en el plano del conocimiento como en el de las actitudes.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
Explicar cuándo el estado operativo de una instalación eléctrica es normal y cuándo es anormal.
Describir estados de anormalidad de una instalación eléctrica, específi camente lo que constituye fallas.
Identifi car elementos de protección que se utilizan en las instalaciones eléctricas.
Describir características de las protecciones eléctricas.
Describir efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo humano.
Señalar la importancia de la tierra de protección para la seguridad de las personas.
Seleccionar protecciones adecuadas a los requerimientos de una instalación eléctrica.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS20 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 21
CARACTERISTICAS OPERATIVASDE UNA INSTALACION ELECTRICA
Durante su funcionamiento, toda instalación eléctrica puede presentar dos estados operativos: normal y anormal.
El estado es normal cuando el voltaje, corriente, aislación, temperatura, etc. se encuentran dentro de los márgenes preestablecidos.
El estado es anormal cuando uno o más parámetros se encuentran sobre o bajo los valores preestablecidos (sobrevoltajes; corto circuitos; sobretemperatura; caída de voltaje, otros).
Considerando la gravedad de las anormalidades existe la siguiente sub-clasifi cación:
• Perturbación • Fallas
PERTURBACION
Es una anormalidad que tiene un tiempo breve de duración. Son ejemplos de perturbación: las variaciones de voltaje, la partida de motores de gran potencia y las variaciones de frecuencia.
Por no constituir riesgo para la operación de la instalación ésta puede seguir en servicio.
FALLA
Son ejemplos de fallas: la pérdida de aislación, sobrecarga permanente, corto circuitos, etc.
Debido a su gravedad constituye un riesgo para la integridad de las personas y/o de los equipos. Por esta razón, la instalación debe quedar fuera de servicio en el menor tiempo posible.
Según la naturaleza y gravedad, las fallas se clasifi can en:
• Sobrecargas• Corto circuitos • Fallas de aislación
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS20 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 21
Sobrecarga
Es toda magnitud de voltaje o corriente que supera el valor considerado normal (valor nominal).
Las sobrecargas de corriente más comunes se originan en el exceso de consumos en la instalación eléctrica.
Debido a esta situación de sobre exigencia, se produce un calentamiento excesivo de las líneas eléctricas lo que puede terminar incendiando las aislaciones, con el consiguiente riesgo de la propiedad involucrada.
Corto Circuito
Es la falla de mayor gravedad que puede darse para toda instalación eléctrica.
Su origen está en la unión de dos conductores a distinto nivel de potencial eléctrico (fase y neutro, fase y fase ,etc).
El nivel de corriente se eleva a rangos tan excesivos que genera, en los puntos de falla, fusión del conductor eléctrico y los componentes involucrados con el consiguiente riesgo de incendio del inmueble.
Falla de Aislación
El origen de esta falla está en el envejecimiento de las aislaciones, cortes mecánicos, mala ejecución de las reparaciones, etc.
Si alguno de los elementos de la instalación eléctrica (conductores, equipos del sistema) pierde su aislación, las carcazas metálicas de los equipos, (usualmente desenergizadas), se electrifi can, con el consiguiente peligro para la vida de las personas, las que pueden sufrir un shock eléctrico por contacto indirecto.
ELEMENTOS DE PROTECCION EN INSTALACIONES ELECTRICAS.
En toda instalación eléctrica se debe considerar un sistema de protecciones destinado a entregar seguridad a las personas y a los equipos.
Una instalación eléctrica no es concebida para que presente fallas de operación, pero existen condiciones de tipo ambiental, de uso, sobrecargas, falta de mantención, envejecimiento de las aislaciones, etc. que pueden generarlas.
Las protecciones están destinadas a minimizar los efectos de las fallas, de tal manera que al presentarse alguna, la instalación dañada pueda ser aislada para su posterior reparación.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS22 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 23
El alterar, sobredimensionar o eliminar una protección eléctrica, constituye una acción que atenta contra la integridad de las personas y de las instalaciones.
Son elementos de protección:
• Los fusibles• Los disyuntores• El protector diferencial• El sistema puesta a tierra de protección
Veamos en que consiste cada uno de ellos y cuáles son sus características.
LOS FUSIBLES
Los fusibles son elementos de protección que desconectan con seguridad, corrientes de corto circuito y sobrecargas permanentes.
Este elemento de protección, cuenta con un “hilo conductor” de bajo punto de fusión que se sustenta entre dos cuerpos conductores en el interior de un envase cerámico o de vidrio que da la forma característica al fusible.
El siguiente es un esquema que muestra los componentes de un fusible y su disposición en el mecanismo.
Para que este medio de protección sea efectivo, debe ser seleccionado teniendo presente las características del consumo y de la instalación, en el punto donde el fusible se situará. Esto implica que la magnitud de la corriente que lo hará operar, el tiempo en que dicha operación se producirá y la capacidad de ruptura del fusible, deben ser las adecuadas para dicho consumo e instalación.
Es importante tener presente que un fusible utilizado en alumbrado, actúa para una corriente mínima comprendida entre 1,6 a 2,0 veces la corriente nominal o de placa del dispositivo, como valor promedio.
Tapas de cabezal
Elemento fusible y fusión discriminada
Señalización intervencióndel fusible
Cuerpo cerámico
Masa deionizante dealtísima inercia térmica
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS22 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 23
Las características de operación de los fusibles, están dadas por las curvas tiempo - corriente y existe una para cada tipo y capacidad de fusibles.
La representación gráfi ca de estas curvas es la siguiente:
CLASIFICACION DE FUSIBLES SEGUN SU FUNCIONAMIENTO
FUNCIONAMIENTO SERVICIO
Denominación Corriente Corriente Denominación Protección
9 In ≤ lmin gl Cables y conductores gR Semiconductores gB Equipos de minas
a In ≤ 4 In aM Aparatos de maniobras aR Semiconductores
Corriente
104
103
102
101
100
10-1
10-2
10-34
s
(4....8) • ININ
10050
20
10
5
2
1
20
10
5
2
1
0,5
0,2
0,1
0,05
0,020,01
SEG
UN
DO
S
M
INU
TOS
B
2 5 10 20 50 100 200 500 100 2000 5000 100001(Amp)
24012060
2010
5
21
20
105
21
0,5
0,20,1
0,05
0,02
0,01
0,005
0,002
0,001
SEG
UN
DO
S
M
INU
TOS
10 20 50 100 200 500 10 2000 5000 104 20000 50000 105
1(Amp)
C
A
A. CURVA DEL FUSIBLE CLASE gLB. FUSIBLES RAPIDOSC. FUSIBLES RAPIDO LENTO
Línea característicatiempo de prearco / corriente
Zona de reacciónpara cortacircuitos
Línea característicatiempo de funciona-miento / corriente
Zona dereacciónparasobrecargas
Límite
M1
M2
BIMETAL FRIOBIMETAL CALIENTE
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS24 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 25
LOS DISYUNTORES
El disyuntor o interruptor magnético- térmico, es un dispositivo de protección destinado a cumplir las siguientes funciones:
• Abrir o cerrar un circuito en condiciones normales. • Abrir un circuito en condiciones de fallas, ya sea por sobrecarga o corto circuito.
Se caracteriza porque puede realizar un elevado número de maniobras y, a diferencia del fusible, puede ser utilizado nuevamente después del despeje de una falla.
Su accionar frente a una falla, depende de dos tipos de elementos:
• El elemento térmico. • El elemento magnético.
El elemento térmico está formado por un bimetal que, al dilatarse por efecto del calor producido por el exceso de corriente, opera el mecanismo de apertura del interruptor.
El dibujo siguiente facilita la comprensión de este proceso.
M1 Metal de mayor coefi ciente de dilatación lineal. M2 Metal de menor coefi ciente de dilatación lineal.
El dispositivo térmico es de operación lenta y resulta muy apto para proteger sobrecargas.
Veces la Intensidad nominal
CURVA DE OPERACIONDE LA UNIDAD TERMICA
IN
t (s)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS24 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 25
En cuanto al elemento magnético, corresponde a una bobina que sensa en todo momento el comportamiento de la instalación. Esto, debido a que es recorrida por la corriente del circuito que protege.
AI presentarse eventualmente una falla que lleve la magnitud de la corriente a valores muy elevados, la bobina desarrolla un campo magnético de gran intensidad que atrae el mecanismo de “trip” o desconexión del interruptor.
Esto puede apreciarse en el esquema siguiente:
CONTACTO FIJO
CONTACTO MOVIL OPERADO
TRINQUETE
(ASPECTO CONSTRUCTIVO)
BOBINA
El elemento magnético es utilizado para la protección contra corto circuitos, debido a su característica de operación rápida.
Veces la Intensidad nominal
CURVA DE OPERACIONDE LA UNIDAD MAGNETICA
t (s)
BIMETAL
BOBINA DEDETECCIONMAGNETICA
CAMARADE CORTE
FUNCIONAMIENTOY CARACTERISTICASCONSTRUCTIVOSMagnético-Térmico
3 5 10 20MAGNETICO
xln
0,01seg
1ht
Curva B: entre 3 y 5 INCurva C: entre 5 y 10 INCurva D: entre 10 y 20 IN
TERMICO
SE CLASIFICAN SEGUN EL UMBRALDE INTERVENCION MAGNETICA
OPERACION MAGNETICA
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS26 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 27
La curva que observamos anteriormente, refl eja claramente la acción de la protección térmica (zona de tiempo inverso) y la acción de la protección magnética (tiempo instantáneo).
EL PROTECTOR DIFERENCIAL
Este dispositivo de protección está destinado a desenergizar un circuito cuando en él se presenta una falla de aislación.
Constituye un núcleo toroidal de material ferromagnético, abrazado por dos bobinas que se asocian en serie con el circuito protegido, más una bobina diferencial.
Veamos primero cómo está dispuesto el conjunto térmico - magnético al interior de un disyuntor y luego la curva de operación de un disyuntor.
F N
C
I d
R
P
D
TR
1 2
A LOS RECEPTORES
I
Ø
Ø
2
Ø1
d
ESQUEMA DE PRINCIPIO DE UN INTERRUPTOR DIFERENCIAL
P : pulsador para pruebaR: resistenciaC: dispositivo de mando de
la apertura del interruptorTR: toroD: devanado diferencialId: corriente diferencial
Ød = Ø1 − Ø2
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS26 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 27
La siguiente ilustración describe más concretamente la estructura y funcionamiento de un protector diferencial.
Veamos cómo opera el protector diferencial:
• Cuando la corriente atraviesa la bobina 1, origina un fl ujo Ø1.
• Cuando la corriente atraviesa la bobina 2, origina un fl ujo 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 fl ujo diferencial ØD ≠ 0.
Si este fl ujo equivale a la sensibilidad del dispositivo, actúa el mecanismo de desenganche, dejando fuera de servicio el circuito o instalación eléctrica.
El principio de la protección diferencial se basa en que el interruptor desconecta un circuito defectuoso cuando una intensidad a tierra sobrepasa el valor de la intensidad diferencial.
RPT ″ Vs
ID
F
N FIF
ID
ND
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS28 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 29
En este sistema de protección, todas las masas de los aparatos deben ser puestas a tierra.
La resistencia de puesta a tierra debe cumplir con la siguiente expresión:
Analicémosla:Vs = voltaje de seguridad. (Ambiente seco : 65 V) (Ambiente húmedo : 24 V)
Por ejemplo : ambiente seco Vs = 65 VID = 30 m A valor característico
RPT = = 2166,7 (Ω) 30x10-3
El uso de un protector diferencial, permite que la puesta a tierra tenga un valor relativamente alto, que fácilmente puede ser logrado con un electrodo del tipo Copperweld.
= = 2166,7 (65 = = 2166,7 (65 = = 2166,7 (
AI circular a tierra una corriente de fuga, el protector actúa despejando el circuito.
EL SISTEMA PUESTA - TIERRA DE PROTECCION
En todas las instalaciones de baja tensión, y especialmente en aquellas de los edifi cios 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.
NT
Rc
Ri
Rc=3000
RRu=20
CONTACTODIRECTO
CONTACTOINDIRECTO
Ia Id
Ic Ic
CONTACTOS INDIRECTOS (CON PARTES QUENORMALMENTE NO ESTAN BAJO TENSION)
300030
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS28 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 29
Cuando se trata de instalaciones a las que se conectarán una extensa serie de aparatos eléctricos, fi jos y móviles, metálicos o no metálicos, susceptibles de deterioro desde el punto de vista eléctrico, es fundamental la defensa contra los «contactos indirectos».
Para evitar dichos contactos indirectos, hay una serie de sistemas de protección.
Uno de los más difundidos es el de tierra de protección.
El objetivo de la puesta a tierra es asegurar que todo artefacto o consumo eléctrico, al entrar en falla de aislación sus carcazas o partes metálicas, no alcance una tensión respecto a tierra mayor que los niveles de “Tensión de Seguridad” Vs.Seguridad” Vs.Seguridad”
Recordemos que Vs es:
• 65 V en ambientes secos. • 24 V en ambientes húmedos.
Las ilustraciones siguientes explican en forma más concreta los contactos eléctricos (directos- indirectos).
ELECTRODO
CABLE DE COBRECALDERA
RPT ″ Vs2,5 IN
RPT ″65 = 2,6 ( )
2,5 x10
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS30 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 31
La red de tierra de protección
Con respecto a este punto, la Norma S.E.C. establece lo siguiente:
“Toda pieza conductora que pertenezca a la instalación eléctrica, o forme parte de un campo eléctrico y que no sea parte integrante del
circuito, debe conectarse a una puesta a tierra de protección para evitar tensiones de contacto peligrosas”.
Al diseñar la puesta a tierra de protección se debe evitar la permanencia de tensiones de contacto en las piezas conductoras no integrantes de los circuitos (carcazas).
La protección puede lograrse por dos vías:
• Puesta a tierra individual por cada equipo protegido, o bien, • Puesta a tierra común y un conductor de protección, al cual se conectan los equipos protegidos.
Veamos el siguiente ejemplo de una puesta a tierra común.
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
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS30 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 31
PELIGROSIDAD DE LA CORRIENTE ELECTRICA
EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD SOBRE EL CUERPO HUMANO
Los efectos de la electricidad sobre el cuerpo humano, dependen de lo siguiente:
• Intensidad de la corriente que lo atraviesa. • Duración del contacto. • Resistencia eléctrica del propio cuerpo.
Con respecto al último aspecto, la resistencia eléctrica del cuerpo varía según las condiciones físicas y psíquicas del sujeto y del estado de su piel (seca-mojada).
Se estima que la resistencia mínima del cuerpo humano es de 3000 Ohm para baja tensión y de 1000 Ohm para alta tensión, siendo estos valores un dato extremadamente variable.
El cuadro siguiente describe los efectos de la corriente eléctrica en el cuerpo humano.
Corriente que atraviesa el cuerpo Efectos
CORRIENTE QUE ATRAVIESA EFECTOSEL CUERPO HUMANO (mA)
Hasta 1 Imperceptible para el hombre
2 a 3 Sensación de hormigueo
3 a 10 El sujeto consigue, generalmente, desprenderse del contacto (liberación). De todas formas, la corriente no es mortal.
10 a 50 La corriente no es mortal si se aplica durante intervalos decrecientes a medida que aumentasu intensidad. De lo contrario los músculos de la respiración se ven afectados por calambres que pueden provocar la muerte por asfi xia.
50 a 500 Corriente decididamente peligrosa en función creciente con la duración del contacto que da lugar a la fi brilación cardíaca (funcionamiento irregular con contracciones muy frecuentes e inefi caces). Posible defunción del infortunado.
más de 500 Decrece la posibilidad de fi brilación pero aumenta el riesgo de muerte por parálisis de los centros nerviosos a causa de fenómenos secundarios.
2
1
0,0110
0,1
1
10
100 1000
TIEM
PO (s
)
CORRIENTE (mA)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS32 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 33
En relación con este mismo tema, es útil analizar la curva de peligrosidad que representa la corriente eléctrica para el cuerpo humano.
CURVA DE PELIGROSIDAD
1 ZONA ESTADISTICAMENTE NO PELIGROSA PARA LA INTEGRIDAD FISICA DE LAS PERSONAS.
2 ZONA PELIGROSA: SIGUIENDO LA VARIACION DE LA CURVA DESDE ARRIBA HACIA ABAJO SE PASA DEL PELIGRO DE TETANlZACION AL DE ASFIXIA Y LUEGO A LA FIBRlLACION CARDIACA.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS32 USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 33
1
2
3
4
ACTIVIDADES
Consulte en el comercio marcas y rangos de protectores para instalaciones eléctricas.
Consulte con un técnico que esté efectuando una instalación eléctrica, las características de los protectores, su ubicación en el sistema y la razón por la cual seleccionó esos y no otros protectores.
Observe modelos concretos de fusibles, disyuntores y diferenciales.
Seleccione protecciones adecuadas a los requerimientos de una instalación eléctrica.
4.1 Dimensione, es decir, cuantifi que requerimientos eléctricos (voltaje corriente, nivel de aislación).
4.2 Seleccione el protector adecuado de acuerdo a necesidades específi cas teniendo presente lo que ofrece el mercado.
RESUMEN
Esta Unidad describe las características operativas de una instalación eléctrica, los elementos de protección que se utilizan en este tipo de instalaciones y el grado de peligrosidad que representa la corriente eléctrica para la vida humana.
Se señala que durante su funcionamiento, toda instalación eléctrica puede presentar dos estados operativos: normal y anormal.
Las anormalidades se presentan cuando uno o más parámetros se encuentran sobre o bajo los valores preestablecidos, y según su gravedad se clasifi can en perturbaciones y fallas. Las fallas a su vez se subclasifi can en sobrecargas, corto circuitos y fallas de aislación.
Con respecto a los elementos de protección en instalaciones eléctricas, se destaca la importancia de éstos para las personas y para los equipos y se describen los fusibles, disyuntores, el protector diferencial y el sistema tierra de protección.
En cuanto a la peligrosidad de la corriente eléctrica, se analizaron los efectos de ella sobre el cuerpo humano.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 34
TECNOLOGIA DE LOSMATERIALES
UNIDAD MODULAR N° 3
1
2
3
4
5
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 35
INTRODUCCION
La efi ciencia de una instalación eléctrica depende de variados factores entre los que destacan la responsabilidad y seriedad de quienes la realizan y también los materiales y elementos que son empleados en su ejecución.
Esta Unidad Modular trata precisamente de estos últimos ya que contiene información muy útil sobre conductores, aislantes y ductos, entre otros.
Se enfatiza la importancia del empleo del cobre en la elaboración de los con-ductores, por sus extraordinarias propiedades mecánicas y eléctricas, hecho que debe tener muy presente el técnico quien le corresponda proyectar y/o ejecutar una instalación.
A través del estudio de la Unidad se pueden obtener valiosos conocimientos sobre la tecnología de los materiales que se emplean en las instalaciones eléctricas, tecnología que se relaciona no sólo con las materias primas que los componen, sino que también con la confi guración de los materiales, el cálculo de lo requerido, el funcionamiento y la normalización por la que deben regirse.
El éxito en el logro de los objetivos que se incluyen dependerán de la infor-mación que le entregamos, del apoyo que le prestará su profesor, pero fundamentalmente, de su propio interés y dedicación.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad, esperamos que Ud. esté en condiciones de:
Identifi car materiales y elementos que se utilizan en instalaciones eléctricas, sus características y funciones.
Describir las características técnicas del cobre como elemento principal utilizado en la fabricación de los conductores eléctricos.
Explicar aspectos principales relacionados con los tipos de conductores eléctricos, su clasifi cación, dimensionamiento y comportamiento ante la eventualidad de fallas en la instalación.
Describir diferentes tipos de ductos normalizados, sus características y aplicaciones.
Dimensionar, en función de los requerimientos de carga, la sección del conductor de cobre requerido.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 36
MATERIALES Y ELEMENTOS DE UNAINSTALACION ELECTRICA
Toda instalación eléctrica está confi gurada por una serie de componentes, elementos y materiales con funciones específi cas de tipo eléctrico, o bien, mecánico.
En lo correspondiente a la clasifi cación de los materiales desde el punto de vista eléctrico, éstos se presentan en la categoría conductores y aislantes. Veamos en qué consiste cada uno de ellos.
Materiales generalmente de cobre y/o aleación de cobre que se caracterizan por la gran facilidad con que permiten el paso de un fl ujo de electrones.
Materiales no metálicos que se caracterizan por no permitir el paso de un fl ujo de electrones a través de él o por la extrema difi cultad que opone al desplazamiento de estas cargas.
Son ejemplos de materiales aislantes: la goma, el plástico, la madera, el vidrio, etc.
Los elementos de la instalación pueden estar formados por conductores, aislantes y accesorios.
Entre ellos tenemos : los interruptores, los enchufes o tomas de corriente, los portalámparas, las cajas de derivación, etc.
Veamos en qué consiste cada uno de estos elementos y las funciones que cumplen:
LOS INTERRUPTORES
Realizan la apertura o cierre de un circuito a través de una acción mecánica sobre un botón, tecla o palanca que ejecuta el usuario del sistema.
Existe una gran variedad de formas y modelos de interruptores, pero la clasifi -cación más general de ellos es en embutidos y sobrepuestos:
CONDUCTORES
AISLANTES
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 37
Los interruptores embutidos actúan en el interior de una cavidad llamada caja de deri-vación, sobresaliendo de la superfi cie sólo una placa y su correspondiente tecla.
Los interruptores sobrepuestos se caracteri-zan porque quedan sobre la superfi cie de fi jación.
LOS ENCHUFES O TOMAS DE CORRIENTE
Son dispositivos que sirven para alimentar artefactos eléctricos portátiles o móviles como es el caso de los electrodomésticos en general.
Están formados por un cuerpo aislante en cuyo interior se alojan 3 cilindros conductores perforados en su interior, elaborados con latón o bronce que alojan la clavija toma de corriente del artefacto.
De igual modo que los interruptores, los enchufes o tomas de corriente se presentan en distintos tamaños y materiales y se clasifi can en embutidos y sobrepuestos.
Las siguientes fi guras ilustran los enchufes embutidos y los sobrepuestos:
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 38
LOS PORTALAMPARAS
Constituyen los soportes de las lámparas y los hay de muy diferentes tipos. Algunos de ellos son:
Rosca Normal
Rosca Goliath
Rosca Mignón
Rosca Bayoneta
La fotografía siguiente correspondea un portalámparas común.
LAS CAJAS DE DERIVACION
Son elementos cuya función es concentrar las uniones y derivaciones de la instalación.
Sólo en las cajas de derivación están permitidas las uniones y derivaciones de los conductores que forman parte de los circuitos.
Se utilizan en las instalaciones eléctricas embutidas y sobrepuestas.
Para las instalaciones embutidas se utilizan cajas de derivación con lados rectangulares y para las sobrepuestas, con forma circular o rectangular.
El dibujo siguiente muestra el esquema base de una caja de derivación:
adoptados universalmente
de tamaño más pequeño
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 39
Mención especial merece en el desarrollo de esta Unidad Modular, lo referente a conductores eléctricos, no sólo por el rol que cumplen en el sistema total de la instalación eléctrica sino también por el material con que se elaboran prin-cipalmente: el cobre, metal que se caracteriza, como ya sabemos, por su gran conductividad eléctrica.
En la página siguiente iniciaremos la explicación que corresponde a conducto-res eléctricos.
CONDUCTORES ELECTRICOS
Desde que la energía eléctrica comienza su recorrido en las centrales genera-doras, hasta llegar a los centros de consumo, es conducida a través de líneas de transmisión y redes de distribución. Estas últimas formadas principalmente por conductores de cobre.
El mercado de los conductores eléctricos ofrece una variada gama de ellos, los que presentan características específi cas, tanto en los materiales utilizados en su elaboración, como en los tipos de aislamientos y protecciones.
MATERIALES PARA CONDUCTORES ELECTRICOS
Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el aluminio.
De ellos, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de conduc-tores por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas y su gran conductividad eléctrica.
El tipo de cobre que se utiliza en la elaboración de conductores, es el electrolítico de alta pureza, 99,99%. Dependiendo del uso, este tipo de cobre se presenta en tres temples o grados de dureza: duro, semiduro y blando o recocido. Algunas características del material en esta condición son:
Cobre duro
• Conductividad del 97% respecto a la del cobre puro.
• Resistividad : ρ = 0,017241 [(Ohm-mm2) / m] a 20°C de temperatura.
• Carga de rotura oscila entre 37 a 45 Kg/ mm2. Por esta razón se emplea en líneas aéreas donde se exige una buena resistencia mecánica.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 40
COBRE RECOCIDO O DE TEMPLE BLANDO
• Conductividad del 100% (respecto del cobre puro, tomado éste como patrón).
• Resistividad: ρ = 0,017241 = 1/58 [(Ohm-mm2) / m] a 20°C de temperatura.
• Carga de rotura media de 25 Kg/mm2 Se emplea únicamente para la fabricación de conductores aislados.
Si bien el cobre resulta ser el metal de mayor uso y de mejores características conductivas, el aluminio también es utilizado en la elaboración de conductores ya sea por su condición de temple duro y recocido o de temple blando como en aleaciones.
En la actualidad, el uso del aluminio en nuestro país está restringido sólo a líneas aéreas de transmisión y en distribución en media y baja tensión , en algunas regiones. No es posible su empleo en instalaciones eléctricas interiores por la incompatibilidad del aluminio con las aleaciones de cobre que forma parte de los elementos, contactos y dispositivos utilizados en las instalaciones.
En el siguiente cuadro, se muestran las características del aluminio, confor-mándose las evidentes ventajas del cobre.
CARACTERISTICAS
ALUMINIO
DURO RECOCIDO
CONDUCTIVIDAD CON RESPECTOAL PATRON INTERNACIONAL
CARGA DE ROTURA
EMPLEO
60% 60%
15 Kg/mm2 12 Kg/mm2
LINEAS DESNUDASPARA USO AEREO
CONDUCTORESAISLADOS
AISLAMIENTO
CUBIERTAPROTECTORA
ALMACONDUCTORA
CORTETRANSVERSAL
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 41
CLASIFICACION DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOSUTlLIZADOS EN INSTALACIONES ELECTRICAS
Los conductores eléctricos se componen generalmente de tres partes muy diferenciadas:
• El alma o elemento metálico conductor. • El aislamiento. • Las cubiertas protectoras.
En el esquema siguiente se pueden observar estas partes:
De la forma como estén constituidas estas partes depende la clasifi cación de los conductores eléctricos.
Así tenemos:
Por su constitución:
• Alambres • Cables
Por el número de conductores:
• Monoconductores (un solo elemento) • Multiconductores (varios elementos)
Por su aislamiento:
• Desnudos • Aislados
MULTICONDUCTOR AISLADO
CABLE AISLADO (MONOCONDUCTOR)
ALAMBRE AISLADO (MONOCONDUCTOR)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 42
Las ilustraciones siguientes permiten apreciar aspectos de esta clasifi cación :
Los cables de gran fl exibilidad (gran número de hebras) se denominan cordones.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 43
TIPOS DE CONDUCTORES UTILIZADOS ENINSTALACIONES ELECTRICAS
Los conductores más utilizados en instalaciones eléctricas de baja tensión incluyen aislaciones termoplásticas (P.V.C), polietileno y otras como goma, neoprén, nylon, etc.
Las siguientes tablas presentan importante información al respecto.
TIPO DEAISLACION DESIGNACION
TEMPERATURADE SERVICIO ¡C
TENSION DESERVICIO MAX.
ADMISIBLE RESPECTOA TIERRA
CONDICIONES DE EMPLEO
Monoconductorde aislación.
Monoconductorespecial aislaciónPVC.
Cables Multiconductor,aislación y chaquetade PVC.
Cables planosMulticonductores,aislación y chaquetade PVC.
NYAPVC
NSYA
NYY(1)
TPS,NYIFNYIFY
70 660 V. CA.750 V.CC
660 V. CA.750 V.CC
660 V. CA.750 V.CC
660 V. CA.750 V.CC
70
70
70
Instalaciones interiores de ambiente secocolocado dentro de tubos embutidos,sobrepuestos o directamente sobreaisladores.
En recintos húmedos y la intemperie sobreaisladores, en líneas de entrada aviviendas situado fuera del alcance de lamano, tendido fijo protegido enalimentación a mquinas, herramientas ysimilares o adosado a las mismas.
Para instalar en recintos secos y húmedosa la intemperie sin exponerse a rayossolares, en canaletas directamenteenterrado en el suelo y bajo el agua, conprotección adicional cuando está expuestaa posibles daños mecánicos.
Para instalaciones bajo techo, embutidos,a la vista u ocultos. En ningún caso podránapoyarse sobre material combustible.
TIPO DE AISLACION DESIGNACIONT. MAXiMA
DE SERVICIO °CTENSION MAX.DE SERVICIO
CONDICIONES DE EMPLEO
Monoconductorcon aislación de PVC.
Monoconductor conaislación de PVCresistente a la humedad.
Monoconductor conaislación de PVC ycubierta de un nylonresistente a la humedad,mayor temperatura a loslubricantes y combustibles.
En interiores con ambiente seco,colocaciones dentro de tubosembutidos o sobrepuestos odirectamente sobre aisladores.
Id. "T" pero para ambientes seco ohúmedo y mayor temperatura.
Id. "THW" y para utilizarse enambientes en aislación de PVC yque se manipulen lubricantes ycombustibles.
600
600
60060T
THW (1)
THHN
60
75
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 44
T¡ MAXIMA DE TENSION MAX.TIPO DE APLICACION DESIGNACION SERVICIO ¡C DE SERVICIO CONDICIONES DE EMPLEO
Monoconductor conaislación de PVC
Monoconductor conaislación de PVCresistente a la humedad.
Monoconductor conaislación de PVCcubierta de un nylonresistente a la humedad,mayor temperatura, a loslubricantes y combustibles.
Monoconductor con aislación ychaqueta de PVC
Multiconductor con aislación de PVC resistentea mayor temperatura
Cable multiconductor con aislación de PVC resistente amayor temperatura
Monoconductor con aislación de polietilenoy chaqueta de PVC
Conductor multiplicar conaislación y chaqueta de PVC
Multiconductor aislación depolietileno y chaqueta de PVC
Monoconductor con aislación de goma
Monoconductor con aislación de goma resistentea la humedad
Monoconductor con aislación de goma resistente a la humedad y mayor temperatura.
Monoconductor con aislación de goma para mayor temperatura.
Monoconductor con aislación de goma para mayor T….
Monoconductor o multipolarcon aislación de goma y chaqueta de neopreno
Monoconductor o multipolarcon aislación de goma para mayor temperatura y chaqueta de neopreno.
Multiconductor con aislación de goma y chequeta deneopreno.
T
THW (1)
THHN
TN-50
TN-75
TN-90
TTUo (1)PT
TTMU (1)
PMT
R
RW
RHW
RH
RHH
USE - RHW
USE - RHH
EMN
60
60
60
75
75
75
90
75
75
60
60
75
75
75
90
90
90 600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
600
Para instalar en recintos secos y húmedos a la intemperie, sin exponerse a rayos solares en canaletas directamente enterrados en el suelo y bajo el agua conprotección adicional cuando estáexpuestos a posibles daños mecánicos.
En interiores con ambiente secocolocaciones dentro de tubos embutidos o sobrepuestos o directamente sobre aisladores.
Id."T" pero para ambientes seco o húmedo y mayor temperatura.
Id."THW" para utilizarse en ambientes en aislación de PVC que se manipulen lubricantes y combustibles.
Id."TH -60" con mayor temperatura.
Id."TH -75" con mayor temperatura.
Id."TTU".
Id."TTU o PT" múltiple.
Id."T".
Id."TW".
Id."R"con mayor temperatura.
Id."USE-RHW" con mayor temperatura.
Id."USE-RHW".
Id."RHW" ambientes corrosivos, instalaciones subterráneas en ducto y/o tuberías directamente bajo tierras conproteccion adicional cuando está espuesta a posibles daños mecánicos.
Id."THW"con mayor temperaturagoma para mayor T….
Id."THW".
Ambiente húmedo y corrosivosobrepuesto en canaletas, instalacionessubterráneas en ductos; directamentebajo tierra, en agua y a la intemperie sin exponerse a los rayos solare.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 45
DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORESELECTRICOS
La seguridad que presenta la operación, en toda instalación eléctrica, se sustenta en la capacidad de sus componentes.
Un caso especial lo constituyen los conductores, los que deben responder a las exigencias de carga requeridas por dicha instalación.
El dimensionar adecuadamente una Línea eléctrica que transporte una intensi-dad de corriente, debe conciliar tres requerimientos básicos:
• Reducir al mínimo las pérdidas de energía. • En condiciones nominales, no exceder las temperaturas normales de servicio. • En condiciones de fallas, soportar las exigencias que plantea el sistema.
La primera exigencia se soluciona determinando la caída de voltaje que se produce en los conductores al circular por ellos la corriente de carga nominal.
CALCULO DE LA CAIDA DE VOLTAJE
Al circular una corriente por los conductores de la línea, se produce en ellos una caída de voltaje que puede ser determinada a través de la expresión de la Ley de Ohm.
Dicha expresión es la siguiente:
Vp= I x RcVp = voltaje de pérdida (V)
I = Corriente de carga (A) Rc = Resistencia de los conductores (Ohm) Como la resistencia de un conductor está expresada por la siguiente ecuación:
ρ = resistividad específi ca del material del conductor ρ Cu = 0,017241 Ωmm2 /m
l = longitud del conductor (m) A = área del conductor (mm2 )
Vp = I x Rc
Rc =A
p x l
Vp= 2 x ρ x lx l
A
A=2 x ρ x l x l
Vp
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 46
Cuando se trata de una instalación monofásica, a la expresión de RC se agrega el dígito 2, para considerar el tramo de longitud en el conductor fase y neutro.
Reemplazando Rc en la expresión, tenemos:
La norma S.E.C. establece que en todo alimentador, la máxima caída de voltaje no podrá exceder de un 3% la tensión nominal del alimentador siempre y cuando el voltaje, en el punto más desfavorable de la instalación, no exceda el 5% de la tensión nominal.
Si asumimos que la tensión en una instalación eléctrica interior es de 220V nominales, el 3% de este valor será 6,6 V, por esta razón, la sección del conductor no podrá ser inferior a la siguiente expresión:
numéricamente, A = 2 x 0,017241 x l x I (mm2 ) 6,6
La segunda exigencia en el dimensionamiento de los conductores se relaciona con la capacidad de transporte de los conductores.
CAPACIDAD DE TRANSPORTE DE LOS CONDUCTORES
AI circular a través de un conductor, la corriente eléctrica origina en él un efecto de calentamiento, el que obedece a la expresión de Joule: I2 x Rc.
Esta elevación de temperatura genera en los aislantes una disminución de su resistencia eléctrica. Al mismo tiempo, se ven afectadas sus propiedades mecánicas, las que pasado cierto límite de temperatura, pierden completa-mente todas sus propiedades características. De igual forma, ante el aumento de temperatura, los conductores ven afectadas sus propiedades de resistencia mecánica.
Las tablas que se incluyen a continuación establecen los límites de corriente admisible para conductores de sección milimétrica y AWG, en condiciones de:
• Temperatura ambiente : 30° C • Número máximo de conductores en ducto : 3
INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE PARA CONDUCTORESAISLADOS (SECCIONES AWG)
0.32 3 3 0.51 5 5 0.82 7.5 7.5 1.31 10 10 2.08 15 15 20 20 3.31 20 20 25 20 5.26 30 30 40 40 8.36 40 45 55 65 13.30 55 65 80 95 21.15 70 85 105 125 26.67 80 100 120 145 33.62 95 115 140 170 42.41 110 130 165 195 53.49 125 150 195 230 67.42 145 175 225 265 85.01 165 200 260 310107.2 195 230 300 360127 215 255 340 405152 240 285 375 445177.3 260 310 420 505202.7 280 355 455 545253.4 320 380 515 620304 355 420 575 690354.7 385 460 630 755380 400 475 655 785405.4 410 490 680 815456 435 520 730 870506.7 455 545 780 935633.4 495 590 890 1.065760.1 520 625 980 1.175886.7 545 650 1.070 1.2801.013 560 665 1.155 1.385
SECCION GRUPO A GRUPO BNOMINAL TEMPERATURA DE SERVICIO TEMPERATURA DE SERVICIO
GRUPO A HASTA 3 CONDUCTORES EN TUBO O EN CABLE O DIRECTAMENTE ENTERRADOS
GRUPO B CONDUCTOR SIMPLE AL AIRE LIBRE.
mm2
TEMPERATURA DE SERVICIO: 60° y 75° CTEMPERATURA AMBIENTE: 30° C
60° C 75° C 60° C 75° C
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 47
INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE PARA CONDUCTORESAISLADOS (SECCIONES MILIMETRICAS)
0.75 11 12 15 1 15 15 19 1.5 20 19 23 2.5 20 25 32
4 25 34 42 6 33 44 5410 45 61 7316 61 82 98
25 83 108 12935 103 134 15850 132 167 19770 164 207 24495 197 249 291120 235 291 343150 -- 327 382
185 -- 374 436240 -- 442 516300 -- 510 595400 -- -- 708500 -- -- 809
SECCION GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3NOMINAL mm2
TEMPERATURA DE SERVICIO: 70 °CTEMPERATURA AMBIENTE: 30 °C
Grupo 1 Conductores monopolares tendidos en tubos (por ejemplo NYA)
Grupo 2 Conductores multipolares como los que tienen cubierta comn y van en tubos metlicos, conductores con cubierta de plomo: cables planos, cables mviles o porttiles, etc.
Grupo 3 Conductores monopolares tendidos libremente en el aire, contndose como mnimo con un espacio entre conductores igual al dimetro del conductor, as como en el caso de alambrados mediante conductores monopolares en instalaciones de maniobra de distribucin y de distribucin de barras con salidas variables.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 48
Como conclusión en el dimensionamiento de los conductores, se deberá elegir la sección que resulte ser mayor al aplicarle los dos criterios de cálculo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 49
Como señalamos en la Unidad Modular N°2, en toda instalación existe la posibilidad de que se presente una falla.
Cuando esto ocurre, los más afectados por la anormalidad son los conductores eléctricos debido a lo cual es de la mayor importancia el adecuado dimensionamiento de los protectores con el fi n de que éstos despejen el corto circuito o sobrecarga en el menor tiempo posible.
El siguiente gráfi co establece los límites de corrientes de corto circuito permisibles en función del tiempo de ocurrencia de la falla, en conductores aislados con P.V.C:
CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO PERMISIBLES ENCONDUCTORES AISLADOS CON P.V.C.
DUCTOS NORMALIZADOS EN INSTALACIONES ELECTRICAS Usualmente, todas las instalaciones eléctricas interiores utilizan ductos para canalizar sus circuitos. Ellos tienen como función proteger mecánicamente y del ambiente a los conductores eléctricos.
0,01 0,02 3 4 5 6 7 8 9 0,1 0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1 2 3 4 5
500
4
2
10086
4
2
1086
4
2
18
6
4
2
0,1
864
CO
RR
IEN
TE
CO
RT
OC
IRC
UIT
O
KA
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 50
Los ductos se clasifi can en metálicos y no metálicos.
DUCTOS METALICOS
Se caracterizan por lo siguiente:
• Son usualmente ferrosos con aleaciones para atmósferas no corrosivas y corrosivas (galvanizado).
• Según el espesor de la pared distinguimos 2 tipos: cañerías y tubos. Las cañerías son ductos de espesor grueso para zonas con riesgo de
explosión y los tubos son ductos de pared delgada para instalaciones sin riesgo de daños mecánicos.
DUCTOS NO METALICOS
Están elaborados de material plástico (P.V.C.), no combustible y autoextin-guiente. Existen de tipo rígido con pared gruesa, rígidos de pared delgada y fl exibles de tipo corrugado.
Algunas características de estos tipos de ductos no metálicos son las siguien-tes:
Ductos Rígidos de P.V.C. de Pared Gruesa
• Tienen gran resistencia mecánica.• Son de tipo conduit para instalaciones sobrepuestas o embutidas
sobre pared o subterránea.
Ductos de P.V.C. de Pared Delgada
• Corresponden al llamado tubo negro que usualmente se expende en tiras de 3 m, de longitud.
• Se utilizan de preferencia en instalaciones embutidas o sobrepuestas, sin exposición a daños mecánicos.
Ductos Flexibles de P.V.C. Tipo Corrugado
• Comercialmente se le encuentra en rollos y su adquisición se efectúa por metros.
• Con respecto a su aplicación se realiza de la siguiente forma:
- A la vista en sitios secos. - Ocultos al interior de tabiquerías o entretechos. - Embutidos, si sus características de resistencia mecánica lo permiten.
Tipo de Ducto t.p.f. t.a. t.a.g. t.p.f. t.a. t.a.g.
1/2" 5/8" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2"
1,5 3 5 8 15 25 -- -- 2,08 2 3 5 10 16 24 --2,5 3 4 7 12 20 30 -- 3,31 1 3 4 8 13 19 36 4 2 3 5 9 15 23 43 5,26 1 2 3 6 10 15 28 6 1 3 4 8 12 19 35 8,37 1 1 2 3 6 9 1710 1 1 2 5 8 12 22 13,30 -- 1 1 3 5 8 1516 -- 1 1 3 5 7 14 21,2 1 1 2 3 5 925 1 1 2 3 5 9 26.7 -- 1 1 3 4 835 -- 1 1 2 4 7 33,6 1 1 2 4 7 42,4 -- 1 1 3 550 -- 1 1 3 5 53,5 1 1 2 4 67,4 1 1 2 370 -- 1 2 4 85,0 -- 1 1 395 1 1 3 107,2 1 1 2120 -- 1 2
NSYA TW-THWCantidad de conductores
mm2 mm2
DIAMETRONOMINAL
SECCIONNOMINAL
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 51
DIMENSIONAMIENTO DE LOS DUCTOS
En los distintos tipos de tuberías, la cantidad máxima de conductores se fi ja de acuerdo al criterio siguiente : número de conductores, incluida la aislación de cada uno de ellos, que puede ocupar un porcentaje de la sección transversal de la tubería.
N° de conductores : 1, 2, 3 ó más Porcentaje ocupado : 50%, 31%, 35%
Para establecer con rapidez y seguridad la capacidad de los diferentes tipos de ductos, se utilizan las siguientes tablas normalizadas:
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBOS DE ACERO BARNIZADO Y GALVANIZADO Y TUBO PLASTICO FLEXIBLE
Tipo de Ducto t.p.f. t.a. t.a.g. t.p.f. t.a. t.a.g. 1/2" 5/8" 3/4" 1" 11/4" 11/2" 2" 1 7 10 16 30 -- -- -- 1,5 6 7 13 25 -- -- -- 2,5 3 6 7 16 26 -- -- 4 3 4 6 10 18 26 -- 6 1 3 5 7 14 22 40 10 1 1 3 5 9 13 25
NYA.T Cantidad de conductoresmm2
DIAMETRONOMINAL
SECCIONNOMINAL
TIPO DEDUCTO
CANTIDAD DE CONDUCTORES
8,37 -- -- 1 1 3 7 13 20 13,30 -- 1 1 1 4 7 13 20 21,2 -- 1 1 1 3 6 8 14 22 26,7 -- -- 1 1 3 4 8 12 18 25 33,6 -- 1 1 1 3 7 8 16 22 25 26 27 42,4 -- 1 1 1 2 4 7 11 15 17 18 19 53,5 -- 1 1 1 2 4 6 10 13 15 16 17 67,4 -- 1 1 1 3 5 8 11 13 13 14 85,0 -- 1 1 1 3 4 7 9 11 11 12 107,2 -- 1 1 1 2 3 6 8 9 10 10 126,7 -- -- 1 1 1 3 4 6 7 7 8 152,0 -- 1 1 2 4 5 6 6 7 7 177,3 -- 1 1 1 2 3 5 6 6 6 202,7 -- 1 1 2 3 4 5 5 5 253,0 -- 1 1 1 3 3 4 4 5 304,0 -- 1 1 2 3 3 3 4 380,0 -- 1 1 1 2 3 3 3 506,7 -- 1 1 1 2 2 2 2
t.p.p t.p.r. c.g. t.p.p. t.p.r. c.g. t.p.p. t.p.r. c.g.
1/2" 16 1/2" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2" 2 1/2" 3" 3 1/2" 4" 110 4"
TTU
mm2
mm mm
DIAMETRONOMINAL
SECCIONNOMINAL
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 52
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBOS DE ACERO BARNIZADO Y GALVANIZADO Y TUBO PLASTICO FLEXIBLE
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBO DE PARED GRUESA GALVANIZADOS (CAÑERIAS Y TUBERIAS NO METALICAS)
SECCIONNOMINAL
1,5 4 5 7 12 20 36 2,06 3 3 5 8 13 23 322,5 3 4 6 10 16 28 39 3,31 2 3 4 7 11 19 26 42 4 2 3 4 8 13 22 30 50 5,26 1 2 3 5 8 14 20 33 6 2 2 3 6 10 18 24 40 8,37 1 1 1 3 5 9 12 20 3110 1 1 2 4 6 11 16 26 37 13,30 1 1 1 2 4 7 10 16 23 3816 1 1 1 2 4 7 10 16 23 36 21,2 1 1 1 3 5 7 11 16 2525 1 1 1 3 5 6 9 15 24 32 26,7 1 1 2 4 6 10 14 20 29 33.6 1 1 2 4 5 8 12 14 24 29 30 3135 1 1 2 4 5 8 13 19 26 30 31 33 42,4 1 1 2 4 6 9 13 18 21 22 2350 1 1 2 4 6 9 13 18 21 22 23 53,5 1 1 2 3 5 7 11 15 18 19 20 67,4 1 1 1 2 4 6 9 12 15 15 1670 1 2 3 4 6 10 14 16 17 15 85,0 1 1 2 3 5 8 11 13 13 1495 1 1 2 3 5 8 10 12 13 13 107,2 1 1 1 3 4 7 9 11 11 12120 1 1 1 3 4 6 8 10 10 11 126,7 1 1 2 3 5 7 8 9 9150 1 1 2 3 4 6 7 8 8 152,0 1 1 2 3 4 6 7 8 8 177,3 1 1 1 3 4 5 6 7 7185 1 1 1 3 4 5 6 7 7 202,7 1 1 1 2 4 5 6 6 6 240 1 1 2 3 4 5 5 5 253,0 1 1 2 3 4 5 5 5300 1 1 1 2 3 4 4 4 304,0 1 1 1 2 3 4 4 4 380,0 1 1 2 3 3 3 3400 1 1 2 3 3 3 3 506,7 1 1 1 2 2 3 3
t.p.p t.p.r. c.g. t.p.p. t.p.r. c.g. t.p.p. t.p.r. c.g.
1/2" 16 1/2" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2" 2 1/2" 3" 3 1/2" 4" 110 4"NSYA TW-THW
TIPO DE DUCTO
mm2 mm mmmm2
Tipo de Ducto t.p.p. t.p.r. c.g. t.p.p. - t.p.r. c.g. 1/2" 16 1/2" 3/4" 1" 1 1/4" 1 1/2" 2" mm 1 7 7 15 26 43 -- -- -- 1,5 6 7 12 21 34 -- -- -- 2,5 4 5 7 14 22 39 -- -- 4 3 3 5 7 15 26 36 -- 6 2 3 4 7 12 21 28 47 10 1 1 2 4 7 13 18 29
NYA - T Cantidad de Conductoresmm2
DIAMETRONOMINAL
SECCIONNOMINAL
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 53
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBO DE PARED GRUESA GALVANIZADOS (CAÑERIAS Y TUBERIAS NO METALICAS)
CANTIDAD MAXIMA DE CONDUCTORES EN TUBO DE PARED GRUESA (CAÑERIAS) Y TUBERIAS NO METALICAS
2
3
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 54
ACTIVIDADES
Visite una fábrica de conductores llevando como apoyo para sus con-sultas una guía que le permita obtener el máximo benefi cio de la visita técnica.
Prepare un muestrario de conductores y uno de ductos.
Apoyándose en la guía dada, prepare un informe de la visita. Autoevalúese utilizando la Pauta de Observación que se incluye en la página siguiente.
1
4
RESUMEN En esta Unidad Modular se describen los materiales y elementos que confi gu-ran una instalación eléctrica.
Con respecto a los materiales, se explican los conductores y aislantes, y en lo correspondiente a elementos, se señalan las características y funciones de los interruptores, enchufes o tomas de corriente, portalámparas y cajas de derivación.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 55
PAUTA DE OBSERVACION
Observando atentamente su trabajo, responda lo más objetivamente posible, las siguientes preguntas. Esto le ayudará a evaluar la calidad de él.
• DEL PROCESO SI NO
1 ¿Recolectó los materiales indicados en la guía o señalados por su profesor?
2 ¿Reunió una cantidad adecuada de elementos, al menos 8?
3 ¿Preparó las muestras de modo que se aprecien con facilidad sus características más notables?
4 ¿Recurrió a fuentes de consultas para enriquecer su trabajo?
5 ¿Demostró interés por averiguar la mayor cantidad de datos posibles y por lograr un trabajo completo?
• DEL PRODUCTO
6 ¿Los elementos de una misma familia aparecen agrupados?
7 ¿Cada elemento aparece identifi cado y/o con una breve descripción?
8 ¿Los elementos aparecen bien fi jados a la base?
9 ¿La presentación, en general es organizada, limpia y prolija?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “Si”, lo felicitamos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 56
TECNOLOGIA DE LASUNIONES ELECTRICAS ENCONDUCTORES DE COBRE
UNIDAD MODULAR N° 4
1
2
3
4
5
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 57
INTRODUCCION Al realizar una instalación eléctrica, son numerosos los aspectos que deben considerarse con el propósito de obtener un funcionamiento exitoso.
Cuando el técnico ejecuta su trabajo, una de sus preocupaciones principales es lograr que todas las discontinuidades o interrupciones del alambrado de los circuitos (uniones, empalmes, derivaciones, etc.) queden prácticamente imperceptibles.
De esto precisamente trata esta Cuarta Unidad Modular.
Se parte conociendo las diversas herramientas que utiliza el instalador electricista para preparar los materiales y efectuar las conexiones, para pos-teriormente explicar el proceso de unión entre conductores eléctricos en sus distintas modalidades.
Realizar un trabajo acucioso en las uniones eléctricas es de máxima importan-cia, no sólo para la operación óptima del sistema sino que principalmente, por la seguridad de las personas y de sus bienes materiales.
Trabajar esta Unidad, al igual que las anteriores, no constituye difi cultad. Junto al desarrollo de los conceptos se incluye gran cantidad de ilustraciones para facilitar la comprensión.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
Identifi car las herramientas que utiliza el instalador electricista para ejecutar su trabajo, las características de cada una de ellas y sus usos.
Describir las herramientas que se utilizan para quitar la aislación de los conductores y las que se emplean para realizar las conexiones eléctricas.
Identifi car las características de las uniones entre conductores eléctri-cos.
Ejecutar uniones entre conductores eléctricos.
Ejecutar uniones soldadas.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 58
HERRAMIENTAS PARA EL TRABAJO ELECTRICO
Previo al desarrollo del tema de las uniones eléctricas es importante conocer las herramientas indispensables que debe manejar el técnico para que pueda ejecutar efi cientemente dichas uniones.
Las herramientas de uso general para el trabajo eléctrico son las siguientes:
• Alicates
• Destornilladores
• Navajas, cuchillos
• Martillos
• Sierra manual
• Limas
LOS ALICATES
Son herramientas de metal, compuestos de dos brazos trabados por un perno o eje, que permite abrirlos y volverlos a cerrar. En una de las extremidades de los brazos, se encuentran sus mandíbulas y de acuerdo a sus formas, pueden servir para apretar, cortar o doblar. Los brazos deben estar recubiertos por un material aislante.
Los tipos más comunes son:
• El alicate universal
• El alicate de corte
• El alicate de puntas
En la siguiente página se ilustran estos tipos de alicates.
ALICATE DE CORTE
ALICATES DE PUNTAS
ALICATE UNIVERSAL
B
A
TORNILLO DE REGULACION
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 59
ALICATE UNIVERSAL
Esta herramienta es muy utilizada para elaborar la unión de los conductores al realizar una conexión eléctrica.
Los alicates construidos para quitar aislacion permiten realizar esta operación con mayor rapidez y sin dañar el metal.
Las ilustraciones siguientes nos muestran dos de ellos.
El más sencillo es el alicate cuya abertura es regulable por un tornillo que per-mite cortar la aislación y quitarla. Otro tipo es el alicate de quita-aislación que al accionarlo corta y quita la aislación en forma simultánea.
LOS DESTORNILLADORES
Los destornilladores son herramientas para girar tornillos, con un cuerpo cilín-drico de acero y con una de sus extremidades forjada en forma de cuña. La otra punta va encajada sólidamente en un mango de material aislante.
En la fi gura siguientepuede apreciarsela forma de un destornilladorde paleta.
LA NAVAJA
Es la herramienta más usada para quitar la aislación de los conductores.
Está compuesta de una hoja de acero de aproximadamente 70 mm de largo, con fi lo en un lado y que se pliega dentro de un mango.
El mango puede ser de madera o plástico duro y tiene una hendidura en la cual penetra la hoja cuando no se utiliza.
HOJA MANGO
MARTILLO DEPLASTICO DURO
MARTILLO DE BOLA
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 60
Es importante tener la precaución, al cerrar la navaja, de evitar poner los dedos entre el mango y la hoja.
Una herramienta, similar a la navaja, que tam-bién se utiliza para quitar la aislación de los conductores, es el cuchillo.
Este se caracteriza porque la hoja se encuentra unida al mango y no se pliega.
Su tamaño y forma son iguales a los de la navaja.
LOS MARTILLOS
Los martillos son herramientas de impacto, constituidas de un bloque de acero sujeto a un mango de madera.
Los tipos de martillos más comunes son: el martillo de bola, el martillo de peña y el martillo de plástico duro.
TIPOS DE MARTILLO
LA SIERRA MANUAL
La sierra manual es una herramienta usada para cortar materiales duros. Está compuesta de un arco de acero con mango y de una hoja que se monta en el arco.
SOLDADOR
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 61
La ilustración siguiente muestra una sierra manual.
La hoja es de acero rápido oal carbono, dentada y templada y tiene agujeros en sus extremos para ser fi jada en el arco.
LAS LIMAS
Son herramientas de acero al carbono, dentadas y templadas que se usan en la operación de limado manual.
Existen limas de diversas formas, tamaños y características que se adaptan a distintas aplicaciones.
Un ejemplo de lima es el siguiente:
LOS SOLDADORES Y CAUTINES
De tanta importancia como las herramientas que se utilizan para quitar la aislación de los conductores son los soldadores que el electricista usa para realizar conexiones eléctricas. Los soldadores son herramientas que se utilizan para efectuar soldaduras con estaño. Según su método de calentamiento, se clasifi can en soldadores de caldeo y soldadores eléctricos.
SOLDADOR DE CALDEO
El soldador de caldeo está compuesto de una pieza de cobre generalmente en forma de cuña, fi jada a una varilla de hierro, con un mango aislante del calor . En las fi guras siguientes podemos observar las partes de un soldador y tam-bién el proceso de calentamiento por medio de una lámpara de soldar o de un soplete de combustible gaseoso.
CONDUCTOR ELECTRICO
MANGORESISTENCIA
PUNTA DE COBRE
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 62
SOLDADOR CAUTIN ELECTRICO
El cautín eléctrico, como podemos apreciar en la ilustración siguiente, está compuesto de una punta de cobre, fi jada a un tubo metálico, dentro del cual está ubicada la resistencia calentadora.
El tubo tiene acoplado un mango aislante desde el cual sale un cordón fl exible para la conexión eléctrica.
Con respecto a la punta de cobre del soldador podemos encontrarla en las formas siguientes:
Con respecto a las condiciones de uso para soldar correctamente, la punta del soldador debe estar estañada.
El estañado de la punta debe realizarse de la forma siguiente:
• Eliminando la escoria hasta dejar el cobre limpio.
• Calentando el soldador.
• Aplicando en la punta, pasta
desoxidante o resina.
11 12 13 14 15 16 17
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 63
UNION ENTRE CONDUCTORES ELECTRICOS
Cuando dos conductores se ponen en contacto eléctrico a menudo se supone, erróneamente, que el área de conducción eléctrica corresponde al área geométrica del contacto.
Esta suposición, en la mayoría de los casos, es bastante lejana de la realidad. Si observamos una superfi cie metálica bajo un microscopio, podemos verifi car que ésta se encuentra formada por una serie de protuberancias y depresiones de distinto tamaño.
AI colocar dos superfi cies en contacto, veremos que las uniones posibles, sólo corresponden a las zonas de protuberancias más sobresalientes y no a toda la extensión física de la unión.
En forma gráfi ca, estos contactos se pueden visualizar de la forma siguiente: La presencia de estos contactos puntuales genera altas densidades de corriente en dichos puntos y calentamientos considerables.
Si la cantidad de estos contactos es insufi ciente, por efecto de una mala unión eléctrica, se originan puntos de máximo riesgo que se constituyen en fuentes potenciales de incendios.
La unión eléctrica se lleva a cabo ante la necesidad de conexionar una línea a los equipos, prolongar esta línea más allá de un límite dado, derivar un arranque, empalmar un remate en una caja de derivación, etc.
Todo lo señalado convierte en exigencia la aplicación de técnicas apropiadas para ejecutar uniones y lograr así el mejor contacto.
Considerando su forma de ejecución, las uniones eléctricas se clasifi can en dos grandes grupos:
• Uniones por presión. • Uniones soldadas.
UNIONES POR PRESION
En algunos casos, esta técnica puede ser complementada por la soldadura de los componentes involucrados, pero su característica fundamental está en que los elementos a unir entran en contacto eléctrico por la acción mecánica del procedimiento.
a)a)
b)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 64
A continuación se presentan las fi guras que muestran la técnica para ejecutar la unión por empalme entre dos o tres “alambres”.
EJECUCION DE LA UNION “EMPALME” ENTRE DOS O TRES ALAMBRES Esta técnica consiste en presentar el alma de los conductores sin aislación, cruzados (fi g. a). Luego, con un alicate universal se le coge por el extremo y se tuerce hasta lograr que la unión quede según las fi g. b.
a)
b) b)
a)
La unión debe quedar mecánicamente rígida, sin movimiento de sus conducto-res, pero no se debe exceder el límite elástico de los conductores en el proceso de torsión.
Se utiliza en empalmes en el interior de cajas de derivación.
EJECUCION DE LA UNION “EXTENSION” ENTRE DOS LINEAS
Para extender un alimentador o línea, se procede a realizar las tareas que se detallan e ilustran en la siguiente página.
• Se cruzan los conductores como se indica en las fi g. a.
• Con ayuda de un alicate universal, se “tejen” sobre sí mismas las líneas
en unión.
• Esta herramienta permite realizar la unión con la presión necesaria.
• El proceso se ejecuta hasta obtener una presentación como en las fi g. b
UNION “EMPALME” ENTRE DOS ALAMBRES
Derivación de un conductorde baja sección desde unalimentador de alta sección
1
Derivación de un conductor(alambre) de alta seccióndesde una línea en alambre
2
Derivación de un conductor(alambre) de alta seccióndesde un cable.
3
Procedimiento de derivaciónde un cable multihebras desdeuna línea en cable.
4
En las fig. 2 y 3, la unión se ejecuta con un conductor auxiliar de baja sección queactúa como cordón de la derivación.
b)
a)
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 65
Este tipo de unión se utiliza para extender líneas en remate del material y para unir líneas cortadas.
EJECUCION DE LA UNION “DERIVACION DESDE UN ALIMENTADOR”
En la secuencia siguiente se presenta una serie de uniones donde se realiza la derivación desde un alimentador.
Unión soldada
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 66
UNIONES SOLDADAS
La soldadura se usa en las uniones eléctricas con el fi n de aumentar las zonas de contacto entre los conductores eléctricos. Para ello, se utiliza un material de bajo punto de fusión que se adhiera a la superfi cie de estos elementos. Durante años la soldadura requerida en las uniones eléctricas ha sido la de estaño-plomo, debido a su bajo punto de fusión.
Sin embargo, en la actualidad, el uso del plomo ha sido prohibido en la mayoría de los países desarrollados por su acción nociva para la salud humana. Particu-larmente en Chile, se están aplicando aleaciones alternativas al plomo como por ejemplo las aleaciones de estaño-antimonio y estaño plata.
Estando el cobre limpio, libre de óxidos, en presencia de fundentes adecuados y a la temperatura de fusión de la soldadura, estos materiales reaccionan, adhiriéndose la soldadura a la superfi cie del cobre.
Este proceso se aprovecha para rellenar los intersticios entre los conductores al realizar la unión.
El dibujo siguiente muestra una unión soldada:
Es sabido que las soldaduras más comúnmente empleadas tienen malas características mecánicas. Por este motivo la unión debe ser mecánicamente resistente antes de agregar la soldadura.
Este antecedente ha originado una diversidad de modalidades para ejecutar este tipo de uniones.
Técnica de la Soldadura
Llevar a cabo el proceso de estañado implica lo siguiente:
1 Utilizar la fuente de temperatura adecuada a la unión (cautín de la potencia requerida).
2 Limpiar cuidadosamente las superfi cies a estañar.
3 Aplicar un fundente para proteger de la oxidación.
4 Aplicar temperatura desde abajo con la punta del cautín.
PRACTICA DE TALLER N° 2
PRACTICA DE TALLER N° 1
SOLDADURA DE ESTAÑO
ESTAÑADO DEUN HILO
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 67
En la fi gura siguiente puede apreciarse esta operación:
5 Poner soldadura a la unión.
6 Desplazar el cautín a través de la unión retirando simultáneamente el estaño sobrante.
Ejecute uniones entre conductores eléctricos y luego autoevalúese con la Pauta de Observación que le entregamos.
Ejecute uniones soldadas con plomo-estaño y luego autoevalúese con la Pauta de Observación que le entregamos.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 68
• DEL PROCESO SI NO
1 ¿Seleccionó correctamente las herramientas y materiales adecuados para ejecutar la unión de conductores?
2 ¿Preparó correctamente los conductores a unión? (¿Distribuyó, cortó, extrajo aislación?)
3 ¿Ejecutó la unión procurando dejarla mecánicamente rígida pero fl exible y evitando que el material se quiebre?
• DEL PRODUCTO
4 ¿La calidad mecánica de la unión es satisfactoria?
5 ¿La aislación permanece sin daños?
6 ¿El alma de cobre del conductor permanece intacta?
7 ¿El trabajo en general se ve ordenado, limpio, prolijo?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o consultar un especialista.
PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 1
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 69
• DEL PROCESO SI NO
1 ¿Seleccionó correctamente las herramientas y materiales adecuados para ejecutar las uniones soldadas?
2 ¿Tomó las medidas de seguridad necesarias para realizar esta operación?
3 ¿Preparó correctamente los materiales a ser soldados?
4 ¿Aplicó el fundente?
5 ¿Calentó los materiales a unir?
6 ¿Aplicó la soldadura en forma correcta?
7 ¿Eliminó el exceso de soldadura en forma correcta?
8 ¿Verifi có que la unión quedara en forna correcta?
• DEL PRODUCTO
9 ¿La soldadura se aprecia correcta, sin exceso ni défi cit?
10 ¿El estado de las aislaciones es satisfactorio?
11 ¿El trabajo en general se ve ordenado, limpio, prolijo?
12 ¿El trabajo fue realizado dentro del tiempo asignado?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o consultar un especialista.
PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 2
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 70
RESUMEN
Esta Unidad sobre “Tecnología de las Uniones Eléctricas en Conductores de Cobre”, desarrolla dos interesantes temas: el de las herramientas que se utilizan para ejecutar el trabajo eléctrico y el de la unión entre conductores eléctricos. Con respecto a las herramientas, se describen características y usos de los alicates, destornilladores, navajas, martillos, sierra manual, limas y soldadores, destacándose el hecho que algunas tienen funciones específi cas para quitar la aislación de los conductores y otras para realizar la conexión eléctrica.
En cuanto a las uniones eléctricas, se destaca la importancia de efectuarlas aplicando las técnicas apropiadas, especialmente si existe la necesidad de conexionar una línea a los equipos, prolongar esta línea más allá de un límite dado, derivar un arranque o empalmar un remate en una caja de derivación.
También se explica la clasifi cación de las uniones en dos grupos: por presión y soldadas.
De las uniones por presión se describen los procedimientos para efectuar uniones “empalme entre dos o tres alambres”; “extensión entre dos líneas” y “derivación desde un alimentador” y de las uniones soldadas, se destaca la importancia de utilizarlas con el fi n de aumentar las zonas de contacto entre conductores eléctricos y se detalla la técnica para llevar a cabo la soldadura.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 71
PREPARACION Y FIJACIONDE DUCTOS
UNIDAD MODULAR N° 5
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:2671
1
3
4
5
2
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 72
INTRODUCCION
Como todas las acciones que se realizan para Ilevar a cabo una instalación eléctrica, la preparación y fi jación de ductos requiere del dominio de conocimientos especializados, de la comprensión de principios fundamentales, de la demostración de actitudes deseables en el plano laboral y de las destrezas para ejecutar el trabajo en forma efi ciente.Esta Quinta Unidad Modular entrega información sobre preparación de ductos metálicos y no metálicos.
Describe procesos de corte, eliminación de rebabas, fi jación, preparación de hilo, curvado, etc. Al mismo tiempo constituye un apoyo valioso para realizar interesantes actividades de Taller con las que se pueden obtener valiosas experiencias.
Siempre será importante tener presente que de la fase de preparación de los materiales y componentes de la instalación eléctrica, específi camente lo relacionado con el trabajo de tubería, dependerá en gran medida la seguridad del sistema.
OBJETIVOS
Al término de esta Unidad se espera que Ud. esté en condiciones de:
Describir características técnicas y de aplicación de los ductos normalizados.
Describir el proceso de preparación de tuberías metálicas y no metálicas para ser utilizadas en las instalaciones eléctricas.
Describir las formas que adopta la fi jación de ductos y las exigencias técnicas para desarrollar este proceso en ductos metálicos y no metálicos.
Identifi car características de los soportes que se utilizan para la fi jación de tubería metálica y no metálica.
Ejecutar canalizaciones en ductos metálicos y no metálicos.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:2872
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 73
DUCTOS NORMALIZADOS
Al implementar una instalación eléctrica, una de las tareas que debe Ilevarse a cabo con suma rigurosidad es la de preparar y fi jar los ductos.
Estos componentes del sistema eléctrico, los encontramos en el mercado de la especialidad presentando variadas características.
La serie de ductos que se expenden son normalizados y se clasifi can en dos grandes grupos:
• Ductos metálicos. • Ductos no metálicos.
DUCTOS METALICOS
A este grupo pertenecen las cañerías y los tubos.
La cañería es ferrosa y de pared gruesa y el tubo es ferroso pero de pared delgada.
Usos de los ductos metálicos:
• En tubería no ferrosa (cobre - bronce). Se usa en condiciones especiales, como por ejemplo, recintos de alta corrosión
• En tubería ferrosa de pared delgada. Se utiliza en los casos siguientes:
- En locales secos y húmedos. - En fi jaciones embutidas o a la vista (sobrepuesta) bajo techo.
Debe evitarse su uso en recintos con riesgo de explosión o a la vista con riesgo de daño mecánico.
• En tubería ferrosa de pared gruesa (galvanizada). Se utiliza en todo tipo de situaciones.
- A la intemperie - Bajo techo - Embutida - Sobrepuesta
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:3173
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 74
DUCTOS NO METALICOS
En la actualidad, la tubería no metálica ha reemplazado a la metálica porque presenta ventajas tales como:
• Son insensibles a los ambientes corrosivos. • Son de larga duración, tanto a la intemperie como embutidas. • Tienen buena aislación. • Son impermeables. • Frente a la presencia del fuego son retardantes de la llama.
Su uso debe evitarse en lugares con las características siguientes:
• Aquellos que presentan riesgo de explosión donde este tipo de tubería queda expuesta a daños mecánicos severos. • Los que tienen una temperatura que supera aquella para la cual la tubería fue diseñada.
PREPARACION DE LOS DUCTOS
Antes de efectuar la canalización de una instalación eléctrica a través de una tubería, ésta debe ser preparada, dimensionada y trabajada con el fi n de tener un resultado óptimo.
El proceso de preparación de la tubería, a pesar de tener una connotación más mecánica que eléctrica, es importantísima para el buen funcionamiento posterior de la instalación.
Veamos en qué consiste la preparación de la tubería metálica y de la no metálica.
PREPARACION DE LA TUBERIA METALICA
El reglamento S.E.C. establece las exigencias mínimas que debe cumplir la preparación y el trabajo en este tipo de ductos.
Dichas exigencias son las siguientes:
• Toda unión o empalme entre tuberías debe ser realizada por coplas con hilo interior.
• Todo corte que se deba realizar en la tubería, debe ser convenientemente suavizado, eliminando puntas y rebabas. Así se evita el peligro de rasgar aislaciones de conductores durante el alambrado.
• Toda llegada a cajas de derivación o tableros, debe ser fi jada a través de tuercas y contratuercas, tuerca y boquilla u
otro sistema aprobado.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:3574
Unión o empalme entre tuberíasrealizadas por coplas con hilointerior.
Corte de tubería y eliminaciónde puntas y rebabas.
Fijación de llegadas acajas de derivación.
Preparación del hilo del extremode un ducto sin hilo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 75
• Para “hilar” los extremos del ducto sin hilo, se debe proceder a roscar el material fi jando adecuadamente el tubo en un tornillo o prensa para luego proceder a confeccionar el hilo
correspondiente, proceso que fi nalmente debe ser terminado con la eliminación de las rebabas correspondientes.
PREPARACION DE TUBERIA METALICA
EL CURVADO
El proceso de curvar un ducto tiene por objetivo modifi car el sentido del tubo, sin alterar su diámetro interior.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:4075
CURVADORA MANUAL PORTATILCURVADOR DE BANCO
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 76
En relación con este proceso, es importante tener presente que entre 2 cajas o accesorios no deben existir más de dos curvas en el tramo de un mismo ducto.
Esta situación puede apreciarse en la ilustración siguiente:
Otro antecedente que debe considerarse para curvar un ducto metálico, es que el radio de la curvatura esté en función del diámetro del ducto.
CURVADO A MAQUINA
El curvado a máquina es un procedimiento que se realiza por medio de la curvadora manual o el curvador de banco. Las ilustraciones siguientes muestran aspectos principales de ambas máquinas.
El curvado a máquina utilizando la curvadora manual portátil o el curvador de banco, se realiza de la siguiente forma:
- El tubo que se quiere curvar se introduce en la garganta de la polea.
- A través de una mordaza de apriete se coloca la guía en contacto con el tubo. Este ha sido bloqueado con un gancho de fi jación.
- El giro de la palanca obliga al tubo a curvarse alrededor de la polea.
- La guía tiene por misión repartir las presiones sobre un cierto trozo del tubo, evitando así su aplastamiento y arrugamiento.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:4676
R
πR
L •2
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 77
RADIOS DE CURVATURA
Un aspecto que es muy importante tener presente al efectuar el curvado de tubos es lo concerniente al radio de la curvatura.
A continuación se presenta la fórmula de cálculo y el gráfi co que permite demostrar dicho radio.
L = 1,57 R
La tabla que se incluye muestra los radios de curvatura que corresponden para tuberías metálicas.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:4877
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 78
RADIOS DE CURVATURA PARA TUBERIAS METALICAS
Diámetro nominal de la mm Radio de curvatura al tubería (pulgadas) centro del tubo (mm)
5/8 159 100
1/2 127 100
3/4 191 120
1 254 180
1 1/4 318 200
1 1/2 381 250
2 508 300
21/2 635 400
3 762 450
3 1/2 889 550
5 1270 750
6 1524 900
PREPARACION DE LA TUBERIA NO METALICA
Las exigencias establecidas para la canalización con ductos metálicos, son aplicables también a la tubería plástica o de P.V.C.
CORTE DE TUBOS PLASTICOS RIGIDOS
Los tubos plásticos rígidos se cortan usando un marco de sierra con hoja similar a la de cortar tubos de acero (32 dientes por pulgada).
Para ejecutar el corte no es necesario ocupar una prensa para tubos, sólo se necesita un punto de apoyo fi rme.
El corte debe quedar lo más a escuadra posible y las rebabas producidas deben eliminarse con un cuchillo.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:5378
B
A
PLANTILLA TIPO "A" Y TIPO "B"
r = 10 cm
r = 7 cm
r = 5 cm
TAPON
TUBO
TAPONES DE MADERA
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 79
CURVADO DE TUBOS PLASTICOS RIGIDOS
Para realizar el curvado de este tipo de tubos, es necesario preparar previamente plantillas de curvas y tapones de maderas.
Las plantillas de curvas se hacen en madera de un espesor de 2” y de los radios más usados. Se confeccionan en dos formas:
• Las tipo “A”, que sirven para hacer curvas de 90º con distintos radios. Ej.: 7 cm ó 5 cm.
• Las tipo “B”, que sirven para hacer curvas de 90º o más y son usadas para curvas tipo cacha de bastón.
Los tapones de madera son de gran utilidad para insertarlos en los extremos de los tubos.
Para realizarlos se utilizamadera blandaespecialmente de álamo.
Además de preparar plantillas y tapones es necesario también harnear arena fi na y secarla con lámpara, soplete u otro sistema parecido.
RELLENO DE TUBOS
Una vez que se ha cortado el tubo, eliminado las rebabas y trazado las curvas, se taponea un extremo de él y se comienza a rellenar de arena por el otro extremo.
• Con un madero pequeño se golpea el tubo para apisonar la arena.
• Una vez Ileno el tubo y bien apisonada la arena, se pone el otro tapón.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:20:5779
TUBO PLASTICO
MANDRIL DE MADER
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 80
• Preparado el tubo, se calienta en toda la extensión que corresponda a la curva hasta que quede totalmente fl exible.
• Utilizando un mandril de madera se expande el extremo de uno de los tubos.
El mandril se introduce girando en la punta del tubo recalentado.
• Expandido el tubo, se deja enfriar con el mandril puesto.
• Realizada la operación anterior, se pone el tubo en la plantilla cuidando que la marca del tubo calce con la marca de comienzo de la curva en la plantilla.
Una vez que el tubo toma la forma en la plantilla, se enfría con un huaipe con agua.Hechas las curvas correspondientes se quitan los tapones y se retira la arena.
ACOPLAMIENTO DE LOS TUBOSLos acoplamientos entre tubos se hacen en la forma siguiente:
UNIDAD 5 19/11/02, 18:21:0280
TUBO BOQUILLACAJA
BOQUILLA DE CONEXION EXTERIOR
BOQUILLA DE CONEXION INTERIOR
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 81
• Al momento de armar las tuberías, los acoplamientos se pegan con adhesivo plástico especial.
ACOPLAMIENTO DE TUBOS A LAS CAJAS
La unión de los tubos a las cajas se hace por medio de boquillas normalizadas.
Las boquillas pueden ser de dos tipos:
• De conexión interior • De conexión exterior
Estas boquillas están compuestas de dos piezas: una que va unida al tubo y por el exterior de la caja y la otra que va al interior de la primera y por dentro de la caja.
Al armar las tuberías, estas boquillas se pegan con el mismo adhesivo usado para las coplas.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:21:0581
EMBUTIDOS SOBREPUESTOS
FIJACION DE DUCTOS
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 82
FIJACION DE DUCTOS
Considerando la norma S.E.C., la forma y el tiempo en que se efectúa, la fi jación de los ductos establece la siguiente clasifi cación:
PRE EMBUTIDOS
Corresponde a la canalización que se efectúa en forma paralela con el avance estructural de la construcción.
En esta canalización, los ductos son integrados a la estructura de la edifi cación, quedando, de este modo, al interior de lozas, cadenas, murallas, tabiques, etc.
EMBUTIDOS
Corresponde a la canalización que se aloja en el interior de ranuras hechas con el fi n de contener los ductos y accesorios de la instalación.
Dichas ranuras, una vez utilizadas, son cubiertas con revoque. Esto con el propósito de dar las terminaciones a la estructura de la edifi cación.
SOBREPUESTOS
Este tipo de canalización se fi ja directamente sobre murallas o tabiques. Por tal razón el factor estético es muy importante.
SOPORTES DE FIJACION
Para realizar la fi jación de las tuberías es necesario el empleo de soportes. Este componente tiene características específi cas dependiendo si el ducto es metálico o no metálico.
PRACTICA DE TALLER N° 2
PRACTICA DE TALLER N° 1
1 ≤1,5 mt
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 83
SOPORTE PARA LA FIJACION DE TUBERIA METALICA
En este tipo de soporte, para tubería metálica ya sea, sobrepuesta o embutida, su separación no debe ser superior a 1,5 m.
SOPORTE PARA LA FIJACION DE DUCTOS NO METALICOS
Para ductos de PVC, se establecen los siguientes valores máximos de distancia entre soportes:
Diámetro en Pulgadas mm Separación Máx. entre soportes (m)
1/2 - 3/4 127 - 191 1.20
1 - 2 254 - 508 1.50
21/2 - 3 635 - 762 1.80
31/2 - 5 889 - 1270 2.00
6 1524 2.00
ACTIVIDADES
Visite un local donde vendan elementos para la fi jación de canalización eléctrica.
Consulte por las características de estos productos: Obsérvelos y tome nota de los aspectos que estime más relevantes.
Ejecute una canalización en ducto metálico y luego auto evalúese con la Pauta de Observación que le entregamos.
Ejecute una canalización en ducto no metálico y luego auto evalúese con la Pauta de Observación que le entregamos.
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USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 84
PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 1
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO SI NO
1 ¿Seleccionó en forma correcta las herramientas de trabajo y los materiales necesarios para realizar trabajo?
2 ¿Preparó adecuadamente los materiales a utilizar en una canalización en ducto metálico?
3 ¿Realizó las curvas según las especifi caciones?
4 ¿Ejecutó el hilo en la tubería con ayuda de las herramientas adecuadas?
5 ¿Comprobó la calidad del roscado y eliminó las rebabas?
6 ¿Ejecutó correctamente las uniones entre ductos?
• DEL PRODUCTO
7 ¿Las terminaciones del trabajo se ajustan a las especifi caciones técnicas?
8 ¿Las uniones aparecen correctamente realizadas?
9 ¿El roscado cumple con las exigencias técnicas?
10 ¿La calidad del trabajo, en general, es satisfactoria?
11 ¿La presentación corresponde a un trabajo técnico serio y acucioso?
12 ¿El tiempo de ejecución es el adecuado?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o consultar un especialista.
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USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 85
PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 2
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO SI NO
1 ¿Seleccionó en forma correcta las herramientas de trabajo y los materiales necesarios para efectuar trabajo?
2 ¿Preparó adecuadamente los materiales a utilizar en una canalización en ducto metálico?
3 ¿Ejecutó las curvas según las especifi caciones?
4 ¿Preparó ductos para uniones, utilizando copias o ejecutando el trabajo directamente con ayuda de temperatura?
5 ¿Ejecutó correctamente las uniones?
6 ¿ Comprobó la calidad de la unión?
• DEL PRODUCTO
7 ¿La terminación del trabajo se ajusta a las especifi caciones técnicas?
8 ¿La calidad del trabajo, en general, es satisfactoria?
9 ¿La presentación corresponde a un trabajo técnico serio y acucioso?
10 ¿El tiempo de ejecución se ajusta al asignado por el profesor?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o consultar un especialista.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:21:2285
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 86
la Pauta de Observación que le entregamos. RESUMEN
Esta Unidad desarrolla los temas correspondientes a preparación y fi jación de ductos que se utilizan en instalaciones eléctricas.
Señala la clasifi cación en ductos metálicos y no metálicos destacando sus usos y en especial las ventajas de la tubería no metálica por sobre la metálica.
Con respecto al proceso de preparación de la tubería metálica se enuncian las exigencias del Reglamento S.E.C. al respecto y se detalla el procedimiento de curvado a máquina con curvadora manual o con curvador de banco. En lo que corresponde a la tubería no metálica, se explican los procesos de corte de tubos plásticos rígidos, el curvado de este tipo de tubos, acoplamiento y fi jación.
En relación con el corte, se plantea la exigencia que quede lo más a escuadra posible y con las rebabas eliminadas.
En cuanto al curvado, se enfatizan las necesidades de preparar previamente las plantillas de curvas y tapones de madera, realizar el harneado de arena fi na y el relleno de los tubos para facilitar el proceso.
Sobre el acoplamiento, se describe el procedimiento para llevarlo a cabo entre tubos y de tubos a cajas.
Finalmente, sobre el proceso de fi jación, se defi nen las tres modalidades: pre embutidos, embutidos y sobrepuestos y se describen algunas características de los soportes que se emplean para la fi jación de tubería metálica y no metálica.
UNIDAD 5 19/11/02, 18:21:2786
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 87
CIRCUITOS ELECTRICOSDE ALUMBRADO
UNIDAD MODULAR N° 6
UNIDAD 6 19/11/02, 19:05:4387
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 88
INTRODUCCION
Con esta Unidad Modular fi nalizamos un aspecto muy importante de los usos del cobre en las instalaciones eléctricas.
Hemos revisado una gran cantidad de información sobre el Reglamento Eléctrico: protecciones eléctricas, tecnología de los materiales, tecnología de las uniones eléctricas en conductores de cobre y preparación y fi jación de ductos.
Todos estos antecedentes conforman la base de conocimientos para comprender mejor los contenidos de esta Unidad y para poder realizar en forma práctica muchas de las tareas específi cas que requiere una instalación eléctrica de alumbrado.
Ahora podrá informarse sobre los circuitos eléctricos de alumbrado, los elementos de mayor uso en instalaciones de este tipo y muy especialmente, sobre el sistema de puesta a tierra.
A través del desarrollo de las Unidades se explicaron una serie de procedimientos para ejecutar una instalación eléctrica de alumbrado y se destacaron una vez más las cualidades insuperables del cobre como elemento fundamental en la elaboración de conductores.
Sabemos que el contenido y las actividades que se proponen, serán de su mayor interés ya que contribuirán a su formación profesional. Le deseamos éxito.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:05:4588
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USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 89
OBJETIVOS
Al término de la Unidad esperamos que Ud. esté en condiciones de:
Identifi car los circuitos básicos de alumbrado, sus características, aplicaciones y esquemas de representación gráfi ca.
Explicar partes y aspectos básicos de funcionamiento de las lámparas fl uorescentes.
Explicar aspectos básicos del sistema de puesta a tierra y sus características .
Describir las características que debe presentar el terreno para ejecutar en forma correcta una puesta a tierra. Identifi car tipos de electrodos de puesta a tierra y las características propias de cada sistema.
Identifi car los métodos de medición de las puestas a tierra, las precauciones en la aplicación de métodos y las recomendaciones para efectuar la medición con efi ciencia.
Ejecutar circuitos eléctricos de alumbrado y alarma.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:05:4789
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 90
CIRCUITOS BASICOS DE ALUMBRADO
Un circuito de alumbrado tiene por objetivo iluminar artifi cialmente un recinto en el que se realizan actividades humanas.
Según su grado de complejidad y uso, los circuitos eléctricos de alumbrado se clasifi can en :
• Circuito de efecto simple ó 9/12 • Circuito de doble efecto ó 9/15 • Circuito de triple efecto ó 9/32 • Circuito de combinación escalera ó 9/24 • Circuito de enchufe • Circuito fl uorescente. • Circuito de alarma.
Con el fi n de lograr el nivel de iluminación requerida, se ha desarrollado una tecnología que considera la intervención de determinados elementos.
De los elementos de iluminación existentes, los de mayor uso en instalaciones de alumbrado son las lámparas incandescentes y las lámparas fl uorescentes.
Veamos las características de cada una de ellas.
LAMPARA INCANDESCENTE
Este tipo de lámpara se compone de las siguientes partes:
FlLAMENTO : Es la parte más importante de la lámpara. Se fabrica de un metal (tungsteno o wolframio) que tiene un punto de fusión muy alto (3.400° C) y en forma de hélices.
AMPOLLA : Es de vidrio e impide que el fi lamento entre en contacto con el oxígeno del aire para evitar que se queme. Se vacía el aire del interior y se llena de un gas inerte (mezcla de argón y nitrógeno).
HILOS CONDUCTORES : Llevan la corriente desde el casquillo al fi lamento. Están hechos de hierro, níquel y cobre.
SOPORTE DE VIDRIO: Sirve de apoyo a los conductores y los aísla eléctricamente.
CASQUILLO : Es el soporte de la lámpara. A través de él penetra la corriente eléctrica. Está formado por la rosca y el contacto central. Entre ambos hay un anillo de vidrio. Los hay de varios tipos, siendo los más comunes de rosca y, entre estos, el E-27.
SOPORTE DEL FlLAMENTO : Son unos alambres de molibdeno que impiden la deformación del fi lamento.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:05:5090
E10(EC 10)IEC 7004 - 22DIN 49610
EP 10IEC 7004-30DIN 49710
E14IEC 7004-23DIN 49615
E27IEC 7004-21DIN 49620
E40IEC 7004-24DIN 49625
DIVERSOS TIPOS DE CASQUILLOS
LAMPARA DE INCANDESCENCIA
AMPOLLA
FILAMENTO
SOPORTEFILAMENTO HILOS
CONDUCTORES
SOPORTE DE VIDRIO
CASQUILLO
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 91
Las fi guras siguientes muestran las partes de una lámpara incandescente y los tipos de casquillos que comúnmente se utilizan.
El funcionamiento de la lámpara incandescente sigue el proceso que se indica: AI paso de la corriente eléctrica, el fi lamento se calienta, alcanza una temperatura de 2.200 °C, lo cual hace que se ponga incandescente (color rojo blanco), emitiendo luz. Debido a esta temperatura, el fi lamento sufre una pérdida de material por evaporación del mismo. Esto se evita en gran medida enrollando el fi lamento en forma de hélice (simple, doble, etc.).
LAMPARA O TUBO FLUORESCENTE
Una lámpara o tubo fl uorescente es una fuente de descarga eléctrica en una atmósfera de vapor de mercurio a baja presión. La luz se genera en ellos por fl uorescencia.
El tubo fl uorescente consta de las siguientes partes:
• Tubo de cristal de distintas longitudes y diámetro normalizado, recubierto en su superfi cie interior de una sustancia fl uorescente en forma de polvo. Según la composición de esta sustancia, el color de la luz emitida será distinto. En el espacio interior del mismo, se ha introducido una mezcla que consta de argón a baja presión y una gota de mercurio.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:05:5591
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 92
• Casquillos, situados a ambos extremos del tubo y que soportan los fi lamentos (electrodos) o contactos.
• Filamentos o electrodos en espiral doble o triple de wolframio recubiertos de óxidos. Estas son sustancias que emiten o liberan electrones a altas temperaturas.
Las ilustraciones siguientes muestran las partes y principio de funcionamiento de un tubo o lámpara fl uorescente y los símbolos con que se representa.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
EL BALLAST
El ballast es un aparato que consta de las partes siguientes:
• Un cuerpo compuesto por un arrollamiento o bobina sobre un núcleo de chapas magnéticas.
• Una carcaza con los terminales de salida.
• Una sustancia de poliéster entre carcaza y núcleo como aislamiento y reductor de zumbido.
La fi gura siguiente representa un ballast. Se pueden apreciar sus partes, la lectura que incluye en su frente y el símbolo con que se le representa.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 93
Este balasto es de los que normalmente se utilizan en montajes para tensión de red igual a la tensión de cebado.
EL PARTIDOR O CEBADOR
El cebador de destellos, conocido también como partidor, está constituido por dos electrodos o lámparas separadas que se doblan y unen por la acción del calor.
Están situadas dentro de una ampolla de vidrio con gas neón a baja presión.
Fuera de la ampolla se encuentra un condensador de pequeña capacidad que tiene por misión absorber la energía de ruptura en la apertura de las láminas.
Todo ello, a su vez, está contenido en un cilindro de aluminio o plástico en cuya parte inferior se sitúan los contactos o patillas. Al aplicarle tensión, une las laminillas cerrando el circuito durante un instante y dando paso a la corriente a través de los fi lamentos del tubo. Su apertura origina que la reactancia produzca una sobre tensión que da lugar a su vez, a la ionización o descarga en la lámpara.
La ilustración siguiente muestra el cebador o partidor y sus partes
1. Ampolla de vidrio llena de gas neón.
2. Laminillas bimetálicas
3. Soporte
4. Condensador antiparasitario.
En relación con los circuitos básicos de alumbrado, mencionados al inicio de esta Unidad, se describen sus características fundamentales y aplicaciones y se presentan en forma gráfi ca los esquemas prácticos o de desarrollo y los unilineales.
1
2
4
3
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:0393
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 94
CIRCUITO DE EFECTO SIMPLE (9/12)
El circuito 9/12, corresponde en alumbrado al esquema lámpara o grupo de lámparas que son comandadas desde un sólo interruptor de efecto simple.
Se aplica en todo tipo de instalaciones eléctricas de alumbrado tales como bodegas, dormitorios, cocinas, etc.
ESQUEMA
CIRCUITO DE DOBLE EFECTO (9/15)
Este circuito corresponde al esquema de dos lámparas o dos grupos de lámparas que son comandadas independientemente desde un sólo punto o placa interruptor.
Es utilizado comúnmente en baño-pasillo; patio-cocina; closet-dormitorio, y otros porque tiene la ventaja de controlar dos centros de alumbrado desde un sólo punto.
ESQUEMA
TDAN F
PRACTICO O DESARROLLO UNILINEAL
9/12
TDA
N F
aa
b 9/15
b
PRACTICO O DESARROLLO
3
a
a
b
b
UNILINEAL
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:0694
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 95
CIRCUITO DE TRIPLE EFECTO (9/32)
El circuito 9/32 representa al esquema de alumbrado, en el cual se comandan independientemente a tres centros luminosos de lámparas individuales o grupos de lámparas, desde un sólo punto de control.
Se aplica para el control sectorizado de iluminación en recintos de alta densidad de lámparas tales como ofi cinas bancarias, locales comerciales y naves industriales.
ESQUEMA
TDA
N F
a
a
b c
c
b
4
4
a
a
bb
c
c
PRACTICO O DESARROLLO UNILINEAL
932
CIRCUITO DE COMBINACION ESCALERA (9/24) La característica de este circuito de alumbrado, está en la posibilidad de controlar desde dos puntos diferentes, los estados ON-OFF de un centro luminoso (lámpara o grupo de lámparas).
El uso de este tipo de circuito es indispensable en escaleras (dos o más pisos); pasillos largos; habitaciones con doble acceso, etc.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:1095
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 96
ESQUEMA
CIRCUITO DE ENCHUFES
Este circuito tiene la característica de extender las líneas de alimentación (fase y neutro más tierra de protección) hasta todos los puntos donde se requiera alimentación eléctrica.
Es importante tener presente que a lo menos debe existir un enchufe por cada 9 m de perímetro o fracción en cada habitación. .
ESQUEMA
33
TDA
N F
9/249/24
PRACTICO O DESARROLLO UNILINEAL
3
3
3
TDA
N T F
PRACTICO O DESARROLLO UNILINEAL
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:1596
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 97
CIRCUITO FLUORESCENTE
La lámpara fl uorescente, a diferencia de la incandescente, requiere de una serie de elementos adicionales para poder operar con efi ciencia y ser conectada a la red de alumbrado.
Según sea el tipo de equipo, el circuito de la lámpara fl uorescente presenta algunas variaciones. Esto da origen a la siguiente clasifi cación:
• Equipo simple. • Equipos dobles. - con ballast simple - con ballast compensados
COMPONENTES DE UN CIRCUITO FLUORESCENTE
• BALLAST
Bobina de alta inductancia cuyo objetivo es el de “cebar” el encendido de la lámpara y luego actuar como limitador de la corriente que la atraviesa. Se asocia en serie con el tubo.
• PARTIDOR
Corresponde a un dispositivo “interruptor” de neón que se asocia en serie con los fi lamentos del tubo, dando la señal que permite que éstos se calienten y encienda el tubo.
TUBO DE VIDRIOELECTRON
ION DE MERCURIO ATOMO DE MERCURIO
SOPORTE
CASQUILLO
SUSTANCIA LUMINISCENTE
ESPIRALCLAVIJA
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:1997
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 98
BASES
Las hay simples y compuestas. Están destinadas a fi jar mecánicamente el tubo y el partidor y desenergizarlo eléctricamente.
FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE ALUMBRADO FLUORESCENTE
Considerando el montaje básico para la conexión individual de una lámpara fl uorescente, el funcionamiento puede describirse en tres fases:
Fase 1. Al dar tensión al circuito, ésta queda aplicada entre los extremos de las láminas bimetálicas del cebador (1 ), produciéndose una descarga entre ambas a través del gas neón. Las láminas se calientan y se provoca una curvatura que las une, o sea, se cierra por un instante el circuito circulando corriente por los fi lamentos o electrodos de la lámpara (2).
Fase 2. El paso de la corriente por los fi lamentos produce una incandescencia en los mismos, emitiendo una nube de electrones
a su alrededor. AI ocurrir esto, las laminillas del cebador se enfrían separándose y abriendo el circuito, momento en el que el balasto (3) lanza un impulso de tensión o sobre tensión que provoca la descarga o ionización del gas a través del tubo.
Fase 3. Nos encontramos aquí con un gas ionizado dentro del tubo y con unos fi lamentos por los que no pasa corriente, pero que, sin embargo, pasan a ejercer la función de cátodo y ánodo alternativamente al existir una tensión alterna entre sus extremos. El choque de los electrones que se dirigen de cátodo a ánodo con los átomos de mercurio, produce una energía que, en forma de radiación ultravioleta de onda corta (253,7 mm), incide sobre la sustancia fl uorescente que recubre el interior del tubo transformándose en radiación de onda larga visible.
P
T
B N
F P
B F
N
T
T
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:2498
ESQUEMA PRACTICO UNILINEAL
TDA
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 99
Los equipos de iluminación fl uorescente son muy utilizados por sus características, entre las que se destacan:
• Gran rendimiento luminoso. • Larga vida útil. • Baja temperatura de funcionamiento. • Baja luminancia.
CIRCUITOS DE ALARMA
Los circuitos de alarma, corresponden en alumbrado, a instalaciones de “extra baja” tensión, las cuales para su funcionamiento requieren de un transformador reductor normalizado en estos esquemas de 220/12 (V).
El propósito de los esquemas de alarma, es proveer a las instalaciones de los circuitos timbre de llamada.
Son de gran uso como señalización de llamada en casas habitación, departamentos, industrias, etc. por la sencillez de la circuitería y el bajo costo de los equipos.
EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Como se mencionó anteriormente, en la Unidad Modular que describe los tipos de protecciones eléctricas, el objetivo de una puesta a tierra es asegurar, que ante la presencia de tensiones de contacto indirecto en carcazas, gabinetes o partes metálicas de equipos eléctricos, estos valores no superen los niveles de seguridad: 65 V en ambientes secos y 24 V en ambientes húmedos.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:2899
TOMA TIERRA
CARCAZA METALICA
CONDUCTORPUESTA A TIERRA
ΙF
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 100
CARACTERISTICAS DE UNA PUESTA A TIERRA PARA PROTECCION
La puesta a tierra para protección corresponde al conjunto de electrodos y partes conductoras que en contacto con tierra, permiten drenar hacia ésta, todas las corrientes de falla, peligrosas para la integridad de las personas. Esto puede apreciarse en la ilustración siguiente:
Toda pieza conductora que no forme parte del circuito eléctrico, debe ser conectada a tierra a través de un conductor de tierra de protección, conectado a su vez al electrodo de puesta a tierra.
En el dibujo siguiente se explica gráfi camente lo señalado:
EJECUCION DE UNA PUESTA A TIERRA
Al ejecutar una puesta a tierra es muy importante conocer la naturaleza del terreno donde se hará la instalación. Por ejemplo: su resistividad, temperatura y humedad.
Con respecto a la resistividad del terreno, cuanto menor sea, más fácilmente se pueden alcanzar valores bajos para la resistencia de la instalación de tierra.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:31100
-20 -10 0 10 20
0 10 20 30 40-
TEMPERATURA (°C)
HUMEDAD (%)
RE
SIS
TIV
IDA
D (
Ω -
m)
Variación de la resistividad del terreno en función de la temperatura
Variación de la resistividad del terreno en función del porcentaje de humedad.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 101
La tabla siguiente ilustra este concepto:
Resistividad Tipo de terreno Ejemplo ohm-metro
10 a 100 Terreno orgánico húmedo
100 a 200 Terreno orgánico pero no húmedo
400 a 800 Terreno guijoso
1000 ó más Terreno rocoso
La resistividad del terreno varía con la temperatura y el grado de humedad. Por esta razón, no es aconsejable efectuar mediciones de la resistencia de la instalación de tierra cuando la temperatura es excesivamente alta o cuando el terreno está impregnado de agua debido a lluvias recientes.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:35101
BARRA VERTICAL
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 102
La variación de la resistividad del terreno en función de la temperatura y la humedad podemos observarla en el gráfi co que se incluye.
TIPOS DE ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA
Las ilustraciones siguientes corresponden a electrodos de barra, conductores enterrados y malla a tierra.
Al momento de elegir el tipo de electrodo es indispensable considerar la superfi cie del terreno para la puesta a tierra.
Otro aspecto también de gran importancia que se debe tener presente, lo constituyen las características propias de cada sistema.
PUESTA A TIERRA CON ELECTRODOS DE
d
R
1. CONSTRUCCION ( por ejemplo cabina)
2. MALLA
R. Radio:
Lo más amplio posiblea fin de reducir las tensiones
de paso periféricas
2
ENTRE 05 Y 10 M ENTRE 05 Y 10 M ENTRE 0
VER DETALLE
80°
ELECTRODO ANULARELECTRODO EN MAL LADOELECTRODO RADIAL
TUBO DE CEMENTO100 mm MINIMO
A LA INSTALACION
0,40 MTS MINIMO
DETALLE DE CAMARILLADE MEDIDA
CONDUCTORES ENTERRADOSMALLAS
BARRAS
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:41102
SONDA DETENSION
SONDA DECORRIENTE
MEDIDOR DE RESISTENCIAA TIERRA
Procedimiento conmedidor de tierra
>5L >5L
Rt=VI
ELECTRODO SOMETIDO A PRUEBA
REGULADOR DE TENSION
TRANSFORMADOR DEAISLAMIENTO 220/220 V
VOLTIMETRO DE GRANRESISTENCIA (10.000 OHMIOS)
AMPERIMETRO DE RESISTENCIAMUY BAJA
>5L >5L
METODO DE LA CAIDA DE TENSION
Procedimientovoltamperimétrico
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 103
MALLA
Este sistema de puesta a tierra resulta ser el más eficaz. Se construye con conductor de cobre de una sección mínima de 16 mm2
a una profundidad de 60 cm y con un área que debe ser coherente con los requerimientos del sistema.
PUESTA A TIERRA CON ELECTRODOS DE BARRA
Los electrodos de barra originan puestas a tierra de valores muy altos para los requerimientos del sistema por lo que comúnmente se les combina con protectores diferenciales.
PUESTA A TIERRA CON LOS CONDUCTORES ENTERRADOS
Los conductores enterrados en forma horizontal constituyen una buena solución cuando la longitud de éstos es importante y las condiciones del terreno, óptimas (baja resistividad específica).
MEDICION DE LAS PUESTAS A TIERRA
Para la medición de las puestas a tierra hoy en día existen una serie de métodos basados en la moderna tecnología de instrumentos disponibles en el mercado; en todos ellos la idea central es capturar una señal medible de corriente inyectada a la puesta a tierra y con la medición de la elevación de potencial entre la puesta a tierra y un punto remoto de terreno se obtiene por ley de Ohm : RT = V / I.
Los metodos tradicionales, los podemos resumir en:
• Método de la caída de tensión. • Método de medición a través de un medidor de resistencia a tierra
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 104
PRECAUCIONES EN LA APLICACION DEL METODO
1 Utilizar corriente alterna (es desaconsejable el empleo de corriente continua ya que con ella se producen fenómenos de polarización).
2 Verifi car las condiciones de cero de los instrumentos y tamborilear en ellos suavemente con el dedo durante la medición.
3 Al emplear el sistema voltamperimétrico, comprobar que el voltímetro no indique tensión, antes de hacer circular la corriente de prueba, lo que signifi caría la existencia en el terreno de otras corrientes de dispersión, independientes del circuito que se está probando.
4 Asimismo, con el sistema voltamperimétrico, es necesario el empleo del
transformador de aislamiento a fi n de no poner a tierra una fase de la red de alimentación.
RECOMENDACIONES PARA EFECTUARLA MEDICION CON EFICIENCIA
1.- Los dos electrodos auxiliares (sondas de tensión y corriente) pueden tener unas dimensiones discretas por cuanto su resistencia de tierra no es determinante para los fi nes de la medida.
2.- Colocar las sondas lejos de la instalación de tierra a fi n de que no se vean infl uidas por la propia instalación. Asimismo, la distancia entre las sondas debe ser tal que se eviten los fenómenos de interferencia. No es preciso que las sondas se coloquen en línea con el electrodo objeto de la prueba.
3.- Cuando se trate de un sistema constituido por diversos electrodos en pica (o en anillo), se debe disponer las sondas de tensión y de corriente en la forma indicada en la fi gura:
4.- Finalmente el valor de la puesta a tierra estará dado por ley de Ohm: RT = V / I
METODO DE MEDICION A TRAVES DE UN MEDIDORDE RESISTENCIA A TIERRA
1.- Los dos electrodos auxiliares (sondas de tensión y corriente) pueden tener unas dimensiones discretas por cuanto su resistencia de tierra no es determinante para los fi nes de la medida.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:06:56104
PRACTICA DE TALLER N° 1
1
2
3
4
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 105
2.- Colocar las sondas lejos de la instalación de tierra a fi n de que no se vean infl uidas por la propia instalación. Asimismo, la distancia entre las sondas debe ser tal que se eviten los fenómenos de interferencia. No es preciso que las sondas se coloquen en línea con el electrodo objeto de la prueba.
3.- Se aconseja que la sonda de corriente se disponga a una distancia mínima de:
3.1 Barras: Distancia mínima = 5 veces la longitud de la barra 3.2 Mallas: Distancia mínima = 5 veces la diagonal de la malla 4.- La sonda de tensión se clava a una distancia de aproximada a los 2/3 de la distancia mínima del electrodos de corriente; y en ese
punto se registra el valor de la resistencia de la puesta a tierra.
ACTIVIDADES
A
En una casa habitación, identifi que los circuitos básicos que componen la instalación eléctrica del alumbrado.
En dicha instalación eléctrica identifi que los lugares de aplicación.
Nombre y describa los componentes de ella.
Elabore un croquis con el levantamiento eléctrico de la instalación.
B
Investigue sobre sistemas de puesta a tierra. Puede utilizar como fuente de consulta el Reglamento de Servicios Eléctricos; libros sobre instalaciones eléctricas; memorias de título, material editado por PROCOBRE, etc.
Practique la ejecución de circuitos eléctricos de alumbrado y alarma y luego auto evalúese con la Pauta de Observación que le entregamos a continuación.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:07:01105
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 106
PAUTA DE OBSERVACION TALLER N° 1
Con su trabajo enfrente de Ud., responda lo más objetivamente posible las siguientes preguntas que le ayudarán a evaluar la calidad de su trabajo.
• DEL PROCESO SI NO
1 ¿Defi nió el circuito a instalar?
2 ¿Seleccionó correctamente herramientas y materiales?
3 ¿Trazó la canalización? 4 ¿Preparó ductos y accesorios? 5 ¿Alambró el circuito?
6 ¿Fijó ductos y accesorios?
7 ¿Efectuó las uniones entre conductores?
8 ¿Aisló las uniones ejecutadas?
9 ¿Realizó la conexión de aparatos y artefactos?
10 ¿Probó el funcionamiento del esquema implementado?
• DEL PRODUCTO
11 ¿El trabajo realizado refl eja: • Manejo adecuado de herramientas • Selección correcta de materiales • Buena preparación de ductos • Montaje correcto de elementos • Calidad satisfactoria de aislaciones?
12 ¿El trabajo fue ejecutado dentro de un tiempo adecuado?
13 ¿La presentación general refl eja: • Buena calidad en el trabajo de ductos • Buena calidad de la fi jación • Estética del trabajo
14 ¿El funcionamiento de la instalación se lleva a cabo sin inconvenientes?
• CORRECCION
Si todas sus respuestas fueron “SI”, lo felicitamos y animamos a seguir aprendiendo.
Para aquellas respuestas “No”, le solicitamos analizarlas nuevamente o consultar un especialista.
UNIDAD 6 19/11/02, 19:07:06106
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 107
RESUMEN
En esta Unidad se desarrolla el tema de los circuitos básicos de alumbrado destacando el propósito para el cual se confi guran, o sea, el de iluminar artifi cialmente un recinto en el que se realizan actividades humanas.
Se describen las características fundamentales, aplicaciones y representación gráfi ca de los esquemas prácticos o de desarrollo y unilineales, de cada uno de los siguientes circuitos:
• De efecto simple • De doble efecto • De triple efecto • De combinación escalera • De enchufe • Fluorescente y • De alarma
Se destaca el hecho, que para lograr el nivel de iluminación requerida, se emplean en las instalaciones de alumbrado, dos tipos de componentes: las lámparas incandescentes y las lámparas fl uorescentes.
De ellas, se detallan sus partes, principio de funcionamiento y símbolos conque se representan.
Se completa el contenido de la Unidad con importante información sobre el sistema de puesta a tierra. Se defi ne la puesta a tierra para protección y sus características y con respecto a la ejecución misma de ella se destaca la importancia de conocer la naturaleza del terreno en el cual se realizará, es decir, su resistividad, temperatura y humedad.
Se indican los tipos de electrodos de puesta a tierra y se explican los sistemas de puesta a tierra con electrodos de barra, con electrodos en malla y con conductores enterrados.
Se completa la información, describiendo los métodos de medición de las puestas a tierra: el método de la caída de tensión y el método del electrodo auxiliar de resistencia despreciable; las precauciones en la aplicación de ellos y las recomendaciones para lograr la mayor efi ciencia en esta actividad.
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USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 108
MOTORES DE ALTORENDIMIENTO YTRANSFORMADORES
ANEXO
MOTORES DE ALTO RENDIMIENTO
Es conocido el hecho de que los motores eléctricos proporcionan en su mayor parte la energía que hace funcionar los accionamientos industriales y por lo tanto, los motores en la industria representan una gran oportunidad en el ahorro de energía que a su vez, se traduce en reducción de costos de producción y en mejores ventajas comparativas.
Si bien los motores modernos tienen rendimientos relativamente altos gracias a la alta conductividad del cobre, se han creado nuevos diseños que permiten un mejor aprovechamiento energético.
Como ejemplo, en estudios de casos efectuados en otros países donde se han comparado motores estándares nuevos con motores de alto rendimiento nuevos en igualdad de condiciones de servicio, los resultados indican que los ahorros obtenidos con la instalación de motores de alto rendimiento proporcionaron amortizaciones sobre el costo suplementario entre los motores estándares y de alto rendimiento, entre 9 meses a 3 años y medio. Así, los motores de alta efi ciencia pueden justifi carse como rentables cuando un motor es nuevo o necesita reemplazo.
El concepto de uso efi ciente de la energía eléctrica o de “ahorro de energía” como se le conoce comúnmente, no signifi ca sacrifi car energía utilizándola en menor cantidad de servicios o en brindar inferior calidad de servicios, sino que se refi ere a utilizar la electricidad de una manera efi ciente.
FACTIBILIDAD FISICA DE REDUCIR PERDIDAS EN MOTORES
Hasta la fecha, se han desarrollado diversos procedimientos para el diseño de máquinas eléctricas, en los cuales el computador ha tenido una infl uencia fundamental, puesto que los problemas de diseño son en general problemas indeterminados que requieren resolverse mediante sucesivas iteraciones.
En el diseño convencional, generalmente se trata de minimizar el costo de materiales constituyentes del motor (principalmente cobre y fi erro) hasta donde lo permita la temperatura que alcancen los enrrollados. Así, los principales esfuerzos en este campo ha sido el mejoramiento de los sistemas de refrigeración y el empleo de aislaciones que soporten altas temperaturas. De este modo, se logra trabajar con densidades de corrientes más elevadas, reduciéndose la cantidad de materiales del motor. En este contexto, la preocupación por lograr un mayor rendimiento no es prioritaria.
Por el contrario, en el diseño de motores efi cientes, el criterio es lograr un motor de bajas pérdidas y, por ende, alto rendimiento, de modo de reducir la potencia absorbida de la red y por tanto, reducir los costos por consumo energético. Para reducir las pérdidas, deben sobredimensionarse los conductores y el núcleo del motor, lo cual aumenta su costo.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 109
MODIFICACIONES PRINCIPALES DEL DISEÑO
Si se desea diseñar un motor con alto rendimiento, deben reducirse sus pérdidas con respecto al diseño convencional. Las principales pérdidas son las pérdidas Joule y las pérdidas en el núcleo, siendo destacables las primeras.
Para hacer un análisis comparativo entre motores estándar y motores efi cientes, se tomará como base un motor de diseño normal, al cual se le modifi cará el enrollado del estator y la longitud del núcleo, con el fi n de lograr un mayor rendimiento. Esta modifi cación tiene una característica adicional de importancia: resulta relativamente fácil, para una fábrica de motores estándar, construir motores efi cientes en base al procedimiento recién descrito. De esta forma, será posible realizar las siguientes modifi caciones:
- Emplear un conductor de cobre de mayor sección (1):
- Emplear el mismo laminado de estator, es decir, la misma ranura. De este modo, al aumentar la sección de cobre debe reducirse el número de vueltas del enrollado en igual proporción:
(1) Las variables con * corresponden al motor de alta efi ciencia y las sin * al motor normal de referencia.
- Reducir la densidad de fl ujo para bajar las pérdidas en el fi erro:
- Aumentar la longitud axial del núcleo (conservando el diámetro):
SC* = KSC con K > 1
N* = N / K
Bgm* = Bgm / K1 con K1 > 1
L* = KK1L
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 110
MODIFICACIONES DE LOS PARAMETROS CIRCUITALES DEL MOTOR
RESISTENCIA POR FASE DEL ESTATOR (r1):
Las modifi caciones anteriores cambian el valor de la resistencia del estator. Suponiendo un bobinado tradicional, en que el largo axial es de aproximadamente 1,5 veces el paso polar (piD/p), la nueva resistencia de estator se puede calcular mediante:
RESISTENCIA DEL ROTOR REFERIDA AL ESTATOR (r2):
Si se desprecia la resistencia aportada por los anillos de cortocircuito del motor, la resistencia del rotor varía según la ecuación:
REACTANCIAS DE FUGA (X1 estator, X2 rotor referida al estator):
REACTANCIA DE MAGNETIZACION (Xm):
La reactancia de magnetización, ligada a la corriente de vacío del motor, es fundamentalmente infl uenciada linealmente por el valor de la densidad de fl ujo, que disminuye según K1 por el número de vueltas de N que disminuye según K. En forma no lineal, pero en forma normalmente no signifi cativa infl uye la saturación. Apróximadamente, se puede suponer que:
r1* = r1
1 ( (p + 24,5K1
K2
K
1 +
+xx
( (p + 24,5
r2* = r2 K1 K
X1* = X1 K1 KX2* = X2 K1 K
Xm* = Xm K1 K
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 111
RESISTENCIA DE PERDIDAS EN EL FIERRO (rp):
Si la cantidad del fi erro se mantuviera, las pérdidas en el fi erro variarían según la longitud del motor ( ya que se asume que el diámetro no cambia) y la densidad de fl ujo de diseño. Sin embargo, una de las características escenciales de un motor efi ciente es que emplea un fi erro de mejor calidad. Por ejemplo, una laminación para uso en motores convencionales como la M-43 (norma norteamericana) de 0,5 mm, tiene 4,1 W/kg de pérdidas a 1,5 Wb/m 2, 50 Hz. En cambio, una laminación M-15 de 0,35 mm tiene 2,53 W/kg en iguales condiciones. La reducción de las pérdidas específi cas en este caso es entonces = 0,62 para 1,5 Wb/m2, para 1,0 Wb/m 2, es 0,54. Así, en general:
ANALISIS DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
La modifi cación de los parámetros recién explicada, permite calcular las características de operación de un motor de inducción efi ciente.
OPERACION A CARGA NOMINAL.
Un motor de alta efi ciencia, moviendo la misma carga nominal que el motor convencional, operará a un deslizamiento diferente, el que se puede calcular según:
La corriente de estator prácticamente no se modifi ca:
Las pérdidas en el cobre del estator, se modifi can según la expresión:
rp* = rp K1αk
S* = S K1K
I1* = I1
Pje* = Pje
1 ( (p + 24,5K1
K2
K
1 +
+xx
( (p + 24,5
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 112
PF* = PF αK K1
P*Jr = PJr K K1
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 113
Las pérdidas en el rotor se modifi can mediante:
Finalmente, las pérdidas en el fi erro se modifi can según:
Adicionalmente a lo anterior, es posible disminuir las pérdidas por roce y ventilación, mejorando la calidad de los rodamientos y el diseño del ventilador (el que puede reducir su caudal debido a que las pérdidas a disipar serán menores).
Finalmente, es necesario considerar la disminución de las pérdidas parásitas en el motor. Son función de muchas características de diseño y de construcción del motor. La magnitud del entrehierro, la abertura de las ranuras del estator y del rotor, la densidad de fl ujo, la condición física de la superfi cie del estator son, entre otras, variables que infl uyen en estas pérdidas. En el caso analizado, la disminución de la densidad de fl ujo, hará disminuir las pérdidas parásitas, pero, aplicar una ecuación de cálculo simple se considera no adecuado.
OTRAS CARACTERISTICAS DE OPERACION
La corriente en vacío, la corriente de partida, el torque de partida y el torque máximo del motor varían según el cuociente entre K y K1. Por el contrario, el deslizamiento al cual se produce el torque máximo no se modifi ca.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 114
COMPARACION DE PERDIDAS ENTRE MOTORES ESTANDAR Y MOTORES EFICIENTES
POTENCIAL NOMINAL DEL MOTOR
5 10 25 50 100 200 HP PERDIDAS
COBRE ESTATOR
MOTOR ESTANDAR 305 592 968 1487 1940 3369 W MOTOR EFICIENTE 203 298 463 778 898 1634 W
FIERRO
MOTOR ESTANDAR 221 250 346 783 901 1684 W MOTOR EFICIENTE 78 104 173 339 417 743 W PARASITAS
MOTOR ESTANDAR 53 145 346 470 1871 3256 W MOTOR EFICIENTE 44 101 208 351 892 1525 W
JOULE MOTOR
MOTOR ESTANDAR 153 250 484 861 1247 1797 W MOTOR EFICIENTE 131 192 308 519 675 1043 W
ROCE Y VENTILACION MOTOR ESTANDAR 31 79 161 313 970 1123 W MOTOR EFICIENTE 28 70 123 227 713 949 W
EFICIENCIA
MOTOR ESTANDAR 83.0 85.0 89.0 90.5 91.5 93.0 % MOTOR EFICIENTE 88.5 90.7 93.6 94.5 95.4 96.2 %
EJEMPLOLos valores siguientes se deducen del planteamiento realizado:
K = 1,4 K1 = 1,1α = 0,6 Pje* = 0,63 PjePjr* = 0,786 Pjr Pfe* = 0,763 Pfe
Dado que se emplea en el motor una mayor cantidad de cobre y de fi erro, el precio o costo del motor aumenta, en este caso, en alrededor de un 30%. La tabla muestra valores reales de motores estándares y motores efi cientes.
Este documento es un extracto del trabajo presentado por los ingenieros Alfredo Muñoz R. y Jorge Romo L., en el “Seminario de Efi ciencia Energética” organizado por la Pontifi cia Universidad Católica de Chile, realizado en Antofagasta los días 25-26 de Septiembre de 1995 y en santiago los días 28-29 de Septiembre de 1995.
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TRANSFORMADORES EMBOBINADOS CON COBREPERMITEN ENERGIA Y DINERO
Los transformadores secos, por una serie de razones, han reemplazado ampliamente a las unidades que empleaban aceite en edifi caciones industriales, comerciales e institucionales en estados Unidos. Sin embargo, no se le da mucha atención a las unidades secas de alto rendimiento energético. A diferencia de los motores, no poseen piezas en movimiento que se puedan desgastar, y por lo tanto, se espera que tengan una duración de 20 o más años.
Rara vez se especifi ca la efi ciencia energética cuando se va a adquirir un transformador seco. Son típicos los valores del 95% y mayores, y las diferencias entre unidades de alta y baja efi ciencia son sólo del orden de 1% a 2%, con un premio inicial signifi cativo para las unidades más efi cientes.
Pero, el precio inicial no es el precio fi nal de un transformador. El costo total en el ciclo de vida debe examinarse cuidadosamente junto con la economía implícita en transformadores secos de alto rendimiento o efi ciencia.
Cuando se comparan una unidad de menor costo 98% e fi ciente, con una de mayor costo del 99% de rendimiento, las pérdidas en el segundo se reducen a la mitad.No se debe despreciar las pérdidas en el conductor, ya que éstas varían con el cuadrado de la carga eléctrica.
Esto signifi ca que un transformador a plena carga tiene 4 veces las pérdidas de carga comparado con uno que opera al 50% de su carga nominal.
En muchas aplicaciones los transformadores están muy cargados. Pero aún con factores de carga bajos, si las unidades no son efi cientes (y muchas no lo son), las pérdidas se suman rápidamente.
Así, el costo contínuo de las pérdidas del transformador debería ser equilibrado con los ahorros que se logran en las unidades efi cientes, ahorros que se acumulan año a año y fi nancian en corto plazo el costo inicial mayor.
Existen otros benefi cios: los transformadores efi cientes o de alto rendimiento operan más fríos, y por lo tanto son más confi ables, producto de la reducción de esfuerzos en los materiales aislantes. De este modo tienen mayor capacidad de sobrecarga, factor importante en los transformadores secos.
Para información más detallada, análisis económicos de distintos tipos de transformadores y estudio de casos, consulte a PROCOBRE:
Fonofax (562) 664 22 62Fonofax (562) 638 12 00
Fono (562) 632 25 20
GLOSARIO
Accesorio Material complementario utilizado en instalaciones eléctricas, cuyo principal
objetivo es cumplir funciones de índole más mecánicas que eléctricas.
Alimentador Conductor de la instalación eléctrica entre el equipo de medida (medidor de
energía) y el primer tablero de la instalación.
Aparato Elemento de la instalación destinado a controlar el paso de la energía eléctrica.
Artefacto Elemento fi jo o portátil de una instalación, que consume energía eléctrica.
Bimetal Conjunto formado por dos metales de diferente coefi ciente de dilatación lineal
bajo efecto de la temperatura.
Caída de voltaje Tensión eléctrica, que se pierde en los conductores de una instalación eléctrica.
Canalización Conjunto de conductores eléctricos y accesorios que aseguran su fi jación y
protección mecánica.
Carcaza Estructura metálica que da la forma característica a artefactos y equipos
eléctricos y cuyo objetivo es mecánico y no eléctrico.
Carga nominal Valor de corriente y potencia eléctrica que debe servir una instalación eléctrica
en condiciones normales.
Cebar Ionizar la atmósfera de un tubo fl uorescente, con una sobre tensión a efecto de
producir, a través de ésta, la descarga eléctrica (conducción eléctrica).
Circuito Conjunto de artefactos alimentados por una línea común de distribución, la cual
es protegida por un único dispositivo de protección.
Condiciones nominales Valores de los parámetros de un sistema, artefacto o equipo, con los cuales
éstos se designan.
Conductor fase Conductor de la instalación eléctrica que presenta una tensión con respecto a
tierra (generalmente 220 V). Se codifi ca de color rojo, negro o azul.
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Corriente de fuga Corriente de fuga que circula a tierra, cuando se origina una falla de aislación
en un equipo o artefacto eléctrico.
Corriente diferencial Magnitud de corriente de fuga a tierra, que hace operar al protector diferencial.
Corriente nominal Magnitud de corriente a la cual se dimensionan conductores, equipos y protec-
ciones.
Derivación Punto de la instalación donde se ramifi ca una canalización o conductor en dos
o más salidas.
Diagrama unilineal Representación esquematizada de una instalación eléctrica a través de símbo-
los normalizados.
Dilatación lineal Corresponde al aumento de longitud que sufre un material como consecuencia
del aumento de la temperatura.
Dimensionar Especifi cación del “tamaño” que deben tener los componentes de una insta-
lación eléctrica, en función de los requerimientos de carga en condiciones nominales.
Ductos Elementos de la instalación, cuyo objetivo es el de aislar mecánicamente a los
conductores eléctricos del medio que los rodea y conducirlos a través de toda la instalación.
Electrodo Barra conductora que se entierra en el terreno para hacer una puesta a tierra. Electrodos de tierra Conductores desnudos enterrados, cuya fi nalidad es establecer el contacto
eléctrico con tierra.
Fase Conductor eléctrico, que presenta en la instalación eléctrica a una de las salidas
del transformador de la red y cuya tensión a tierra debe ser de 220 (V).
Fusión Punto en que un material sólido (metal) cambia de estado sólido a líquido.
Inductancia Coefi ciente de autoinducción que se presenta en todo circuito electromagnético
(bobinas eléctricas).
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Intensidad a tierra Corriente de fuga que circula a tierra, cuando se origina una falla de aislación
en un equipo o artefacto eléctrico.
intensidad diferencial Corriente que resulta de la diferencia entre la que ingresa al circuito por el
conductor fase y la que sale por el conductor neutro: ID = IF - IN
Línea en remate Línea o tramo fi nal de un alimentador.
Luminancias Brillo que presenta una superfi cie iluminada (luminancia indirecta). Brillo que presenta un aparato de alumbrado.
Mecanismo de trip Mecanismo de desenganche que activa la desconexión de un disyuntor ante
una falla.
Neutro Conductor que presenta en la instalación eléctrica, el punto de retorno común
del transformador de la red y cuyo potencial a tierra debe ser cero.
Núcleo toroidal Núcleo magnético del protector. Diferencial con forma de toroide.
Parámetros Corresponde a las magnitudes eléctricas presentes en una instalación eléctrica.
Puesta a tierra Conjunto de conductores de unión y conductores desnudos enterrados utiliza-
dos para poner a tierra un sistema o equipo eléctrico.
Punto de fusiónTemperatura en que un metal pasa de sólido a líquido. Resistencia calentadora Resistencia dispuesta en un equipo cuyo objetivo es producir temperatura para
la operación del dispositivo.
Resistividad de tierra Es la resistencia eléctrica específi ca del terreno, que se expresa en (Ohm -m ).
Resistividad específi ca Resistencia propia que presenta un material de un metro de longitud y de una
sección de 1 mm2.
Tablero Equipo que contiene barras y dispositivos de protección, desde donde se
puede operar y proteger una instalación.
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Tensión de cebado Sobre tensión que aparece entre los electrodos o terminales de un tubo fl uores-
cente para producir la descarga que enciende el dispositivo. Tensión de red Voltaje que presenta en forma normal la red eléctrica de alimentación (220 V).
Tensión de seguridad Voltaje máximo que se puede presentar en carcazas y estructuras metálicas de
equipos y artefactos eléctricos con respecto a tierra, que no constituye riesgo para la vida de las personas.
Tensión nominal Voltaje que se especifi ca en los equipos eléctricos para su correcto funciona-
miento.
Tiempo instantáneo Zona en la curva de operación de un disyuntor, donde el tiempo de desconexión
de la protección ante cualquier valor de la sobre corriente es mínimo.
Tierra de protección Conductor eléctrico presente en la instalación eléctrica, que se deriva de una
puesta a tierra.
Valor nominal Magnitud eléctrica, de tensión, corriente y potencia para los cuales se dimen-
siona la operación de una instalación eléctrica.
Zona de tiempo inverso Zona en la curva de operación de un disyuntor, donde el tiempo de desconexión
es inversamente proporcional al aumento de la sobre corriente.
USOS DEL COBRE: INSTALACIONES ELECTRICAS 119
BIBLIOGRAFIA
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