SESION 8: ESQUEMA UNIFILAR, REGLAS DE ALAMBRADO, TABLEROS, CIRCUITOS DERIVADOS

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1 SESION 8: ESQUEMA UNIFILAR, REGLAS DE ALAMBRADO, TABLEROS, CIRCUITOS DERIVADOS OBJETIVO. Proyectar el esquema unifilar, el tablero y los circuitos derivados en un plano de instalación eléctrica. I. El ESQUEMA UNIFILAR Un esquema unifilar es una representación gráfica de una instalación eléctrica o de parte de ella. El esquema unifilar se distingue de otros tipos de esquemas eléctricos en que el conjunto de conductores de un circuito se representa mediante una única línea, independientemente de la cantidad de dichos conductores. Típicamente el esquema unifilar tiene una estructura de árbol. En el diagrama unifilar se representa: El nombre del circuito derivado La cantidad de circuitos derivados La cantidad, el tipo y calibre del conductor El diámetro de la tubería La capacidad del interruptor automático El nivel de tensión. A continuación se muestra un diagrama unifilar de 10 circuitos: 1. El interruptor general es trifásico de 3x50 A 2. El alimentador del tablero consta de tres conductores trifásicos unipolares de 16 mm² + un conductor a tierra de 1x6 mm², del tipo TW. En algunos casos para representar un conductor unipolar y de conexión trifásica se emplea se emplea la siguiente designación: 3-1x16 mm² 3. El alimentador del tablero se encuentra embutido en una tubería PVC pesada, denominada PVC-P, de 25 mm de diámetro. Asimismo las tuberías serán rígidas de PVC (Policloruro de Vinilo) del tipo liviano para los circuitos derivados y del tipo pesado para los alimentadores y subalimentadores, según diámetro indicado en el diagrama unifilar 1

2 4. El circuito derivado C1, tiene un ITM monofásico de 2x20 A, con dos conductores del tipo TW de 2x4 mm², embutidos en una tubería PVC liviana, denominada PVC-L, de 15 mm de diámetro. 5. La tensión nominal del tablero es de 220 V a una frecuencia de 60 Hz Información a los usuarios Toda instalación eléctrica debe contar con un esquema unifilar actualizado cumpliendo con la Norma DGE Terminología en Electricidad y la Norma DGE Símbolos Gráficos en Electricidad, y normas complementarias; precisando las características técnicas fundamentales de los equipos y materiales eléctricos instalados, así como su plano de emplazamiento y trazado. El esquema unifilar y el plano de emplazamiento y trazado deben ser permanentemente actualizados con las modificaciones o ampliaciones que se efectúen. II. REGLAS DEL ALAMBRADO Al planificar o ejecutar una instalación eléctrica, las más importantes Reglas en el Código se refieren a donde y bajo que condiciones deben utilizarse los diferentes métodos de alambrado. Tres condiciones generales determinan el tipo de método de alambrado a utilizar: (a) Condiciones de construcción de la edificación, tales como materiales combustibles o no combustibles, acabado de mampostería o de concreto vaciado; (b) Condiciones de ubicación, tales como instalación visible u oculta, tendido subterráneo o sobre el terreno, lugares secos, húmedos o mojados; (c) Condiciones de uso, tales como nivel de tensión, lugares peligrosos, temperatura ambiente o posibilidad de daños mecánicos. Para el alambrado se utilizan canalizaciones o conductos y el condcutor. Las canalizaciones son canales diseñados para alojar en su interior de manera holgada conductores, cables o barras. Los conductores o cables pueden ser retirados o tendidos, según el tipo de canalización. Las canalizaciones pueden ser de construcción metálica o no metálica y se requiere que éstas sean instaladas de acuerdo con las condiciones y lugares de uso. Los conductos son canalizaciones con secciones transversales circulares en las cuales se requiere instalar o retirar conductores. A continuación se muestra ejemplo de condcutos. Los accesorios asociados, a los conductos rígidos de PVC son 1. Acopladores rectos, 2. Acopladores de ángulo de 5º, 3. Casquillos, 2

3 4. Enchufes, 5. Terminaciones con extremos acampanados, 6. Codos o Curvas y 7. Adaptadores. El conducto y sus accesorios están destinados para operar a una temperatura máxima 75 C Cables de un Solo Conductor y Multiconductores (3) Cuando sean utilizados cables de un solo conductor unipolar, todos los correspondientes a un mismo circuito, deben ser del mismo tipo y la misma temperatura nominal Radio de Curvatura de los Conductores El radio de curvatura de los conductores debe ser lo suficientemente grande como para asegurar que no se produzcan daños a los conductores, su aislamiento, cubiertas o forros Uniones y Empalmes de Conductores (1) A menos que se empleen terminales especiales que no requieran de soldadura, las uniones o empalmes de los conductores aislados deben ser soldados, debiéndose asegurar previamente a la soldadura, que los empalmes sean mecánica y eléctricamente seguros. (2) Los empalmes deben ser cubiertos por un aislamiento equivalente al de los conductores que están siendo unidos. (3) Todas las uniones o empalmes de conductores y cables, deben ser accesibles Métodos de Instalación (1) El cable debe ser tendido en tramos continuos entre cajas de salida, de paso y tableros conformando un circuito cerrado. Todas las uniones, empalmes y terminaciones deben ser efectuados dentro de las cajas Prohibición de Instalación Bajo Yeso o Cemento El cable no debe ser instalado bajo yeso, cemento o acabado similar Protección de los Conductores en los Extremos de las Canalizaciones (1) Se deben utilizar pasacables de material aislante o métodos equivalentes para proteger los conductores de la abrasión, cuando salen de las canalizaciones Uniones y Empalmes Dentro de Canalizaciones No deben existir uniones o empalmes de conductores o cables al interior de las canalizaciones, excepto en el caso de ductos de barras, ductos de cables, bandejas para cables y en canalizaciones de superficie con tapas removibles Cableado de Conductores Excepto en el caso de conductores usados como barras o en el de cables con aislamiento mineral, los cables unipolares o multiconductores con secciones mayores de 6 mm² que se instalen en una canalización, deben ser cableados Continuidad Eléctrica de Canalizaciones Las canalizaciones metálicas deben tener continuidad eléctrica en toda su extensión, y deben estar eléctricamente conectadas a todos los equipos a los que se fijen Radio de Curvatura de las Canalizaciones (1) Cuando las canalizaciones sean del tipo en que los conductores son depositados en su interior y doblados durante su montaje, el radio de curvatura de la canalización, medido en el lado interior de la curva, debe ser por lo menos de 6 veces el diámetro interno de la canalización; excepto el caso de instalarse conductores con cubierta de plomo, en el que el radio de curvatura debe ser por lo menos 10 veces el diámetro interno de la canalización Canalización Completamente Instalada Antes de Instalar los Conductores (1) Las canalizaciones deben ser instaladas conformando un sistema completo, antes que los cables o conductores sean montados en ellas. 3

4 (2) Los conductores o cables no deben ser tendidos o introducidos en una canalización ubicada en una edificación en construcción, hasta que los accesorios de la canalización y los conductores puedan estar razonablemente protegidos contra daños por efecto de las tareas de construcción Tapado de las Canalizaciones Sin Uso Los terminales o zonas accesibles de las canalizaciones sin usar o de reserva, deben ser adecuadamente selladas o tapadas Máximo Número de Curvas en una Canalización En el caso de canalizaciones en que se requiera que los conductores sean jalados a través de ellas, no se permite más de cuatro curvas de 90 entre cajas o puntos de derivación, incluyéndose las curvas necesarias en el accesorio, la salida o el tomacorriente Conductores en Conductos (1) Los conductos deben tener las dimensiones necesarias para permitir la introducción y retiro de los conductores sin originar daños en los mismos ni en sus cubiertas. (4) El máximo número de conductores o cables multiconductores que pueden llevarse en un conducto, debe ser tal, que el área transversal de los conductores y sus cubiertas aislantes no exceda la máxima capacidad de llenado del conducto especificada en la Tabla 8, teniéndose en cuenta para su determinación que: (a) El área transversal interna de las diferentes secciones de conductos debe ser aquella especificada en la Tabla 9; y (b) No obstante lo especificado en el Párrafo (a), el área transversal interna de una canalización se permite que sea obtenido ya sea a partir de sus dimensiones internas o a partir de las especificaciones del fabricante; y (c) Los diámetros y áreas transversales de conductores desnudos, alambres aislados y cables multiconductores deben ser obtenidos a partir de mediciones; y (d) No obstante lo especificado en el Párrafo (c), se permite que las dimensiones de conductores individuales se obtengan a partir de la Tabla 10 para los tipos de conductores ahí identificados. (5) No obstante los requerimientos de la Subregla (4), el máximo número de conductores de la misma sección permitido dentro de un conducto, debe ser determinado a partir de la Tabla 6 para los tipos de conductores ahí listados. 4

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7 Utilización (1) Se permite el uso de tuberías rígidas de Cloruro de Polivinilo (PVC) y de Termoplástico Libre de Halógenos (HFT) en montajes visibles o empotrados, sobre o bajo pisos Restricciones de Uso (1) Los conductos rígidos de PVC y de HFT no deben ser usados: (a) En lugares peligrosos; o (b) En edificaciones que requieran ser de materiales no combustibles, a menos que: (i) Tengan características adecuadas como retardantes de fuego, o contra el desarrollo de humos; o (ii) Se monten empotradas en paredes o en losas de concreto de pisos. (2) Los conductos rígidos de PVC no deben ser usados en lugares cerrados con aislamiento térmico Limitaciones de Temperatura (ver Anexo B) (1) Los conductos rígidos de PVC no deben ser utilizados en ambientes en que en condiciones normales alguna parte del conducto esté sujeto a temperaturas que excedan los 75 C Protección Mecánica Los conductos rígidos de PVC y HFT deben ser protegidos cuando puedan estar expuestos a daños mecánicos, tanto durante su instalación como después de ella Curvado en Obra (ver Anexo B) (1) Se permite el curvado en obra de los conductos rígidos de PVC, en la medida que se cuente con los equipos de curvado específicamente requeridos para este propósito. (2) El radio de curvatura mínimo a utilizarse debe tener en cuenta lo especificado en la Regla (3) Los conductos rígidos de HFT no deben ser curvados en obra Conexiones (1) Los conductos rígidos de PVC y HFT incluyendo sus codos y curvas, no deben ser roscados, pero deben ser utilizados con adaptadores y acoplamientos, los cuales deben ser aplicados utilizando cemento soluble para el caso de ductos de PVC y con cemento de contacto para el caso de ductos de HFT. (2) Se deben utilizar adaptadores roscados de PVC y de HFT en conjunto con niples para conductos metálicos para conectar las entradas de conductos roscados en la caja metálica Usos Permitidos (ver Anexo B) Se permite el uso de conductos rígidos no metálicos livianos y sus acopladores: (a) En instalaciones subterráneas de acuerdo a la Regla , en la medida que estén empotradas en toda su longitud en una envolvente de mampostería o concreto de no menos de 50 mm de espesor; o (b) Empotradas en no menos de 50 mm de espesor de mampostería o concreto en paredes, pisos y techos de edificaciones Método de Instalación (1) Todos los bordes originados por un corte en obra, deben ser limados para quitar los filos cortantes. (2) Todas las uniones entre conductos individuales, o entre éstos y sus curvas, adaptadores o acoplamientos separados, deben realizarse mediante métodos y materiales específicos para el propósito. Pasos para determinar el número máximo de conductores que debe alojar un conducto/canalización cuando no se puede utilizar la Tabla 6 7

8 Paso 1: Utilizando medidas de campo, determinar el calibre de cada conductor simple desnudo o aislado y de cada conductor de cable de conductores múltiples que deben ser instalados en el conducto. Observar la Tabla 10, puede ser utilizada para determinar el área de la sección transversal de los tipos de conductores simples aislados que se indican en la tabla utilizando el tamaño y designación de aislamiento del conductor. Paso 2: Calcular el área total considerando todos los conductores o cables de cada calibre que se requiere instalar en el conducto /canalización. Paso 3: Calcular el área total de todos los conductores o cables que se requiere sean instalados en el conducto/canalización. Paso 4: Determinar a partir de la Tabla 8 el máximo porcentaje de llenado de la tubería pesada. Para otros tipos de canalización, se debe obtener el porcentaje máximo de llenado a partir de la regla apropiada de la Sección 070. Paso 5: Determinar a partir de la Tabla 9 el tamaño requerido del conducto utilizando el máximo porcentaje de llenado del conducto a partir de la Tabla 8 (ver el Paso 4) para establecer la columna correcta que se debe utilizar en la Tabla 9 y el área máxima de todos los conductores o cables (ver el Paso 3). Cuando utilice una canalización con otras áreas que no sean las áreas de las secciones transversales circulares, se debe determinar el área máxima de la canalización que puede llenar con conductores y cables multiplicando el área total de la sección transversal de la canalización por el porcentaje de llenado obtenido en el Paso 4. El área de los conductores o cables en mm2 (ver el Paso 3) no puede exceder del llenado requerido del conducto /canalización en mm2 Ejemplo 1 de conductores de diferentes tamaños dentro un mismo Conducto Determinar el tamaño comercial de un conducto que aloja cuatro cables THW de 95 mm2 y seis conductores TW de 4 mm2: = 4 x 227 (95 mm2, tomamos el diámetro del conductor de la tabla 7= 12.9 mm y sumamos el espesor del aislamiento de la tabla Tabla 10=2.03 mm. Diámetro total = x2.03= mm. El área = πd²/4 = mm²) = 908 mm2 = 6 x 15,9 ( 4 mm2, Tabla 10, diámetro clase 1=4.4 mm) = 95,4 mm2 = ,4 = 1 003,4 mm2 Porcentaje de llenado del conducto = 40% (Tabla 8, sin chaqueta de plomo, más de 4 conductores) Tamaño comercial del conducto = conducto de tamaño comercial de 65 mm (Tabla 9, Línea 7, Columna 6, llenado de tubería 40%) Un término más práctico es conociendo el diámetro de la tubería y el diámetro total del conductor. Para el caso de conductores TW la fórmula será 0.4 d t ²= Nd c ² Donde: d t =diámetro interior de la tubería d c =Diámetro total del conductor N= Número de conductores a instalarse en la tubería. EJEMPLO 2 Calcular la cantidad de alambres que puede contener una tubería de 5/8 que puede contener alambres de 2.5 mm². SOLUCION: De la tabla 10 d c =3.9 mm, d t =5/8x25mm= 15.6 mm Reemplazando = 0.4(15.6)²=N(3.9)² N= 6.4 conductores Si verificamos la tabla 6, N=6, el diámetro de la tubería es de 15.0 mm. 8

9 III Tableros en Unidades de Vivienda (1) Debe instalarse un tablero en cada unidad de vivienda. (2) Todo tablero debe tener un solo suministro, protegido por un dispositivo de protección contra sobrecorrientes en la caja de conexión. (3) Previo acuerdo, contra posibles riesgos de incendios por fallas a tierra en el cable alimentador, se puede instalar un dispositivo de corriente diferencial. Este dispositivo de corriente diferencial residual debe tener una sensibilidad adecuada y ser del tipo selectivo con ID de 30 ma. (4) En el tablero de la unidad de vivienda se debe instalar un interruptor automático general del tipo termomagnético, dotado de elementos de protección contra sobrecorrientes. Asimismo, cuando se requiera abrir el circuito y que éste quede aislado eléctricamente, se recomienda la instalación de un interruptor de aislamiento o seccionador, aguas arriba del interruptor general. (5) En el tablero de la unidad de vivienda, cada circuito derivado, teniendo en cuenta la Regla , debe estar protegido por un interruptor automático del tipo termomagnético, dotado de elementos de protección contra sobrecorrientes, cuya corriente nominal sea adecuada para la capacidad de corriente de los conductores derivados protegidos Espacio en Tableros para Circuitos Derivados Fig. Esquema unifilar (1) Para una unidad de vivienda unifamiliar se debe proveer suficiente espacio en el tablero, para al menos cuatro interruptores automáticos bipolares contra sobrecorrientes. (2) No obstante la Subregla (1), debe proveerse suficiente espacio en el tablero para dos dispositivos de protección adicionales para futuras ampliaciones. (3) Donde se prevea cocina o equipo trifásico se deben proveer interruptor automático contra sobrecorrientes tripolar. Fig. Ejemplo de un conexión de un tablero 9

10 Ubicación de Tableros (1) Los tableros no deben ser ubicados en carboneras, armarios de ropa, cuartos de baño, escaleras, ambientes de doble altura, lugares peligrosos, ni en ningún otro lugar poco adecuado. (2) Los tableros en unidades de vivienda se deben ubicar tan alto como sea posible, pero teniendo en cuenta que ninguna manija de dispositivo de protección quede a más de 1,7 m sobre el nivel del piso Señalización de Advertencia y Peligro Todo los tableros deben tener señalización de advertencia y peligro claramente visible, de acuerdo a la norma DGE Símbolos Gráficos en Electricidad. IV Circuitos Derivados en Instalaciones Residenciales (1) Los circuitos derivados de un tablero instalado según los requerimientos de la Regla , no deben conectarse a salidas o equipos eléctricos de cualquier otra unidad de vivienda. (2) Cada tomacorriente destinado a un congelador debe ser alimentado por un circuito derivado, que no alimente ninguna otra salida, excepto un tomacorriente empotrado, destinado a alimentar a un reloj eléctrico. (7) Debe preverse un circuito derivado independiente para los tomacorrientes instalados en un ambiente de lavandería. (10) Cuando en una vivienda de una o más plantas, se prevea contar con un garaje con puerta eléctrica, se debe proveer un circuito derivado independiente para el equipo correspondiente, y en el mismo se deben conectar los tomacorrientes y artefactos de iluminación instalados en el área de garaje. (11) Cuando se tengan tomacorrientes instalados en una alacena, gabinete o un estante, destinados a alimentar a un horno de microondas, se debe proveer un circuito derivado independiente que no alimente a otras salidas (12) Cuando una vivienda tenga equipos de aire acondicionado, ya sea de tipo centralizado o equipos individuales para ambientes específicos de la vivienda, debe proveerse para los mismos uno o más circuitos derivados independientes que no alimenten a otro tipo de electrodomésticos Conexiones de Alimentación para Artefactos (1) Los calentadores eléctricos y artefactos electrodomésticos para cocina deben tener sólo un punto de conexión para su alimentación. (2) Cuando en una unidad de vivienda se instale una secadora eléctrica de ropa, cuyo consumo exceda de 15 A, teniendo en cuenta lo expresado en la Regla (2), se debe conectar a través de un interruptor automático o un interruptor provisto con fusibles, instalado adyacente a la misma, y debe proveerse para el equipo un circuito derivado independiente. (3) Para instalarse una secadora eléctrica de ropa en una unidad de vivienda, cuyo consumo no exceda de 15 A, se debe utilizar un cordón eléctrico con enchufe adecuado Artefactos Electrodomésticos con Consumos Mayores de 1500 W Cada calentador eléctrico o artefacto electrodoméstico para cocina, cuyo consumo exceda de W, debe ser alimentado desde un circuito derivado usado únicamente para ese electrodoméstico Protección del circuito de alumbrado Las luminarias, portalámparas y rieles de alumbrado, no deben ser conectados a circuitos derivados protegidos con dispositivos de sobrecorriente con capacidad nominal o ajustados a más de: (a) 15 A en unidades de vivienda; o 10

11 V. PRACTICA DE EXTENSION Ver el video FUNCIONAMIENTO DE CUADRO ELECTRICO VIVIENDA de la empresa electricidad duda. Contestar las siguientes preguntas. Nota, el video lo puede descargar a través del google. 1. Cuál es la definición de cuadro eléctrico. 2. Se puede afirmar que cuadro eléctrico se refiere a tablero eléctrico, explique. 3. Cuáles son los circuitos mínimos del cuadro eléctrico. 4. Explique el funcionamiento del interruptor automático 5. Cuántos tipos de interruptores automáticos existen, defina cada uno de ellos. 6. Cuál es el valor de la intensidad nominal del interruptor magnetotérmico mostrado 7. Cuál es el valor de la intensidad nominal diferencial del interruptor diferencial mostrado 8. Porqué es importante el cuadro eléctrico 9. Realice el esquema unifilar, consigne un interruptor diferencial y el símbolo de puesta a tierra. VI. COMPROBACION 1. Las canalizaciones pueden ser conducto rígido de PVC y de HFT, A qué se refieren las siglas PVC y HFT.? 2. Cuáles son los principales accesorios asociados a los conductores rígidos de PVC, adjunte una foto correspondiente. 3. Realice un esquema unifilar. 4. Demuestre el número máximo de con ductores del tipo TW de 4 mm² a instalarse en una tubería de 20 mm de diámetro. 5. Según el CNE, por qué razón se utilizan pasacables cuando se instalan conductores en canalizaciones?. 6. Cuál es el espesor mínimo en concreto para empotrar una tubería de PVC en paredes, pisos y techos? 11