CURSO TALLER ACTIVIDAD 11 INSTALACIONES ELÉCTRICAS RESIDENCIALES I. PARTES DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA. 1. ACOMETIDA. Son los conductores desde las líneas exteriores hasta el contador. 2. APARATOS DE CONTROL Y MEDIDA. APARATOS DE PROTECCIÓN. Son los fusibles, el contador y la caja de breakers. 3. CIRCUITOS. Van desde los aparatos de protección hasta los bornes o terminales de los aparatos de consumo. Los circuitos pueden ser de 3 clases: - Circuito de alumbrado. - Circuitos de calefacción. - Circuitos de fuerza motriz. II. ACOMETIDA. Es la parte de la instalación o canalización eléctrica que debe hacerse desde las líneas de distribución, hasta los bornes de entrada del contador. En general las acometidas son aéreas o subterráneas, de alta o baja tensión, según lo disponga la Empresa de energía eléctrica. III. CONTROL, MEDIDA Y PROTECCIÓN. Incluye principalmente los contadores, los fusibles comunes y los disyuntores automáticos: breakers caja de breakers y la conexión a tierra. 1. CONTADOR. El contador sirve para medir la potencia eléctrica, o sea que en principio es un vatímetro. Sin embargo lo que interesa no es medir la potencia en un instante dado, sino más bien 1
medir la energía o trabajo consumido durante un tiempo determinado. Por lo tanto los contadores miden vatios-hora ó Kvatio-hora y por esto se les llama también vatihorametros. Las líneas de acometida entran primero al contador y luego pasan a los fusibles, para evitar fraudes. El neutro nunca se debe interrumpir. Generalmente se disponen de contadores de 15 y 20 amperios, pero la capacidad del contador se deriva directamente de cálculos. 2. FUSIBLES. Están destinados a la protección de los conductores eléctricos. Cuando un conductor eléctrico está sometido a una alta intensidad de corriente, mayor que su capacidad conductora (en amperios) corre el peligro de fundirse y quemar su propio aislamiento. Por esta razón se colocan fusibles o automáticos que se "funden" o interrumpen automáticamente el circuito, cuando la intensidad de corriente sobrepasa la máxima capacidad conductora de la línea que protegen (capacidad nominal). Los fusibles más sencillos, están construidos con hilos o láminas de aleaciones cuyas temperaturas de fusión son relativamente bajas. En general los fusibles son de respuesta inmediata y protegen contra cortocircuito. Pero también hay fusibles de acción lenta que tardan cierto tiempo en fundirse, si persisten intensidades de corriente superiores a las calculadas. Por lo tanto no se funden con sobre-intensidades de corta duración. La protección consiste en un fusible por línea viva. El neutro nunca se protege. fusibles más comunes son de tipo rosca y el fusible de capsula. Los Se usan fusibles de 30, 60, 100, 200, 400 y 600 amperios y se calculan con la máxima capacidad de la línea conductora que protegen. El contador y los fusibles deben estar instalados en cajas contiguas pero independientes. 3. BREAKERS. Los breakers son dispositivos automáticos de protección, que a diferencia de los fusibles no se funden (no son desechables), sino que interrumpen automáticamente el circuito y es reposicionable manualmente una vez ha sido disparado. Existen muchos tipos de breakers según las características de la corriente y de las líneas que protegen: 2
BREAKER TERMICO. Es apropiado para proteger contra sobrecargas de corriente. El dispositivo térmico es un termostato bimatálico constituido por láminas de diferentes coeficientes de dilatación. El paso de una corriente excesiva provoca una dilatación diferencial del sistema dando origen a una flexión del contacto. Si el exceso de corriente es bajo, la reacción del bimetálico es lenta. En caso contrario su reacción es rápida. BREAKER MAGNÉTICO. Consta de un electroimán como elemento activo. Siempre que una corriente de cierta intensidad pase por la bobina del electroimán, la armadura del mismo es atraída por el núcleo. La armadura actúa sobre el contacto y provoca su separación. Si se varía la distancia entre el núcleo y la armadura del electroimán, se gradúa el valor de la corriente que hará abrir los contactos. Sin embargo se ha demostrado que un dispositivo únicamente de tipo magnético, no es protector suficiente contra los cortocircuitos. BREAKER TERMOMAGNÉTICO. Es una combinación de los dos sistemas anteriores y por lo tanto reúne sus ventajas. Son los más eficientes y seguros en la mayoría de las instalaciones corrientes. Las capacidades más comunes para los breakers son 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70 y 100 amperios. Como norma general se calculan para que actúe el disparador térmico en caso de sobrecargas y el magnético para cortocircuitos. BREAKER MONOPOLAR 15-20 amperios: para circuitos de alumbrado y de tomas. BREAKER BIPOLAR 20-30 amperios: para circuitos de fogones, calentadores de agua o tinas, lavadoras, planchas, circuitos monofásicos de fuerza. BREAKER TRIPOLAR para circuitos generales y circuitos trifásicos. Se usan para 30, 40, 50, 70, 100, 125, 150... 3000 y más amperios. 4. TABLERO DE BREAKERS. Los breakers se montan en una caja especial llamada tablero de alumbrado o tableros de carga. 3
El conjunto del tablero tiene tres componentes básicos: caja, frente e interruptores automáticos. El número de interruptores automáticos que pueden colocarse en un tablero de carga varía desde 2 en adelante, respondiendo a igual número de circuitos. Los circuitos de los diferentes tableros se numerarán debidamente con el fin de identificar las salidas que controlen. Como norma general, se numeran de modo que los automáticos impares se sitúan a la izquierda y los pares a la derecha. IV. CAJAS PARA TOMAS, LAMPARAS E INTERRUPTORES. Para hacer posible la colocación de los conductores en el interior de las tuberías, para efectuar empalmes de conductores y para las derivaciones, es necesario el empleo de cajas. Son además el soporte para tomacorrientes, interruptores de palanca, salidas para lámpara, etc. Siempre deben colocarse cajas en estos tipos de salidas cuando se usan tuberías metálicas o plásticas. En las canalizaciones abiertas, sin tubería, no hace falta colocar cajas. Las cajas están construidos de lámina metálica, normalmente del calibre 18 al 24, siendo más gruesa la lamina de calibre 18. Las cajas presentan en sus caras orificios parcialmente punzonados o "knock - outs" que se pueden desprender fácilmente a presión. Una vez desprendidos, se introducen los extremos de la tubería según convenga. Las uniones de la tubería con las cajas se hace mediante boquillas metálicas o plásticas, aunque también se hace directamente. Las cajas también tienen perforaciones para fijarlas a los muros y pequeños bordes doblados en los que hay orificios con rosca interior para recibir los tornillos que fijan los accesorios. TIPOS DE CAJAS. Las más comunes son cuadradas, rectangulares y octagonales principalmente. Las hay también cilíndricas para usos especiales. CAJAS RECTANGULARES. Usadas principalmente para interruptores y para toma-corrientes de muro; también en ocasiones para lámparas de muro. Tienen orificios de entrada generalmente para 1/2" y 3/4". 4
CAJAS CUADRADAS. Regularmente usadas para toma-corrientes trifilares para fogón en residencias. Con orificios de entrada para 1/2" - 3/4" y 1". CAJAS OCTAGONALES. Se emplean principalmente para salidas de lámparas; se colocan en losas de concreto, cielo-rasos, etc.; pueden colocarse también en muros de acuerdo con el tipo de accesorio que se desee colocar. Se consiguen en diferentes tamaños, dependiendo como todas del número de conductores que alojan. CAJAS REDONDAS. Impropiamente conocidas como cajas redondas o circulares, son en realidad cajas cilindricas, especialmente fabricadas para toma-corrientes de piso. V. TUBERÍA. Los conductores deben ser distribuidos por tubería metálica o tubería plástica. La tubería metálica son tubos de lámina de hierro con aislamiento interior. Actualmente solo se usa la tubería plástica o de PVC por sus numerosas ventajas: - Alta resistencia a los agentes químicos y atmósfericos. - Peso ligero: en igualdad de condiciones su peso es 5 veces menor que los conductos metálicos. - Buenas características como aislante eléctrico. - Buena resistencia al fuego, en cuanto a que no propaga las llamas que se extinguen rápidamente. - Fácil operación, tanto en la instalación como en el corte de los tubos, dobladuras, etc. Para sostener la tuberías se utilizan grapas. Los diametros de la tubería se dan en pulgadas y vienen en medidas de 1/2" - 3/4" - 1" - 1 1/4" - 1 1/2" - 2" - 2 1/4" - 2 1/3" y 3", siendo las más comunes las tres primeras. VI. CONDUCTORES. Los conductores se especifican según la capacidad de corriente, en amperios que es capaz de conducir. AWG 18 16 14 12 10 8 6 4 3 2 1/0 2/0 Amp 3 6 15 20 25 35 50 70 80 90 125 150 5
TABLA. Calibres de AWG 6
VII. CONDUCTORES Y TUBERÍAS. Se especifica mediante tablas cuántos conductores se admiten por tubería, dependiendo del calibre del conductor y del diámetro de la tubería. En la siguiente tabla se define el diámetro necesario de la tubería para conducir determinado número de conductores dependiendo del calibre AWG AWG\Calib ½ ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 2 18 7 12 20 35 49 80 16 6 10 17 30 41 68 14 4 6 10 18 25 41 12 3 5 8 15 21 34 10 1 4 7 13 17 29 8 1 3 4 7 10 17 6 1 1 3 4 6 10 4 1 1 1 3 5 8 3 0 1 1 3 4 7 2 0 1 1 3 3 6 1 0 1 1 1 3 4 0 0 0 1 1 2 4 VIII. CIRCUITOS. 1. CIRCUITOS DE ALUMBRADO. Son circuitos bifilares para alumbrado y toma-corrientes comunes, normalmente para trabajar a un voltaje de 110 voltios A.C y con capacidad para 15 amperios de carga. No pueden tener más de 15 derivaciones (salidas) de 100 vatios cada una. El calibre mínimo a utilizar es 14 AWG. 2. CIRCUITOS DE CALEFACCIÓN. Los circuitos destinados exclusivamente para calefacción a 110 voltios A.C no pueden tener más de 5000 vatios, como máximo. Si la carga es mayor a 5000 vatios el circuito debe ser trifilar a 220 voltios A.C. 3. CIRCUITOS DE FUERZA MOTRIZ. Los conductores que alimentan un solo motor deben ser calculados un 25% por encima de la capacidad a plena carga. Se deben hacer protecciones independientes para cada circuito con motores mayor igual a 1 H.P. 7
IX. CÁLCULO DE LOS CIRCUITOS. El cálculo de los circuitos se realiza a partir de una tabla de demanda como la siguiente: SALIDA DEMANDA (VATIOS) LAMPARASA COMUNES 100 TOMA-CORRIENTES COMUNES 100 PLANCHAS 1000 PARRILLAS 1500 TOSTADORES 150 ESTUFAS 8000 NEVERAS 250 LAVADORAS 300 LAVADOR DE PLATOS 1500 RADIO Y T.V. 150 TINA. 1500 PROCEDIMIENTO Cálculo de los circuitos A partir de la tabla de demanda se organizan los circuitos de acuerdo a lo pedido. Para cada circuito se calcula la corriente a partir de la potencia. Al hacer el cálculo de los circuitos se debe cumplir un balance de Fases: que a ambos vivos se les pida la misma cantidad de corriente, en otras palabras que a ambas fases se les conecte cargas iguales. Tablero de Breakers (esquema). Es un esquema que muestra gráficamente cómo se organizaron los circuitos y de qué amperaje son los breakers para protección de cada circuito. Cálculo de los conductores y de tuberías Con la corriente se elige el calibre de los conductores para cada circuito. A partir del calibre y el número de los conductores se elige el diametro apropiado de la tubería. Cálculo de la acometida El cálculo de la acometida se hace con el 80% de la suma total de la potencia de la tabla de demanda. Para la acometida también se hacen cálculos de conductores y de tuberías. 8
Cálculo del contador La capacidad de corriente del contador es de ¼ la capacidad de corriente de la acometida. BIBLIOGRAFÍA. INSTALACIONES ELECTRICAS. TEORIA GENERAL Y APLICACIONES DOMICILIARIAS. ARQ. SAMUEL MELGUIZO BERMUDEZ. UNIVERSIDAD NACIONAL. Ejercicio: 1. Para el circuito indicado, dibujar la distribución de los conductores en el interior de la tubería (Instalaciones Eléctricas) Cuántas salidas hacen falta para completar el circuito? 2. Se desea realizar una instalación eléctrica residencial con capacidad para: 8 Lámparas 100 W cada uno 1 Taladro 1.000 W 10 Tomacorrientes 100 W cada una 1 Estufa 15.000 W Trifilar 1 T.V. 200 W 1 Nevera 400 W 1 Licuadora 900 W 1 Plancha 1.500 W 1 Caladora 400 W 1 Lavadora 800 W 1 Compresor 800 W 1 Cafetera 700 W 1 Ventilador 600 W 1 Batidora 500 W 1 Aspiradora 1.100 W 1 Soldador 600 W 1 Tostadora 1000 W Se imponen las siguientes condiciones: - Para protecciones utilizar el Breaker justo: 15A - 20A - 25A - 30A - 35A - 40A - 50A - 60 A - 70A - 100A - 120 A - 150A - 200 A. - Circuito separado para herramienta de taller. - En total seis (6) circuitos; ni más, ni menos. Se pide: 9
Cálculo de los circuitos- Tablero de Breakers (esquema) - Balance de Fases - Cálculo de los conductores - Cálculo de la acometida - Cálculo del contador - Cálculo de la Tubería. Documento editado por: docente Ing. Iván Mora Documento revisado por: docente Ing. Alvaro Ospina 10