of 270/270
5/21/2018 InstalacionesElectricas-Bratu2edi-slidepdf.com http://slidepdf.com/reader/full/instalaciones-electricas-bratu-2edi-561bfe683e723 1/2 http://gratislibrospdf com/  www.FreeLibros.org 

Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

  • View
    200

  • Download
    3

Embed Size (px)

Text of Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    1/2

    http://gratislibrospdf com/

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    2/2

    http://gratislibrospdf com/

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    3/2

    INST L CIONES

    ELECTRIC S

    CONCEPTOS B SICOS

    DISEO

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    4/2

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    5/2

    INST L CIONES

    ELECTRIC S

    CONCEPTOS BASICOS

    ...

    DISENO

    2a Edicin

    Neagu Brau Serbn

    Eduardo Campeto Littlewood

    Profesores Titulares del Area Elctrica del Departamento de

    Energa Divisin de Ciencias Bsicas e Ingeniera Unidad

    Azcapotzalco Universidad Autnoma Metropolitana Mxico.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    6/2

    1990 1992 Neagu Bratu Serbn Eduardo Campero Littlewood

    Segunda edicin Mxico 1995

    Dcima reimpresin: Colombia marzo 2006

    1995 ALFAOMEGA GRUPO EDITOR S.A. de c v

    Pitgoras 1139 Col. Del Valle 03100 Mxico D.F.

    Miembro de la Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana

    Registro No. 2317

    Reservados todos los derechos. Prohibida su reproduccin parcial o total por

    Cualquier medio mecnico elctrico de fotocopiado trmico u otros sin

    Permiso expreso del editor.

    ISBN 970 15 0127 6

    ISBN 958 68 2610 4

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    7/2

    PROLOGO

    L

    SEGUND

    EDICION

    En esta segunda edicin de INSTALACIONES ELECTRICAS Con-

    ceptos Bsicos y Diseo se

    tuvo

    especial

    ~ u i d d o de eliminar

    los

    errores cometidos

    en la primera

    edicin.

    Adems

    ahora se incluye

    un

    captulo 12 titulado Costo y Posibilidades de Ahorro de Energa

    Elctrica donde

    se proporcionan elementos

    para orientar a los

    lectores sobre la

    manera

    en que

    pueden encontrar la

    opcin de

    menor costo en el uso que le dan a la energa elctrica. Esto resulta

    importante no

    slo

    por

    el

    ahorro

    que

    representa

    para

    los

    usuarios

    sino por el beneficio que tiene para la sociedad que est intentando

    hacer

    un

    uso ms

    racional

    de los

    recursos

    de la naturaleza y

    disminuir el ritmo con que se est contaminando el ambiente.

    Las dems aportaciones

    estn en el Apndice

    donde

    se incluy

    un

    ejemplo de proyecto de instalacin elctrica y

    ms

    informacin

    para

    permitir

    a los ingenieros avanzar en

    la

    realizacin de proyectos en

    los que

    no tienen la

    informacin completa.

    Los autores quieren agradecer nuevamente

    la

    ayuda de Carolina

    Campero

    y

    Julia Vargas

    en

    la captura procesamiento

    del

    texto

    y

    diseo grfico de esta segunda edicin.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    8/27

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    9/2

    PROLO O

    on este libro los

    autores

    tratan

    de facilitar la tarea del proyectista

    y propiciar el

    entendimiento

    de los elementos que deben ser consi

    derados al disear

    una

    instalacin elctrica. Al mismo tiempo,

    intentan -que los conceptos expuestos cubran el tema de manera tal

    que el libro pueda utilizarse como texto para alumnos de carreras

    de ingeniera.

    Sin

    embargo, no se incluyen expresiones o demostra-

    ciones complicadas, con el fin de volverlo accesible a

    personas

    de

    nivel tcnico que se dediquen a las instalaciones elctricas y cuyos

    conocimientos

    matemticos sean

    limitados.

    Esta

    obra

    cubre conceptos bsicos

    que no aparecen

    en

    los

    manuales

    de instalaciones escritos

    en

    espaol, y al mismo tiempo ofrece

    la

    informacin suficiente para que el lector no requiera ms que las

    caractersticas de los equipos y las normas para el diseo de insta

    laciones.

    En

    la introduccin se plantean los objetivos que debe cumplir

    una

    instalacin

    elctrica y se

    propone

    una clasificacin para los diferen

    tes

    tipos de instalaciones. Se

    mencionan

    tanto las normas que

    proporcionan

    el marco legal

    para

    la

    especificacin y construccin de

    instalaciones, como aqullas que

    pueden ser

    de gran ayuda para el

    ingeniero proyectista, aunque no

    son

    obligatorias

    en

    Mxico. Se

    incluyen tambin aspectos sobre

    la

    vida de una instalacin, primor

    dialmente del proceso de envejecimiento de los

    materiales

    aislantes.

    Por

    ltimo se habla de los elementos que influyen en la calidad del

    serVICIO

    Con el fin de que el lector se familiarice con

    la

    terminologa emplea

    da

    relativa

    a los elementos que constituyen

    una

    instalacin elctrica,

    en el segundo captulo se definen y describen tales elementos.

    En

    el tercer captul se incluye la metodologa para la especificacin

    del alumbrado de interiores calculado por el mtodo de lmenes. Se

    mencionan todos los factores que

    pueden disminuir

    el nivel de

    iluminacin y que deben

    ser

    considerados desde el desarrollo del

    proyecto. Se prQporciona el formato de una hoja de clculo que

    facilita el clculo del alumbrado.

    La

    especificacin del

    alumbrado

    de

    http://gratislibrospdf.com/

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    10/

    g

    v

    exteriores se desarrolla segn el mtodo punto

    por

    punto que

    utiliza

    la curva fotomtrica de las luminarias y se ilustra con un ejemplo.

    La determinacin de la carga de

    una

    instalacin elctrica se explica

    en el cuarto captulo y se inicia con el plantemiento para

    obtener

    una estimacin en la etapa del anteproyecto. Despus se propone la

    metodologa para una determinacin

    ms

    precisa segn se disponga

    de la informacin exacta de los equipos que sern alimentados. Se

    explican ampliamente los trminos utilizados

    tales

    como el factor

    de demanda y se incluye la determinacin de la influencia

    que

    sobre

    la carga

    tienen

    los equipos empleados con mayor frecuencia como

    son los transformadores. Se mencionan

    tambin

    los elementos que

    deben considerarse para el clculo de la capacidad de una planta de

    emergencia.

    El captulo quinto contiene toda la informacin necesaria para que

    el lector pueda obtener la

    especificacin de los conductores y ductos

    de una instalacin elctrica. Se describen las metodologas para el

    clculo de la seccin de los conductores de acuerdo con los siguientes

    criterios: capacidad de conduccin de corriente cada de voltaje

    permitida tolerancia a corrientes de cortocircuito y calibres mni

    mos

    para

    aplicaciones especficas. Se

    presenta tambin

    un

    anlisis

    detallado del clculo de la seccin para alimentadores- con cargas

    distribuidas se incluye

    un diagrama

    de flujo

    para un

    programa de

    computadora

    y

    se resuelve

    un

    ejemplo. Para construir la instalacin

    se exponen las recomendaciones necesarias en

    cuanto

    a la especifi

    cacin de ductos y tuberas.

    Una

    aportacin importante de este

    captulo es la inclusin del clculo de la fuerza de tiro

    en

    el proceso

    de cableado.

    El captulo sexto ofrece una presentacin didctica que facilita la

    comprensin del llamado factor de potencia. Los

    autores

    aportan

    una explicacin descriptiva del fenmeno fsico con la inclusin de

    una analoga mecnica. Se habla de la presencia del factor de

    potencia en las instalaciones elctricas de sus efectos en los elemen

    tos y equipos que la constituyen y de la necesidad de compensarlo.

    Se presenta un ejemplo de clculo

    para

    un banco de capacitores.

    En el captulo sptimo sobre tableros y centros de carga se

    proponen

    criterios para su especificacin indicando los requerimientos

    que

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    11/

    rlogo ix

    de las Normas Tcnicas de Instalaciones Elctricas NTIE, 1981).

    Entre otros aspectos se sealan las ventajas de lograr un buen

    equilibrio en

    la

    distribucin de cargas

    en

    los circuitos y

    la

    importan-

    cia de una adecuada localizacin de los tableros

    y

    centros de carga.

    El

    octavo captulo contiene

    la

    metodologa

    necesaria

    para

    el clculo

    de la corriente que circula cuando ocurre

    un

    cortocircuito

    en

    cual-

    quier

    elemento de

    la

    instalacin. Con

    esta

    metodologa se resuelve

    un

    ejemplo,

    en

    el que se calcula

    la

    corriente de falla

    en

    las

    barras

    de

    los tableros cuando se

    presenta un

    cortocircuito trifsico

    en tres

    diferentes puntos

    de

    la

    instalacin.

    En el captulo noveno se describen las posibles fallas que pueden

    presentarse as

    como los criterios

    para

    la

    seleccin de las proteccio-

    nes

    adecuadas. Se pone nfasis

    en la

    necesidad de

    tener un sistema

    de protecciones coordinado, seguro

    y

    econmico.

    En el dcimo captulo se proporciona la informacin

    necesaria para

    el diseo de

    una red

    de

    tierra

    trabajo considerado difcil,

    pues se

    requiere

    del conocimiento cuantitativo y cualitativo de las fallas que

    pueden

    ocurrir

    en

    la instalacin.

    Por ltimo,

    en

    el captulo undcimo se consider

    importante

    abordar

    el

    tema

    de

    pruebas

    a instalaciones elctricas.

    En

    l se

    intenta

    proporcionar

    una

    visin global del tipo de

    pruebas

    a las que es

    recomendable someter las instalaciones elctricas. Tambin se pro-

    porciona informacin especfica sobre pruebas que son de tipo

    tcnico y se hace referencia a las secciones de las Normas Tcnicas

    para Instalaciones Elctricas, donde se establecen los valores

    que

    deben obtenerse.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    12/

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    13/

    GR DECIMIENTO

    Los autores quieren

    expresar su

    agradecimiento a

    todas

    las personas

    que de

    alguna

    forma

    participaron

    en

    la

    concepcin del libro.

    Muy

    especialmente a

    Carolina

    Campero

    quien

    asesor y

    ayud

    en

    la

    captura de la informacin y Julia

    Vargas

    quien ayud a resolver

    los

    problemas

    de diseo grfico incluyendo la

    portada

    Ambas

    personas colaboraron tambin leyendo y corrigiendo el texto.

    Mxico D. F.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    14/

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    15/

    CONTENIDO

    Captulo 1 Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    1

    Descripcin

    2

    Objetivos de una instalacin

    2 1

    Seguridad

    2 2

    Eficiencia

    2 3

    Economa

    2 4

    Flexibilidad

    2 5

    Accesibilidad

    1

    1

    3

    Clasificacin de instalaciones elctricas

    3 1 Nivel de voltaje

    3 2 Lugar de instalacin

    4

    Cdigos y normas

    5 Especificaciones

    6

    Vida de una instalacin elctrica

    6 1 Proyecto y construccin

    6 2 Materiales aislantes

    6 3 Mantenimiento

    6 4

    Medio ambiente

    3

    4

    4

    7

    Factores de calidad de servicio

    7 1 Continuidad del servicio

    7 2 Regulacin de voltaje

    7 3 Control de la frecuencia

    7 4 Contenido de armnicas

    7 5 Desbalance del voltaje

    Captulo 2 Elementos que Constituyen una Instalacin Elctrica

    1

    Acometida

    11

    2

    Equipo de medicin

    11

    3

    Interruptores

    11

    3 1

    Interruptor general

    3 2 Interruptor derivado

    3 3

    Interruptor termomagntico

    4

    Arrancador

    13

    5

    Transformador 14

    6

    Tableros

    14

    6 1

    Tablero general

    6 2 Centros de control de motores

    6 3 Tableros de distribucin o derivados

    7

    Motores y equipos accionados por motores

    15

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    16/

    xiv ontenido

    9 Salidas para alumbrado y contactos.

    10 Plantas de emergencia.

    11 Tierra o neutro en una instalacin elctrica.

    12 Interconexin. .

    13 Simbologa. .

    13.1. Elementos de circuitos.

    13.2. Subestaciones, tierras y pararrayos.

    13.3. Operacin, proteccin y control.

    13.4. Alumbrado y contactos.

    13.5. Ductera y alimentadores.

    13.6. Instrumentos.

    Captulo 3. Especificacin

    y

    Clculo de Alumbrado.

    15

    16

    16

    18

    19

    1 Alumbrado de interiores. 27

    2 Mtodo de clculo de los lmenes. 27

    2.1. Determinacin del nivel de iluminacin requerido.

    2.2. Determinacin del coeficiente de utilizacin CU).

    2.3. Determinacin del factor de prdidas totales FPT).

    2.4. Clculo del nmero de luminarias.

    2.5. Determinacin del acomodo de las luminarias.

    2.6. Ejemplo de clculo.

    3. Mtodo punto por punto para alumbrado de exteriores. . 38

    3.1. Curvas isolux.

    3.2. Subdivisin de la superficie en reas elementales.

    3.3. Ejemplo de clculo.

    4 Alimentacin y control. 45

    4.1. Apagador de dos vas tipo escalera).

    4.2. Control de encendido temporal.

    4.3. Control de la intensidad luminosa.

    4.4. Control automtico por fotocelda.

    4.5. Apagador de tres Vas

    Anexo

    A.

    Tablas.

    Captulo 4 Determinacin de la arga de una Instalacin Elctrica.

    48

    53

    1

    Estimacin de carga por similitud. . 75

    1.1. Carga de los equipos relacionados con el tipo de usuario.

    1.2. Carga de alumbrado

    para

    diferentes tipos de usuarios.

    2 Clculo analtico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

    2.1. Carga o potencia instalada.

    2.2. Demanda mxima.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    17/

    ontenido xv

    3 1 Carga de transformadores

    3 2 Carga de alimentadores

    3 3 Carga en plantas de emergencia

    3 4 Carga en bancos de capacitores

    Tablas

    1

    Captulo 5 Clculo y Especificacin de Conductores Elctricos

    1 Criterios

    para

    el clculo de conductores

    5

    1 1 Capacidad de conduccin

    de

    corriente

    1 2 Cada de voltaje

    1 3 Prdidas por efecto Joule

    1 4 Capacidad para soportar la corriente de cortocircuito

    1 5 Calibre mnimo permitido

    1 6 Fuerza de tiro en el proceso de cableado

    1 7 Diferencia de secciones

    2 Clculo de alimentadores con cargas distribuidas 92

    2 1 Densidad de corriente constante

    2 2 Seccin constante en todo el alimentador

    2 3 Ejemplo de clculo

    3 Clculo de alimentadores

    por

    computadora

    4 Ductos

    y

    tuberas

    4 1 Clculo

    y

    especificacin

    de

    tuberas

    y

    ducto cuadrado

    4 2 Arreglos en charolas

    98

    98

    Tablas 100

    Captulo 6 El

    Factor

    de Potencia

    1 l capacitor

    2 La inductancia

    3 Potencia act\va

    4 Potencia reactiva

    5 Potencia aparente

    6 Analoga mecnica

    7 Definicin del factor de potencia

    8 Consecuencias de un factor de potencia bajo

    8 1 Incremento de prdidas en las lneas de

    transmisin o distribucin

    82 Deficiente regulacin de voltaje

    8 3 Inversin inicial alta

    8 4 Penalizaciones

    por

    bajo factor de potencia

    9

    Compensacin del factor de potencia

    107

    108

    108

    109

    109

    109

    110

    111

    113

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    18/2

    xvi ontenido

    Captulo

    7

    Criterios

    p r

    la Especificacin de Centros

    de

    Carga

    1

    Tablero de circuitos derivados 117

    2 Centro de carga con derivaciones individuales en caja 117

    3 Centro de carga a prueba de explosin 117

    4

    Centro de control de motores 118

    5 Tableros generales 118

    6 Distribucin de la carga por tableros 119

    7 Distribucin de la carga por circuitos 120

    8 Localizacin de los centros de carga 121

    9 Ejemplo de especificacin de un tablero de alumbrado

    y contactos 122

    10

    Ejemplo de especificacin de un centro de control de motores 124

    Anexos

    26

    Captulo 8 Clculo

    de

    la Corriente de Cortocircuito

    1

    Proteccin contra cortocircuito 130

    2

    Fuentes alimentadoras de corrientes de falla 130

    3 Ideas fundamentales en el clculo de la corriente de cortocircuito 131

    3

    1

    Fallas trifsicas equilibradas

    3 2 Relacin entre reactancia

    y

    resistencia

    3 3 Componente de coriente directa

    3 4 Restricciones implcitas

    y

    correcciones necesarias

    4 Metodologa para el clculo de la corriente de corto circuito 134

    4 1 Diagrama unifilar

    y

    de impedancias

    4 2 Reactancias en por unidad

    4 3 Clculo de la impedancia o reactancia equivalente

    4 4 Clculo de la corriente de cortocircuito

    5 Impedancias o reactancias tpicas de elementos de una instalacin 138

    5 1 Mquinas elctricas rotatorias

    52 Elementos de impedancia o reactancia constante

    5 3 Reactancia inductiva de los conductores

    5 4 Reactancia equivalente de la red de alimentacin

    5 5 Resistencias de magnitud considerable

    6

    Ejemplos de clculo 144

    6 1 Clculo de la corriente de falla en tensin media

    7

    Conclusiones

    Tablas

    156

    158

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    19/

    ontenido xvii

    Captulo 9 Fallas y Protecciones Elctricas

    1

    Voltajes peligrosos 161

    1 1 Sobrevoltajes de origen atmosfrico

    1 2 Sobrevoltajes por maniobras de conexin y desconexin

    1 3 Voltajes peligrosos

    por

    falla de aislamiento

    1 4 Voltajes provocados por friccin

    1 5 Ondas

    de

    voltaje en sistemas de tierra

    1 6 Voltaje de paso

    2 Cortocircuito 165

    3

    Sobrecargas 165

    3 1 Sobredemanda de potencia

    3 2 Sobrecargas por deficiencias del alimentador o del equipo

    4

    Altas temperaturas 166

    5

    Operacin en reas peligrosas 167

    6

    so

    inadecuado de la energa elctrica 167

    6 1 Inyeccin de armnicas a la red

    6 2 Eliminacin de protecciones

    6 3 so inadecuado de extensiones

    6 4 Operacin y mantenimiento deficientes

    7 Inversin de la secuencia de fases 168

    8 Prdida de excitacin 169

    9 Cargas desequilibradas 169

    10 Medidas de seguridad 169

    10 1 Conexin a tierra

    10 2 Apartarrayos

    10 3 Sistema de pararrayos

    10 4 Neutro aislado

    10 5 Distancias mnimas de seguridad

    10 6 Bloqueos cruzados o interlocks

    10 7 Desenergizacin automtica

    10 8 Conexin automtica a tierra

    11 Dispositivos de proteccin 173

    11 1 Caractersticas de un sistema de proteq:in

    11 2 Calibracin

    11 3 Fusibles

    11 4 Interruptores termomagnticos

    11 5 Relevadores trmicos o bimetales

    11 6 Relevadores electromagilticos

    11 7 Relevador de presin sbita

    12

    Interruptores de potencia

    183

    1 2 ~ Interruptor en aceite

    12 2 Interruptor en pequeo volumen de aceite

    12 3 Interruptor en aire para bajo voltaje

    12 4 Interruptor con fusibles

    12 5 Interruptor de seguridad

    12 6 Interruptor de tres vas o doble tiro

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    20/

    xviii ontenido

    Captulo 10. Sistema de Tierras.

    1 l concepto de resistencia a tierra

    187.

    1.1. Valores aceptables

    1.2. Clculo de la resistencia a tierra.

    2 Tratamiento del suelo.

    Tablas. .

    Captulo 11. Pruebas

    para

    las Instalaciones Elctricas.

    1

    Inspeccin visual. . . .

    2 Pruebas de operacin. .

    3. Pruebas de aislamiento.

    3.1. Prueba de aislamiento con megger

    3.2. Elcmplo de anlisis de prueba con megger

    3.3.

    Prueba

    de voltaje aplicado.

    4 Otras pruebas.

    Tablas .

    Captulo 12. Costo y Posibilidades de Ahorro de Energa Elctrica

    1 Introduccin . . .

    2 Costo y tarifas

    3. Factor de demanda

    4

    Factor de prdidas

    5

    Beneficio del control de la demanda horaria

    5.1. Pago por servicio elctrico.

    5.2. Prdidas

    .190

    .191

    193

    .193

    .194

    .197

    .198

    199

    199

    200

    .202

    .202

    6

    Beneficios del uso eficiente de la energa elctrica

    04

    6.1. Transformador y conductor econmico.

    6.2. Iluminacin aire acondicionado y motores.

    7

    Diagnstico de una instalacin elctrica

    Tabla

    Apndice: Frmulas Bsicas

    y

    Valores Tpicos

    1 Ley general de Ohm. .

    .207

    .208

    .209

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    21/

    5

    Corriente en motores trifsicos

    6

    Corriente en motores monofsicos

    7

    Corriente en conexiones especiales

    8 Fuerza entre dos conductores rectos de seccin circular

    9

    Informacin para la instalacin de motores trifsicos tipo

    jaula de ardilla

    10

    Ejemplo de proyecto de una instalacin elctrica

    ontenido xix

    212

    213

    214

    215

    216

    217

    ibliografa

    227

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    22/

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    23/

    CAPITULO 1 INTRODUCCION A

    LAS INSTALACIONES ELECTRICAS

    1

    Descripcin

    Se le llama instalacin elctrica al conjunto de elementos que permiten transportar y

    distribuir la energa elctrica desde el punto de suministro hasta los equipos que la

    utilizan. Entre estos elementos se incluyen: tableros, interruptores, transformadores,

    bancos de capacitores, dispositivos sensores, dispositivos de control local o remoto,

    cables, conexiones, contactos, canalizaciones y soportes.

    Las instalaciones elctricas pueden ser abiertas conductores visibles), aparentes en

    ductos o tubos), ocultas dentro de pneles o falsos plafones), o ahogadas en muros,

    techos o pisos).

    2. Objetivos

    e

    una instalacin

    Una instalacin elctrica debe distribuir la energa elctrica a los equipos conectados

    de una manera segura y eficiente. Adems debe ser econmica, flexible y de fcil acceso.

    2 1

    Seguridad

    Una instalacin segura es aqulla que no representa riesgos para los usuarios ni para

    los equipos que alimenta o que estn cerca.

    Existen muchos elementos que pueden utilizarse para proteger a las personas que

    trabajan cerca de una instalacin elctrica, entre otros: la conexin a tierra de todas las

    partes metlicas que estn accesibles, la inclusin de mecanismos que impidan que la

    puerta de un tablero pueda abrirse mientras ste se encuentre energizado, la colocacin

    de tarimas de madera y hule en los lugares donde se operen interruptores y en general,

    elementos que impidan el paso letreros, candados, alambradas, etc.).

    En relacin con la seguridad de los equipos, debe hacerse un anlisis tcnico-econmico

    para determinar la inversin en protecciones para cada equipo. Por ejemplo, para un

    equipo que represente una parte importante de la instalacin y que sea

    muy

    costoso no

    deber limitarse la inversin en protecciones.

    2 2 Eficiencia

    El diseo de una instalacin debe hacerse cuidadosamente para evitar consumos

    innecesarios, ya sea por prdidas en los elementos que la constituyen o por la imposibi

    lidad para desconectar equipos o secciones de alumbrado mientras stos no se estn

    utilizando.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    24/

    2 Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    2 3 Economa

    Los proyectos de ingeniera tienen que considerar las implicaciones econmicas. Esto

    quiere decir que el ingeniero, frente a cualquier proyecto, debe pensar en su realizacin

    con la menor inversin posible. Hipotticamente hablando, la mejor solucin a un

    problema de instalaciones elctricas debera ser nica: la ideal.

    En

    la realidad el

    ingeniero proyectista requiere de habilidad y tiempo para acercarse a esa solucin ideal.

    Pero las horas/hombre dedicadas al proyecto son parte importante del costo, por lo que

    tampoco es recomendable dedicar demasiado tiempo a resolver problemas sencillos.

    2 4 Flexibilidad

    Se entiende por instalacin flexible aqulla que puede adaptarse a pequeos cambios.

    Por ejemplo, una instalacin aparente en tubos metlicos o charolas es mucho ms

    flexible que una instalacin ahogada en el piso.

    2 5 Accesibil idad

    Una instalacin bien diseada debe tener las previsiones necesarias para permitir el

    acceso a todas aquellas partes que pueden requerir mantenimiento. Por ejemplo,

    espacios para montar y desmontar equipos grandes y pasillos en la parte posterior

    de

    los tableros, entre otros.

    Tambin se entiende por accesibilidad el que se cuente con todos los elementos que

    permitan entender el diseo de la instalacin, es decir, la especificacin completa y todos

    los planos y diagramas necesarios.

    3 Clasificacin de instalaciones elctricas

    Las instalaciones elctricas se clasifican de diferentes formas. A continuacin se detallan

    las relativas al nivel de voltaje y al ambiente del lugar de instalacin, aunque podran

    sealarse otras: por su duracin temporales y definitivas), por su modo de operacin

    normal y de emergencia) o por su construccin abierta, aparente y oculta).

    3 1 Nivel de voltaje

    e acuerdo con el nivel de voltaje se pueden tener los siguientes tipos de instalacin:

    a) Instalaciones no peligrosas. Cuando su voltaje es igualo menor que 12 volts.

    b) Instalaciones de baja tensin. Cuando el voltaje con respecto a tierra no excede 750

    volts.

    c) Instalacin de media tensin. Aunque no existen lmites precisos, podra considerarse

    un rango entre 1 y 15000 volts; sin embargo, algunos autores incluyen todos los

    equipos hasta de 34 kV. En media tensin

    es

    muy comn encontrar instalaciones con

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    25/

    Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    d) Instalaciones de alta tensin. Cuando los voltajes son superiores a los mencionados

    anteriormente.

    3 2

    Lugar de instalacin

    Las instalaciones elctricas tambin pueden clasificarse en normales y especiales, segn

    el lugar donde se ubiquen:

    a) Las instalaciones normales pueden ser interiores o exteriores. Las que estn a la

    intemperie deben tener los accesorios necesarios cubiertas, empaques y sellos) para

    evitar la penetracin del agua de lluvia an en condiciones de tormenta.

    b) Se consideran instalaciones especiales aqullas que se encuentran en reas con

    ambiente peligroso, excesivamente hmedo o con grandes cantidades de polvo no

    combustible.

    En lugares muy hmedos debe asegurarse una buena proteccin contra la corrosin

    y los aislantes deben ser del tipo adecuado

    para

    esas condiciones. En los casos donde

    existen polvos no combustibles, deben utilizarse medios para evitar la acumulacin

    de dicho polvo extractores y/o cubiertas), dado que

    puede

    impedir la operacin

    normal de la instalacin, y sea dificultando la disipacin del calor y/o produciendo

    trayectorias indeseables de corriente.

    Para

    el diseo de instalaciones en ambientes peligrosos se recomienda consultar el

    captulo 5 de las NTIE 1981).

    4 Cdigos y normas

    El

    diseo de instalaciones elctricas debe hacerse dentro de un marco legal. Un buen

    proyecto de ingeniera es una respuesta tcnica y econmicamente adecuada, que

    respeta los requerimientos de las normas y cdigos aplicables.

    En Mxico las NTIE Normas Tcnicas para Instalaciones Elctricas, 1981), editadas

    por la Direccin General de Normas, constituyen el marco legal para el proyecto y

    construccin de instalciones. Estas normas son generales y no pueden cubrir todo. En

    ciertos tipos

    de

    instalaciones pueden establecerse especificaciones que aumenten la

    seguridad o la vida de los equipos y que estn por arriba de las normas.

    Existen otras normas, que no son obligatorias pero que son el resultado de experiencia

    acumulada y que por lo tanto pueden .servir de apoyo a los proyectistas en aspectos

    especficos no cubiertos por las

    NTIE

    1981):

    a)

    El NEC

    National Electrical Code Cdigo Nacional Elctrico de Estados Unidos

    de Norteamrica) que por ser una norma ms detallada

    puede

    ser muy til en algunas

    aplicaciones especficas.

    b) El LPC Lightning Protection Code o Cdigo de Protecciones Contra Descargas

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    26/

    Atmosfricas de los Estados Unidos de Norteamrica), que es un captulo de las

    Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    canos se apoyan mucho en este cdigo debido a que las NTIE tratan el tema con muy

    poca profundidad.

    Existen normas para la fabricacin de equipo elctrico que tambin deben ser conside-

    radas por el proyectista ya que proporcionan informacin relativa a las caractersticas

    del equipo, as como los requisitos para su instalacin.

    c)

    En

    Mxico todo el equipo elctrico debe cumplir las normas CCONNIE Comit

    Consultivo Nacional de Normalizacin de la Industria Elctrica).

    d) Los equipos importados deben cumplir con las normas nacionales, pero conviene

    conocer las normas del pas de origen. El equipo elctrico importado de

    EU

    est

    fabricado de acuerdo con las normas NEMA National Electrical Manufacturers

    Association Asociacin Nacional de Fabricantes de Equipo Elctrico de Estados

    Unidos de Amrica).

    5.

    Especificaciones

    Se conoce como especificaciones al conjunto de dimensiones y caractersticas tcnicas

    que defmen completamente a una instalacin y a todos los elementos que la componen.

    Las especificaciones deben cumplir con las normas respectivas y no deben dar lugar a

    confusiones o a interpretaciones mltiples.

    En una instalacin elctrica, las especificaciones deben contemplar los objetivos para

    los que fue propuesta. Debido a que las normas son de carcter general, las especifica-

    ciones pueden ser ms exigentes, ya que se trata de un objetivo determinado.

    Por

    ejemplo, las NTIE 1981) indican como calibre mnimo para instalaciones de alumbrado

    el No.

    14

    mientras que Petrleos Mexicanos exige que el calibre mnimo para el

    alumbrado de sus instalaciones sea el No. 12.

    De

    esta forma es que se pueden crear

    normas especficas para ciertos equipos, objetivos o aplicaciones.

    Hay usuarios que quieren que su instalacin sea diseada con factores de seguridad muy

    altos: que nunca falle. Sin embargo, debe procurarse convencerlos de que es suficiente

    con aplicar correctamente las normas y tomar las previsiones adecuadas.

    6. Vida

    e

    una instalacin elctrica

    Es fcil entender que la vida de una instalacin es el tiempo que transcurre desde su

    construccin hasta que se vuelve inservible; conocer esta informacin resulta muy til

    porque permite saber cunto durar la inversin. Sin embargo, es complejo precisar la

    vida de una instalacin ya que influyen muchos factores.

    Entre

    otros estn: el proyecto,

    la ejecucin, las condiciones de uso, el mantenimiento y el medio ambiente.

    6.1.

    Proyecto y construccin

    Es indudable que la vida de una instalacin se alarga cuando el proyecto contempla

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    27/

    Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    Por otra parte, despus de un buen proyecto se requiere de una construccin correcta

    de acuerdo con las especificaciones del proyecto), que impida que la instalacin se

    vuelva inservible prematuramente. Una instalacin oculta protege mejor los materiales

    y por tanto tiene mayor duracin que una visible, pero esta ltima es ms accesible

    cuando se presenta la necesidad de hacer modificaciones.

    Toda instalacin se ejecuta conforme a un proyecto y cualquier modificacin debe estar

    asentada en los planos para mantenerlos vigentes; de lo contrario resultar cada vez ms

    difcil localizar el origen de los problemas que se presenten. De hecho puede presentarse

    el

    caso que resulte necesario desechar por completo una instalacin que ha sufrido

    modificaciones que no han sido registradas por escrito.

    6.2. Materiales aislantes

    Aunque los elementos arriba citados tienen impacto sobre la vida de la instalacin,

    normalmente se entiende que la duracin depende del envejecimiento de los materiales

    utilizados, principalmente de los materiales aislantes. Estos ltimos se utilizan como

    forros de conductores, cintas de aislar, soportes de varias clases y tipos, cubiertas

    protectoras y barnices.

    Los materiales aislantes se clasifican en funcin del grado de estabilidad trmica. Para

    ello se define el trmino cl se e isl miento que se refiere a la temperatura mxima

    que puede soportar el material antes de que se presenten cambios irreversibles en su

    estructura molecular.

    La

    mayora de los aislantes son de naturaleza orgnica y su vida

    depende del nmero de recombinaciones moleculares irreversibles, de naturaleza qu-

    mica, que se producen en funcin del tiempo y de la temperatura.

    De forma aproximada se puede decir que la vida del aislamiento se reduce a la mitad

    por cada 7 u 8 o de temperatura por encima de su nivel de estabilidad trmica. En la

    figura No. 1.1. se presenta en una grfica logartmica la vida del aislamiento en funcin

    de la temperatura tomada de P. Allen, 1972).

    Las sobrecargas elctricas producen alzas de temperatura que de acuerdo con lo

    mencionado anteriormente tienen un efecto directo en la vida de los materiales aislantes.

    Las sobrecargas pueden entenderse como demandas de energa mayores a las de diseo,

    o como cortocircuitos acumulados.

    temperatura

    ______________

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    28/2

    Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    6 3

    Mantenimiento

    Respecto al mantenimiento se puede decir que las instalaciones sencillas prcticamente

    no lo requieren mientras no haya modificaciones o mal trato. En aquellas instalaciones

    donde s se requiere consiste, bsicamente, en limpieza, renovacin de pintura, apriete

    de uniones, ajuste

    de

    contactos y revisin de los elementos de proteccin.

    En

    los

    transformadores es muy importante revisar peridicamente las caractersticas dielctri-

    cas del aceite;

    en

    motores y generadores, mantener engrasados los rodamientos y

    cambiar carbones cuando sea necesario. Por otra parte debe protegerse a los equipos

    contra los malos tratos que, por ignorancia o descuido, puedan darle los operarios. Es

    claro que un mantenimiento adecuado y el buen trato alargan la vida de una instalacin.

    Los motores, as como otros equipos elctricos caracterizados por movimientos mec-

    nicos y/o elementos de contacto electromecnico, tienen una vida bastante ms corta

    que las instalaciones entubadas fijas.

    6.4.

    Medio ambiente

    El medio ambiente donde se encuentra una instalacin tiene una influencia importante

    en la vida de sta. Las condiciones de humedad, salinidad y contaminacin deben ser

    consideradas en el proyecto.

    A manera

    de

    conclusin se puede decir que una instalacin elctrica producto de un

    buen proyecto, de una buena construccin y con el mantenimiento adecuado, puede

    durar tanto como el inmueble donde presta el servicio. Segn W.B. Baasel 1976) la vida

    til es de:

    45

    aos para viviendas,

    6

    aos para almacenes,

    45

    aos para fbricas, 3 aos

    para lneas de transmisin y distribucin, y

    12

    aos para equipos elctricos. Sin embargo

    debe realizarse una revisin peridica y renovarse aquellos elementos que se consideren

    inseguros. Por otra parte, se recomienda que cuando una industria o comercio cambie

    de giro se revise y modifique la instalacin, o se sustituya totalmente de acuerdo con las

    necesidades especficas.

    7. Factores e Calidad e Servicio

    La

    compaa suministradora de energa elctrica debe garantizar un servicio que cumpla

    Con ciertos requerimientos mnimos, de tal forma que los usuarios puedan tener la

    certeza de que sus equipos no sufrirn daos y funcionarn correctamente.

    7 1 Continuidad del Servicio

    El consumo de la energa elctrica ha adquirido tal importancia en la sociedad moderna

    que una interrupcin del servicio puede causar trastornos importantes y prdidas

    econmicas cuantiosas. Por esta razn la preocupacin primordial del responsable de

    suministro es evitar interrupciones; an as algunos usuarios requieren de la instalacin

    de plantas elctricas para cubrir emergencias.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    29/

    Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    7 2 Regulacin

    e

    Voltaje

    Los artefactos que utilizan la energa elctrica estn diseados para operar a un volt aje

    especfico y su funcionamiento ser satisfactorio siempre que el voltaje aplicado no vare

    ms all de ciertos lmites. Existen equipos sensibles a las variaciones de voltaje, entre

    otros estn: lmparas incandescentes, lmparas fluorescentes, equipos electrnicos y

    calefactores de resistencia. Los motores de induccin son menos sensibles, y pueden

    operar (con algunas consecuencias) con voltajes de 10 arriba o abajo del valor nominal.

    En algunos casos la compaa suministradora tiene sistemas de regulacin automtica

    de voltaje, ya sea con transformadores provistos con cambiadores automticos de

    derivaciones (que modifican la relacin de transformacin) o mediante la conexin y

    desconexin de bancos de capacitadores.

    En la regulacin de voltaje deben cuidarse dos aspectos:

    a) Tener las previsiones necesarias para las cadas de voltaje del suministro.

    En

    ocasio-

    nes resulta indispensable la instalacin de reguladores automticos de voltaje, aunque

    normalmente es factible compensarlas cambiando (manualmente) las derivaciones

    de los transformadores que, por lo general, permiten variar el voltaje de salida en

    escalones de 2.5 .

    b) Disear los conductores de la instalacin para que la ltima salida de un circuito

    derivado no sobrepase la cada de voltaje de 5 permitida en las normas. Una

    variacin de 5 del voltaje nominal en los puntos de utilizacin se considera

    satisfactoria; una variacin de 10 se considera tolerable (J. Viqueira, 1970).

    El problema de la regulacin de voltaje no es trivial, ya que requiere de gran habilidad

    del tcnico para obtener un diseo que contemple dos situaciones diferentes: la primera

    cuando todas las cargas demanden su potencia nominal (hora pico de carga) y la segunda

    cuando la carga conectada es mnima. Debido a su importancia, este tema ser nueva-

    mente tratado ms adelante.

    7 3 Control de

    l

    Frecuencia

    Los sistemas de energa elctrica operan con ondas de una frecuencia (ciclos/segundo)

    determinada, dentro de cierta tolerancia. No existe un estndar internacional respecto

    a la frecuencia; los pases de Europa, la mayor parte de Asia y Africa y algunos de

    Sudamrica han adoptado una frecuencia de 5

    Hertz

    (o ciclos/seg).

    En

    Amrica del

    Norte y otros pases del continente americano los sistemas elctricos operan a 6 Hz.

    Mxico,

    al

    igual que algunos otros pases, tena zonas con diferente frecuencia, pero

    desde 1969 se unific a 6 Hz.

    En

    algunos sistemas elctricos de transporte terrestre se emplean frecuencias de

    16

    2/3

    Hz y 25 Hz. En cambio, en aeronaves los generadores .son de 400 Hz. El problema

    consiste en que, para la misma unidd de fierro magntico, la potencia crece proporcio-

    nalmente con la frecuencia, pero al mismo tiempo aparecen los siguientes efectos:

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    30/

    Introduccin a lasInstalaciones Elctricas

    a) Las prdidas en el material magntico aumentan: una parte en proporcin directa

    con la frecuencia (prdidas por histresis), y otra parte de acuerdo con el cuadrado

    de la frecuencia (corrientes parsitas).

    b) La reactancia de dispersin en las mquinas y lneas de transmisin aumenta en

    proporcin con la frecuencia.

    c) La reactancia capacitiva entre lneas de transmisin se reduce en proporcin al

    incremento de la frecuencia.

    d)

    En

    lneas de transmisin largas puede presentarse el fenmeno de resonancia (debido

    a los dos incisos anteriores).

    e) La interferencia en lneas telefnicas cercanas aumenta con la frecuencia.

    Todos los elementos diseados para operar a cierta frecuencia pueden verse afectados

    por la variacin de ste parmetro. De hecho, una red elctrica no puede tener

    variaciones de ms de 1 en su frecuencia porque sus plantas generadoras pueden

    salirse

    de sincronismo. Este rango de variacin es perfectamente aceptable para los

    consumidores. Un caso especial se presenta cuando se sustituye la alimentacin normal

    por la planta de emergencia, y que en sta la frecuencia tiene un rango de oscilacin

    ms amplio.

    7 4

    ontenido

    de Armnicas

    Las ondas de voltaje que produce una planta generadora en una red elctrica son

    muy

    cercanas a una senoide. Para lograr que un generador sncrono produzca ondas senoi

    dales se requiere de un diseo muy cuidadoso y complicado. Dependiendo del tipo de

    rotor, estas ondas se obtienen con cierto acomodo del devanado de campo o mediante

    un diseo especial de la forma de los polos.

    A pesar de la dificultad para generarlas, las ondas senoidales se utilizan porque tienen

    la propiedad de conservar su forma a todo lo largo de la red. Esto sucede aunque la red

    tenga componentes cuyas propiedades fsicas sean equivalentes a la derivacin o

    inte

    gracin de la funcin que representa la onda de entrada. En otras palabras, la ventaja

    ms importante de las ondas senoidales es que son funciones cuya integral o derivada

    es otra senoide defasada en el tiempo.

    De acuerdo con Fourier cualquier funcin peridica puede representarse mediante una

    serie inftnita de funciones senoidales. Esta serie contiene un trmino que es de la misma

    frecuencia que la funcin original, que se le llama componente fundamental. El resto de

    los trminos se conocen como armnicas porque su frecuencia es mltiplo de la

    frecuencia fundamental.

    e

    esta manera se puede considerar que una onda est

    descompuesta en componente fundamental y armnicas. Las funciones peridicas que

    poseen simetra de media onda, que es el caso de las ondas en sistemas elctricos de

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    31/

    potencia, slo contienen armnicas impares.

    Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    nentes de la red responden de una manera no lineal. Por ejemplo, si el valor de la

    induccin magntica en el ncleo de un tran.sformador est cerca de la saturacin, la

    corriente de magnetizacin puede propiciar la aparicin de armnicas.Entre mayor se a

    el contenido de armnicas de una onda, mayor ser su desviacin de la forma senoidal.

    A pesar de lo anterior, el contenido de armnicas producido

    por

    los elementos de

    un

    sistema de potencia tradicional todava no es muy grande, y el problema no es tan

    importante. Sin embargo, a medida que crezca el nmero de equipos con dispositivos

    de electrnica de potencia, aumentar el contenido de armnicas en la red y ser

    necesario instalar filtros que las eliminen.

    Un motor de corriente directa alimentado por corriente alterna trifsica a travs de un

    rectificador de onda completa, cuyo control de voltaje se logra variando el ngulo

    de

    encendido de tiristores, consume una corriente que dista mucho de una senoide.

    Esta

    corriente puede causar problemas al sistema, a los osos usuarios y a las transmisiones

    telefnicas y radiofnicas. Este es el caso de la maquinaria utilizada en las fbricas de

    papel o en las plantas de purificacin de aluminio. Se puede decir que estos consumi-

    . dores contaminan el sistema con sus armnicas.

    El contenido de una armnica de cierto orden se puede expresar en funcin del

    por ciento que su amplitud representa comparada con la amplitud de la componente

    fundamental. Para cuantificar el contenido

    de

    varias armnicas se calcula la raz

    cuadrada de la suma de los cuadrados de sus amplitudes y se expresa como porciento

    de la amplitud de la onda de frecuencia fundamental.

    Las armnicas de orden inferior (3,5,

    7 11

    Y 13) tienen mayor impacto

    en el

    aumento

    de prdidas en las mquinas elctricas, ypor lo tanto provocan sobrecalentamiento. Las

    armnicas de orden superior (arriba de 20 y hasta 50) causan interferencias en las lneas

    de telfono y en las ondas de radio.

    7 5

    Desbalance del

    voltaje

    En

    la actualidad la generacin y transmisin de la energa elctrica se hace

    en

    tres fases.

    Esto se debe a las ventajas econmicas que un sistema trifsico tiene frente a uno

    monofsico (una sola fase).

    e

    esta manera se generan tres voltajes de la misma

    magnitud defasados 120 en el tiempo, lo que constituye un sistema equilibrado.

    Las cargas trifsicas producen corrientes de la misma magnitud en las tres fases. Este

    no es el caso de las cargas monofsicas que pueden producir desequilibrios entre las

    corrientes que circulan por las lneas. Estas cargas que desequilibran el sistema

    pueden

    provocar que los voltajes ya no sean iguales en magnitud, y que los ngulos entre ellos

    cambien. A este fenmeno se le conoce como desbalanceo de voltaje.

    Un

    sistema desbalanceado puede ser causa de sobrecalentamiento en los generadores

    y crear problemas en los equipos de los consumidores (especialmente motores sncro

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    32/

    10 Introduccin a las Instalaciones Elctricas

    Para el estudio de un sistema trifsico desequilibrado se utiliza la teora de las e ompo-

    nentes simtricas, que proporciona las herramientas necesarias para descomponerlo en

    tres sistemas equilibrados denominados: secuencia directa, secuencia inversa y secuen-

    cia cero u homopolar.

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    33/

    CAPITULO

    2

    ELEMENTOS QUE

    CONSTITUYEN UNA INSTALACION

    ELECTRICA

    En este captulo se presenta una descripcin general de los elementos ms comnmente

    encontrados en una instalacin elctrica. La intencin es familiarizar

    al

    lector con la

    terminologa y los conceptos que sern utilizados en los captulos siguientes.

    Dicha descripcin incluye tanto las funciones como las caractersticas ms importantes

    de los elementos de las instalaciones elctricas. Los autores comentan y amplan las

    definiciones contenidas en las Normas Tcnicas para Instalaciones Elctricas NTlE

    1981), sobre todo en lo que se refiere a criterios de seleccin y especificacin. Sin

    embargo, no se pretende detallar casos particulares ni cubrir todas las posibles combi-

    naciones o arreglos. Al final del captulo se presentan los smbolos ms utilizados en

    planos de instalaciones elctricas.

    1 Acometida

    Por acometida se entiende el punto donde se hace la conexin entre la red, propiedad

    de la compaa suministradora, y el alimentador que abastece al usuario. La acometida

    tambin puede entenderse como la lnea area o subterrnea) que por un lado entronca

    con la red elctrica de alimentacin y por el otro tiene conectado el sistema

    de

    medicin.

    n las terminales de entrada de la acometida normalmente se colocan apartarrayos para

    proteger la instalacin y el equipo contra ondas de alto voltaje, ya sea de origen

    atmosfrico o por maniobras de conexin o desconexin en la red de suministro .

    2 Equipo de medicin

    Por equipo de medicin se entiende aqul, propiedad de la compaa suministradora,

    que

    se

    coloca en la acometida de cualquier usuario con

    el

    propsito de cuantificar el

    consumo de energa elctrica de acuerdo con las condiciones del contrato de compra-

    venta. Este equipo est sellado y debe estar protegido contra agentes externos, y

    colocado en un lugar accesible para su lectura y revisin.

    El equipo de medicin puede conectarse a travs de un juego de cuchillas que permitan

    que la compaa suministradora verifique su funcionamiento y en caso necesario, haga

    la

    calibracin correspondiente sin interrumpir el

    s r v i ~ i o

    al usuario.

    3 Interruptores

    Un interruptor es un dispositivo que est diseado para abrir o cerrar un circuito

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    34/

    2 Elementos de una Instalacin

    3.1. Interruptor general

    Se le denomina interruptor general o principal al que va colocado entre la acometida

    despus del equipo de medicin) y el resto de la instalacin Figura 2.1), y que se utiliza

    como medio de desconexin y proteccin del sistema o red suministradora.

    cometid

    tr nsform dor

    medi cin

    t blero

    V oo ISJ

    interruptor

    inte r ruptor

    termom gntico

    p rt rr yos

    Figura 2 1 Diagrama unifilar desde la acometida hasta

    el

    tablero general

    Este interruptor debe ser de fcil acceso y operacin, de tal forma que en caso de

    emergencia permita desenergizar la instalacin rpidamente; debe proteger a toda

    la

    instalacin y a su equipo, por lo que debe ser capaz de interrumpir las corrientes de

    cortocircuito que pudieran ocurrir en la instalacin del consumidor.

    Dependiendo del tipo de instalacin, el interruptor general o principal puede ser alg uno

    de los siguientes dispositivos: caja con cuchillas y fusibles, interruptor termomagntico,

    cortacircuitos o interruptor de potencia en aire, al vaco,

    en

    algn gas o en aceite).

    Tambin se acostumbra llamarles interruptores generales a los que controlan toda la

    alimentacin de un tablero, de un centro de control de motores definido ms adelante),

    o de una zona de una instalacin.

    3.2. Interruptor derivado

    Los interruptores elctricos llamados derivados son aqullos que estn colocados p r a

    proteger y desconectar alimentadores de circuitos que distribuyen la energa elctrica a

    otras secciones de la instalacin o que energizan a otros tableros.

    Por ejemplo, una instalacin residencial normalmente tiene el medidor conectado a un

    interruptor general de navajas medio de desconexin) y fusibles medio de proteccin).

    Del interruptor se alimenta a un tablero de donde se derivan, por lo general, dos circu itos

    a travs de interruptores termomagnticos, mejor conocidos en Mxico con el nombre

    de riquers del ingls breakers). .

    3.3. Interruptor termomagntico

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    35/

    Elementos de una Instalacin 3

    diseo le permite soportar un gran nmero de operaciones de conexin y desconexin,

    lo

    que

    lo

    hace muy til en el control manual de una instalacin. Tiene un elemento

    electrodinmico con el que puede responder rpidamente ante la presencia de un

    cortocircuito. Para la proteccin contra sobrecarga se vale de un elemento bimetlico.

    Resulta conveniente mencionar aqu que este elemento bimetlico -no puede proteger

    los motores asncronos de tipo j ul de ardilla debido a que su constante de tiempo no

    es

    suticientemente grande para permitir la corriente de arranque,

    ya

    que su calibrac in

    es poco precisa. Por esta razn la conexin y proteccin de estos motores se lleva a cabo

    mediante arrancadores (descritos a continuacin).

    4 Arrancador

    Se

    conoce como arrancador

    al

    arreglo compuesto por un interruptor,

    ya

    sea termomag

    ntico o de navajas (cuchillas) con fusibles, un contactor e1ectromagntico y un relevador

    bimetlico (Figura 2.2.). El contactor consiste bsicamente de una bobina con un ncleo

    de fierro que cierra o abre un juego de contactos al energizar o desenergizar la bobina.

    Las

    ventajas de esta combinacin son varias:

    a

    Se dispone del interruptor (de navajas o termomagntico) para la desconexin y

    conexin (total) del arrancador.

    b) Debido a que el funcionamiento de la bobina requiere de una corriente relativamente

    baja, el arranque y paro del motor puede hacerse a control remoto.

    c

    La proteccin contra cortocircuito puede lograrse con el interruptor termomagntic o

    o con los fusibles del interruptor de navajas.

    d) Para la proteccin contra sobrecarga

    se

    utilizan relevadores con elementos bimet

    licos que actan sobre el circuito de la bobina y abren el contactar. Estos bimetales

    tienen constantes trmicas grandes que permiten sobrecargas instantneas (arranque

    de motores), y se fabrican en capacidades o calibraciones especficas para motores

    de tamaos comerciales.

    e) n arrancador puede tener: botones para restablecer los disparos por sobrecarga;

    botones para arranque, paro y prueba; luces indicadoras de varios tipos; tablillas de

    terminales para conectar el motor y la(s) unidad(es) de control remoto y otros

    elementos de control.

    f

    El arreglo del arrancador se puede lograr en unidades compactas que facilitan el

    trabajo del proyectista, del instalador, del operador y del encargado de mantenimien

    to (sobre todo

    si

    los arrancadores son del tipo enchufable o drawout ).

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    36/

    4 Elementos

    de

    una Instalacin

    interruptor

    termomagntico

    elemento

    bimetlico

    mot.or

    - contactor

    L

    . :

    1 r 1

    J -\L---:-----0

    f-----1 ---_e--=..e--lf-I e e

    L _

    _ J

    fusible cajas de botones

    Figura 2 2 Representacin unifilar

    e

    un arrancador

    5

    Transformador

    El transformador elctrico es un equipo que se utiliza para cambiar el voltaje de

    suministro al voltaje requerido.

    En

    instalaciones grandes o complejas) pueden necesi

    tarse varios niveles de voltajes, lo que se logra instalando varios transformadores

    normalmente agrupados en subestaciones). Por otra parte pueden existir instalaciones

    cuyo voltaje sea el mismo que tiene la acometida y por lo tanto no requieran de

    transformador.

    6

    Tableros

    Se entiende por tablero un gabinete metlico donde se colocan instrumentos, interrup

    tores, arrancadores y/o dispositivos de control. El tablero es un elemento auxiliar en

    algunos casos obligatorio) para lograr una instalacin segura, confiable y ordenada.

    6 1 Tablero general

    El tablero general es aqul que se coloca inmediatamente despus del transformador

    Figura 2.1.) y que contiene un interruptor general. El transformador se conecta a

    la

    entrada del interruptor y a la salida de ste se conectan barras que distribuyen

    la

    energa

    elctrica a diferentes circuitos a travs de interruptores derivados.

    6 2 Centros de

    control de motores

    En

    instalaciones industriales, yen general en aqullas donde se utilizan varios motores,

    los arrancadores se agrupan en tableros compactos conocidos como centros de control

    de motores. Dependiendo del nmero de arrancadores o circuitos derivados y de la

    distancia entre ellos y el tablero general, puede ser necesario incluir un interruptor

    general. Los arrancadores normalmente se conectan al interruptor utilizando barras de

    cobre, lo que permite lograr un arreglo limpio en el interior del tablero.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    37/

    Elementos de una Instalacin 15

    distancia al tablero de donde se alimenta y del nmero de circuitos que alimente.

    Contienen una barra de cobre para el neutro y 1 2 3 barras conectadas a las fases

    respectivas directamente o a travs del interruptor general).

    Normalmente, a las barras

    de

    las fases se conectan interruptores termomagnticos de 1

    2 3 polos, dependiendo del nmero de fases que se requieran para alimentar los

    circuitos derivados. Estos ltimos a su vez alimentan: unidades de alumbrado, salidas

    para contactos o equipos especiales que a su vez pueden estar provistos con dispositivos

    de arranque y proteccin).

    7 Motores y equipos accionados

    por

    motores

    Los motores se encuentran al final de las ramas de una instalacin y su funcin es

    transformar la energa elctrica en energa mecnica. Cada motor debe tener su arran-

    cador propio.

    Los motores tipo j ul de rdill o de induccin que son los que se encuentran ms

    comnmente en las instalaciones) son motores elctricos asncronos, es decir, su velo-

    cidad vara con la aplicacin de carga y es siempre menor a la de sincronismo. a

    caracterstica que les da este nombre es el tipo de devanado del rotor formado por barras

    conductoras interconectadas con anillos en cortocircuito) cuyo diseo es muy parecido

    a una jaula de ardilla. Estos motores son econmicos pero tienen la desventaja

    de

    requerir una corriente muy alta en el momento del arranque 6 a 7 veces la de plena

    carga o nominal).

    8

    Estaciones o puntos de control

    n esta categora se clasifican las estaciones de botones para control, o elementos del

    proceso como: limitadores de carrera o de par, indicadores de nivel, de temperatura, de

    presin, entre otros. Todos estos equipos manejan corrientes que por lo general son

    bajas comparadas con las de los elementos activos de una instalacin.

    s importante hacer notar la necesidad de calcular los alimentadores de control, ya que

    de

    10

    contrario pueden presentarse graves problemas.

    Por

    ejemplo, un contactor grande

    que se alimenta con baja tensin a travs de varios puntos de control de una nave de

    produccin puede resultar con una cada de voltaje tan grande que el electroimn

    respectivo no tenga la fuerza suficiente para actuar.

    9

    Salidas para alumbrado

    y

    contactos

    Las unidades de alumbrado, al igual que los motores, estn al final de la instalacin y

    son consumidores que transforman la energa elctrica en energa luminosa y general-

    mente tambin en calor.

    Los contactos sirven para alimentar diferentes equipos porttiles y van alojados en una

    caja donde termina la instalacin fija.

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    38/2

    6

    Elementos de una Instalacin

    el alimentador quede protegido contra fallas y sobrecargas y que el usuario est

    protegido contra electrocutacin.

    10.

    Plantas de emergencia

    Existen gran cantidad de instalaciones elctricas que cuentan con una planta de emer-

    gencia para protegerse contra posibles fallas 'en

    el

    suministro de energa elctrica.

    Normalmente en todos aquellos lugares de uso pblico (especialmente en hospitales),

    se requiere de una fuente de energa elctrica que funcione mientras la red suministra-

    dora tenga cadas de voltaje importantes, fallas en alguna fase o interrupciones del

    serViCIO

    Las plantas de emergencia constan de un motor de combustin interna acoplado a un

    generador de corriente alterna. El clculo de la capacidad de un planta elctrica se

    hace en funcin de las cargas que deben operar permanentemente (Captulo 4). Estas

    cargas debern quedar en un circuito alimentador y canalizaciones independientes

    (inciso 513.15 NTIE, 1981).

    La conexin y desconexin del sistema de emergencia se hace por medio de interrupto-

    res de doble tiro (manuales o automticos) que transfieren la carga del suministro

    normal a la planta de emergencia. Las plantas automticas tienen sensores de voltaje

    que detectan la ausencia de voltaje (o cadas ms abajo de cierto lmite) y enVan una

    seal para que arranque el motor de combustin interna, cuyo sistema de enfriamiento

    tiene intercalada una resistencia elctrica que lo mantiene caliente mientras no est

    funcionando.

    11 Tierra o neutro en una instalacin elctrica

    n

    virtud de que no existe acuerdo

    al

    respecto de las definiciones que incluyen los

    trminos tierra y neutro, a continuacin se presentan las utilizadas por los autores:

    a) Tierra. Desde el punto de vista elctrico, se considera que el globo terrqueo tiene

    un potencial de cero (o neutro); se utiliza como referencia y como sumidero de

    corrientes indeseables. Sin embargo, puede suceder que por causas naturales (pre-

    sencia cercana de nubes o descargas atmosfricas) o artificiales (falla elctrica en una

    instalacin) una zona terrestre tenga en forma temporal una carga elctrica negativa

    o positiva con respecto a otra zona (no necesariamente lejana). Por esta razn pueden

    aparecer corrientes en conductores cuyos extremos estn en contacto con zonas de

    potenciales distintos.

    b) Resistencia a tierra. Este trmino se utiliza para referirse a la resistencia elctrica

    que presenta el suelo (tierra) de cierto lugar. El valor de la resistencia a tierra debe

    estar dentro

    de

    ciertos lmites dependiendo del tipo de instalacin.

    n

    el Captulo

    10

    se describe el mtodo para determinar su valor. '

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    39/

    lementos de una Instalacin 7

    estructura que est en contacto con la tierra y que tenga una resistencia a tierra dentro

    de ciertos lmites mencionados en el Captulo 10).

    d) Tierra remota. Se le llama as a una toma de tierra lejana al punto que se est

    considerando en ese momento. Su definicin es til

    ya

    que puede utilizarse como

    referencia en caso de que fluyan corrientes entre la instalacin

    yesa

    toma de tierra.

    e) Sistema de tierra. Se llama sistema de tierra a la

    red

    de conductores elctricos unidos

    a una o ms tomas de tierra y provistos de una o varias terminales a las que pueden

    conectarse puntos de la instalacin.

    l

    sistema de tierra de una instalacin se disea

    en funcin de: el nivel de voltaje, la corriente de cortocircuito, la superficie que ocupa

    la instalacin, la probabilidad de explosin y/o incendio, la resistencia a tierra, la

    humedad y la temperatura del suelo ver captulo 10).

    En una industria pueden existir varios sistemas de tierra independientes: para la

    subestacin y equipo de fuerza motores), para el sistema de pararrayos que puede

    o no estar interconectado con el primero) y para instrumentos, computadoras y

    equipos de transmisin O recepcin de seal. Deben respetarse ciertas separaciones

    entre las tomas de tierra de cada sistema para evitar interferencias. Los conductores

    que se conecten a los diferentes sistemas debern estar aislados y protegidos desde

    la conexin.

    n

    la prctica ningn sistema de tierra es perfecto, ya que se requerira quc los

    conductores que lo forman y el suelo tuvieran una resistencia cero.

    f

    Conexin a tierra.

    La

    unin entre un conductor y el sistema de tierra es una conexin

    a tierra.

    g) Tierra fsica. Se dice que un conductor se conecta a una tierra fsica cuando se une

    slidamente a un sistema de tierra, que a su vez est directamente conectado a la

    toma de tierra sin que exista entre ellos ms impedancia que la de los conductores).

    Se puede considerar que el potencial de una tierra fsica se mantiene prcticamente

    constante, aunque exista un flujo de corriente entre este punto y la toma de tierra.

    h) Neutro aislado. Se denomina as al conductor de una instalacin que est conectado

    a tierra a travs de una impedancia resistiva o inductiva).

    La

    funcin de esta

    impedancia es limitar la corriente de cortocircuito que circulara por el conductor, o

    las partes del equipo que estn conectadas a tierra, y disminuir as los posibles daos.

    Por ejemplo, en un motor de 1500 hp con neutro slidamente conectado a tierra, la

    corriente de falla entre fase y tierra podra ser de hasta 10000 amperes, ira acompa-

    ada de una pequea explosin y lo ms probable es que las laminaciones del rotor

    y estator se daen junto con los conductores. n cambio, se puede calcular el valor

    de una impedancia que, colocada entre el neutro del transformador aislado) y la

    toma de tierra o el sistema de tierra), impida que la corriente pase de cierta

    magnitud.

    l

    I

    Institute of Electrical and Electronic Engineers) recomienda

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    40/

    8 lementos de una Instalacin

    Esta

    proteccin se logra colocando en

    la

    lnea del neutro un relevador de corriente

    que detecta la falla y

    manda una

    seal

    para

    desconectar el interruptor correspondien-

    te.

    La

    instalacin de esta proteccin es compleja y requiere de

    un

    clCulo muy preciso

    de los valores de

    la

    corriente de cortocircuito y de

    la

    seleccin y especificacin de los

    elementos.

    i) Neutro del generador. Se le llama as

    al punto

    que sirve

    de

    referencia

    para

    los voltajes

    generados en cada fase. En sistemas equilibrados y

    bajo

    circunstancias de operacin

    normales, la diferencia de potencial entre el neutro del generador y la tierra fsica del

    lugar donde est instalado es cero.

    j)

    Neutro de trabajo.

    Es

    aqul que se requiere para la conexin de un consumidor

    alimentado por

    una

    sola fase. La seccin transversal del conductor de este nelJtro y

    de la fase deben ser iguales, ya que conducen la misma corriente.

    k) Neutro conectado slidamente a tierra. Este tipo de conexin

    se

    utiliza generalmente

    en instalaciones de baja tensin para proteger a las personas

    contra

    el peligro

    de

    electrocutacin.

    En

    el caso de que se presente una falla de aislamiento entre un

    conductor energizado y

    una

    parte metlica desnuda se produce

    un

    cortocircuito y

    acta la proteccin que desenergiza al circuito respectivo.

    1 Neutro de

    un

    sistema. Es un potencial de referencia de

    un

    sistema

    que puede

    diferir

    del potencial de tierra y

    que puede no

    existir fsicamente. Por ejemplo en

    una

    interconexin de transformadores tipo delta no existe un neutro fsico, aunque s un

    neutro de referencia.

    m)Neutro flotante. Se le llama as al neutro de

    una

    instalacin

    que

    no se conecta a tierra.

    Dependiendo

    de las conciciones de operacin

    puede

    existir una diferencia de

    potencial entre este nell:tro y tierra.

    12 Interconexin

    Para la interconexin de una instalacin pueden utilizarse alambres conductor de var ios

    hilos) o cables

    de

    un solo hilo)

    de

    cobre o aluminio. Estos

    pueden

    estar colocados a

    la

    vista,

    en

    ductos, tubos o charolas. Excepto

    en

    el caso de lineas areas, los

    conductores

    siempre

    debern

    estar cubiertos con una

    capa

    de material aislante, el cual determina 1a

    temperatura mxima de operacin.

    El empalme de conductores o

    la

    conexin de stos a las terminales de los equipos debe

    hacerse de manera que se garantice

    un

    contacto uniforme y

    no

    existan defectos que

    representen

    una

    disminucin

    de

    la seccin. o ms recomendable es que todas las

    conexiones queden accesibles. En caso que estn dentro de tuberas o ductos deben

    proveerse las cajas o registros necesarios, sobre

    todo

    en las conexiones de salida

    hacia

    los equipos

    de

    la instalacin.

    Las tuberas que se utilizan

    para

    proteger a los conductores pueden ser metlicas

    de

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    41/

    Elementosdeuna Instalacin 19

    conductores. El soporte de todos estos elementos debe ser rgido y su colocacin debe

    hacerse de acuerdo con criterios de funcionalidad, esttica, facilidad de mantenimiento

    y economa. En caso de que la interconexin se haga entre elementos sometidos a

    vibraciones deber utilizarse tubera flexible o un material equivalente. En las NTIE

    (1981) en las secciones 303 a 313 se describen las caractersticas, usos y restricciones de

    las canalizaciones.

    13. S imbo l o g fa .

    A continuacin se presentan algunos de los smbolos ms comunmente usados en los

    diagramas unifilares de instalaciones elctricas que facilitan la comunicacin entre los

    instaladores y proyectistas.

    13 .1 . E lem e.n to s d e c ir c u i to s .

    Res i s t enc i a f i j a

    ----1

    ~

    Reac t anc i a i nduc t i v a

    -rvYfYV) \ \

    Reac t anc i a c apac i t i va

    - - - 1

    f-

    i j a ( c ondensador )

    I mpedanc i a

    'VWM

    P i l a

    - = - 1

    I

    +

    Mot or es

    y

    gener ador es

    8

    - Mot or de c or r i ent e al t er n a ,

    M

    al t er na,

    j aul a de a r d i l l a

    - Gene rador de c or r i ent e

    G

    al t . er - na

    - Mot or s nc r ono

    M.S.

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    42/

    20 Elementosde una Instalacin

    ta.z.subesteclones, t ie r r as y p arar ray o s.

    Ac omet i da

    e-

    Cuchi l l a de s epar ac i n

    ~o

    I nt er r upt or c on

    ~o

    f us i bl e s o cor t ac i r cui t o

    I n t e r r upt o r en ac ei t e,

    D

    as o vac o

    Tr an s f or mador de

    u l u

    pot enc i a l

    nr

    n

    Tr ans f or mador

    de cor r i ent e

    nn-

    ---.L

    Conex i n a t i er r a

    --

    -

    Var i l l a par a

    conexi n

    ~

    a t i e r r a

    Apa r t a r r a y o s

    I

    Punt a de par ar r ayos

    8

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    43/

    Elementos de una Instalacin 21

    13.3. Operacin, proteccin

    y

    control.

    ~

    Tabl e r o o

    ~o

    r---. ~o

    c ent r o de c ont r ol

    --o ~

    de mot or e s

    o

    ~

    o

    El ement o t r m c o

    00

    i met l i c o

    El ement o f us i bl e

    -0=:=:0-

    E l ement o

    ~

    e l e c t r omagnt i c o

    I nt er r upt or

    ~

    t er momagnt i co

    o

    o--

    Cont ac t o manual i ns t ant neo, t i p o bot n

    Nor mal ment e Abi er t o

    --L

    ( N.

    A. )

    O

    O--

    Nor mal ment e Cer r ado

    ili-

    N. C. )

    tiQ

    Dobl e

    ( c on uno N: A.

    y uno N. C. )

    O

    0--

    --L

    Con enl ac e mec ni c o

    O

    O--

    O

    O--

    Bobi na par a el ement o

    -O-

    e oper ac i n o de c ont r ol

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    44/

    22 Elementosde unaInstalaci6n

    13.3. O p er ac i6n , p r o t e cc i6n

    y

    con t r o l . c o n t .)

    --:V-

    ----/0

    o

    O

    e

    ~O-

    O

    0--

    Cont ac t os de el ement os de oper ac i n

    de cont r ol y de pr o t ecc i n

    Nor mal ment e abi er t o

    --I~

    Nor mal ment e c er r ado

    I nt er r upt or l i m t ador

    Nor mal ment e abi er t o

    Nor mal ment e cer r ado

    I n t er r upt or de ni vel

    Nor mal ment e abi er t o

    Nor mal ment e c er r ado

    I nt er rup t or de pr es i n

    Nor mal ment e abi er t o

    Nor mal ment e c er r ado

    ~O 0

    T

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    45/

    lementos de una Instalacin 3

    13 3 Operacin, proteccin y control. cont.)

    Interruptor de f lujo

    Normalmente abier to

    jO O r

    Normalmente cerrado

    Interruptor de temperatura termostato)

    Norma mente

    abier to

    Normalmente cerrado

    Contacto

    relevador

    de

    tiempo

    re t raso al energizar)

    Normalmente abier to

    Normalmente cerrado

    Contacto relevador de

    tiempo

    re t raso al desenergizar)

    Normalmente

    abier to

    Normalmente cerrado

    ~ O

    O O r

    T

    ~

    0

    T

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    46/

    24 Elementos de una Instalacin

    13.3. Operacin, proteccin

    y

    control. cont.

    El ement o enc huf abl e

    - -

    I nt er r upt or

    o '(/

    o

    de t r ans f er enc i a

    Es t ac i n de bot ones

    Una uni dad de c ont r ol

    I

    1

    Dos uni dades

    de cont r o l

    I

    I

    Ar r anc ador manual

    ~~

    Ar r anc ador aut omt i c o

    ----1

    ~

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    47/

    Elementos de una Instalacin 25

    13.4. A lum b rad o y c o n tac to s .

    Uni dad d al umbr ado

    A

    F

    b

    i po

    i nc a ndes c e n t e

    D

    E

    Uni dad de al umbr ado

    A

    F

    t i po f l uor es c e n t e

    I

    I

    D

    E

    A -

    Al t ur a de mont aj e

    ( s obr e pi s o

    t er m nado)

    D -

    Apagador

    ( s i l l eva)

    E -

    Tabl er o c i r cui t o ( i dent i f i c ac i n)

    F -

    Po t en c i a en

    wat t s

    Apagador s enc i l l o

    -/0-

    Apagador de

    t r es v a s

    0---

    Con t a c t o

    0

    13.5. Du cter a y al im en tad o res .

    Tuber a c ondui t de 13mm

    ( 1/ 2 ) de di met r o c on dos

    c o n d u c t o r es c a l . 12 AWG. 2- 12

    13mm >

    Duc t o c uadr ado

    emb i sag r ado

    ~

    Char ol as par a c abl es

    IllIIIII

    www.FreeLibros.org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    48/2

    6 Elementos de

    una

    Instalacin

    13 6 Instrumentos

    Ampermetro

    Medidor

    de

    demanda mxima

    Frecuencmetro

    Indicador de prdidas

    a

    t ierr

    i iamprmetro

    Ohmetro

    Fasmetro

    Medidor de factor de potencia

    Sincronoscopio

    Varhormetro

    Vltmetro

    Voltamprmetro

    Voltamprmetro

    reactivo

    Wattmetro

    Watthormetro

    ispositivo de medicin

    de l compaa

    suministradora

    O

    F

    I

    M

    OHM

    NF

    FP

    S

    V RH

    V

    V

    V R

    W

    W

    M

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    49/

    CAPITULO 3 ESPECIFICACION

    CALCULO DE ALUMBRADO

    n

    este captulo se dan las bases para el clculo de alumbrado interior y exterior.

    La

    informacin relativa a lmparas o luminarias que se proporciona es nicamente para

    ayudar en el desarrollo de clculos sencillos, ya que se supone que estos datos estn

    contenidos en los catlogos de los fabricantes.

    Para

    el clculo, se entiende que las

    unidades de alumbrado ya fueron seleccionadas por el proyectista o por el usuario.

    Especficamente se explica el mtodo de clculo

    de

    los lmenes para alumbrado

    de

    interiores incluyendo las tablas necesarias), as como una metodologa

    para

    calcular el

    alumbrado

    de

    exteriores, derivada directamente del mtodo general punto

    por

    punto.

    Un sistema de alumbrado requiere

    de

    un equipo que proporcione la comodidad visual

    y rendimiento mximos compatibles con las limitaciones impuestas al proyecto, que

    pueden ser econmicas o

    de

    otro tipo por ejemplo la atmsfera del local). Los factores

    de conservacin o prdida

    de

    luminosidad se consideran detalladamente en el proceso

    de clculo, ya que tienen una influencia importante al elegir el equipo.

    1

    Alumbrado de interiores

    Se pueden definir dos niveles en la iluminacin

    de

    interiores: local y general.

    l

    primero

    se refiere a las necesidades

    de

    luz para tareas especficas que se desarrollan en diferentes

    puntos del espacio a iluminar.

    l

    nivel general corresponde a la iluminacin

    en

    todas las

    dems reas. Tambin puede llamarse alumbrado general por zonas, cuando se deciden

    niveles

    de

    iluminacin diferentes para cada zona, lo cual resulta ms econmico.

    Adems

    de

    definir el nivel de iluminacin general se requiere cuidar la colocacin

    de

    las luminarias de tal forma que se reduzca el deslumbramiento directo o reflejado, o las

    sombras indeseables. Tambin es necesario un completo anlisis

    de

    los objetos implica-

    dos en la tarea visual relativas a: tamao, reflectancia, velocidad de exposicin y

    contraste con el fondo.

    Una

    vez escogidas las luminarias que se van a utilizar y determinado el nivel

    de

    iluminacin requerido Anexo A), podra calcularse el nmero de luminarias necesarias

    para producir tal iluminacin. No obstante, para reas amplias es preferible utilizar el

    mtodo de los lmenes porque proporciona una iluminacin media uniforme adems

    que su aplicacin no es complicada.

    2 Mtodo

    de clculo de

    los lmenes

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    50/

    8

    Especificacin

    y

    Clculo

    de

    Alumbrado

    instalada y

    el

    rea de la zona considerada (en metros cuadrados) puede obtenerse el

    nmero de lmenes por metro cuadrado o luxes:

    E

    =

    e

    s

    =

    Lmenes

    emitidos

    =

    Luxes2

    Area en m

    3.

    1 )

    Este valor difiere de los luxes medidos, debido a que algunos lmenes son absorbidos

    por la misma luminaria o por la influencia de otros factores tales como la suciedad de

    la luminaria y la disminucin gradual de la emisin

    de

    luz de las lmparas, entre otras.

    A continuacin aparece el procedimiento utilizado en el mtodo de los lmenes que s

    puede dividir en cinco puntos fundamentales:

    2.1. Determinacin del nivel e iluminacin requerido.

    El Anexo A de este captulo presenta los niveles de iluminacin para diversas tareas

    recomendados en el informe

    9

    de la International Commission on Illumination

    (Comisin Internacional de Iluminacin) constituida por los comits nacionales de

    iluminacin de treinta pases (Manual de Alumbrado de Phillips, 1983). Estas recomen

    daciones representan valores mnimos en el lugar mismo de la tarea visual de acuerdo

    con la prctica actual; una total comodidad visual puede requerir niveles superiores .

    Es importante sealar que existen publicaciones (Westinghouse, 1985 y Sociedad Me

    xicana de Ingeniera de Iluminacin, 1965) que recomiendan valores distintos a los

    propuestos en el Anexo A.

    2.2. Determinacin del coeficiente e utilizacin CU).

    El coeficiente

    e

    utiliz cin es el cociente de los lmenes que llegan al plano de trabajo

    (plano horizontal a

    75

    cms. del suelo) y los totales generados por la lmpara. Este facto

    toma en cuenta la eficacia y la distribucin de la luminaria, su altura de montaje, las

    dimensiones del local y las reflectancias de las paredes, techo y suelo. A causa de las

    mltiples reflexiones que tienen lugar dentro de un local, una parte de luz pasa hacia

    abajo a travs del plano imaginario de trabajo ms de una vez, por lo que en algunas

    circunstancias el coeficiente de utilizacin puede sobrepasar la unidad. En genera

    cuanto ms alto y estrecho sa el local, mayor ser la proporcin de luz absorbida po

    las paredes y menor

    el

    coeficiente de utilizacin. Este efecto se considera mediante la

    relacin de la cavidad del local (RCL) que se define como sigue:

    5H

    largo

    +

    ancho)

    R L =

    3.2)

    largo x ancho

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    51/

    Especificacin y Clculo de Alumbrado 29

    Los datos tcnicos para distintas luminarias estan reunidos en la Tabla 3.1. Cuando se

    trabaja con luminarias no incluidas en dichas pginas, el coeficiente e utiliz cin deber

    tomarse de la tabla de otra luminaria de eficacia

    y

    curva de distribucin similares. El

    coeficiente de utilizacin buscado puede determinarse entonces para la propia relacin

    de la cavidad del local

    y

    las reflectancias apropiadas de la

    pared y

    de la cavidad del te cho.

    Para luminarias montadas o empotradas en el techo, la reflectancia de la cavidad del

    techo es la misma que la del techo real. Para lmparas suspendidas, en cambio, es

    necesario obtener la reflectancia efectiva de la cavidad del techo como sigue:

    a) Determinar la relacin de la cavidad del techo con la misma expresin utilizada para

    determinar la cavidad del local considerando H como la distancia desde el plano de

    colocacin de las luminarias al techo (Figura 3.1). Entonces la relacin de cavidad

    del techo es igual a la del local multiplicada por el cociente de la distancia del techo

    a las luminarias entre la altura de la cavidad del local.

    Cavidad del techo

    T

    _______

    J __

    Plano

    de

    l

    luminaria

    /

    Cavidad del local

    H

    Plano de trabajo

    1

    Cavidad del

    suelo

    H

    S

    Figura 3 1 Dimensiones de cavidad de

    un

    local

    En la Figura.

    3 1

    se muestran:

    H = Altura de la cavidad del local.

    HT

    =

    Altura de la cavidad del techo.

    Hs

    =

    Altura de la cavidad del suelo.

    b) Determinar la reflectancia efectiva de la cavidad del techo utilizando la Tabla 3.2 c on

    las reflectancias base del techo

    y

    de la pared (correspondiente a la parte que est

    sobre el nivel de las luminarias).

    El coeficiente e utiliz cin determinado en la forma indicada ser aplicable a zonas que

    tengan una reflectancia de la cavidad del suelo efectiva del

    20 . Si la reflectancia

    real

    del suelo difiere sensiblemente del 20 (ms de 25 o menos de 15 ), dependiendo

    www FreeLibros org

  • 5/21/2018 Instalaciones Electricas - Bratu 2edi

    52/

    3 Especificacin y Clculo de lumbrado

    misma Tabla 3.2 que se us para la determinacin de la reflectancia efectiva del techo

    2.3. Determinacin del factor

    de

    prdidas totales FPT).

    Desde el primer da en que se pone a funcionar el alumbrado la iluminacin va

    cambiando conforme las lmparas envejecen. Adems la suciedad acumulada en la

    luminarias y otros factores contribuyen a la prdida de luz. El efecto neto es casi sie mpre

    una disminucin del nivel de iluminacin, aunque ciertos factores pueden producir un

    incremento.

    El f ctor de prdid s tot les es el resultado fmal por la presencia de todos los factores

    parciales. Se define como el cociente de la iluminacin cuando alcanza su nivel ms

    bajo

    en

    el plano de trabajo (antes de efectuar alguna accin correctora) entre el nivel nom in a

    de iluminacin de las lmparas (sin considerar factores parciales de prdidas). Los

    fabricantes clasifican las lmparas defllamento de acuerdo con la luminosidad que

    emiten cuando estn nuevas, mientras que las lmparas de descarga de vapor (fluores

    centes, de mercurio y dems tipos comunes) las catalogan segn

    la

    emisin luminos

    que tienen despus de 1 horas de funcionamiento.

    Los niveles de iluminacin dados en el Anexo A representan los valores mnimos

    requeridos en todo momento. De acuerdo con esto, el f ctor de prdid s tot les deb

    incluir las prdidas atribuibles a todo tipo de causas, algunas de las cuales se van

    acumulando hasta que se efecte una accin correctora. Por esta razn el programa de

    mantenimiento debe incluir una evaluacin de los factores de prdida de luz y las

    acciones peridicas que deben llevarse a cabo para corregir su efecto. La precisin de

    proceso de clculo puede perderse

    si

    no se pone cuidado

    en

    la estimacin de los factore

    de prdida y se ignora el programa de mantenimiento.

    Los factores parciales de prdida que d e b e ~ o n s i d e r r s e se detallan a continuacin

    Algunos de ellos slo pueden estimarse de manera aproximada; otros pueden evaluars

    a travs de pruebas o ensayos. Estos ocho