INSTALACIONES ELÉCTRICAS RESIDENCIALES, COMERCIALES E INDUSTRIALES.

Para la comprensión de los diferentes tipos de sistemas es necesario  tener en cuenta que se basa en diferentes diagramas, varios tipos de canalizaciones, infinidad de equipos a emplear  y normas a respetar.

DIAGRAMA ELECTRICO DE UNA INSTANCIA se divide en:

DIAGRAMA DE  ALUMBRADO
Escuelas, Comercios, Hoteles, Restaurantes y Salas de espectáculos

DIAGRAMA DE FUERZA
Industria, Hoteles, Talleres, Residencias

GENERALIDADES
Se consideran instalaciones eléctricas al conjunto de canalizaciones, cajas de conexión, conductores eléctricos, accesorios eléctricos y protecciones necesarias para interconectar una o varias fuentes de energía con los aparatos receptores tales como lámparas, radios, televisores, electrodomésticos, señales luminosas, audibles, motores equipo de aire acondicionado y elevadores.

PARA FACILITAR SU COMPRENSIÓN SE USAN EL DIAGRAMA UNIFILAR Y DIAGRAMA DE CONEXIÓN

Diagrama unifilar: Es aquel que se describe con líneas sencillas y símbolos simplificados que indican la estructura y los dispositivos componentes de un circuito eléctrico.

Diagrama de conexión: Un diagrama de conexión es aquel que muestra las conexiones de una instalación o sus aparatos y equipos.  El diagrama de conexión muestra la localización relativa de sus aparatos y sus conexiones y otros aparatos externos.

Paralelamente a los usos incipientes de la electricidad en las centrales eléctricas (generadores de energía) los sistemas de transmisión, distribución y utilización de instalaciones eléctricas debe poseer ciertas características para poder dar uso de la electricidad requiriéndose todo un conjunto de instalaciones con distintas funciones y con un solo propósito de llevar electricidad para satisfacer necesidades.

Mas sin embargo debemos de considerar  que las instalaciones eléctricas es todo un conjunto de elementos que intervienen en las mismas, con el objeto específico de aprovechar al máximo la energía que a través de ella se llega a las cargas.

De manera muy general podemos decir que el requerimiento fundamental para la utilización de la energía eléctrica es el llamado circuito eléctrico.

CARGA

Un circuito eléctrico con su forma más elemental si hablamos de una fuente de voltaje o energía puede ser una batería, un generador o cualquiera de las terminales diferentes de un circuito en donde se tenga un voltaje., así como también aquellos que contienen protección contra corto-circuito, sobrecarga, interruptores, equipos de control, conductores y la carga, Son alimentados por una fuente de energía pudiendo ser de CA o CD.

REQUISITOS QUE DEBE CUMPLIR UN PLANO.

1.- Para calcular dimensiones y datos numéricos se usa el sistema nacional de medida (metros)

2.- Dicho plano se representa en albanene y copia heliográfica de cada plano y las dimensiones de estos serán:

A (70 cm x 110 cm)        “actualmente se puede presentar en Autocad con dos originales impresas”

B ( 55 cm x 70 cm)   y       C  (35 x 55 cm)          
NOTA:  A estos se les clasifica como tipo A,B y C     Respectivamente.

3.- En cada uno de estos tipos se requiere dejar un margen determinado de la siguiente manera: del lado izquierdo 5 cm y de los demás lados un margen no menor de 2 cm

4.- En cada plano debe haber un espacio no menor de 10 x 20 cm para poner notas de aprobación esta aplicación no se recomienda en las últimas medidas.

5.- Deberá utilizar una escala tal como las especificadas para cada caso que se trate y de acuerdo con las dimensiones de las hojas respectivas con el objeto de aprovechar al máximo dichas hojas y que el dibujo represente detalles, esto no es aplicable para planos de instalaciones ocultas.

               Ejemplo  1 : 100 y 1: 150

6.- El margen correspondiente a las dos medidas más pequeñas de los planos corresponderá a las siguientes medidas 1 y 1.5 Cm respectivamente para sus lados.

7.- Letra debe ser de molde y mayúscula pero sobretodo debe ser legible, mas sin embargo debe ser con plantilla o reglilla y Leroy cuando el plano es en albanene.   (autocad mayúsculas) 

8.- Simbología esta debe ser estandarizada (NEMA), (ASA) o DIN con plantilla electrónica y regla.

9.- Líneas  deberán trazarse con regla T o paralela y escuadras a lápiz o estilógrafo cuando el plano sea en albanene.

PARTES QUE COMPONEN A UN PLANO

1.- Simbología

2.- Cuadro de cargas

3.- Cuadro de referencias

4.- Cuadro de materiales

5.- Ubicación

6.- Diagrama unifilar

7.- Diagrama eléctrico

8.- Espacio para sellos de aprobación y firmas.

Simbología: Consiste en una serie de símbolos eléctricos a utilizar durante la elaboración del plano adoptando una simbología estandarizada como NEMA, ASA o DIN. Que van a representar a los dispositivos, equipos y canalizaciones a emplear en dicho plano, evitando así que estos sean dibujados.

Cuadro de cargas: Es un cuadro que contiene datos primordiales del proyecto y se clasifica en cantidad de circuitos, calibre del conductor, protección, tipo de aislamiento, dispositivos de control, voltaje, potencia y amperaje total.

Cuadro de referencias: Contiene el nombre de la industria, domicilio, escala, fecha de elaboración, espacio para firmas de: reviso, elabora y autorizo.

Cuadro de materiales: Contiene la descripción precisa del material a utilizar, tales como nombre del dispositivo con descripción y características marca, así como el número de registro de la S.I.C, DGE

Ubicación: Prácticamente en un croquis de localización con el nombre de la calle donde esta asentado el terreno y las calles que hay en su periferia. Teniendo además su orientación con respecto a los puntos cardinales.

Diagrama unifilar: Está conformado de líneas sencillas y símbolos simplificados. Para indicar la conformación, distribución y protección de los circuitos que lo componen así como su potencia

Diagrama eléctrico: Se refiere sobre la representación de los muros y lozas. Después de haber hecho un levantamiento topográfico de la construcción, si en este diagrama se representan los equipos y accesorios por medio de simbología y sus conexiones por líneas continúas o punteadas según el caso.

Espacio para sellos de aprobación y firmas: Es un espacio de 20 x 10 cm., para la aprobación oficial de la instalación por peritos en el que se asientan sellos y firmas que se responsabilizan por un buen diseño del plano.

DISEÑO DEL CIRCUITO PARA ALIMENTACIÓN DE CARGAS.

Para poder seleccionar el circuito de alimentación principal es necesario tomar en consideración la carga total de los circuitos independientes, si se trata de alumbrado, si se trata de motores de C.A es necesario obtener la carga total de motores en HP o en su defecto la corriente nominal a plena carga de los mismos. Con relación a los circuitos de alumbrado es importante haber seleccionado el circuito de alimentación para una adecuada distribución de cargas y obtener circuitos balanceados, dentro de los rangos establecidos observando también una selección adecuada del calibre del conductor en función de la corriente, tensión, factor de agrupación, distancia del centro de carga a la carga.

El valor admisible de desbalanceo es del 2% y el máximo 3% en alumbrado

% = carga mayor – carga menor   x100

      Carga mayor

Para conocer la corriente del sistema de alumbrado es necesario tomar en cuenta el sistema que se trate.

Monofásico (2h)                                        Potencia Máxima 4,800 w

In = w .

    E.cosℓ

Biofásico                                                   Potencia Máxima 8000 w

 In =        w     .

       E.cosℓ.V2

Trifásico                                                    Potencia de 8000 Watts en adelante

In =        w     .

       E.cosℓ.V3

DONDE: In = Intensidad nominal, W = potencia del circuito, E = voltaje del circuito, cosℓ = coseno de phi, V2 = raíz cuadrada de 2 y V3 = raíz cuadrada de 3

Una vez conocida la corriente nominal del sistema de alumbrado, para determinar el calibre del conductor, es necesario también calcularlo mediante caída de tensión, que se considera desde el centro de cargas hasta la parte más lejana en donde se alimenta la última carga. El valor que debemos de considerar no debe exceder más del 2% de caída de tensión.

Monofásico: e% = 4.  L.  I

                              Vn . S   

Dónde:                                                                          

L=longitud

I=intensidad

Vn=voltaje entre línea y neutro

S=sección transversal en mm² (área del cobre)

e%=porcentaje de caída de tensión.

Para poder seleccionar los circuitos de alumbrado es necesario recabar toda la información con respecto a su potencia, numero de circuitos y voltaje para poder determinar la corriente total o nominal y seleccionar el conductor para cada circuito que se trate.

Ejercicio 1 Calcular la caída de voltaje en el circuito derivado de un sistema de alumbrado de 1492w a 115v que tienen una longitud del punto de alimentación al C.C de 25mts.

I= w =  1492 w =   12.9 amp                           

    E      115v    .............................    y  se tiene alambre cal 12 tw

Calcular: e % =4 x 25m x 12.9A =1290 = 3.47%  

                       115v x 3.35         371.45

Por lo tanto se utilizara alambre calibre 10

Ejercicio 2: Calcular la caída de tensión de un circuito monofásico del punto de alimentación al C.C tiene 15cm, si su voltaje es a 120v, potencia constituida por 16 lámparas de 75w, 20 de 60w y 6 de 100w NOTA: Entregar la siguiente clase en limpio.

Ejercicio 3: Calcular caída de tensión de un sistema trifásico de 220v si tiene una potencia balanceada que consume 30 amperes por línea y la distancia del medidor al C.C es de 100mts.

usar formula

 e% = 2.  L.  I, V3

           V  . S

PROTECCIÓN DE CIRCUITOS

Cada conductor conectado a tierra no de un circuito deberá protegerse sobre corrientes excesivas por medio de dispositivos de protección contra sobre corriente, la capacidad de estos dispositivos, cuando no sean ajustables o cuando si lo desea deberá ser como sigue:

A) No deberá ser mayor de la corriente permitida para los conductores eléctricos del circuito

b) Si el circuito abastece únicamente un aparato con capacidad de 10 amperes o más la capacidad de ajuste del dispositivo contra sobre corriente no deberá exceder del 150% de la capacidad del aparato.

c) Los cables de los circuitos derivados pueden considerarse protegidos por el dispositivo de protección contra el circuito derivado.

Ejemplo: la protección para un circuito derivado que obsorve 17 amperes en su línea deberá tener la siguiente protección.

FUS=In x1.5=16 x 1.5= 24 amperes

En este caso se utiliza la pastilla termo magnética de 25 amperes con un interruptor de cuchillas 2x30 amp.

LA ALIMENTACIÓN DE ALUMBRADO

Esta alimentación a edificios de departamentos, centros comerciales o edificios de oficinas se hace normalmente de un sistema trifásico, para lo cual se puede hacer uso de tableros de alumbrado que consisten básicamente en tres barras de cobre montadas en una caja metálica aislada usando un neutro como referencia estos tableros se denominan por lo general “tableros de alumbrado’’ aun cuando las ramas o circuitos que salen de este no sean siempre para alimentar alumbrado ya que se pueden alimentar cargas pequeñas que se conectan en contactos.

El diagrama de elemental de estos tableros de alambrado trifásico es el que se muestra a continuación.

MOTORES MONOFASICOS DE CA

MOTORES MONOFASICOS DE CA

TIPOS DE MOTORES

A)   Motor monofásico de fase partida.

Funcionamiento. Este motor consiste esencialmente en un estator, que es la parte fija que contienen los devanados de arranque y de trabajo que reciben la energía eléctrica formando un campo magnético.  El rotor es la parte giratoria que contiene unas barras en  corto circuito en las  que se induce la corriente giratoria que reaccionan con el campo existente, produciendo el par motor, lleva también un interruptor centrífugo que va conectado en serie con el devanado de arranque, que al llegar al 75% de su velocidad normal se desconecta automáticamente, por lo que el motor sólo queda trabajando con el devanado de trabajo.

Partes principales:

1.    Núcleo: Formado por un paquete de láminas o chapas de hierro de elevada calidad magnética impregnadas de un pequeño baño de barniz, con ranuras semicerradas donde van alojados los devanados de arranque y trabajo.

2.    Rotor: Sobre el eje va montado a presión un paquete de chapas y un arrollamiento llamado jaula de ardillas que consiste en una serie de barras de cobre de gran sección, alojadas en ranuras axiales en la periferia del núcleo y unidas en corto circuito mediante dos anillos de cobre, situados uno de cada extremo del núcleo.

3.    Carcasa: De acero de fundición dentro de la cual está colocado a presión el núcleo.

4.    Los escudos o tapas: Están fijadas a la carcasa del estator por medio de tornillos o pernos.

Cada escudo tiene un orificio central  previstos para alojar un cojinete, de donde descansa el extremo del eje del rotor.

5.    El interruptor centrífugo, va montado en el eje o rotor, consta de dos partes una fija que está situada generalmente en la cara interior de escudo posterior y lleva dos contactos, la otra parte es móvil y va colocada sobre la flecha del rotor.






B)   Motor monofásico con capacitor en el arranque.

 Este motor es similar al motor de fase partida, diferenciándose únicamente por el capacitor, que va conectado en serie con el arrollamiento de arranque, absorbe menor corriente  a la hora del arranque que el motor de fase partida y proporciona mayor par de arranque.

La finalidad del capacitor es la de adelantar la corriente 90° con respecto a la tensión.

Existen capacitores con dieléctrico de papel para servicio continuo y capacitores electrolíticos para servicio intermitente.

C) Motor monofásico con capacitor permanente

Este motor es similar al de capacitor de arranque, excepto por estar desprovisto de un interruptor centrífugo, lleva dos arrollamientos, uno de arranque y otro de trabajo, dispuestos 90° eléctricos uno del otro, el condensador puede ir montado encima del motor o bien estar separado. Su capacidad es generalmente pequeña de 3 a 5 mF, el dieléctrico suele ser el papel impregnado con aceite y líquido sintético. El condensador y el arrollamiento de arranque se hallan conectados en el circuito permanente.

D)  Motor Universal

Es llamado así por funcionar con C.a y c.c., tiene una estructura laminada, un alto par de arranque, funciona a grandes velocidades de 4000 a 10000 r.p.m., no son mayores de l H.P. ; y son utilizados generalmente  en aparatos electrodomésticos, el más conocido es el motor bipolar, que consiste en un estator con dos devanados sobre un núcleo de hierro, y en su extremo lleva las escobillas que conectan en serie al rotor y al estator.

Este motor está dispuesto de manera que cuando por los devanados en serie del inducido y el inductor circula la corriente se forman dos flujos magnéticos, que al reaccionar provocan el giro del rotor, tanto si la corriente aplicada es continua o alterna.

En párrafos anteriores se explicó, como por medio de la inducción, el movimiento rotatorio, producido eléctricamente por el campo magnético del estator ha originado la rotación mecánica del rotor, la cual sigue la misma dirección que la de del campo del estator.

Para que el motor de inducción funcione, el rotor deberá girar a una velocidad diferente a la del campo rotatorio del estator. En realidad, la velocidad del rotor es diferente (menor) que la velocidad del campo magnético del estator y a esta diferencia se le conoce como deslizamiento.

En los motores prácticos, los motores funcionan a una velocidad del 2% al 10% menor que la velocidad de sincronía; al aumentar la carga, el porcentaje del deslizamiento aumenta.

Ejemplo: En un motor de 4 polos con velocidad de sincronía de 1800 R.P.M., si el rotor gira efectivamente a 1764 R.P.M. según lo mide un tacómetro: existe una diferencia de 36 R.P.M. entre la velocidad de sincronía y la del rotor, expresada en porcentaje sería:

S = ( Ns-Na ) X 100 =   (1800 - 1764 )   x 100

Ns                          1800
S = 0.02  X 100
S =  2 %

Lo cual un deslizamiento del 2%, el par motor en los motores, de inducción jaula de ardilla es bajo, debido a una mala característica del par de arranque, el rotor de un motor de inducción alcanza finalmente una velocidad entre un 2 y un 10% de deslizamiento.

Esta es la velocidad de funcionamiento de motor sin carga, por lo tanto la máquina requiere muy poco par para mantener el motor en funcionamiento.

Si se aplica una carga al motor en funcionamiento pierde velocidad y el deslizamiento aumenta, como resultado del campo rotatorio corta los anillos de cobre a mayor velocidad, induciendo corrientes más altas en el rotor para obtener un par mayor, de manera que el motor pueda impulsar la carga aplicada. 

Mantenimiento.

Mantenimiento preventivo.- Se define como aquella serie de acciones que se toman para evitar que los equipos e inmuebles de una empresa se dañen. Algunas de estas acciones serian simplemente las rutinas de mantenimiento.

Mantenimiento correctivo.- Se define como toda aquellas acciones de mantenimiento efectuadas después de que existe un incidente. O sea que se repara la avería de un equipo, que ya se ha dañado.

Todos los motores deben estar bajo un estricto programa de mantenimiento para evitar que tengan daños costosos, a esta acción programada se le conoce como mantenimiento preventivo pero en ocasiones por defectos de fabricación o por falta de este mantenimiento se queman estos motores o se recalientan o simplemente dejan de funcionar y para ello se procede a la localización de averías, bajo el siguiente procedimiento:

Acciones de mantenimiento

1.- Inspección visual.- Por medio de la cual permite determinar el alcance de la avería, tales como escudos defectuosas, cojinetes o chumaceras en malas condiciones.

2.- Inspección mecánica.- Comprobar si los cojinetes están en mal estado, para ello basta mover el eje de arriba abajo y si tiene mucho juego, los cojinetes están desgastados.  Si, no gira con la mano los baleros están agarrotados o pegados pero también podría el motor estar mal armado o tener el eje torcido.

3.- Inspección eléctrica.- En este caso, cuando algún conductor rosa con el rotor, bobinas o grupos de bobinas en corto circuito, barras del rotor flojas, conexiones interiores y exteriores equivocadas, arrollamiento en contacto con la masa ( a tierra), arrollamiento fases o conexiones abiertas.

Fallas en los motores monofásicos :

1.- El motor no arranca y solo se escucha un zumbido.

2.- El motor no arranca y saca chispas en su interior.

3.- El motor funde los fusibles inmediatamente.

4.- El motor arranca despacio y despide humo.

5.- El motor arranca pero chispea en su interior.

6.- El motor no arranca pero se escucha una trepidación o roce dentro del estator.

7.- El motor arranca normal, pero inmediatamente empieza a despedir humo.

8.- El motor arranca normal pero inmediatamente se calienta.

Antes de proceder a localizar cualquiera de estas fallas, debemos de observar las características de la placa con relación al voltaje, ciclaje, amperaje, con el objeto de tener bases mas sólidas para poder determinar algunas de las fallas antes citadas.

En la primera falla obedece a las siguientes causas:

1.- El devanado auxiliar se encuentra abierto en una bobina , conexión o bien quemado absolutamente.

2.- Que el interruptor centrifugo se encuentre separado en sus puntos de contacto, lo que permite que el devanado de arranque trabaje normalmente, pero ahora no por estar abierto.

3.- Que las chumaceras estén muy gastadas y debido al magnetismo que establece el motor al rozar contra el estator, no permite la rotación.

La segunda falla obedece a:

1.- El devanado de arranque se encuentra abierto y el de trabajo esta en corto circuito o esta a tierra.

2.- El devanado de trabajo en corto circuito entre si.

3.- En el momento de conectar a la red en los bornes de contacto hacen corto circuito en su interior.

La tercera falla cuando los devanados se encuentran quemados por completo, los cables de conexión en contacto, o dos o más contactos a la masa por parte del devanado.

La cuarta falla por las mismas causas que el punto anterior.

La quinta falla obedece a:

1.- El interruptor centrifugo defectuoso no alcanza a abrir por completo, pues por efecto de la rotación tiende a despegarse y a conectarse intermitentemente.

2.- Algún devanado se encuentra haciendo contacto con el rotor en el momento que esta girando.

La sexta falla  se debe al desgaste de las chumaceras  o a tornillos de las tapas flojos.

la séptima falla obedece a las siguientes causas:

1.- El devanado auxiliar no se desconecta en seguida y se recalienta.

2.- El devanado de trabajo se encuentra malo y alguna bobina empieza a quemarse.

3.- Las chumaceras se encuentran en mal estado y han provocado que el rotor roce con las bobinas.

La octava falla obedece a:

1.- El devanado auxiliar no se desconecta por efecto del interruptor centrífugo.

2.- El devanado de trabajo empieza a cruzarse.

3.- Hay falsos contactos en las conexiones interiores.

4.- La corriente que recibe el rotor no es apropiada.

Para las pruebas de motores monofásicos y trifásicos es necesario disponer de los siguientes instrumentos: voltiamperimetro de gancho, tacómetro, Óhmetro y factorimetro.

Nota: dibujos e ilustraciones consiguelas en internet  o libros., para entregar tu trabajo atentamente Prof.. GRANDA.                               10 nov.  2014