Interpretación de planos eléctricos (segunda parte)

En una entrada anterior vimos el dibujo de un proyecto arquitectónico. Ahora damos paso a la instalación eléctrica de la casa habitación. Te recordamos la planta baja del proyecto:

Observa el plano de la siguiente página: tenemos ilustrada la instalación de la planta alta de la casa. Date cuenta que en la recámara 3, sube la instalación eléctrica del centro de carga de la planta baja ubicado en la cocina.
La tubería sube al arbotante de esa recámara y de ahí comienza a distribuirse a la recámara 2 y el baño. se realizan las bajadas en cada habitación hacia los contactos y apagadores que controlaran las luminarias.
De igual manera, se ramifica la instalación hasta la recamara 1 y su vestidor con sus respectivos apagadores y contactos.

Ver también: Interpretación de planos de instalaciones eléctricas

Es importante interpretar en los planos las posiciones que deben tener las salidas de centros de luminarias, porque de ahí se debe dimensionar y tomar medidas para que estas queden colocadas de manera correcta en el centro de las habitaciones y, como en este caso, distribuidas de forma equilibrada en las recámaras ya que cuentan con dos luminarias en cada una de ellas.
Ahora, podemos decir que la instalación de nuestra tubería esta completa y el paso siguiente es realizar el cableado de la misma.

Requisitos de las Instalaciones Eléctricas según el Art. 110 de la NOM-001-SEDE-2012 (segunda parte)

Como se comentó en la primera parte de este artículo, la finalidad es garantizar la calidad de la instalación eléctrica en su totalidad y la seguridad de las personas, y es por ello que en las instalaciones eléctricas se deben utilizar materiales y equipos (productos) aprobados.

CORRIENTE DE INTERRUPCIÓN. Los equipos diseñados para interrumpir el paso de la corriente eléctrica en casos de falla, deben tener un rango de operación suficiente para que a la tensión eléctrica nominal interrumpan la corriente disponible en las terminales de línea del equipo. Para niveles distintos a los de falla esos equipos deben ser capaces de, a la tensión nominal, interrumpir el paso de la corriente en su rango nominal.

IMPEDANCIA Y OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL CIRCUITO. Los dispositivos de protección contra sobrecorriente, la impedancia total, las corrientes de interrupción de los componentes y otras características del circuito que haya que proteger, se deben elegir y coordinar de modo que permitan que los dispositivos para protección del circuito contra fallas, operen sin causar daños a los componentes eléctricos del circuito. Se debe considerar las fallas entre dos o más de los conductores del circuito o entre cualquier conductor del circuito y el conductor de puesta a tierra o la canalización metálica que lo rodea.

AGENTES DETERIORANTES. No se deben instalar conductores o equipos en locales húmedos o mojados; ni donde estén expuestos a gases, humos, vapores, líquidos u otros agentes que puedan tener un efecto deteriorante sobre los conductores o equipos; ni expuestos a temperaturas excesivas, a menos que estén identificados para usarlos en entornos operativos con estas características.
Algunos limpiadores y lubricantes pueden causar grave deterioro de muchos materiales plásticos utilizados en aplicaciones de aislamiento y estructurales en los equipos. Los equipos aprobados para su uso en lugares secos sólo se deben proteger contra daños permanentes por la intemperie durante la construcción del edificio.

EJECUCIÓN MECÁNICA DE LOS TRABAJOS. Los equipos eléctricos se deben instalar de manera limpia y profesional. Si se utilizan tapas o placas metálicas en cajas o cajas de paso no metálicas éstas deben introducirse como mínimo 6 mm por debajo de la superficie externa de las cajas.
a) Aberturas no utilizadas. Las aberturas no utilizadas de las cajas, canalizaciones, canales auxiliares, gabinetes, carcasas o cajas de los equipos, se deben cerrar eficazmente para que ofrezcan una protección sustancialmente equivalente a la pared del equipo.
b) En envolventes bajo la superficie. Los conductores deben estar soportados de modo tal que permitan el acceso fácil y seguro a las envolventes subterráneas o bajo la superficie, a los que deban entrar personas para instalación y mantenimiento. Nota: Por ejemplo, para bóvedas y registros.
c) Integridad de los equipos y conexiones eléctricas. Las partes internas de los equipos eléctricos, como las barras colectoras, terminales de cables, aisladores y otras superficies, no deben estar dañadas o contaminadas por materias extrañas como restos de pintura, yeso, limpiadores, abrasivos o corrosivos. No debe haber partes dañadas que puedan afectar negativamente al buen funcionamiento o a la resistencia mecánica de los equipos, como piezas rotas, dobladas, cortadas, deterioradas por la corrosión o por acción química o sobrecalentamiento o contaminadas por materiales extraños como pintura, yeso, limpiadores o abrasivos.

Ver también: 3 tipos de Normas en México

MONTAJE Y ENFRIAMIENTO DE EQUIPO
a) Montaje. El equipo eléctrico debe estar firmemente sujeto a la superficie sobre la que vaya montado. No deben utilizarse taquetes de madera en agujeros en ladrillo, concreto, yeso o en materiales similares.
b) Enfriamiento. El equipo eléctrico que dependa de la circulación natural del aire y de la convección para el enfriamiento de sus superficies expuestas, debe instalarse de modo que no se impida la circulación del aire ambiente sobre dichas superficies por medio de paredes o equipo instalado al lado. Para equipo diseñado para su montaje en el suelo, debe dejarse la distancia entre las superficies superior y las adyacentes para que se disipe el aire caliente que circula hacia arriba.
El equipo eléctrico dotado de aberturas de ventilación debe instalarse de modo que las paredes u otros obstáculos no impidan la libre circulación del aire a través del equipo.


CONEXIONES ELÉCTRICAS. Debido a las diferentes características del cobre y del aluminio, deben usarse conectadores o uniones a presión y terminales soldables apropiados para el material del conductor e instalarse adecuadamente. No deben unirse terminales y conductores de materiales distintos, como cobre y aluminio, a menos que el dispositivo esté identificado para esas condiciones de uso. Si se utilizan materiales como soldadura, fundentes o compuestos, deben ser adecuados para el uso y de un tipo que no cause daño a los conductores, sus aislamientos, la instalación o a los equipos. NOTA: En muchas terminales y equipo se indica su par de apriete máximo.
a) Terminales. Debe asegurarse que la conexión de los conductores a las terminales se realice de forma segura, sin deteriorar los conductores y debe realizarse por medio de conectadores de presión (incluyendo tornillos de fijación), conectadores soldables o empalmes a terminales flexibles. Se permite la conexión por medio de tornillos o pernos y tuercas de sujeción de cables y tuercas para conductores con designación de 5,26 mm2 (10 AWG) o menores.
Las terminales para más de un conductor y las terminales utilizadas para conectar aluminio, deben estar identificadas para ese uso.
b) Empalmes. Los conductores deben empalmarse con dispositivos adecuados según su uso o con soldadura de bronce, soldadura autógena, o soldadura con un metal de aleación fundible. Los empalmes soldados deben unirse primero, de forma que aseguren, antes de soldarse, una conexión firme, tanto mecánica como eléctrica. Los empalmes, uniones y extremos libres de los conductores deben cubrirse con un aislamiento equivalente al de los conductores o con un dispositivo aislante adecuado.
Los conectadores o medios de empalme de los cables instalados en conductores que van directamente enterrados, deben estar aprobados para ese uso.
c) Limitaciones por temperatura. La temperatura nominal de operación del conductor, asociada con su capacidad de conducción de corriente, debe seleccionarse y coordinarse de forma que no exceda la temperatura de operación de cualquier elemento del sistema como conectadores, otros conductores o dispositivos que tengan la temperatura menor de operación. Se permite el uso de los conductores con temperatura nominal superior a la especificada para las terminales, mediante ajuste o corrección de su capacidad de conducción de corriente o ambas. Asegurando que la temperatura de operación no exceda a la del elemento de menor temperatura de operación.

¿Por qué son importantes los aisladores en las instalaciones eléctricas?

En el manejo de la energía eléctrica, la seguridad es algo inminente y en este sentido, el concepto de aislante o aislador es de suma importancia. Partiendo de la idea de que un material conductor es aquel que permite el paso de los electrones libres, son los metales en general quienes presentan esta propiedad siendo el cobre el mas conocido por ser de entre los mejores conductores, el que tiene un precio mas accesible comparado con el oro o la plata.
En contra posición se encuentran los materiales que no permiten el paso de la corriente eléctrica por ellos; el aislante perfecto para las aplicaciones eléctricas sería un material absolutamente no conductor, pero ese material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica mucho mayor que la de los buenos conductores eléctricos.

Los materiales conductores tienen un gran número de electrones libres (electrones no estrechamente ligados a los núcleos) que pueden transportar la corriente; los buenos aislantes apenas poseen estos electrones. Algunos materiales, como el silicio o el germanio, que tienen un número limitado de electrones libres, se comportan como semiconductores, y son la materia básica de los transistores.

Ver también: Conductores, semiconductores y aislantes

En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables muy finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos eléctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plástico. En los equipos electrónicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones eléctricas. Las líneas de alta tensión se aíslan con vidrio, porcelana o algún otro material cerámico.

La elección del material aislante suele venir determinada por la aplicación. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores eléctricos. También hay que seleccionar los aislantes según la temperatura máxima que deban resistir. El teflón se emplea para temperaturas altas, entre 175 y 230 ºC. Las condiciones mecánicas o químicas adversas pueden exigir otros materiales. El nylon tiene una excelente resistencia a la abrasión, y el neopreno, la goma de silicona, el poliéster de epoxy y el poliuretano pueden proteger contra los productos químicos y la humedad.
Finalmente podemos decir que se utilizan para separar conductores eléctricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión pueden producir una descarga por eso es importante asegurarse que los circuitos de una instalación eléctrica queden aislados y aunque por seguridad no deberíamos manipular instalaciones o conductores con energía, si llega a ser necesario, es de suma importancia estar bien aislados para no recibir una descarga por pequeña que sea.

¿Cómo podemos ahorrar energía en nuestras casas?

La casa es por definición, el ámbito de lo privado. El lugar donde se cumplen algunas de las aspiraciones más profundas del ser humano, ligadas con la idea de la supervivencia, de la intimidad y del refugio. La casa puede suponer la protección física de las personas o de las cosas, la protección del descanso, del ocio o de la convivencia. Pero, por encima de todo, la casa representa, desde sus orígenes, el lugar de protección del fuego. Un fuego elemental que hay que conservar y al que hace referencia la misma expresión de “hogar”. Un fuego en torno al cual los seres humanos se calientan, cocinan los alimentos y se iluminan por la noche... un consumo de energía necesario para la vida.
Consumir energía es sinónimo de actividad, de transformación y de progreso, siempre que ese consumo esté ajustado a nuestras necesidades y trate de aprovechar al máximo las posibilidades contenidas de energía.
Dadas las necesidades más básicas y primitivas (calentarse con una hoguera o cocinar los alimentos), a las más modernas y sofisticadas, la mejora de las condiciones de vida de los hombres o de su nivel de bienestar ha exigido siempre disponer de un excedente de energía que pudiese ser consumido. El consumo de energía, también en el hogar, es por tanto sinónimo de progreso, de aumento de la infraestructura, los bienes y servicios disponibles y de la satisfacción de las necesidades.
Un principio esencial para el ahorro de energía consiste en:

1. Conocer cómo funcionan los equipos y aparatos en el hogar.
2. Los diferentes tipos de energía que consumen.
3. El distinto aprovechamiento que podemos obtener de ellos.

Es importante tener en cuenta que la trascendencia y la complejidad que hoy en día supone el consumo de energía en el interior de los hogares, no solo no están reñidas sino todo lo contrario, con la posibilidad de hacer un buen uso de esta energía y utilizarla con la mayor eficiencia.
Mantener en buen estado la instalación eléctrica es indispensable para la seguridad de la familia en el hogar, así como para proteger la economía. Las instalaciones eléctricas residenciales en mal estado gastan más energía y daña los aparatos.
Si en su casa se presenta alguno de los siguientes casos:

1. Disminuye la intensidad de la luz al conectar un aparato.
2. Varía el tamaño de la imagen en la pantalla del televisor.
3. Se funden los fusibles o se accionan los interruptores automáticos.

Eso significa que la instalación eléctrica no es la adecuada, o que algún aparato se encuentra en mal estado.

Ver también: 11 recomendaciones para ahorrar energía eléctrica en iluminación.

En estos casos en necesario solicitar los servicios de un técnico profesional, de inmediato.
Pero mientras, no deje de recomendar (y cumplir usted mismo) las siguientes recomendaciones:

1. Nunca conecte varios aparatos en un mismo contacto, ya que se produce sobrecarga en la instalación, lo cual provoca una operación deficiente y posibles interrupciones y daños a largo plazo.
2. Compruebe con frecuencia que en la instalación no existan cortos circuitos o fugas eléctricas, desconecte el interruptor general (switch) y todos los aparatos eléctricos y verifique que el disco del medidor NO siga girando. Si continua girando, es necesario revisar la instalación. Recuerde que una fuga de energía eléctrica es una fuga de dinero.
3. En caso de corto circuito desconecte inmediatamente el aparato que lo causó y todos los demás aparatos eléctricos y ponga en apagado (off cero), todos los apagadores de las lámparas. Si la instalación de su casa tiene interruptor automático, restituya la corriente colocando el interruptor en posición de encendido (on o uno); si en vez de interruptor tiene una caja de fusibles, baje el interruptor general y cambie el fusible fundido.
4. Nunca utilice monedas, alambres o papel de estaño en lugar de fusibles. Use siempre los fusibles adecuados, por protección.
5. Si tiene diferentes circuitos en casa, conviene desconectarlos en períodos de vacaciones.
6. Es preferible usar tubos y lámparas compactas fluorescentes o de LED en lugar de focos incandescentes en las áreas donde no se requiera fijar la vista por largos periodos, además se recomienda utilizar los colores cálidos (3000° K), aunque el costo inicial de estás lámparas es más elevado, a la larga resultan más económicas su duración aproximada es 10 veces mayor y consumen 4 veces menos energía.
7. Una lámpara CF o tubo de 19 watts o una LED de 10 watts producen la misma cantidad de luz que un foco de 75 watts.
8. En lugares donde no se requiere de mucha iluminación (habitaciones, pasillos, cornisas) pueden usarse focos de 25 watts. En lámparas múltiples puede quitar una de cada tres focos o utilizar los de 25 watts.
9. Utilice un regulador de intensidad (dimer) para graduar la luz al mínimo necesario, en las lámparas que lo permitan. También se recomienda usar interruptores temporizadores (timer) que permiten programar el inicio o la interrupción de corriente en un aparato a una hora determinada.
10. Instale interruptores de presencia (sensores) que encienden sólo cuando detectan a las personas, pero es todavía mejor que este sistema el uso de lámpara compactas fluorescentes de 1/4 de la potencia del foco incandescente, o las LED de 1/8 de potencia de dicho foco.

Otras ideas para poner en práctica de inmediato:

1. Apague la luz cuando no sea necesaria
2. Utilice una lámpara de mesa fluorescente o LED cuando trabaje en un escritorio
3. Limpie las lámparas y focos, ya que el polvo bloquea la luz que emiten
4. Mantenga las cortinas y persianas abiertas durante el día: la luz solar es la mejor
5. Realice el mayor número de actividades aprovechando la luz solar.

¿Qué son los superconductores?

Cuando hablamos de conductores eléctricos en general debemos enfrentarnos inevitablemente a considerar la resistencia que ofrecen los materiales a la corriente eléctrica, la cual se vuelve un factor determinante en el cálculo del calibre de estos conductores según la aplicación que se presente. Si esta resistencia no existiera o se redujera mucho más de lo que usualmente existe, entonces tendríamos un ahorro considerable en la generación, transformación, transmisión y distribución de la energía eléctrica a demás de que su uso se podría optimizar en muchas aplicaciones.
La realidad es que no hemos llegado a desarrollar conductores que trabajen con esas características a la temperatura del medio ambiente por mas frío que este sea, sin embargo si se han llegado a producir “superconductores” que tienen una resistencia drásticamente menor que un conductor normal a temperaturas muy bajas, cerca del cero absoluto (-273,25 oC)
Antes de entrar en la historia de los superconductores exploremos un poco sobre las escalas de temperatura y de entrada podemos hablar de la escala Celsius y de la escala Kelvin.
La escala Celsius (también conocida como escala centígrada) fue creada por Anders Celsius (físico y astrónomo Sueco -1701 a 1744-) El grado Celsius se representa °C y hasta 1954 se definió el valor 0 a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 a la de temperatura de ebullición a 1 atmósfera de presión ambas medidas y dividiendo la escala resultante en 100 partes iguales, cada una de ellas definida como 1 grado.

Ver también: Generalidades de los cables para una instalación subterranea

El Kelvin es la unidad de temperatura que creo un científico (físico matemático Británico -1824 a 1907-) de nombre William Thompson; se representa con la letra “K”, y nunca “ºK”. Además, su nombre no es el de “grado kelvin” sino simplemente “kelvin”; no se dice “19 grados Kelvin” sino “19 kelvin” o “19 K”. La importancia de esta escala radica en el cero, ya que corresponde al punto en que las moléculas y átomos de un sistema tienen la menor energía térmica posible estableciendo el 0 absoluto que corresponde a -273,25 °C.
Ahora bien, retomando el tema, la superconductividad se remonta a 1911 cuando un físico Holandés de nombre Heike Kamerlingh Onnes (1853 a 1923) desarrolló las primeras técnicas criogénicas para enfriar muestras de diferentes materiales hasta algunos grados por encima del cero absoluto, es decir a -273,24 oC; se dice que fue el primero en llevar al helio debajo de su punto de licuefacción (que es el cambio de estado gaseoso al líquido, por acción de la temperatura y el aumento de presión) a una temperatura de 4,2 K.
En aquellas épocas era conocido que la resistividad del los metales disminuye en proporción a la temperatura del mismo hasta unos 20 K y la siempre presente curiosidad en ser humano le llevó a preguntarse si este efecto continuaría a temperaturas mas bajas. En sus experimentos, Kamerlingh encontró que requería de materiales con una alta pureza por lo que selecciona el mercurio y observó que la resistencia eléctrica del mercurio adquiría un valor de cero cuando éste se enfriaba a una temperatura cercana al cero absoluto (4.2 grados Kelvin o menos 269 grados Celsius); se determinó que la temperatura a la que el material adquiría la propiedad de no oponer resistencia alguna al flujo de corriente eléctrica se llamaría Temperatura Crítica (Tc). De este modo se descubrió el fenómeno de la superconductividad, hecho que le mereció el premio Nobel de Física en 1913.
A partir ahí se realizaron investigaciones que permitieron observar que otros metales como el plomo (Pb) o el niobio (Nb) sufrían la misma transición a superconductores cuando se les sometía a temperaturas ligeramente mas altas que al mercurio y es a partir de 1930 que también se descubre el mismo comportamiento en algunas aleaciones de materiales a temperaturas cada vez mayores hasta que en 1973 la temperatura crítica mas elevada fué de 23,3 Kelvin en una aleación de niobio y germanio (Nb Ge).

Al la fecha se han logrado alguna aplicaciones con superconductores como las imágenes de resonancia magnética en medicina y en los aceleradores de partículas en el área de la física pero la que se considera de mas impacto es en los electroimanes que se usan para levitar un vehículo, por ejemplo trenes, para eliminar la fricción y alcanzar altas velocidades; los electroimanes pierden energía con el calor; utilizando superconductores, además de no perder energía en calor por su nula resistencia, el tamaño de los mismos disminuye notablemente.

En el plano médico, la resonancia magnética puede ser mejorada con un campo magnético más fuerte derivado de electroimanes superconductores

Electroimán utilizado para levitar un objeto

El tren experimental “maglev” MLX01, actualmente sometido a pruebas por el Instituto de Investigación Técnica del Ferrocarril de Japón (RTRI, por sus siglas en inglés), utiliza superconductores de baja temperatura “modelo antiguo” que requieren helio líquido como refrigerante. Los superconductores de alta temperatura pueden utilizar en cambio nitrógeno líquido, el cual es más barato, más abundante, y más fácil de manejar.