2 configuraciones de las redes subterráneas de distribución

La planeación, conexión y protección de las instalaciones subterráneas no son cosa sencilla, sin embargo, reportan muchos beneficios, como la seguridad en caso de huracanes o terremotos, o que los aislantes no se contaminen con sal en la franja costera, además de las ventajas que reporta estéticamente (de ahí su uso en zonas residenciales o centros históricos).

En México, el incremento en la construcción de redes subterráneas de distribución en los últimos años obedece principalmente a las necesidades impuestas por la densidad de carga, flexibilidad, confiabilidad, estética, así como al desarrollo de nuevas tecnologías, materiales y equipo para la construcción de estos sistemas.

A lo anterior se unen los costos de materiales, equipo, operación, mantenimiento, los cuales han disminuido, el precio de la energía eléctrica, y las estadísticas de fallas, que enfatizan la necesidad de revaluar permanentemente los parámetros de diseño.

La Norma Oficial Mexicana (NOM) define una línea subterránea como aquella que está constituida por uno o varios cables aislados que forman parte de un circuito eléctrico o de comunicación colocados bajo el nivel del suelo, ya sea directamente enterrados, en ductos o bancos de ductos.

Las primeras instalaciones de cables subterráneos se utilizaron alrededor de 1890 para la explotación de minas, textiles y otros usos, pero fueron de escasa cuantía y, por sus características, no son de trascendencia. La evolución de las redes subterráneas en México inició con las que se llevaron a cabo a partir de los últimos 3 ó 4 años del siglo XIX y principios del siglo XX para abastecer de energía a usuarios industriales y domésticos en la Ciudad de México. Posteriormente ha habido instalaciones de cables subterráneos en lugares fuera del D.F., pero fue hasta la década de los sesenta cuando empezó verdaderamente, aunque con una diversidad de tipos, el desarrollo de estos sistemas en algunas ciudades del país como Monterrey, Guadalajara, Puebla, Veracruz, etcétera. En el D.F., la Compañía de Luz y Fuerza del Centro (CLyFC) utiliza el tipo malla automática, que consiste en un sistema eléctrico con varias fuentes de alimentación, todas ellas interconectadas entre sí para formar una malla, como la instalación es con cable directamente enterrado sin ducto, cuando falla un cable en un punto hay una aportación de corriente de cortocircuito a la falla de los diferentes fuentes, de tal manera que el cable se funde, y cuenta con un dispositivo llamado protector de red, que aísla el tramo dañado para no afectar el resto de la instalación.

Una línea subterránea comprende:

1. La obra civil, que es la combinación de ducto, bancos de ductos, registros, pozos, bóvedas y cimentación de subestaciones.
   
   
2. El equipo subterráneo, diseñado y construido para quedar instalado dentro de pozos o bóvedas y capaz de soportar las condiciones de operación.
   
   
3. Equipo sumergible, el que por sus características puede estar inmerso en cualquier tipo de agua en forma intermitente.
   
   
4. El equipo tipo pedestal, el cual está instalado sobre el nivel del terreno, en una base con cimentación adecuada.
   
   
5. La terminal de cable, que distribuye los esfuerzos dieléctricos del aislamiento en el extremo de un cable.
   
   

Ver también: Normas para líneas subterráneas de CFE

Tanto la selección de los materiales, como el diseño y la construcción de la línea subterránea, deben estar de acuerdo con la tensión eléctrica, intensidad de corriente, corriente de cortocircuito, elevación de temperatura y condiciones mecánicas y ambientales a que se sometan durante su instalación y operación, por ejemplo, en ambientes húmedos y corrosivos es conveniente que se use un determinado tipo de cubiertas protectoras.

Lo primero que se debe considerar para el diseño son los tipos de configuraciones que existen, tanto en media como en baja tensión. Dependiendo de la importancia y tamaño del servicio que proporcionará, las configuraciones básicas se pueden clasificar en tres radial, anillo y selectiva. En baja tensión la configuración siempre será radial.

1. Radial es aquella cuya configuración en media tensión cuenta con una sola trayectoria para proporcionar el servicio de energía eléctrica, por ejemplo, cuando tenemos un pequeño grupo de usuarios (como 50 casas de interés social), que con un solo transformador basta para darles el servicio, pueden quedar configurados en radial.
   
   
2. Configuración en anillo con operación radial es aquella cuya configuración en media tensión cuenta con más de una trayectoria para proporcionar el servicio de energía. De nuevo, considerando el tamaño y la importancia, hay muchas variantes de la configuración en anillo: una sola fuente (un circuito de la subestación alimentadora del suministrador); con una o dos fuentes que llegan a un seccionador y de ahí se forma el anillo; con dos fuentes alimentado el anillo, pero sin seccionador (un fraccionamiento con 10 ó más transformadores, pero que no rebasan los 500 kVA; cuando rebase esta magnitud, ya se requiere un seccionador); otro modelo sería llegando a un seccionador con tres fuentes, pero puede haber más arreglos.
   
   

Por último, para servicios más importantes, se puede hacer un diseño de un sistema selectivo donde se tienen dos fuentes que alimentan a un seccionador automático, una de las fuentes es el preferente, que lo alimenta normalmente, y la emergente lo hace en caso de falla, la selección la hace automáticamente el seccionador.

A continuación se muestran las configuraciones básicas en radial y anillo:

7 principios de seguridad al utilizar muticontactos

Los multicontactos nos permiten conectar más de un aparato eléctrico o electrónico en la misma salida, lo que puede resultar útil, pero también representan un riesgo a la seguridad cuando no se utilizan adecuadamente. Los multicontactos y reguladores de tensión deben brindar energía eléctrica sólo a un lugar determinado.

Si bien este tipo de artefactos nos permiten darle cierta variabilidad a nuestra instalación, debemos aprender a utilizarlos correctamente.

Ver también: ¿Cuántos aparatos conectar a un multicontacto?

Es probable que en un circuito que alimenta varias salidas y artefactos, además quieras conectar diversos elementos eléctricos, ten en cuenta los siguientes principios de seguridad al utilizar multicontactos y protectores de sobretensión:

1. Asegúrate de no sobrecargar el circuito. Entérate de su capacidad y los requisitos de energía de todos los artefactos, luminarias y equipos eléctricos conectados a los tomacorrientes múltiples y demás salidas del circuito.
   
   
2. Su uso intensivo es un indicador de que tienes pocas salidas para tus necesidades. Instala nuevas salidas donde las necesites.
   
   
3. Los protectores de sobretensión únicamente protegen a los elementos conectados a ellos y no al circuito al que están conectados.
   
   
4. En caso de una descarga eléctrica atmosférica o rayo, el regulador de tensión actuará como protección de uso único y probablemente necesite ser reemplazado.
   
   
5. Considera la posibilidad de comprar reguladores de tensión con contactos para cable y teléfono, para proteger a éstos, al fax, al módem de la computadora y al televisor.
   
   
6. No todos los multicontactos son protectores de sobretensión, y no todos éstos pueden soportar la misma carga y condiciones. Asegúrate de que el equipo que compres cubra tus necesidades.
   
   
7. En las áreas con una alta incidencia de rayos, considera la posibilidad de instalar una protección de sobretensión en la caja de fusibles o en el tablero de interruptores para proteger toda la casa.

La calidad de los conductores eléctricos

Proceso de fabricación y pruebas de aseguramiento de la calidad

Cuando una persona no conoce de conductores eléctricos no sabe apreciar las diferencias entre una marca y otra. Sucede que se puede tener dos productos enfrente: uno de buena calidad y otro de mala calidad, pero al verlos del mismo tamaño, color, brillo, etc., no se aprecian a simple vista las diferencias para elegir el bueno.

Los productos de calidad siempre cumplen con los requisitos mínimos que establece la Norma Oficial Mexicana de Conductores Eléctricos (NOM-063-SCFI) y las Normas Mexicanas (NMX-J). Para conocer los valores de las normas puedes acudir al fabricante para obtener la orientación que te permita distinguir un producto de calidad de uno de mala calidad.

Problemas ocasionados por conductores de mala calidad

Es común que se intente por todos los medios reducir los costos de las instalaciones eléctricas residenciales y generalmente se termina por comprar materiales de mala calidad sólo porque son más baratos.

Ver también: 3 características de los conductores eléctricos

Sin embargo, para que una instalación sea confiable y duradera, cuidando a su vez la economía, adquirir conductores eléctricos de bajo costo no es lo que resulta más barato, porque aunque su costo inicial sea menor, su utilización provoca que la instalación sea riesgosa, molesta (por las averías que se produzcan en ella), efímera (porque durará pocos años trabajando) y costosa (por las pérdidas de energía debido a los calentamientos excesivos).

Por eso, emplear conductores de mala calidad no significa su ahorro real, ya que aunque se paga menos por adquirirlos, se pagará más por utilizarlos, puesto que los problemas que ocasionan representan pérdidas de dinero (por reparación o reinstalación), de prestigio (porque el trabajo deberá repetirse en pocos años) y de clientes (por hacer trabajos de mala calidad).

Un conductor de mala calidad y sus principales problemas

3 características de los conductores eléctricos

Para tener un mejor desempeño en nuestras instalaciones eléctricas residenciales es importante que conozcamos sus características, y sepamos distinguir sus variedades y calidades. A continuación te presentamos 3 características de los conductores eléctricos:

1. Flexibilidad
   
   Acorde con los requerimientos de una instalación en particular, las normas de productos clasifican la flexibilidad de los conductores en clases de cableado, combinando diferentes diámetros de alambres y el número de éstos.
   
   
   1. Alambres. Conductores sólidos formados por un sólo hilo
      
      
   2. Cables (AA, A, B ó C). Conductores cableados concéntricos (con o sin compactación), de entre 7 y 19 hilos
      
      
   3. Cordones (I, J, K). Conductores flexibles (aumenta la flexibilidad con el número de hilos), a partir de 20 hilos
      
      

   

   Tipos de conductores eléctricos

   
   
2. Forma
   
   La forma geométrica de los conductores eléctricos es generalmente redonda, y dependiendo de su aplicación puede ser:
   
   

   

   Formas de conductores eléctricos

   
   
3. Dimensiones
   
   El tamaño o sección transversal o calibre de los conductores eléctricos debe indicarse en mm2 y opcionalmente entre paréntesis el número de la escala de calibres americanos (AWG-kcmil), de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana de Conductores Eléctricos NOM-063-SCFI.
   
   Es importante recordar que a nivel mundial se usan dos escalas de calibres para cuantificar el tamaño de los conductores eléctricos:
   
   
   • Escala americana AWG-kcmil (AWG= American Wire Gauge; kcmil= kilo circular mil, anteriormente conocida como MCM)
   
   
   • Escala Internacional (IEC), mm2.
   
   
   Ver también: Conductores eléctricos ¿cobre o aluminio?
   
   Un valor útil para convertir calibres en ambas escalas es el siguiente:
   
   
   
   
   El tamaño de un conductor eléctrico debe seleccionarse adecuadamente cumpliendo con los requerimientos técnicos y normativos de nuestro país.
   
   En las siguientes tablas encontraremos las secciones o calibres, diámetros de conductores y las resistencias eléctricas en corriente alterna y directa.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Norma para circuitos derivados de contactos eléctricos

Contactos y conectores para cordones

El nombre que utiliza la Norma Oficial Mexicana para un contacto es el de contacto y lo describe como: dispositivo de contacto eléctrico instalado en una salida para la conexión de una sola clavija. Un contacto sencillo es un dispositivo de contacto de un solo juego de contactos. Un contacto múltiple es aquel que contiene dos o más dispositivos de contacto en el mismo chasis.

Con conexión de puesta a tierra
Los contactos instalados en circuitos derivados de 15 A y 20 A deben ser con conexión de puesta a tierra. Los contactos con conexión de puesta a tierra deben instalarse sólo en circuitos para la tensión y corriente eléctricas para las cuales están clasificados, excepto lo establecido en las siguientes tablas:

Excepción: Los contactos sin conexión de puesta a tierra instalados de acuerdo con lo indicado en el apartado de reemplazo de contactos que aparece adelante.

Para conectar a tierra
Los contactos y conectadores para cordones que tengan contactos de conexión de puesta a tierra deben tener dichos contactos puestos a tierra eficazmente.

Excepción 1: Los contactos montados en generadores portátiles e instalados en vehículos pueden utilizar el armazón del generador o el chasis del vehículo como electrodo de puesta a tierra.

Excepción 2: Los contactos de repuesto, tal como se permite cumpliendo las condiciones 1, 2 y 3 del reemplazo de contactos.

Método de puesta a tierra
Las terminales de puesta a tierra de los contactos y de los conectadores para cordones deben ser puestos a tierra conectándolos al conductor de puesta a tierra del circuito que alimenta al contacto o al conectador para cordón.

El método de instalación del circuito derivado debe incluir o tener previsto un conductor de puesta a tierra para equipo, al cual deben conectarse los contactos de puesta a tierra del contacto o el conectador de cordón.

Reemplazo de contactos
Cuando se reemplacen contactos deben cumplirse las siguientes condiciones (1, 2 ó 3) según proceda.

1. Cuando haya instalado un medio de puesta a tierra o un conductor de puesta a tierra en la envolvente del contacto, deben utilizarse contactos con conexión de puesta a tierra y deben conectarse al conductor de tierra , como se indicó antes, o bien al conductor del electrodo de puesta a tierra, según el caso.

2. Cuando se reemplacen contactos protegidos con interruptor de circuito por falla a tierra, deben ser sustituidos sólo por otros del mismo tipo en donde sea requerido por esta NOM.

3. Cuando no haya conductor de puesta a tierra en la envolvente del contacto, la instalación debe cumplir las siguientes condiciones:

a. Está permitido reemplazar los contactos sin conexión de puesta a tierra por otros contactos sin conexión de puesta a tierra.
b. Está permitido sustituir los contactos sin conexión de puesta a tierra por los de tipo protegidos con interruptor de circuito por falla a tierra. Estos contactos deben llevar la marca “sin cone xión de puesta a tierra ”. No debe conectarse un conductor de puesta a tierra de equipo desde el contacto protegido con interruptor de circuito por falla a tierra a cualquier salida alimentada desde este contacto.
c. Está permitido reemplazar contactos sin conexión de puesta a tierra por otros del tipo con conexión de puesta a tierra cuando estén alimentados a través de un interruptor con protección de falla a tierra. Los contactos con conexión de puesta a tierra alimentados a través de interruptores con protección de falla a tierra deben estar marcados con la indicación “con protecci ón de falla a tierra ” y “sin conexión de puesta a tierra ”.
No debe conectarse un conductor de puesta a tierra de equipo con contactos del tipo con conexión de puesta a tierra.

Equipo conectado con cordón y clavija
La instalación de contactos con conexión de puesta a tierra no debe usarse como requisito para que todos los equipos conectados con cordón y clavija sean con conexión de puesta a tierra.

Tipo no intercambiable
Los contactos conectados a circuitos que tengan distintas tensiones, frecuencia o tipo de corriente eléctricas (c.a. o c.c.) en el mismo edificio, deben estar diseñados de tal forma que las clavijas de conexión utilizadas en esos circuitos no sean intercambiables.
Cuando más de un circuito derivado esté conectado a más de un contacto en una misma salida, debe proveerse un medio para desconectar simultáneamente los conductores no puestos a tierra que alimentan estos contactos en el pánel donde se originen estos circuitos derivados.

Ver también: 8 pasos para el cambio de un contacto eléctrico

Protección de las personas mediante interrumptores de circuito por falla a tierra

Unidades de vivienda

Todos los contactos en instalaciones monofásicas de 120 V ó 127 V de 15 A y 20 A, instalados en los lugares que se especifican a continuación, deben ofrecer protección a las personas mediante interruptor de circuito por falla a tierra:

1) Los de los cuartos de baño.

2) Los de las cocheras y partes de las construcciones sin terminar situadas a nivel del piso, que se utilicen como zonas de almacén o de trabajo.

Excepción 1: Los contactos que no sean fácilmente accesibles.

Excepción 2: Un contacto sencillo o doble para dos aparatos electrodomésticos, situado dentro de un espacio especial para cada aparato electrodoméstico que en uso normal no se desplace fácilmente de un lugar a otro y que vaya conectado con un cordón con clavija en cuyo caso su uso es permitido.

3) En exteriores.
Excepción: Está permitido instalar contactos que no sean fácilmente accesibles y estén alimentados desde un circuito derivado especial para equipos de deshielo o fusión de nieve sin protección para las personas mediante interruptor con protección de circuitos por falla a tierra.

4) Las galerías donde sólo se puede circular a gatas, cuando estén al nivel del piso o inferiores.

5) Sótanos sin acabados. Para los fines de esta sección, se definen los sótanos sin acabado como las partes o zonas del sótano que no estén pensadas como habitaciones, limitadas a zonas de almacén, de trabajo o similar.

Excepción 1: Los contactos que no sean fácilmente accesibles.

Excepción 2: Un contacto sencillo o doble para dos aparatos electrodomésticos, situado dentro de un espacio especial para cada aparato electrodoméstico, que en uso normal no se desplace fácilmente de un lugar a otro y que vaya conectado con uncordón con clavija en cuyo caso su uso es permitido.

6) Cocinas. Cuando los contactos estén instalados en la superficie del mueble de cocina.

7) Fregaderos. Cuando los contactos estén instalados para servir aparatos eléctricos situados en las barras y situados a menos de 1,8 m del borde exterior del fregadero o superficie metálica que esté en contacto con el mismo.

8) Construcciones flotantes. Una construcción que flota en el agua, está amarrado en un lugar permanentemente, y tiene un sistema de acometida en el predio alimentada a través de la conexión de un alambrado permanente a un sistema de suministro eléctrico no localizado en el predio.

Edificios que no sean viviendas

Todos los contactos en instalaciones monofásicas de 120 V ó 127 V y de 15 A y 20 A, instalados en los lugares que se especifican a continuación, deben proteger a las personas mediante interruptor con protección de falla a tierra:

1) Cuartos de baño.

2) Azoteas.

3) Cocinas.

4) En exteriores con acceso al público.

5) En exteriores, con salidas para equipos de calefacción, aire acondicionado y refrigeración, debe instalarse una salida para contacto monofásica de 120 V ó 127 V y 15 A ó 20 A en un lugar accesible para el servicio o mantenimiento de los equipos de calefacción, refrigeración y aire acondicionado en las azoteas, áticos y espacios de poca altura. La salida debe estar situada al mismo nivel y a una distancia dentro de los 760 mm de éstos, no debe conectarse del lado de la carga del medio de desconexión de los equipos.