Instalaciones Eléctricas Residenciales

Importancia de los dispositivos de protección eléctrica

2013/05/28

Cuando escuchamos la frase "falla de energía eléctrica" rápidamente la asociamos con lámparas de alumbrado, aparatos electrodomésticos, bombas de agua, calefacción, etc., infinidad de actividades o servicios que no podríamos tener sin la energía eléctrica, pero ¿sabemos si el lugar donde habitamos tiene una adecuada protección eléctrica en caso de una falla? ¿Nuestro dispositivo de protección es el adecuado a fin de que ofrezca condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades?

Instalaciones eléctricas residenciales - Cartuchos fusibles

Iniciemos por explicar que los dispositivos de protección en una instalación eléctrica son los interruptores termomagnéticos, interruptores de falla a tierra, los fusibles o una combinación de ellos, y sus propósitos fundamentales son:

  • Proteger los conductores y el equipo instalado contra efectos excesivos de temperatura.

  • Proteger de una sobrecorriente (cualquier corriente eléctrica en exceso, la cual puede ser causada por una sobrecarga, un cortocircuito o una falla a tierra).

Estos dispositivos son los encargados de interrumpir la energía eléctrica en caso de falla en el sistema eléctrico, y una selección no adecuada del dispositivo pone en riesgo la seguridad de las personas y sus bienes.

Otro factor importante que hay que considerar para la seguridad eléctrica es que el dispositivo de protección sea original. La piratería de estos productos se encuentra principalmente en el comercio informal (tianguis, puestos callejeros, etc.); el adquirir un producto pirata puede ser causa de un incendio por calentamiento excesivo de los conductores, choque eléctrico, daño a los equipos eléctricos y electrónicos.

Los accidentes generalmente ocurren cuando tenemos exceso de extensiones eléctricas y se conectan infinidad de aparatos en ella, cuando el aislamiento de los conductores es dañado, cuando por accidente se introduce una parte metálica en un receptáculo; si a esto sumamos una inadecuada selección del dispositivo de protección o el uso de productos de dudosa calidad, puede resultar en un incendio o en una descarga eléctrica para las personas.


Para tener una seguridad eléctrica es necesario llevar a cabo una revisión de la instalación por personal calificado, donde se verifiquen los siguientes puntos principalmente:

  • La instalación fue diseñada conforme la norma de instalaciones eléctricas.

  • El dispositivo de protección es original y es el adecuado para esa instalación.

  • El calibre de los conductores fue bien dimensionado.

  • Las placas de los apagadores no se calientan.

  • No se utilizan extensiones permanentes.

Recuerda que los dispositivos de protección eléctrica (interruptores y fusibles) son un aspecto fundamental y crítico de las instalaciones eléctricas residenciales, asegúrate de tener los dispositivos adecuados y de calidad garantizada.

Instalaciones eléctricas residenciales - Interruptor termomagnético atornillable

¿Cuáles son las fallas eléctricas más comunes?
  1. Sobrecarga: Funcionamiento de un equipo excediendo su capacidad nominal, o de un conductor que excede su capacidad de conducción de corriente. Cuando tal funcionamiento persiste por suficiente tiempo, puede causar daños o sobrecalentamiento peligroso.

  2. Cortocircuito: Cuando es la falla en un aparato o línea eléctrica por la cual la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o tierra. El cortocircuito se produce normalmente por fallas en los aislamientos de los conductores.

  3. Falla a tierra: Ocurre cuando un aparato eléctrico es dañado o sus partes eléctricas están húmedas y el flujo de corriente eléctrica sale de los conductores del circuito.

¡No arriesgues tu vida y tu patrimonio!

8 partes de las subestaciones eléctricas

2013/05/27

Instalaciones eléctricas residenciales - Subestación eléctrica

Para que la energía eléctrica llegue a los distintos centros de consumo, recorre un largo camino que inicia en las centrales generadoras. Las subestaciones son uno de los subsistemas que conforman el sistema eléctrico, su función es modificar los parámetros de la energía para hacer posible su transmisión y distribución.

Las subestaciones eléctricas intervienen en la generación, transformación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. Una subestación eléctrica está compuesta por dispositivos capaces de modificar los parámetros de la potencia eléctrica (tensión, corriente, frecuencia, etc.) y son un medio de interconexión y despacho entre las diferentes líneas de un sistema eléctrico.

Los elementos principales de una subestación son:

  1. Transformador. Es una máquina eléctrica estática que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia constante, opera bajo el principio de inducción electromagnética y tiene circuitos eléctricos que están enlazados magnéticamente y aislados eléctricamente.

  2. Interruptor de potencia. Interrumpe y restablece la continuidad de un circuito eléctrico. La interrupción se debe efectuar con carga o corriente de corto circuito.

  3. Restaurador. Es un interruptor de aceite con sus tres contactos dentro de un mismo tanque y que opera en capacidades interruptivas bajas. Los restauradores están construidos para funcionar con tres operaciones de recierre y cuatro aperturas con un intervalo entre una y otra; en la última apertura el cierre debe ser manual, ya que indica que la falla es permanente.


  4. Cuchillas fusibles. Son elementos de conexión y desconexión de circuitos eléctricos. Tienen dos funciones: una como cuchilla desconectadora, para lo cual se conecta y desconecta, y otra como elemento de protección. El elemento de protección lo constituye el dispositivo fusible que se encuentra dentro del cartucho de conexión y desconexión.

  5. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba. Sirven para desconectar físicamente un circuito eléctrico. Por lo general se operan sin carga, pero con algunos aditamentos se puede operar con carga hasta ciertos límites.

  6. Apartarrayos. Se encuentra conectado permanentemente en el sistema, descarga la corriente a tierra cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud. Su operación se basa en la formación de un arco eléctrico entre dos explosores cuando se alcanza el valor para el cual esta calibrado o dimensionado.

  7. Transformadores de instrumento. Existen dos tipos: transformadores de corriente (TC), cuya función principal es cambiar el valor de la corriente en su primario a otro en el secundario; y transformadores de potencial (TP), cuya función principal es transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente. Estos valores sirven como lecturas en tiempo real para instrumentos de medición, control o protección que requieran señales de corriente o voltaje.

  8. Barras o buses. Son las terminales de conexión por fase.

Instalaciones eléctricas residenciales - Diagrama de un sistema eléctrico
El sistema eléctrico está compuesto por las centrales generadoras, líneas de transporte, subestaciones, líneas de distribución y centros de consumo.

Los sistemas de una subestación son:

  • Sistema de protección contra sobrevoltaje y sobrecorriente
  • Sistema de medición y control
  • Sistema de barras colectoras o buses
  • Sistemas auxiliares: sistema de enfriamiento, filtrado de aceite, presión etc.

Número de circuitos mínimos para una casa habitación

2013/05/24

Instalaciones eléctricas residenciales - Electricista instalando centro de carga

Siguiendo los criterios establecidos en la NOM-001-SEDE vigente, en una casa habitación de hasta 90 m2, el numero de circuitos derivados mínimos a instalar es de 5. Estos circuitos son:

  1. Al menos 2 circuitos de 15 A con calibre 14 AWG para vivo y neutro, 14 AWG para el hilo de tierra, en tubería de 16 mm (1/2"), para alumbrado y contactos de uso general, en los que se suelen conectar aparatos de muy bajo consumo. Dividir el alumbrado en 2 o más circuitos evitará que en caso de una falla en alguno de ellos, nos quedemos sin energía eléctrica en toda la vivienda. Estos circuitos pueden servir para distribuir el alumbrado y los contactos de lugares como la sala o estancia, y las recámaras. En viviendas mayores a 90 m², aumentaría a más de 2 circuitos según el tamaño de la vivienda. En general se debe proyectar un circuito de alumbrado y contactos de uso general por cada 45 m² de área construida habitable.

  2. 2 circuitos de 20 A con calibre 12 AWG para vivo y neutro, 12 AWG para el hilo de tierra, en tubería de 16 mm (1/2"), para contactos que se usen en aparatos electrodomésticos pequeños y para el refrigerador. Éstos dos circuitos pueden estar distribuidos en el comedor, desayunador, cocina y otras áreas similares.

  3. 1 circuito de 20 A con calibre 12 AWG para vivo y neutro, 12 AWG para el hilo de tierra, en tubería de 16 mm (1/2"), para lavandería (espacio destinado a la lavadora de ropa) que alimente a un solo contacto o contactos dispuestos para lavandería. No puede alimentar otras cosas.


Para la realización de estos circuitos las cajas de registro y chalupa deben estar instaladas de manera profesional lo más al ras posible para que pueda utilizarse la tornillería que traen los accesorios, no deben saturarse con conductores ya que esto produce calentamiento.

Las tuberías tampoco deben saturarse con conductores, la Norma permite que se utilice el 40% de la sección transversal de una tubería, por ejemplo: en un tubo de 16 mm podrán alojarse cuando más dos circuitos como los aquí mencionados.

Para el entubado de estos circuitos en muros y techos, se suele utilizar tubería conduit de polietileno flexible, ya que por sus características y seguridad permite la versatilidad de la instalaciones eléctricas residenciales.

El centro de carga debe permitir que se instalen los circuitos derivados mínimos requeridos y debe tener holgura para futuras ampliaciones, por ejemplo, para el caso de la vivienda de 50 m² un centro de carga monofásico para 6 circuitos derivados sería apropiado. No debe instalarse en lugares ocultos, como alacenas, ni en lugares húmedos, como cuartos de baño o a la intemperie.

8 consejos para el tendido de tubo conduit

2013/05/23

Instalaciones eléctricas residenciales - Tendido de tubo conduit flexible en azotea

En esta ocasión te presentamos varias recomendaciones para el tendido de tubería conduit flexible, incluyendo la fijación de registros y bajadas, antes del colado de losas y estructuras de concreto. Estas recomendaciones son esenciales para poder realizar una instalación eléctrica segura, eficiente y de calidad.

Recuerda que en toda construcción debe existir un proyecto eléctrico en el que se determine la cantidad y el diámetro de las tuberías. Es importante hacer un buen proyecto eléctrico antes de construir, pues con frecuencia se inicia la obra sin tomar en cuenta nuestra opinión sobre la cantidad y el diámetro de los tubos conduit y los registros. Si el tendido de tuberías es deficiente, aun siendo electricistas calificados nos será imposible hacer un buen trabajo, porque no tendremos espacio suficiente para alojar la cantidad de conductores necesarios, lo que demerita la calidad y la funcionalidad de la instalación eléctrica.

  1. La primera recomendación es realizar un proyecto que considere los aspectos arquitectónicos y de instalaciones eléctricas, hidrosanitarias y de gas antes de construir; de lo contrario, terminada la obra civil, será necesario hacer ranuras en muros y losas, procedimiento que ocasiona daños a las estructuras. El proyecto eléctrico debe calcular la cantidad suficiente de tubos conduit y el diámetro adecuado de éstas, a fin de garantizar la canalización y la protección de los diferentes elementos de la instalación eléctrica.

  2. El tendido de la tubería conduit puede ir doble en caso de ser necesario; es mejor introducir doble tubería de 3/4" que una sola de mayor diámetro, ya que ésta puede debilitar la resistencia de las losas y de las estructuras de concreto que se fabrican cada vez más delgadas para reducir costos, sobre todo en construcciones de interés social. Por otra parte, si la tubería es demasiado gruesa, se dificulta la conexión a registros que rara vez tienen habilitadas las entradas para diámetros de 1". Adicionalmente, el factor de relleno (espacio de una tubería disponible para el cableado en relación con el espacio total interior) y el factor de corrección por agrupamiento son más severos en una sola tubería que si repartimos el cableado en dos tubos paralelos.

  3. Cuando los muros son de block hueco, es preferible introducir las tuberías desde que se está construyendo el muro (tal y como se hace con las varillas de los castillos ahogados) a tener que hacer ranuras después, porque el golpeteo y la vibración dañan los acabados (aplanados, azulejos y losetas, etc.) y otros elementos susceptibles.


  4. En losas y estructuras de concreto armado es muy conveniente usar tubo conduit flexible de 3/4", de preferencia extra resistente. Es muy importante asegurarnos de utilizar tubería conduit flexible de buena calidad, que garantice la resistencia al resistencia al aplastamiento, al impacto, a la humedad, al ataque de sustancias químicas, resistencia dieléctrica de aislamiento, resistencia a altas temperaturas, al esfuerzo de curvatura sin reducir más del 5% su diámetro interno y, en el caso de losas y muros de tablaroca, resistencia a la propagación del fuego.

  5. Si el tubo conduit quedara corto, puede unirse a otro tramo mediante coples. Esto permite ahorrar tiempo, esfuerzo, material y, por lo tanto, dinero.

  6. Otro aspecto importante es la sujeción de tuberías y registros a la cimbra (entarimado de madera o de metal para soportar el colado de concreto) o a las varillas del armado. La sujeción generalmente se hace con alambre recocido, pero es mejor el uso de cinchos de plástico o de rafia. El amarre debe ser firme sin excederse porque la tubería puede ahorcarse o reducir severamente su sección transversal, lo que ocasionaría problemas a la hora del cableado.

  7. También es muy importante proteger los registros y las entradas de las tuberías con los tapones de plástico, para evitar que el concreto las invada o las obstruya.

  8. Considerando que buena parte de nuestro éxito al realizar una instalación eléctrica depende del adecuado tendido de las tuberías y su cuidado en el momento del colado, es muy conveniente mantener buen trato con los albañiles y, de ser posible, estar presentes durante esta etapa de la construcción para asegurarnos de su buen manejo.

Cálculo de una instalación eléctrica residencial monofásica de dos hilos

2013/05/22

En entradas anteriores hemos presentado artículos de la NOM-001-SEDE vigente para el cálculo de los circuitos de una instalación eléctrica; esta ocasión nos dedicaremos a aplicar esos artículos, dando por hecho que tenemos conocimientos previos.

Esta vez realizaremos el cálculo de los conductores y diámetro de tubería de una instalación eléctrica residencial monofásica a partir de una carga previamente calculada.

Procedimiento:

Se tiene un proyecto de instalación eléctrica cuya carga total suma 4.5 kW.

Dado que la potencia demandada es menor a 5 kW, sabemos que es una instalación monofásica. Adicionalmente, consideraremos un factor de potencia (f.p.) de 0.9, un factor de demanda de 0.7 que se ubica en un lugar en el que la temperatura es aproximadamente de 33º.

Procedemos ahora a determinar la corriente:

P=4,900 W. (que es equivalente a 4.9 kW)

De la ley de Watt

Instalaciones eléctricas residenciales - Ley de Watt para corriente alterna

despejamos la corriente:

Instalaciones eléctricas residenciales - Intensidad de la corriente alterna de acuerdo a la Ley de Watt

Con los datos tenemos que:

Instalaciones eléctricas residenciales - Ejemplo de cálculo de corriente alterna usando la Ley de Watt

Aplicando el factor de demanda, la corriente (I2) es:

Instalaciones eléctricas residenciales - Fórmula para el cálculo de corriente eléctrica corregida por factor de demanda

Con lo datos obtenemos que:

Instalaciones eléctricas residenciales - Ejemplo de cálculo de corriente corregida por factor de demanda

De la tabla 310-16 de la NOM-001-SEDE vigente, buscamos un conductor tipo THW y lo encontramos en la columna de 75º. El conductor es de calibre 10 con 35 A de conducción y esto nos permite tener un buen margen de seguridad.

Instalaciones eléctricas residenciales - Tabla de capacidad de conducción de corriente por temperatura

Sin embargo, la tabla indica que estos valores son para temperatura ambiente de 30º, por lo que debemos aplicar el factor de corrección que se muestra en la segunda sección de la tabla 310-16. De aquí seleccionamos el factor de corrección adecuado a la temperatura ambiente que tenemos.

Instalaciones eléctricas residenciales - Tabla de corrección por temperatura para conductores eléctricos

Esta tabla nos indica que para una temperatura ambiente distinta a 30 ºC, debemos aplicar el factor de corrección a la capacidad de conducción de corriente seleccionada anteriormente. Entonces, si la capacidad de conducción del conductor THW calibre 10 a 75 ºC fue de 35 A, al aplicar el factor de corrección obtenemos una capacidad de conducción real (IRC).

Resulta evidente que existe una disminución real de la conducción de corriente para cualquier conductor a temperatura ambiente distinta a 30 ºC.

Entonces si comparamos la IRC y la I2, notaremos que la conducción del conductor calibre 10 aún está por arriba de la corriente I2, y daremos por entendido que es el correcto para el alimentador principal.

La siguiente parte consiste en considerar todavía el factor de corrección por agrupamiento, el cual depende directamente del número de conductores alojados en la tubería, ya que al estar juntos generan calor y éste influye también sobre la capacidad de conducción del conductor eléctrico.


Supongamos que por necesidad están alojados los 2 conductores alimentadores principales de calibre 10 en cualquier tramo de la tubería, pero además están alojados otros 6 conductores, de los cuales 4 son calibre 12 y los otros 2 de calibre 14. En total son 8 conductores. Utilizaremos la tabla 310-15(g).

Instalaciones eléctricas residenciales - Factores de ajuste por agrupamiento

Como notamos, se presenta una disminución en la capacidad efectiva de conducción a un 70% para conductores en estas condiciones de agrupamiento, entonces, la capacidad del conductor seleccionado, que ya se había reducido a 32.9 por el factor de corrección por temperatura, se reduce a:

Instalaciones eléctricas residenciales - Ejemplo de factor de corrección por agrupamiento

Este resultado nos indica que el calibre seleccionado bajo estas condiciones no resulta correcto por lo que tendremos que seleccionar un nuevo calibre de la tabla 310-16, éste puede ser el No. 8, porque está diseñado para conducir hasta 50 A a 75 ºC como temperatura máxima de operación.

De esta manera hacemos los cálculos correspondientes para comprobar que es el calibre correcto. Primero aplicamos el factor de corrección por temperatura:

Instalaciones eléctricas residenciales - Ejemplo de factor de corrección por temperatura 2

Ahora aplicamos el factor de agrupamiento:

Instalaciones eléctricas residenciales - Ejemplo de factor de agrupamiento

El resultado es 32.9 A, que cubre en buena manera la corriente I2 que fue de 31.76 A.

En conclusión, para este caso utilizamos 2 conductores (cable de fase y cable neutro) calibre 8 a 75 ºC como temperatura máxima de operación. Si queremos colocar un conductor adicional para la conexión a tierra en todos los contactos y aparatos que lo requieran, tenemos que llevar un conductor calibre 10 en color verde desde el interruptor principal, considerando una protección con interruptores termomagnéticos de 30 A, según tabla 250-95 de la norma.

Instalaciones eléctricas residenciales - Tabla tamaño de conductores de puesta a tierra

La siguiente parte consistirá en calcular el diámetro de la tubería, con la consideración anterior de los 8 conductores comunes más el conductor de tierra. Tenemos en total 9 conductores de los siguientes calibres: calibre 8 (dos); calibre 10 (uno), calibre 12 (cuatro) y calibre 14 (dos).

Iniciamos sumando las áreas de los conductores:

Instalaciones eléctricas residenciales - Cálculo de diámetro de tubos conduit

Ahora usando la tabla 10-1 para diámetros de tubería:

Instalaciones eléctricas residenciales - Factores de relleno en tubo conduit

El área de ocupación es del 40% para más de dos conductores. Usando la tabla 10-4 correspondiente a las dimensiones de tubo conduit, observamos que la designación 21, es decir, tubería de 3/4 puede alojar hasta 137 mm² de lo que concluimos que éste es el diámetro adecuado, no sin antes mencionar que es posible usar una tubería de mayor diámetro, por ejemplo, designación 27 correspondiente a 1 pulgada.

Instalaciones eléctricas residenciales - Dimensiones de tubo conduit metálico y conductores

Espero que esta explicación sea de utilidad en el desarrollo de tu trabajo. Continuaremos abordando la NOM-001-SEDE vigente en el próximo entradas de este blog.

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