Circuitos alimentadores en instalaciones eléctricas residenciales

La NOM-001-SEDE-2012 es la norma actual aplicable a todas las instalaciones eléctricas, desde las residenciales hasta las industriales. En este número actualizaremos algunos términos, útiles en el trabajo diario.

El objetivo de la NOM-001-SEDE-2012 es establecer las especificaciones y lineamientos de carácter técnico que tienen que cubrir las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica, a fin de que ofrezcan condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades, en lo referente a la protección contra:

• Choques eléctricos


• Efectos térmicos


• Sobrecorrientes


• Corrientes de falla


• Sobretensiones

El cumplimiento de las disposiciones indicadas en esta norma garantiza el uso de la energía eléctrica en forma segura; no intenta ser una guía de diseño, ni un manual de instrucciones para personas no calificadas, por lo cual los trabajos del sistema eléctrico deben ser realizados por personal calificado y certificado.

Los métodos de cableado para la NOM-001-SEDE-2012 son todos aquellos en los cuales los conductores, protecciones, apartarrayos y supresores de picos, están considerados. Ahí se encuentran también los sistemas de tierra, alimentadores y circuitos derivados.

¿Qué son los circuitos alimentadores?

Los alimentadores son los que suministran energía a las cargas de los circuitos derivados, como se muestra en el siguiente diagrama unifilar:

Los alimentadores pueden ser de dos tipos:

1. De hasta 600 V.


2. Más de 600 V.

Ver también: Circuitos alimentadores (parte III)

En el caso de las instalaciones eléctricas residenciales, los alimentadores son de hasta 600 V; por lo tanto los conductores de los alimentadores deben tener una ampacidad (corriente máxima), que cumpla con las siguientes tres características:

1. No debe ser menor a la suma de las cargas en los circuitos derivados alimentados.


2. Cubrir las demandas de las cargas adicionales, como por ejemplo aires acondicionados que no hayan sido considerados como alumbrado general, o circuitos de alimentación generales o para pequeños electrodomésticos.


3. Si la vivienda se encontrara en una granja, deben considerarse aspectos adicionales y específicos, debido a que pueden presentarse circuitos para secado o calefacción.

¿Cuál es el tamaño mínimo de los conductores del circuito alimentador?

En general el tamaño mínimo del conductor del circuito alimentador, antes de la aplicación de cualquier ajuste o de factores de corrección, debe tener una ampacidad permisible no menor a la carga no continua, más el 125 por ciento de la carga continua; a menos que el ensamble, incluyendo los dispositivos de sobrecorriente que protegen los alimentadores, esté aprobado para operación al 100 por ciento de su valor nominal. Si esto ocurre, entonces se permitirá que la ampacidad de los conductores de los alimentadores no sea menor a la suma de la carga continua, más la carga no continua.

Por otro lado, se permite que los conductores puestos a tierra que no están conectados a un dispositivo de protección contra sobrecorriente se dimensionen al 100 por ciento de las cargas continuas y no continuas.

Cuando lleven el total de la carga alimentada por los conductores de acometida, la ampacidad de los conductores del alimentador no debe ser menor a la de éstos (55 amperes o menos). En el caso específico de los conductores de unidades de vivienda individuales o de casas móviles, no es necesario que los conductores de los alimentadores sean mayores que los de acometida. Sin embargo deberán tener un tamaño que evite una caída de tensión superior al 3 por ciento en la salida más lejana para cargas de fuerza, calefacción, alumbrado o cualquier combinación de ellas, y en los que la caída máxima de tensión de los circuitos alimentadores y derivados hasta la salida más lejana no supere el 5 por ciento; esto ofrecerá una eficiencia de funcionamiento razonable.

Para alimentadores de hasta 600 V, la ampacidad de los conductores puede ser determinada mediante el uso de tablas, con la aplicación de sus respectivos factores de ajuste y la corrección de temperatura, para el valor nominal de temperatura del conductor, siempre que la ampacidad corregida y ajustada no exceda la ampacidad para el valor nominal, o bajo la supervisión de ingeniería.

El tamaño del conductor puesto a tierra del circuito alimentador, cuando esté instalado, no debe ser menor al exigido en la Tabla 250-122, excepto cuando los conductores puestos a tierra estén instalados en paralelo, en canalizaciones múltiples o cables.

3 componentes de un circuito eléctrico y 4 formas de combinarlos

El circuito eléctrico permite la conexión y funcionamiento de diferentes elementos de consumo energético; pueden estar constituidos por una fuente de corriente continua o alterna.

En una entrada anterior se habló sobre la historia de la electricidad desde los primeros indicios de su estudio, esta vez toca el turno al análisis de circuitos eléctricos; para ello necesitas entender qué es un circuito eléctrico.

Si se analiza una aplicación concreta, como una lámpara instalada en una habitación, se pueden identificar fácilmente los siguientes elementos que constituyen un circuito eléctrico:

1. Fuente de energía eléctrica, como la pila en la linterna o el contacto en la instalación doméstica.


2. Un material conductor que permita la circulación de la corriente eléctrica, desde la fuente hasta el elemento receptor o carga.


3. El receptor, que absorbe la energía eléctrica y la convierte en energía luminosa; es el foco.

Siguiendo esta idea, se puede afirmar que un circuito eléctrico es un conjunto de elementos correctamente interrelacionados, que permite el establecimiento de una corriente eléctrica y su transformación en energía utilizable para cada aplicación concreta, por ejemplo iluminar una habitación.

Ver también: El Circuito Básico (la forma en que controlamos a la electricidad)

La interacción implica que los distintos elementos tienen que estar conectados eléctricamente, de modo que sus partes metálicas situadas en los terminales de conexión se mantengan en contacto para permitir el paso de la corriente.

En una configuración como la mencionada del foco siempre encendido, para facilitar su conexión y desconexión se introduce en el circuito eléctrico un elemento de control, en este caso un interruptor, que permite actuar a voluntad sobre el circuito. Si el circuito eléctrico está interrumpido en algún punto, sea por la acción del interruptor, por la mala conexión de los distintos elementos con el conductor, o bien por la fusión del elemento receptor, se dice que el circuito está abierto y no permitirá la transformación y el aprovechamiento de la energía eléctrica. Si, por el contrario, existe continuidad eléctrica como para iluminar una habitación, el circuito está cerrado.

Con un análisis más conciso y teórico, conocerás la forma en que se determinan los parámetros eléctricos básicos, para lo anterior nos referiremos a la Ley de Ohm y a la también llamada Ley de Watt, que es una variante de la Ley de Ohm en términos únicamente de corriente y tensión eléctrica.

1. Comencemos con el siguiente circuito básico.
   
   
   
   
   Determinar la I TOTAL es simple, solamente se debe aplicar la Ley de Ohm de forma directa.
   
   I=E/R; aplicando directamente queda como: I=(50 Vcd)/(10Ω)=5A.
   
   Ahora determinemos otro parámetro sobre el mismo circuito, cambiando los valores.
   
   
   
   
   Este parámetro se obtiene despejando la Ley de Ohm.
   
   R=E/I; queda de la siguiente forma:
   
   
   
   
   Hasta aquí todo es aplicación directa; puedes obtener la potencia del segundo ejemplo, aplicando la Ley de Watt:
   
   P=E×I
   
   P=60×15=900 W; para el primer ejemplo es 250 W.
   
   Definir la corriente junto con la potencia es uno de los parámetros más utilizados para determinar conductores y protecciones, en el caso de la instalación eléctrica; para el análisis de circuitos adicional a lo anterior se pueden realizar distintos cálculos. Continuaremos entonces con determinar valores de resistencia, para ello se aplicarán las configuraciones en serie y paralelo.
   
   
2. La configuración de resistencias en serie es simple; están conectadas una tras de otra y sólo comparten una terminal.
   
   La forma de determinar la resistencia entre los puntos A y B es sumar los valores de resistencia, para la imagen sería:
   
   
   
   
   
3. En otro caso, se tiene una configuración de resistencias en paralelo, la fórmula a aplicar es distinta ya que en los puntos A y B se determina de la siguiente forma:
   
   
   
   
   La solución para el circuito la encuentras aplicando la fórmula de resistencias en paralelo:
   
   
   
   
   
4. Para circuitos mixtos, los cuales involucran resistencias en serie y en paralelo, la solución consiste simplemente en aplicar ambas fórmulas de forma ordenada, primero se resuelven las resistencias en paralelo y posteriormente las resistencias en serie.
   
   
   
   
   La solución de este circuito, parte con solucionar las resistencias en paralelo.
   
   Cuando hacemos esto, obtenemos un circuito en serie, que es la reducción del circuito combinado o mixto.
   
   El último paso es sumar ambas resistencias:
   
   
   
   
   De los circuitos mixtos tenemos varios casos, en una próxima entrada resolveremos a detalle otro circuito donde es necesario obtener valores de corriente en resistencias en paralelo y determinar las potencias para cada una de ellas.

Mientras los niños se bañan... ¡también pueden quemarse!

Las instalaciones eléctricas residenciales no son la única causa de riesgo de quemaduras para los niños. Por no supervisar ni tener la suficiente precaución, un familiar puede dañar severamente a un niño mientras lo baña.

El manejo y supervisión de las instalaciones, ya sean fijas o acondicionadas, así como de los elementos necesarios para asearse, debe ser una prioridad cuando se trata de menores de edad.

Y es que la principal causa de quemaduras en niños son las escaldaduras, ya sea por derrame o inmersión con líquidos calientes. Por ello, un adulto debe tener sumo cuidado a la hora de bañar a un menor.

CASOS QUE PUDIERON EVITARSE

1. Mónica y Carlitos

Mónica está preparando el baño para su hijo de 4 años. Deposita en una tinaja el agua que previamente había calentado en el bracero y la deja en el suelo, mientras va al patio por una cubeta con agua fría.

Carlitos la está esperando jugando con su patito de hule; sin darse cuenta, resbala y se tira encima el agua, por lo que termina quemado.


2. La tía Alfonsina

La tía Alfonsina prepara la tina. Cuando checa con su mano que el agua tiene la temperatura adecuada, mete a su sobrina de 2 años. De repente, suena el teléfono y sale a contestar.

María, la nena, está chapoteando feliz de la vida, pero al agarrase de la llave abre el chorro de agua caliente y en cuestión de segundos se quema terriblemente.


Ver también: 2 factores determinantes para un choque eléctrico


3. El niño grande

Javier, de 12 años, está a punto de entrar a la regadera; se confía que la temperatura es soportable y se mete a bañar. Segundos después, en la cocina, su hermana abre el agua fría, lo que provoca que en la regadera sólo salga agua muy caliente; Javier se quema.

Estos son casos reales, y por increíbles que parezcan, terminaron registrando niños con quemaduras de alto riesgo. Ahora los pacientes, independientemente del dolor, deben soportar un largo tratamiento intensivo; han pasado años y aún continúan en rehabilitación.

Estos tres casos se pudieron haber evitado si los adultos a cargo hubieran tenido la precaución necesaria.

Por esto, hacemos énfasis en nuestro consejo: “No te confíes, el descuido puede derivar en agonía, e incluso provocar la muerte a quienes más quieres”.

5 CONSEJOS BÁSICOS

1. Si utilizas una tina o similar para bañar a un menor, vierte primero agua fría y témplala con un poco de agua caliente, nunca hirviendo.


2. Nunca coloques cubetas de agua caliente en el suelo.


3. Jamás dejes a los niños solos durante el proceso del baño.


4. Verifica que la temperatura del agua sea la correcta.


5. Recuerda que la piel de un niño es más sensible, por lo que su baño debe hacerse con agua tibia.

Estos son algunos consejos de Fundación Michou y Mau. Comparte con tus amigos y familiares, qué más pueden hacer para evitar que los niños se quemen durante el baño.

¿Qué tan verdes son los diodos?

El verde es un color muy importante en la vida del hombre, psicológicamente se le atribuye ser un color de mediación entre lo cálido del rojo y lo frío del azul.

En el mundo de la construcción, la ingeniería eléctrica y la iluminación, el pensamiento “verde” ha tomado gran importancia, esto se debe a la preocupación generalizada que tenemos por la optimización de los recursos así como el impacto ambiental de las tecnologías que usamos todos los días.

En la iluminación esto se traduce en eficiencia energética, es decir, la cantidad de lúmenes que nos entrega una lámpara por cada watt que consume, y también en el uso de tecnologías de libres componentes que al desecharlos de manera inadecuada puedan contaminar el medio ambiente.

Los diodos emisores de luz son una tecnología que cuenta con las características necesarias para ser denominada como tecnología verde, ya que un LED de buena calidad tiene una vida útil promedio mayor de 50,000 horas, lo que equivale a una eficiencia energética de más de 50 lúmenes por cada watt. Estas características hacen que los LEDs profesionales sean una tecnología sostenible y con bajo impacto ambiental, además de tener una relación costo-beneficio que invita a utilizarla. El verde es un color que tiene un lazo muy fuerte con los LEDs, ya que ambos son frecuentemente relacionados con un espíritu natural y ecologista.

Además de ser una tecnología de conciencia verde, dentro de los diodos emisores de luz encontramos fuentes que también son de este color. En el mundo de los LEDs, el segundo color desarrollado fue el verde; al igual que su antecesor, el LED rojo, en un principio fue una fuente luminosa de baja intensidad, lo que significa que era imposible usar este dispositivo para iluminar un edificio.

El verde es un color que tiene un lazo muy fuerte con los LEDs, ya que ambos son frecuentemente relacionados con un espíritu natural y ecologista.

El LED verde está construido con un elemento semiconductor llamado Galio (Ga) que combinado con fósforo (F) o Nitruro da como resultado Fosfuro de Galio (GaP) y Nitruro de Galio (GaN), compuestos que ofrecen una fuente monocromática de entre 555 nm para el GaP y 525 nm para el GaN.

Ver también: El color rojo de los leds

Estas longitudes de onda permiten que el ojo humano lo reconozca de manera más sencilla que al LED rojo, por lo que rápidamente se comenzó a utilizar en señalizaciones de tránsito y anuncios luminosos, entre los que destacan las señales de emergencia y rutas de evacuación.

Según el observador fotométrico patrón para la visión fotópica definido por la Comisión Internacional de Iluminadores, la longitud de onda de 555 nm es donde el ojo humano adquiere un nivel de respuesta más alto, el verde entonces adquiere una relevancia especial, pues es el color que el ojo humano detecta con mayor facilidad.

La fácil detección de esta fuente se debe a que nuestra respuesta a las ondas electromagnéticas se encuentra alrededor de los 250 nm, es por ello que tenemos la capacidad para distinguir con facilidad una gran variedad de verdes.

Revisando los estudios realizados por Eva Heller para su libro “Psicología del color”, nos encontramos con que el verde es un color percibido como independiente cromáticamente hablando. Tal vez esto se debe a que aún cuando es un color secundario, formado por el maridaje del azul y el amarillo, según la escuela Gestalt se adopta más fácilmente que los también secundarios violeta y naranja.

Éstas son sólo algunas de las razones por las que el color verde tiene gran importancia en el mundo del diseño de iluminación y la vida cotidiana, lo que nos recuerda que el usar tecnologías que permitan la optimización de recursos y posean una baja huella medioambiental es de gran importancia para todos, y además no está peleado con tener gran impacto estético y vanguardia tecnológica.

4 causas de pérdidas en sistemas de bombeo de agua potable

Las pérdidas que se presentan en un sistema de bombeo deben corregirse con base en lo establecido por la "NOM-006-ENER-1995, Eficiencia energética electromecánica en sistemas de bombeo para pozo profundo en operación. Límites y método de prueba". En este sistema, las pérdidas que pueden presentarse son:

Pérdidas de carga

Ocasionadas por la velocidad del fluido y fricción. Es directamente proporcional a la velocidad del fluido en la tubería, así como de la rugosidad y longitud de la conducción, y la cantidad y tipo de accesorios que ésta contenga.



Pérdidas en la bomba

Provocadas por turbulencias, fricción y fugas de la bomba. Están en función del diseño de ésta, así como de las características de carga y capacidad de operación. Éstas suelen ser las mayores, de ahí la relevancia de una adecuada selección de la bomba para las condiciones de operación particulares de la red de agua potable.



Pérdidas en la distribución

Se derivan de la fricción en las paredes de la tubería y accesorios. Suelen ser pequeñas.



Pérdidas en el motor

Están constituidas por las pérdidas eléctricas, magnéticas y mecánicas inherentes al motor. Éstas pueden ser bajas en el caso de motores de alta eficiencia trabajando a un buen factor de carga; y muy altas en el caso de motores de eficiencia estándar mal reparados, trabajando a un bajo factor de carga.

Ver también: 7 consejos para la instalación de un sistema de bombeo

En un diagrama de Sanky, se puede apreciar claramente que las mayores pérdidas se presentan en el sistema motobomba y en la distribución de agua, a través de la red. En el siguiente ejemplo, el caso se ilustra con los datos de un sistema particular de bombeo de agua potable, desde la fuente de suministro eléctrico hasta la red de distribución de agua a los hogares.

Esta situación, en general, abre un nicho de oportunidad para desarrollar y aplicar tecnologías eficientes en los sistemas de bombeo municipal, para proveer de agua potable a sus poblaciones, así como para reducir el consumo de energía eléctrica y evitar el desperdicio del vital líquido.

1. La energía eléctrica se transforma en energía mecánica en el motor, y ésta entra a la bomba para ser transferida al agua como una combinación de energía potencial y cinética, necesaria para vencer la altura y fricción de la red de distribución de agua potable.
   
   



2. La eficiencia electromecánica de un sistema compuesto por motor–bomba, se determina con la ecuación:
   
   
   
   
   
3. La potencia (Potencia de salida Ps) que se inyecta al agua, en un sistema de bombeo, se puede determinar con la ecuación:
   
   
   PS=qv ρgH
   
   
   Donde:
   
   qv representa el flujo volumétrico en m³/s
   ρ se refiere a la densidad del agua bombeada, en kg/m³
   g es la aceleración de la gravedad, en m/s²
   H es la carga total bombeada, en m
   
   
4. En términos más simples, resulta que a mayor profundidad de donde se extrae el agua, se requiere de mayor cantidad de energía y, de forma simultánea, a mayor cantidad de agua; mayor cantidad de energía.
   
   
5. La energía que entra al sistema (Pe) queda representada por la energía eléctrica con la ecuación:
   
   
   Pe=√3 VIFP
   
   Donde:
   
   V es tensión eléctrica, en voltios
   I es corriente eléctrica, en amperios
   FP es Factor de Potencia, adimensional

El siguiente video nos muestra las ventajas del cumplimiento de la eficiencia energética en los sistemas de bombeo: