Electricidad I - Prácticas Y Teoría Bá¡Sica [José Manzano Orrego]

ELECTRICIDAD I

J. José Manzano Orrego

Teoría básica y prácticas

Electricidad I, teoría básica y prácticas

© J. José Manzano Orrego

© MARCOMBO, EDICIONES TÉCNICAS 2008 MARCOMBO, S.A. Gran Via de les Corts Catalanes 594 08007 Barcelona (España) www.marcombo.com

Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, incluidos la reprografía y el tratamiento informático, así como la distribución de ejemplares mediante alquiler o préstamo públicos.

ISBN: 978-84-267-1456-5

Diseño y Diagramación: OCT - Organización Ciencia y TecnologíaDiseñadora: Milena Buenaventura Valencia

D.L.:

www.marcombo.com

PRÓLOGOElectricidad I, teoría básica y prácticas, es un tratado sobre el aprendizaje práctico de electricidad partiendo de cero, siguiendo un orden ascendente y progresivo en dificultad, acompañado de ejercicios que ponen a prueba el grado de asimilación de cada uno de los temas.

Su contenido puede dividirse en tres partes:

Una introductoria de conocimiento de herramientas y manejo de las mismas, con ejercicios sencillos.

La segunda parte trata los circuitos básicos de instalaciones de la vivienda, terminando con la aplicación del nuevo REBT para el cálculo de la instalación eléctrica de un edificio de viviendas.

La tercera parte está dedicada a las medidas eléctricas básicas que debe conocer un instalador de este tipo de circuitos.

Son destacables la originalidad y ventajas de la obra: es diferente a los textos que se encuentran en el mercado, puesto que en cada tema se trata un circuito del que se hacen las tres representaciones normalizadas (funcional, multifilar y unifilar). De los componentes de cada circuito se aporta toda la información necesaria, así como fotografías de su aspecto comercial. Además, para cada uno de ellos se plantea un análisis del circuito y un esquema de tubos en que el estudiante ha de distribuir su circuito.

Esta obra está dirigida a todas aquellas personas relacionadas con la electricidad práctica, bien por cursar enseñanzas de formación profesional o por desarrollar tareas profesionales en la empresa relacionadas con el montaje y mantenimiento de circuitos eléctricos.

Para obtener el máximo rendimiento de la obra es necesario seguir el orden consecutivo y avanzar a medida que se van asimilando conceptos, puesto que para poder montar un circuito es necesario saber hacer algunas operaciones mecánicas previas o haber entendido el ejercicio anterior.

Al realizar cada tema, el estudiante tratará de entender el esquema de conexiones a realizar. Para ello deberá:

iv

J. JOSÉ MANZANO ORREGO

1. Dibujar el esquema eléctrico sobre el esquema de tubos que utilizará en el montaje, una vez montado y comprobado el buen funcionamiento.

2. Realizar las comprobaciones propuestas y dar respuestas razonadas desde el punto de vista técnico.

3. Culminar el análisis completando los esquemas o cálculos pedidos.

Deseo que estos temas ayuden al aprendizaje del montaje de circuitos eléctricos, a la vez que sirvan de inicio al estudio del mundo de la electricidad en sus diferentes aplicaciones. A la vez espero haber alcanzado todas las expectativas de los lectores.

Quiero agradecer desde aquí la colaboración de las personas que de una u otra forma me han facilitado datos necesarios para la elaboración de estos temas, así como de las firmas comerciales que me han permitido utilizar fotos de sus materiales; a mis alumnos, que durante muchos años me han permitido ir puliendo estos temas; a mis padres, que se esforzaron para que yo pudiera estudiar electricidad; y a mis hijas y mi esposa, que me apoyan siempre.

El autor

PRÓLOGO

Capítulo 1SÍMBOLOS ELÉCTRICOS ....................................................1Introducción 2

Contenido 2

Objetivos 2

1.1 SÍMBOLOS ELÉCTRICOS 2

1.2 PRÁCTICAS A REALIZAR 7

1.3 AUTOEVALUACIÓN 7

Capítulo 2HERRAMIENTAS MÁS USADAS EN ELECTRICIDAD ............................... 9 Introducción 10

Contenido 10

Objetivos 10

2.1 NORMAS BÁSICAS DE PREVENCIÓN 11 2.1.1 Normas que debe observar el trabajador 11 2.1.2 Normas que deben observar las empresas 12 2.2 HERRAMIENTAS MÁS USADAS 12 2.3 CONSEJOS BÁSICOS SOBRE ALGUNAS HERRAMIENTAS MÁS USADAS 17 2.3.1 Alicate universal 18 2.3.2 Destornilladores 18 2.3.3 Navaja 19 2.3.4 Llaves ajustables y fi jas 19 2.3.5 Montaje correcto del mango de la lima 20 2.3.6 Formas correctas de realizar cortes con la sierra para metales 20

CONTENIDO

vi

2.3.7 Cuidados con los martillos y mazos 21 2.3.8 Altura adecuada del tornillo de banco 21



Capítulo 3CONSTRUCCIÓN DE ANILLAS EN CONDUCTORESELÉCTRICOS RÍGIDOS Y FLEXIBLES ............................................ 23Introducción 24

Contenido 24

Objetivos 24

3.1 ELIMINACIÓN DE AISLANTE EN LOS CONDUCTORES ELECTRICOS 25

3.2 ANILLAS EN CONDUCTOR RÍGIDO 25

3.3 ELIMINACIÓN DE AISLANTE EN LOS CONDUCTORES FLEXIBLES 27

3.4 ANILLAS EN CONDUCTOR FLEXIBLE 27

3.5 COLOCACIÓN DE TERMINALES 29

3.6 MATERIALES NECESARIOS 29



Capítulo 4MONTAJE DE UNA CLAVIJA DE ENCHUFE ..................................... 31Introducción 32

Contenido 32

Objetivos 32

4.1 MONTAJE DE TOMAS DE CORRIENTE O CLAVIJAS 33




Capítulo 5SOLDADURA BLANDA CON SOLDADOR ELÉCTRICO ..............................37Introducción 38

Contenido 38

Objetivos 38

5.1 SOLDAR 39

5.2 LOS MATERIALES PARA SOLDAR 39


vii

5.2.1 El estaño y su composición 39 5.2.2 Presentación comercial del estaño para soldar 39 5.2.3 La pasta desoxidante 41 5.2.4 Cómo utilizar la pasta desoxidante 41

5.3 EL SOLDADOR 41

5.3.1 El soldador eléctrico de resistencia 42 5.3.2 El soldador de intensidad o de calentamiento rápido 42

5.4 MANTENIMIENTO DEL SOLDADOR 43

5.4.1 Limpieza del soldador 43 5.4.2 Desgaste de la punta del soldador de resistencia 44 5.4.3 Reparaciones 45 5.4.4 Mantenimiento del soldador de intensidad 45

5.5 TÉCNICAS PARA HACER UNA BUENA SOLDADURA 46



Capítulo 6EMPALMES CON HILO RÍGIDO ............................................... 47Introducción 48

Contenido 48

Objetivos 48

6.1 ANILLA DE HILO RÍGIDO 49

6.2 EMPALMES POR TORSIÓN 49




Capítulo 7DISEÑO DE LA SILUETA DE UNA CASA ........................................ 51Introducción 52Contenido 52Objetivos 52 7.1 ELIMINACIÓN DE AISLANTE EN LOS CONDUCTORES RÍGIDOS 52 7.2 SOLDADURA DE LOS PUNTOS QUE DAN SOLIDEZ A LA SILUETA 53 7.3 MATERIALES NECESARIOS 54



CONTENIDO

viii

Capítulo 8PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ........................................55Introducción 56

Contenido 56

Objetivos 56

8.1 GENERADOR ELÉCTRICO 56

8.2 CENTRALES HIDROELÉCTRICAS 58

8.3 CENTRALES TERMOELÉCTRICAS 61

8.4 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA 63 8.5 ENERGÍA EOLICA 66 8.6 CENTRALES GEOTÉRMICAS 68 8.7 CENTRAL DE ENERGÍA MAREOMOTRIZ 70 8.8 REDES DE DISTRIBUCIÓN 71 8.9 MATERIALES NECESARIOS 73 8.10 PRÁCTICAS A REALIZAR 73 8.11 AUTOEVALUACIÓN 73

Capítulo 9INICIACIÓN DE LA ELECTRICIDAD ............................................75Introducción 76

Contenido 76Objetivos 76 9.1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN 76 9.2 CONDUCTORES ELÉCTRICOS 77 9.3 ELEMENTOS DE MANDO 79

9.4 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN 81 9.5 RECEPTORES 82 9.6 PORTALAMPARAS 84 9.7 REGLETAS DE CONEXIÓN 85 9.8 CAJAS DE CONEXIONES Y DERIVACIONES 86 9.9 SISTEMAS DE INSTALACIÓN DE LOS CIRCUITOS 87 9.10 MAGNITUDES ELÉCTRICAS 88

9.10.1 Tensión o diferencia de potencial 88 9.10.2 Intensidad de corriente 89 9.10.3 Resistencia eléctrica 89 9.10.4 Ley de Ohm 90

9.11 EJEMPLOS RESUELTOS 90



ix

Capítulo 10PUNTO DE LUZ ACCIONADO POR UN INTERRUPTOR ............................93Introducción 94

Contenido 94

Objetivos 94

10.1 ESQUEMAS ELÉCTRICOS 94

10.1.1 Esquema funcional 95 10.1.2 Esquema multifi lar 95 10.1.3 Esquema unifi lar 95

10.2 INTERRUPTOR UNIPOLAR 95

10.3 DISTRIBUCIÓN DEL CIRCUITO 96




Capítulo 11LAMPARAS CONECTADAS EN SERIE Y ACCIONADAS POR UN INTERRUPTOR ......... 101Introducción 102

Contenido 102

Objetivos 102

11.1 CONEXIONADO DE RECEPTORES EN SERIE 102

11.1.1 Inconvenientes que presenta la conexión de receptores en serie 103

11.1.2 Aplicación de la ley de Ohm al circuito en serie 103





Capítulo 12LÁMPARAS CONECTADAS EN DERIVACIÓNY ACCIONADAS POR UN INTERRUPTOR .........................................109Introducción 110Contenido 110Objetivos 110 12.1 CONEXIONADO DE RECEPTORES EN DERIVACIÓN O PARALELO 110 12.1.1 Características que presenta la conexión de receptores en derivación 111

CONTENIDO

x

12.1.2 Aplicación de la ley de Ohm al circuito en paralelo 111





Capítulo 13LÁMPARAS CONECTADAS EN SERIE Y EN DERIVACIÓN(CIRCUITO MIXTO) Y ACCIONADAS POR UN INTERRUPTOR ........................ 117Introducción 118

Contenido 118

Objetivos 118

13.1 CONEXIONADO DE RECEPTORES EN DERIVACIÓN Y EN SERIE COMBINADOS (CONEXIÓN MIXTA) 118

13.1.1 Características que presenta la conexión mixta de receptores 119 13.1.2 Aplicación de la ley de Ohm al circuito mixto 119





Capítulo 14TOMAS DE CORRIENTE O BASES DE ENCHUFE MONOFÁSICAS .....................125Introducción 126

Contenido 126

Objetivos 126

14.1 TOMAS DE CORRIENTE 126

14.1.1 Partes conductoras 127 14.1.2 Partes aislantes en las tomas de corriente 128 14.1.3 Tomas de corriente aéreas 128 14.1.4 Tomas de corriente de seguridad 129

14.2 TOMAS DE CORRIENTE EN DERIVACIÓN O EN PARALELO 130

14.2.1 Características que presenta la conexión en derivación de tomas de corriente 131






xi

Capítulo 15CONEXIONES PARA LÁMPARAS TIPO ARAÑA ................................... 135Introducción 136

Contenido 136

Objetivos 136

15.1 CONEXIONES PARA EL CIRCUITO DE LÁMPARAS TIPO ARAÑA 136





Capítulo 16CONEXIÓN DE LÁMPARAS EN CASCADA ...................................... 141Introducción 142

Contenido 142

Objetivos 142

16.1 CONMUTADORES 142

16.2 CONEXIÓN DE LÁMPARAS EN CASCADA 143





Capítulo 17LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE CORTO ...................................147Introducción 148

Contenido 148

Objetivos 148

17.1 LÁMPARAS CONMUTADAS Y SU FUNCIONAMIENTO 148





Capítulo 18LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE LARGO ...................................153Introducción 154

CONTENIDO

xii

Contenido 154

Objetivos 154

18.1 CONMUTADAS DE MONTAJE LARGO 154





Capítulo 19LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE LARGO II ................................ 159Introducción 160

Contenido 160

Objetivos 160

19.1 CONMUTADA DE MONTAJE LARGO 160




19.5 AUTOEVALUCIÓN 163

Capítulo 20LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE EN PUENTE ................................. 165Introducción 166

Contenido 166

Objetivos 166

20.1 CONMUTADA EN PUENTE 166 20.2 DISTRIBUCIÓN DEL CIRCUITO 166 20.3 MATERIALES NECESARIOS 167 20.4 PRÁCTICAS A REALIZAR 167 20.5 AUTOEVALUACIÓN 169

Capítulo 21LÁMPARA CONMUTADA DESDE TRES PUNTOS INDISTINTAMENTE .......................171Introducción 172Contenido 172

Objetivos 172

21.1 CONMUTADORES DE CRUCE 172 21.2 CONMUTADA DE CRUCE 173



xiii




Capítulo 22LÁMPARA CONMUTADA DESDE CUATRO PUNTOS INDISTINTAMENTE ..................... 177 Introducción 178

Contenido 178

Objetivos 178

22.1 CONMUTADA DE CRUCE 178





Capítulo 23TIMBRE O ZUMBADOR ACCIONADO DESDE UN PUNTO ........................... 183Introducción 184

Contenido 184

Objetivos 184

23.1 PULSADORES 184

23.2 TIMBRES 185

23.2.1 Timbre de campana 185 23.2.2 Timbre de carillón 186

23.3 ZUMBADORES 187

23.4 SIRENAS 187





Capítulo 24VARIOS TIMBRES O ZUMBADORES ACCIONADOS DESDE UN PUNTO ..................193Introducción 194

Contenido 194

Objetivos 194

24.1 CONEXIÓN DE VARIOS TIMBRES EN PARALELO O EN DERIVACIÓN 194

CONTENIDO

xiv





Capítulo 25DOS TIMBRES ACCIONADOS DESDE VARIOS PUNTOS ............................. 199Introducción 200

Contenido 200

Objetivos 200

25.1 CONEXIÓN DE VARIOS PULSADORES Y TIMBRES EN PARALELO O EN DERIVACIÓN 200





Capítulo 26LÁMPARAS ACCIONADAS DESDE VARIOS PUNTOS POR TELERRUPTOR .................205Introducción 206

Contenido 206

Objetivos 206

26.1 TELERRUPTOR 206



26.4 PRÁCTICAS A REALIZAR 208 26.5 AUTOEVALUACIÓN 211

Capítulo 27ALUMBRADO DE ESCALERA O SIMILARES ..................................... 213Introducción 214Contenido 214Objetivos 214

27.1 AUTOMÁTICOS DE ESCALERAS 214

27.1.1 Térmicos 214 27.1.2 Sistema de péndulo 215 27.1.3 Sistema neumático 216 27.1.4 Sistema electrónico 216


xv





Capítulo 28ALUMBRADO FLUORESCENTE ..................................................... 221Introducción 222

Contenido 222

Objetivos 222

28.1 LÁMPARAS FLUORESCENTES 222

28.1.1 El tubo fl uorescente 223 28.1.2 Arrancador o cebador de destello 224 28.1.3 Reactancia o balastro 225

28.2 ARRANQUE Y FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES 225





Capítulo 29DOS TUBOS FLUORESCENTES EN PARALELO .................................. 231Introducción 232

Contenido 232

Objetivos 232

29.1 LÁMPARAS FLUORESCENTES 232

29.2 EFECTO ESTROBOSCÓPICO 233





Capítulo 30DOS TUBOS FLUORESCENTES EN SERIE ...................................... 237Introducción 238

Contenido 238

Objetivos 238

CONTENIDO

xvi

30.1 CONEXIÓN DE LÁMPARAS FLUORESCENTES EN SERIE 238





Capítulo 31FLUORESCENTES EN PARALELO CON REACTANCIA ELECTRÓNICA .......................... 243Introducción 244

Contenido 244

Objetivos 244

31.1 REACTANCIAS ELECTRÓNICAS 244





Capítulo 32LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO ......................................... 251Introducción 252

Contenido 252

Objetivos 252

32.1 FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA 252

32.2 LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO 253

32.2.1 Encendido y funcionamiento de las lámparas de vapor de mercurio 255

32.3 EFICACIA LUMINOSA DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA 256

32.4 CORRECCIÓN DEL EFECTO ESTROBOSCÓPICO 258

32.5 VIDA ÚTIL DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA 258

32.6 ELEMENTOS AUXILIARES Y SUS CONEXIONES 259

32.7 MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA 262




Capítulo 33PROTECCIÓN DE PERSONAS Y CIRCUITOS .....................................267


xvii

Introducción 268

Contenido 268

Objetivos 268

33.1 DISPOSITIVOS GENERALES DE MANDO Y PROTECCIÓN 269

33.1.1 Composición y características de los cuadros 269 33.1.2 Características principales de los dispositivos de protección 270

33.2 PROTECCIÓN A LAS PERSONAS 270

33.2.1 Interruptores diferenciales 270

33.3 PROTECCIÓN A LOS CIRCUITOS DE SOBREINTENSIDADES 275

33.3.1 Protección contra sobrecargas 276 33.3.2 Protección contra cortocircuitos 276 33.3.3 Cortacircuitos fusibles e interruptores magnetotérmicos 276 33.3.4 Interruptores magnetotérmicos (PIAS) 277 33.3.5 Elección de interruptor magnetotérmico 278 33.3.6 Interruptor de control de potencia (I.C.P.) 278 33.3.7 Localización de defectos en un circuito 280

33.4 PROTECCIÓN DE SOBRETENSIONES 281

33.4.1 Sobretensiones de origen atmosférico 281 33.4.2 Criterios a tener en cuenta para decidir si se pone una protección 282 33.4.3 Elección del limitador de sobretensión 282 33.4.4 Funcionamiento de los limitadores de sobretensión 283 33.4.5 Instalación 284



Capítulo 34PUESTAS A TIERRA ................................................................ 287Introducción 288

Contenido 288

Objetivos 288

34.1 DEFINICIÓN DE PUESTA A TIERRA 289

34.2 IMPORTANCIA DE LA PUESTA A TIERRA 289

34.2.1 Provisional 289 34.2.2 Permanentes 291

34.3 CIRCUITOS DE PUESTA A TIERRA 292

34.3.1 Electrodos 292 34.3.2 Conductores 293 34.3.3 Arquetas de registro y puente de pruebas 296

CONTENIDO

xviii

34.3.4 Estructuras en serie 298

34.4 RESISTENCIAS DE LAS TOMAS DE TIERRA 298

34.5 INTERRUPTORES DIFERENCIALES 301

34.6 REVISIONES DE LAS TOMAS DE TIERRA 301

34.7 PUESTA A TIERRA DE LAS PARTES MÓVILES 290

34.8 PUESTA A TIERRA DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS 302

34.9 PUESTA A TIERRA EN INSTALACIONES GENERADORAS DE BAJA TENSIÓN 303

34.10 INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA EN OBRAS DE CONSTRUCCIÓN 305

34.11 RECEPTORES CON DOBLE AISLAMIENTO 309




Capítulo 35INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE EDIFICIOS ............................................... 311Introducción 312

Contenido 312

Objetivos 312

35.1 PREVISIÓN DE POTENCIA EN UN EDIFICIO DESTINADO A VIVIENDAS 313

35.1.1 Carga correspondiente al conjunto de viviendas 313 35.1.2 Carga correspondiente a los servicios generales del edifi cio 315 35.1.3 Carga correspondiente a locales comerciales y de ofi cinas del edifi cio 315 35.1.4 Carga correspondiente a garajes del edifi cio 316

35.2 CIRCUITOS INTERIORES. PROTECCIÓN GENERAL 317

35.3 ELECTRIFICACIÓN DE COCINAS 322

35.4 ELECTRIFICACIÓN DE CUARTOS DE BAÑO O ASEOS 323

35.5 INSTALACIONES DE ENLACE 326

35.6 ACOMETIDAS 327

35.6.1 Caja general de protección 327 35.6.2 Línea general de alimentación 332

35.7 CENTRALIZACIÓN DE CONTADORES 336

35.8 DERIVACIONES INDIVIDUALES 344

35.8.1 Cálculos para derivaciones individuales 349

35.9 DISPOSITIVOS INDIVIDUALES DE MANDO Y PROTECCIÓN E INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA 353

35.10 INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA 353


xix

35.11 RESOLUCIÓN DE UN CASO PRÁCTICO 354

35.11.1 Previsión de potencia para viviendas 355 35.11.2 Previsión de potencia para servicios generales 356 35.11.3 Previsión de potencia para locales comerciales 356 35.11.4 Previsión de potencia total para el edifi cio 356 35.11.5 Previsión de potencia total en caja general de protección 356 35.11.6 Línea general de alimentación 357 35.11.7 Centralización de contadores 357 35.11.8 Derivaciones individuales 357 35.11.9 Dispositivos individuales de mando y protección, interruptor de control de potencia y circuitos interiores 358

35.12 RESUMEN DE LOS DATOS OBTENIDOS 358

35.13 PRESUPUESTO 359




Capítulo 36INTRODUCCIÓN A LOS APARATOS DE MEDIDAS ELÉCTRICAS ............................ 363Introducción 364

Contenido 364

Objetivos 364

36.1 SIMBOLOGÍA EN LOS APARATOS DE MEDICIÓN 364

36.2 SISTEMA MOTOR DE LOS APARATOS ANALÓGICOS 366

36.3 SISTEMAS Y TIPO DE CORRIENTE 372

36.4 POSICIÓN DE TRABAJO DE LOS APARATOS DE MEDICIÓN 373

36.5 TENSIONES DE PRUEBAS DE AISLAMIENTO 373

36.6 OBSERVACIONES ESPECIALES 374

36.7 ERRORES DE MEDIDA 375

36.7.1 Error absoluto 375 36.7.2 Error relativo porcentual 375 36.7.3 Error relativo referido al fi nal de escala 376 36.7.4 Clase o precisión de un aparato, lo indica el error absoluto máximo referido al fi nal de escala y multiplicado por cien 376

36.8 APARATOS DIGITALES 376



CONTENIDO

xx

Capítulo 37MEDIDAS DE TENSIÓN CON VOLTÍMETROS ............................................ 379Introducción 380

Contenido 380

Objetivos 380

37.1 VOLTÍMETROS ANALÓGICOS 380

37.2 VOLTÍMETROS CON REDUCTOR DE TENSIÓN 382

37.3 VOLTÍMETROS CON TRANSFORMADORES DE TENSIÓN 383

37.4 VOLTÍMETROS DIGITALES 385



Capítulo 38MEDICIONES DE INTENSIDAD CON AMPERÍMETROS ..................................387Introducción 388

Contenido 388

Objetivos 388

38.1 AMPERÍMETROS ANALÓGICOS 388

38.2 AMPLIACIÓN DEL ALCANCE DEL AMPERÍMETRO 390

38.3 CONEXIÓN DE AMPERÍMETRO MEDIANTE SHUNTS UNIVERSAL Y DE PLOS 392

38.4 CONEXIÓN DE AMPERÍMETROS A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD 393

38.5 AMPERÍMETROS DIGITALES 396



Capítulo 39MEDIDAS DE RESISTENCIAS CON VOLTÍMETROS Y AMPERÍMETROS ...................399Introducción 400

Contenido 400

Objetivos 400

39.1 RESISTENCIA ELÉCTRICA 400

39.1.1 Ley de Ohm 401

39.2 MEDICIONES DE RESISTENCIA ELÉCTRICA

POR EL MÉTODO VOLTIAMPERIMÉTRICO 402

39.2.1 Mediciones de resistencia eléctrica de valor elevado 402


xxi

39.2.2 Medición de resistencia eléctrica de valor pequeño 402



Capítulo 40MEDICIONES DE RESISTENCIAS CON OHMÍMETROS ..................................405Introducción 406

Contenido 406

Objetivos 406

40.1 RESISTENCIA ELÉCTRICA 406

40.2 MEDICIONES DE RESISTENCIA ELÉCTRICA CON EL ÓHMETRO 407

40.2.1 El óhmetro 407 40.2.2 Óhmetro tipo derivación 408

40.3 VALOR DE LAS RESISTENCIAS 409



Capítulo 41EL POLÍMETRO Y ALGUNAS MEDIDAS POSIBLES ....................................413Introducción 414

Contenido 414

Objetivos 414

41.1 EL POLÍMETRO 414

41.1.1 Medidas de intensidad 416 41.1.2 Medidas de tensión 417 41.1.3 Medidas de resistencia 417

41.2 OBSERVACIONES GENERALES PARA EL USO CORRECTO DEL POLÍMETRO 418



Capítulo 42MEDIDAS DE AISLAMIENTO CON MEGÓHMETRO ....................................423Introducción 424

Contenido 424

Objetivos 424

42.1 AISLAMIENTO DE LOS CIRCUITOS 424

CONTENIDO

xxii

42.2 EXIGENCIAS R.E.T.B.T. RESPECTO AL AISLAMIENTO DE LOS CIRCUITOS 425

42.3 FUNCIONAMIENTO DEL MEGÓHMETRO 426



Capítulo 43MEDICIONES DE RESISTENCIA DE LAS PUESTAS A TIERRA ....................... 431Introducción 432

Contenido 432

Objetivos 432

43.1 REVISIONES DE LAS TOMAS DE TIERRA 432

43.2 EL TELURÓMETRO 434

43.3 IMPEDANCIA DEL BUCLE 435

43.4 MEDIDAS DE SEGURIDAD 437



Bibliografía 439


CAPÍTUL

CC

1SÍMBOLOS ELÉCTRICOS

2


1.1 SÍMBOLOS ELÉCTRICOS

Para que todos podamos entender con absoluta claridad un esquema eléctrico, es necesario que lo representemos de acuerdo con unas normas establecidas. Para que esto ocurra se requiere que los alumnos de electricidad se habitúen a dibujar correctamente los esquemas eléctricos.

Los símbolos más utilizados en circuitos básicos son los que se incluyen en la siguiente tabla:

Símbolos eléctricos y su normalización. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

Conocer la simbología más utilizada en circuitos eléctricos básicos. Inculcar la necesidad de hacer esquemas normalizados.

CONTENIDO

OBJETIVOS

Los símbolos eléctricos son equivalentes al alfabeto de una lengua. Cuando queremos escribir el nombre de una ciudad es necesario

conocer todas las letras que han de formarlo. Todos los que conocen la lengua podrán leerlo y saber su significado.

Un símbolo está en lugar del objeto representado, es por ello necesario conocer los símbolos eléctricos para leer esquemas y también para dibujarlos.

INTRODUCCIÓN

3

SÍMBOLOS ELÉCTRICOS

DESCRIPCIÓNSímbolos

R. Multifi lar R. Unifi lar

Corriente continua Se utiliza el mismo

Corriente alterna Se utiliza el mismo

Pila Se utiliza el mismo

Línea de corriente de dos conductores

Línea de corriente de tres conductores

Línea de corriente de varios conductores

Línea de protección o toma de tierra

Toma de tierra o punto de conexión a tierra

Toma de corriente monofásica

Toma de corriente monofásica con tierra

Toma de corriente trifásica con tierra

Lámpara incandescente

Lámpara fl uorescente

Arrancador de destellos No se dibuja

SIMBOLOGÍA UTILIZADA EN ESTE LIBRO

4





Reactancia o balastro Se utiliza el mismo

Condensador Se utiliza el mismo

Interruptor unipolar

Interruptor bipolar

Interruptor tripolar

Interruptor tetrapolar

Interruptor doble

Conmutador

Conmutador de cruzamiento

Pulsador

Timbre

Zumbador

5





Sirena

Bocina

Cuadro de distribución

Cortacircuito fusible

Interruptor diferencial bipolar

Interruptor diferencial tripolar

Interruptor magnetotérmico unipolar (PIA)

Interruptor magnetotérmico bipolar (PIA)

Interruptor magnetotérmico tripolar (PIA)

Telerruptor No se dibuja

Transformador monofásico

6





Autotransformador monofásico

Motor de corriente continua

Motor de corriente alterna

Voltímetro Se utiliza el mismo

Amperímetro Se utiliza el mismo

Vatímetro Se utiliza el mismo

Óhmetro Se utiliza el mismo

Megóhmetro Se utiliza el mismo

Frecuencímetro Se utiliza el mismo

Fasímetro Se utiliza el mismo

7


LETRAS EMPLEADAS PARA DESIGNAR LOS DISTINTOS ELEMENTOSConductor de fase L

Conductores de fases (trifásicas) L1, L2, L3

Conductor neutro N

Conductor de protección a tierra PE

Interruptores, conmutadores, pulsadores, etc. S

Lámparas o puntos de luz E

Señalización óptica acústica. H

1. Dibuja el símbolo correspondiente a: amperímetro, interruptor y lámpara incandescente.

2. Dibuja el símbolo correspondiente a: sirena, timbre y conmutador.3. Dibuja el símbolo correspondiente a: telerruptor, motor de corriente alterna y

transformador monofásico.4. Dibuja el símbolo correspondiente a: interruptor diferencial bipolar, zumbador y

cortacircuito fusible.5. Haz una relación de los símbolos que mejor conoces.

1.2 PRÁCTICAS A REALIZAR

1.3 AUTOEVALUACIÓN

1. Hacer una relación de diez componentes de pequeño material eléctrico con ayuda de catálogos.

2. En la relación anterior y a la izquierda del nombre, poner el símbolo que le corresponde.

3. Hacer una lista de diez dibujos de pequeño material eléctrico con ayuda de catálogos, pero sólo con el dibujo del componente y a la derecha su símbolo.

CAPÍTULO

CC

2HERRAMIENTAS MÁS USADAS EN EL E C T R I C I DA D

10


Inculcar la necesidad que tiene un trabajador de conocer el nombre correcto de cada herramienta.

Hacer reflexionar sobre la seguridad en el manejo de herramientas. Conocer las normas básicas que deben observarse en el mantenimiento adecuado

de las herramientas.

OBJETIVOS

INTRODUCCIÓN

Las herramientas manuales se pueden definir como utensilios de trabajo utilizados generalmente en forma individual y que únicamente requieren para

su accionamiento la ejecución humana. Existen multiples herramientas manuales, las más corrientes podemos

subdividirlas en: Herramientas de golpe (martillos, mazos, etc.) Herramientas con bordes cortantes (cuchillos, cutter, etc.) Herramientas de corte (alicates, tijeras, etc.) Herramientas de torsión (destornilladores, llaves, etc.)

El porcentaje de accidentes originados por la utilización de las herramientas manuales es bastante alto. Los accidentes no suelen ser de extrema gravedad y representan aproximadamente:

8% de los accidentes leves. 3% de los accidentes graves. 0,3% de los accidentes mortales.

Los riesgos más importantes consisten, sobre todo, en golpes y cortes en las manos u otras partes del cuerpo, lesiones oculares por proyecciones y esguinces por gestos violentos. Las causas principales de los accidentes son:

Inadecuada utilización de las herramientas. Utilización de herramientas defectuosas o de baja calidad. Mantenimiento incorrecto. Almacenamiento y transporte deficientes.

CONTENIDO

Normas básicas de prevención que debe observar el trabajador y la empresa. Herramientas más usadas en electricidad. Consejos elementales sobre algunas herramientas. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

11

HERRAMIENTAS MÁS USADAS EN ELECTRICIDAD

2.1 NORMAS BÁSICAS DE PREVENCIÓN

Para evitar en todo lo posible y reducir al mínimo los riesgos derivados de la utilización de herramientas manuales, debe realizarse un programa de prevención que contemple los diversos aspectos que inciden en el proceso. Para ello se tendrán en cuenta los siguientes aspectos básicos:

La persona encargada de la compra de herramientas manuales debe conocer el trabajo que estas han de realizar, poseer ideas básicas sobre los distintos tipos de herramientas para adquirir las más adecuadas a las necesidades de su uso, y buscar suministradores que garanticen su buena calidad.

Al iniciar cualquier tarea, se debe escoger siempre la herramienta apropiada y comprobar que está en buen estado. La formación adecuada de los trabajadores en el uso correcto de las herramientas es fundamental. Es por tanto lo que pretendemos iniciar en este tema.

2.1.1 Normas que debe observar el trabajador

Deben tomarse además, entre otras, las siguientes precauciones: Elegir la herramienta idónea al trabajo que se vaya a realizar, considerando la forma, el peso y las dimensiones adecuadas desde el punto de vista ergonómico (técnicas para mejorar el rendimiento).

Las herramientas no deben utilizarse para fines distintos de los previstos, ni deben sobrepasarse las prestaciones para las que están diseñadas.

Comprobar que los mangos están en condiciones adecuadas, perfectamente acoplados y sólidamente fijados a la herramienta (martillos, destornilladores, sierras, limas, etc.).

Verificar que las mordazas, bocas y mangos de las herramientas de apriete estén sin deformar (llaves, alicates, tenazas, destornilladores, etc.)

Cuidar que las herramientas de corte y de bordes cortantes estén perfectamente afiladas (cuchillos, tijeras, cinceles, etc.)

Evitar las rebabas en las cabezas metálicas de las herramientas, ello puede dar lugar a corte y desprendimientos peligrosos.

Vigilar el estado del dentado en herramientas de corte, (limas, sierras, etc.) Las herramientas que tienen protecciones aislantes, (cuando existe el riesgo de contacto eléctrico) y las herramientas especiales para ambientes inflamables, deberán ser homologadas.

Todos los equipos de protección individual deben ser homologados y de uso personal.

12


2.1.2 Normas que deben observar las empresas

Respecto al almacenamiento, deberán cumplirse las siguientes condiciones: Las herramientas deberán almacenarse ordenadas, en cajas, paneles o estantes adecuados, donde cada herramienta tenga su lugar.

Se guardarán en lugares adecuados, sin que sean zonas de paso o lugares elevados desde los que puedan caer sobre los trabajadores.

Se deben realizar inspecciones periódicas sobre su localización y estado.

Mantenimiento y reparación:

Revisar periódicamente el estado de las herramientas (mangos, recubrimientos aislantes, afilado, etc.) Reparar las que estén defectuosas, si ello es posible, o desecharlas.

Nunca deben hacerse reparaciones provisionales que puedan comportar riesgos en el trabajo.

Las reparaciones deben hacerse por personal especializado.

En el transporte hasta el lugar de trabajo deberán tenerse en cuenta las siguientes precauciones:

Utilizar cajas, bolsas y cinturones especialmente diseñados. Para las herramientas cortantes o punzantes, utilizar fundas adecuadas. No llevarlas nunca en el bolsillo. Al subir o bajar por una escalera manual deben transportarse en bolsas colgadas, de manera que ambas manos queden libres.

2.2 HERRAMIENTAS MÁS USADAS

En el cuadro de herramientas que se inserta a continuación se presentan las herramientas manuales más usadas por los profesionales de la electricidad en diferentes momentos de su profesión, aunque algunas sean propias o especificas de otras profesiones.

Se pretende dar unas normas básicas de utilización de las mismas, a la vez que se advierte de las precauciones más elementales que deben tenerse en cuenta.

IMAGEN NOMBRE UTILIDAD PRECAUCIONES

Alicate universal con aislamiento especial

Sirve para cortar conductores y alambres, sujetar piezas planas y circulares

Tener cuidado de no cortarse y prevención especial para que el material cortado no cause daños a otras personas o aparatos

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Alicate de corte diagonal con aislamiento especial

Sirve para cortar conductores y alambres de pequeño diámetro

Tener cuidado de no cortarse y prevención especial para que el material cortado no cause daños a otras personas o aparatos

Alicate de bocas planas con aislamiento especial

Sirve para dar forma a los conductores u otros objetos maleables y para sujetar piezas planas

Tener cuidado de no pillarse

Alicate pelador de cables con aislamiento especial

Sirve para eliminar el aislante de los conductores con comodidad y precisión

Tener cuidado de no pillarse o cortarse

Alicate de bocas redondas

Sirve para dar forma a los conductores, especialmente para hacer anillas de conexión

Tener cuidado de no pillarse

Alicate multiapertura

Sirve especialmente para la sujeción de piezas y elementos redondos de diferentes tamaños

Tener cuidado de no pillarse o golpearse

Destornillador plano

Sirve para atornillar y destornillar tornillos de ranura plana

Tener cuidado de no pincharse

Destornillador plano y estrella o Phillips

Sirve para atornillar y destornillar tornillos de ranuras en estrella y planas


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Destornillador estrella o Phillips

Sirve para atornillar y destornillar tornillos de ranuras en estrella


Destornillador busca polo

Sirve para detectar la presencia de conductores activos o con tensión

Hacer uso correcto

Tijera de electricista

Sirve especialmente para cortar conductores de pequeños diámetros y retirar el aislamiento de los mismos

Tener cuidado de no cortarse o pincharse

Navaja

Sirve especialmente para retirar el aislamiento de los conductores y otras necesidades

Tener especial cuidado de no cortarse

CutterSirve para cortar materiales plásticos y similares


Tenaza de carpintero

Sirve para arrancar clavos

Tener cuidado de no pillarse, cortarse o golpearse

Juego de llaves allen

Sirven para accionar tornillos de cabeza con hendidura hexagonal de tamaños determinados

Tener cuidado de no pillarse o golpearse por al resbalar la llave

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Llave ajustable (inglesa) con aislamiento especial

Sirve para accionar tornillos de cabeza hexagonal y cuadrada de diferentes tamaños

Tener cuidado de no pillarse o golpearse por resbalamiento de la llave

Llave fi ja plana

Sirve para accionar tornillos de cabeza hexagonal y cuadrada de tamaños determinados

Tener cuidado de no pillarse o golpearse por resbalamiento de la llave

Cepillo de alambre

Sirve para múltiples usos como limpieza de limas, piezas, máquinas, etc.

Tener cuidado de no pincharse con sus alambres de acero

Lima plana

Sirve para el rebaje de superfi cies planas de materiales metálicos

Tener especial cuidado al montar el mango o empuñadura

Lima de media caña

Sirve para el rebaje de superfi cies planas y curvas de materiales metálicos


Lima triangularSirve para el rebaje de zonas angulares de materiales metálicos


Lima cuadrada

Sirve para el rebaje de superfi cies cuadradas con ángulo de 90º en materiales metálicos


16



Lima redonda

Sirve para el rebaje de superfi cies curvas en materiales metálicos


Arco de sierra para metales

Sirve para el corte de materiales metálicos o similares


Gato de carpintero

Sirve para sujetar piezas entre sí y sobre la mesa de trabajo

No se requiere un cuidado especial

Extractor de rodamientos de dos patas

Sirve para extraer los rodamientos y tapas de los motores o similares


Extractor de rodamientos de tres patas

Sirve para extraer los rodamientos y tapas de los motores o similares


Flexómetro Sirve para medir longitudes


Escuadras

Sirven para verifi car las superfi cies y la perpendicularidad entre ellas

No entrañan ningún peligro, pero es muy importante no golpearlas

Serrucho de carpintero

Sirve para cortar madera

Poner especial cuidado en no cortarse

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Serrucho de costilla

Sirve para cortar madera

Poner especial cuidado en no cortarse

Martillo de peña recta

Especialmente utilizado por electricistas

Cuidado de no golpearse

Martillo de bolaEspecialmente utilizado por mecánicos


Martillo de nailon

Especialmente utilizado por mecánicos y bobinadores de motores eléctricos


Maceta de gomaEspecialmente utilizado por los bobinadores eléctricos


Tornillo de banco

Especialmente utilizado en los talleres montado sobre bancos de trabajo para la sujeción de piezas

Mantenerlos limpios y engrasados

2.3 CONSEJOS BÁSICOS SOBRE ALGUNAS HERRAMIENTAS MÁS USADAS

Al utilizar las herramientas, además de usarlas para su aplicación correcta, es necesario observar algunas normas de seguridad especiales en herramientas concretas, como veremos a continuación.

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Como su nombre lo indica, tiene varias aplicaciones como sujetar piezas planas delgadas, sujetar piezas redondas de tamaño adecuado al tamaño del alicate y corte de conductores de diámetros reducidos.

Para evitar accidentes, las formas correctas de hacer estas operaciones serán las indicadas en la Figura 2.1.

Figura 2.1

Forma correcta de sujeción y corte con alicate universal.

2.3.2 Destornilladores

Es necesario que sea adecuado al tamaño del tornillo a manipular, pero también es importante que esté afilado correctamente para evitar el deterioro de las cabezas de los tornillos, como puede observarse en la Figura 2.2.

2.3.1 Alicate universal

Formas correcta e incorrecta del uso de un destornillador.

Figura 2.2

Sujeción de piezas planasCorte de conductores

Sujeción de piezas redondas

19


2.3.3 Navaja

La forma correcta de eliminar el aislante de un conductor es muy importante desde el punto de vista eléctrico y de seguridad. Desde el punto de vista eléctrico, porque no debemos eliminar parte conductora, con lo que se reduce sección, o también se puede dañar la capa inferior de aislante si la hay. Respecto a la seguridad es importante no poner delante de la navaja la mano que sujeta el conductor, ya que un mínimo descuido puede provocarnos un corte. En la Figura 2.3 se muestran las posibles formas correctas.

Figura 2.3

Formas correcta e incorrecta de usar una navaja para eliminar aislante de conductores.

2.3.4 Llaves ajustables y fi jas

Las llaves deben utilizarse en posición correcta para evitar su rotura y al mismo tiempo los posibles accidentes que ello puede provocar. En la Figura 2.4 pueden observarse las posturas correctas para estas llaves y también el ajuste adecuado de éstas a las tuercas.

Figura 2.4

Posiciones correctas e incorrectas de las llaves.

20


Figura 2.4(continuación)

Posiciones correctas e incorrectas de las llaves.

2.3.5 Montaje correcto del mango de la lima

Al poner el mango a una lima es necesario tener especial cuidado de que la espiga de la lima no incida sobre la mano del operario provocando una lesión evitable. Para ello adoptaremos cualquiera de las posiciones correctas indicadas en la Figura 2.5, y evitaremos la posición b).

Figura 2.5

Montaje y desmontaje del mango de una lima.

2.3.6 Formas correctas de realizar cortes con la sierra para metales

Cuando se realizan cortes con una sierra y especialmente si es en metales, es necesario adoptar posturas correctas para realizar un buen trabajo, evitar el deterioro de la herramienta y el peligro de provocarnos accidentes.

La Figura 2.6 muestra las formas correcta e incorrecta de realizar cortes.

a. b. c.

21


Figura 2.6

Formas correctas de realizar los cortes de pletinas, perfi les y redondos. Las formas indebidas aparecen tachadas.

2.3.7 Cuidados con los martillos y mazos

Los martillos y mazos deben tener su mango adecuadamente ajustado a la cabeza del martillo y para ello es necesario asegurarse de que la cuña está ajustada convenientemente; de no ser así, puede desprenderse la cabeza y golpear al usuario o a otros operarios.

2.3.8 Altura adecuada del tornillo de banco

El tornillo de banco es un útil de fijación, que se emplea para fijar las piezas a mecanizar en el taller y que se instala en el banco de trabajo.

Es condición indispensable para realizar los trabajos adecuadamente y evitar posturas incomodas para el operario, que el tornillo de banco esté a la altura adecuada.

La altura adecuada es aquella que, al colocarse el operario como indica la Figura 2.7, con el codo toca la parte superior de las mordazas del tornillo de banco. Si no es así, y resulta estar bajo, habrá de subirse el banco o bien poner una tarima para subirse en ella, en el caso de que el tornillo le quede alto.

22


Figura 2.7


1. Reconocer las herramientas que existen en el cuadro del taller.2. Hacer una relación de las herramientas a emplear para montar un circuito

eléctrico básico.3. Comprobar la sensación que producen las distintas herramientas al tenerlas en

la mano.4. Ampliar tus conocimientos sobre las distintas herramientas y las normas

de seguridad que les afectan. Redactar un resumen de lo que consideres más importante.

Altura correcta del tornillo de banco para un trabajador determinado.

2.5 AUTOEVALUACIÓN

1. Haz una relación de las herramientas de corte que conoces. 2. Escribe el nombre de las herramientas que se utilizan para quitar el aislante de

los conductores eléctricos.3. Relaciona las herramientas de torsión que conoces y no están en el cuadro de

herramientas del tema. 4. Sin mirar el tema, escribe el nombre de las herramientas que recuerdas y cuyas

imágenes aparecen en el tema.5. ¿Cuáles crees que son las herramientas más peligrosas incluidas en el tema

visto?

CAPÍTULO

CC

3CONSTRUCCIÓN DE ANILLAS EN CONDUCTORES ELÉCTRICOS RÍGIDOS Y FLEXIBLES

24

La correcta conexión de los conductores eléctricos evita averías y accidentes. Una mala conexión da lugar a calentamiento en los conductores y, en

muchos casos, a incendios de consecuencias imprevisibles. En el mercado existen infinidad de elementos de conexión adecuados

para cada aplicación, pero a veces no disponemos de ellos cuando resulta imprescindible hacer las conexiones. Por ello es necesario saber cómo hacer anillas y empalmes con garantía, sin usar los accesorios mencionados.

Eliminación de aislante en los conductores eléctricos rígidos. Forma de hacer anillas en conductor rígido. Eliminación de aislante en los conductores eléctricos flexibles. Forma de hacer anillas en conductor flexibles. Colocación de terminales. Materiales necesarios. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

Aprender a eliminar aislante de los conductores y a manejar el cuchillo de electricista.

Practicar con los alicates universales de corte y de boca redonda. Conocer la forma correcta de hacer anillas y conexión a tornillos.

Practicar la colocación de terminales.


OBJETIVOS

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

25

3.1 ELIMINACIÓN DE AISLANTE EN LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Para proceder a eliminar el aislante de un conductor es necesario seguir un proceso adecuado, a fin de evitar accidentes y deterioro del conductor. El proceso será:

1. Coger el conductor con la mano izquierda y el cuchillo con la mano derecha (personas diestras), Figura 3.1.

2. Dejar libre el trozo de conductor al que va a retirarse el aislante.

3. Se marca el punto donde deseamos iniciar la eliminación de aislante y hacemos una incisión con el cuchillo, como indica la Figura 3.1, es decir, evitando que se haga en forma perpendicular al conductor, ya que con ello se deterioran el conductor y la capa aislante inferior si la hay y no deseamos eliminarla.

4. Para sacar el aislante a eliminar se mantiene el cuchillo al final del corte y, presionando con el pulgar, se tira hacia fuera.

Forma correcta de retirar el aislante de un conductor.

3.2 ANILLAS EN CONDUCTOR RÍGIDO

Se llama anilla a la forma que se da al conductor antes de conectarlo a los tornillos de fijación en bornes de los aparatos y dispositivos eléctricos.

Las anillas sirven para asegurar la conexión tanto eléctrica como mecánicamente. La forma correcta de fijar una anilla al tornillo de conexión exige que ha de

realizarse de modo que la parte abierta de la misma quede a la derecha, así al apretar el tornillo tenderá a cerrar; si su abertura quedara a la izquierda, al apretar el tornillo la anilla tenderá a abrirse. En la Figura 3.2 pueden observarse las dos formas, correcta a) e incorrecta b).

CONSTRUCCIÓN DE ANILLAS EN CONDUCTORES ELÉCTRICOS RÍGIDOS Y FLEXIBLES

Figura 3.1

26

Figura 3.3

Para hacer las anillas en los conductores rígidos hemos de dar los siguientes pasos:1. Quitar el aislamiento del hilo en una longitud aproximada de 4 veces el diámetro

que se pretende dar a la anilla, Figura 3.3 a).2. Elegir el diámetro de las puntas del alicate y coger el conductor por su extremo,

Figura 3.3 b).3. Hacer girar el alicate con la mano derecha mientras sujetamos el conductor con

la mano izquierda 3/4 de vuelta, Figura 3.3 c).4. Girar el alicate en sentido antihorario, lo necesario para cerrar la anilla

completamente, sentido horario, Figuras 3.3 d) y e).5. Girar el alicate en sentido antihorario hasta centrar la anilla, Figura 3.3 f).6. Volver a cerrar la anilla si se abrió en la operación anterior.

Conexionado de conductores a tornillos mediante anillas.

Pasos para hacer una anilla con alicates de puntas redondas. Los círculos rayados representan las puntas del alicate.


Figura 3.2

27

Figura 3.4

3.3 ELIMINACIÓN DE AISLANTE EN LOS CONDUCTORES FLEXIBLES

Para proceder a eliminar el aislante de un conductor es necesario seguir un proceso adecuado, a fin de evitar accidentes y deterioro del conductor. El proceso será:

1. Coger el conductor con la mano izquierda y el cuchillo con la mano derecha.2. Dejar libre el trozo de conductor al que se va a retirar el aislante.3. Se marca el punto donde deseamos iniciar la eliminación de aislante y hacemos

una incisión con el cuchillo, como indica la Figura 3.4, de modo que no se corte el material conductor; para ello se adoptará una postura similar a la necesaria para afilar un lápiz.

4. Evitar que al cortar el aislante externo se dañe la capa de aislante inferior, si no deseamos eliminar esta capa.

5. Ir eliminando el aislante por capas hasta conseguir limpiar el trozo necesario.

3.4 ANILLAS EN CONDUCTOR FLEXIBLE

Pasos a dar para eliminar el aislante de un conductor fl exible.

Recordemos que se llama anilla la forma que se da al conductor antes de conectarlo a los tornillos de fijación en los bornes de aparatos y dispositivos eléctricos.

Las anillas sirven para asegurar la conexión tanto eléctrica como mecánicamente. La anilla de conductor flexible una vez terminada puede colocarse en cualquier

posición respecto al tornillo de fijación, aunque si seguimos la misma norma que para el rígido favorecemos un mejor resultado.


28

Figura 3.6

Figura 3.5

En cualquiera de los casos podemos utilizar arandelas como se muestra en la Figura 3.5, poniendo una arandela plana b) sobre el conductor y una grower a) encima, para dar mayor aprieto.

Para hacer las anillas en los conductores flexibles hemos de dar los siguientes pasos:

1. Quitar el aislamiento del hilo en una longitud aproximada de 6 veces el diámetro que se pretende dar a la anilla, Figura 3.6 a).

2. Retorcer los hilos adecuadamente con la mano, Figura 3.6 b).3. Elegir el diámetro aproximado del tornillo al que se va a conectar y dar forma

con la mano o ayudado por un alicate de bocas redondas, si fuera necesario, Figura 3.6 c).

Conexionado de conductor a tornillo mediante anilla y arandelas superpuestas.

Pasos para hacer una anilla en conductor fl exible.


29

Figura 3.7

4. Sujetando la anilla, retorcer el conductor sobrante alrededor del conductor principal, Figura 3.6 d).

5. Terminar la anilla poniendo un trozo de aislante de mayor diámetro para cubrir el conductor que se ha retorcido, Figura 3.6 e).

3.5 COLOCACIÓN DE TERMINALES

Limpiar adecuadamente la parte de conductor que hará la conexión, eliminando el aislante y posible óxido. En la Figura 3.7 a) puede observarse una conexión a regleta de uso frecuente.

Los terminales pueden ser de varios tipos; así, los hay de latón para soldar, Figura 3.7 b), con fijación por tornillos de presión, Figura 3.7 c), y de fijación por tenazas especiales, Figura 3.7 d).

En cualquiera de los casos es necesario asegurarse de que los terminales queden sólidamente unidos al conductor, para evitar calentamientos por resistencia de contacto.

Distintos tipos de conexiones y terminales.

3.6 MATERIALES NECESARIOS

Hilo de línea o alambre galvanizado de 1x1´5 mm2 y 1x2’5 mm2. Conductor de 1x1´5 mm2, 1x2’5 mm2 y 1x4 mm2. Macarrón aislante para recubrir. Alicates de puntas redondas.

a.

b.

c.

d.


30

Alicate universal. Cuchillo de electricista y/o tijera.


Hacer 10 anillas de 6 mm. de diámetro interior. Preparar 5 terminales como el representado en la Figura 3.3, de 80 mm. Hacer 3 anillas de 3, 5 y 10 mm. de diámetro interior, con conductor flexible. Preparar 4 terminales como el representado en la Figura 3.6, de 80 mm., con distintos diámetros de conductor.

Hacer una memoria del trabajo realizado en la que se incluya el valor aproximado del material utilizado.

3.8 AUTOEVALUACIÓN

1. Describe cómo se elimina el aislante de un conductor rígido. 2. Indica los pasos que han de darse para hacer correctamente una anilla en

alambre.3. Explica por qué las anillas de alambre deben conectarse en un sentido y no en

otro.4. Describe cómo se elimina el aislante de un conductor flexible. 5. Redacta paso por paso ha dar para hacer una anilla correctamente.6. ¿Qué otra forma de hacer estas conexiones existe?7. ¿Cómo definirías el conductor rígido? 8. ¿Cómo definirías el conductor flexible?


CAPÍT

CC

4MONTAJE DE UNACLAVIJA DE ENCHUFE

32

Para conectar las tomas de corriente hemos de dar una serie de pasos que evitarán problemas posteriores. Una mala conexión da lugar

a calentamiento en los conductores y, en muchos casos, a incendios de consecuencias imprevisibles.

Los conductores empleados comúnmente están constituidos por un elevado número de hilos de pequeño diámetro, consiguiéndose de esta manera la flexibilidad deseada.

Montaje de tomas de corriente.

Materiales necesarios.

Prácticas a realizar.

Autoevaluación.

Aprender a eliminar aislante de los conductores y a manejar el cuchillo y tijera de electricista.

Conocer la forma correcta de montar las tomas de corriente aéreas.


OBJETIVOS

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

33

4.1 MONTAJE DE TOMAS DE CORRIENTE O CLAVIJAS

Para proceder a montar una clavija de enchufe es necesario seguir un proceso adecuado, a fin de evitar accidentes y deterioro del conductor, el proceso será el indicado en la secuencia de la Figura 4.2 y 4.3:

Clavija de enchufe o toma de corriente montada.

Figura 4.1

Eliminación de la funda exterior del cable con cuchillo.

Figura 4.2

MONTAJE DE UNA CLAVIJA DE ENCHUFE

34

10

11 12

Proceso a seguir para montar una clavija o toma de corriente.

Figura 4.3

1 2 3 4

5 7

8 9

1. Disponer del material y herramientas necesarias (foto 1).

2. Se marca el punto donde deseamos iniciar la eliminación de aislante y hacemos una incisión con el cuchillo, como indica la Figura 4.2, o bien con tijera (foto 2) de manera que no se corte el material aislante interior de cada conductor. Para ello, coger el conductor con la mano izquierda y la tijera con la derecha, como muestra la figura (para diestros).

3. Dejar libre el trozo de conductor al que va a retirar el aislante (foto 2).

6


35

4. Cortar la funda sobrante (foto 3).

5. Evitar que al cortar el aislante externo se dañe la capa de aislante inferior, si no deseamos eliminar esta capa.

6. Ir eliminando el aislante por capas hasta conseguir limpiar el trozo necesario, como se muestra (foto 4).

7. Retirar el tornillo de la clavija y abrirla (foto 5).

8. Marcar el trozo de conductor necesario para realizar la conexión y eliminar el aislante (foto 6).

9. Proceder a realizar las conexiones (fotos 7, 8 y 9).

10. Cerrar la clavija (foto 6 y 11), y la clavija o enchufe quedará montado (como muestra la foto 12).


Veinte centímetros de manguera 2x1´5 mm2 +1x1’5 mm2 o similar.

Clavija para 10 A y 230 V, con toma de tierra.

Cuchillo de electricista y/o tijera.

Destornilladores adecuados al tipo de tornillos de la clavija.


Montar una clavija como muestra la Figura 4.1.


4.4 AUTOEVALUACIÓN

1. Describe cómo se elimina el aislante de un conductor flexible.

2. Enumera los pasos a dar para montar una clavija o enchufe.

3. Explica las condiciones de seguridad que deberá cumplir una buena toma de corriente o enchufe.

MONTAJE DE UNA CLAVIJA DE ENCHUFE

CAPÍTUL

CC

5SOLDADURA BLANDA CON SOLDADOR ELÉCTRICO

38

Si vieses trabajar a un montador electrónico te sorprendería la seguridad con que hace las soldaduras. Con muy pocos movimientos

y con precisión, efectúa soldaduras perfectas.Tanta habilidad por parte del profesional eficiente nos produce la

impresión de que soldar es lo más fácil del mundo; pero esta impresión es sólo aparente y nos puede llevar a engaño. ¡Haz la prueba... y podrás comprobar hasta dónde llega tu torpeza!

Sólo con la práctica, nuestro pensamiento y los movimientos de nuestras manos, dejarán de ser acciones distintas para llegar a un automatismo total, en el que el pensamiento parece desaparecer.

Materiales para soldar. El soldador y sus tipos. Mantenimiento de los soldadores. Técnicas para hacer una buena soldadura. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

Conocer los distintos tipos de soldadores utilizados en soldadura blanda.

Estudiar los materiales más utilizados. Aprender a realizar soldaduras correctas.


OBJETIVOS

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

39

5.1 SOLDAR

Soldar es unir dos o más piezas metálicas por medio de otro metal, que se aplica sobre éstas en estado líquido. Al enfriarse forma con las piezas a unir, una sola masa o cuerpo inalterable a temperatura ambiente que sólo puede desunirse fundiendo de nuevo el metal empleado en la soldadura. El metal que se aplica en estado líquido, o fundido, es el estaño.

5.2 LOS MATERIALES PARA SOLDAR

Para hacer buenas soldaduras es necesario contar con una serie de materiales y herramientas adecuadas que nos permitan, aplicando una técnica determinada, conseguir nuestro objetivo.

5.2.1 El estaño y su composición

El estaño es un metal dúctil, más duro y brillante que el plomo, de color parecido a la plata, aunque algo más oscuro. Su fusión se logra a 232 ºC y se vaporiza a unos 2.260 ºC. Posee la propiedad de no alterarse por el frío ni por el contacto con el aire seco o húmedo.

El papel de estaño es muy usado en la fabricación de condensadores, para envolver alimentos, etc. Es necesario apuntar que sus sales no son nocivas. Su número en la tabla periódica de los elementos es el 50 y su peso atómico es 118,70. ¿Cómo es posible que el estaño para soldar se funda con suma facilidad mediante un simple soldador, cuando su punto de fusión es 232 ºC?

En primer lugar, porque no es utilizado en estado puro. Por tanto, hay que tener presente que el estaño que empleamos en nuestras soldaduras ha sido sometido previamente a un proceso industrial que consiste en mezclarlo con plomo, de manera que la aleación funda a temperaturas inferiores a las que lo hacen sus componentes por separado.

Una soldadura compacta y brillante exige, al menos, una mezcla de 60% de estaño con 40% de plomo, aunque la más indicada para soldaduras especiales sea de 70% y 30%, respectivamente. Siempre es preferible elegir estaños de calidad. El estaño con más porcentaje de plomo que el debido deja la soldadura quebradiza y sin brillo.

5.2.2 Presentación comercial del estaño para soldar

En el comercio se halla estaño en carretes de 50 a 1000 gramos aproximadamente. Podemos encontrarlo en dos versiones: con o sin alma de resina.

SOLDADURA BLANDA CON SOLDADOR ELÉCTRICO

40

Figura 5.1

El primero es el más recomendado, ya que la resina contribuye a la fluidez del estaño y a la limpieza de la punta del soldador.

El estaño sin resina es más propenso a quebrarse al cabo de un cierto tiempo, motivo por el cual su uso es muy limitado, salvo si se trata de un estaño con muy poco plomo, en cuyo caso se usa la resina por separado.

Carrete de estaño con alma de resina.

Figura 5.2

Carrete de estaño sin alma de resina.


41

5.2.3 La pasta desoxidante

Aunque se llaman pastas desoxidantes, tienen compuestos que dañan los metales, llegando, en un plazo más o menos largo, a la corrosión de los mismos.

Está formado esencialmente por un cuerpo metálico, de cobre, cuya forma ha sido diseñada para permitir aplicar el metal fundido con la mayor rapidez, comodidad y precisión, así como de un mango de material aislante para el calor, que se une al cuerpo antes mencionado a través de una espiga metálica, como puede observarse en la Figura 5.4.

Este tipo de soldador ha sido utilizado hasta hace pocos años por los artesanos.

5.3 EL SOLDADOR

Figura 5.3

Pasta desoxidante.

La resina. Es una sustancia de origen vegetal, sólida o de consistencia pastosa. No es soluble en agua pero sí en alcohol; de aspecto traslúcido, amarillenta, propensa a licuarse con el calor. Debe aplicarse directamente en la punta caliente del soldador, dejando parte de ella en el punto interesado, donde al solidificarse forma una película aislante que protege el estaño.

5.2.4 Cómo utilizar la pasta desoxidante

Puesto que a pesar de sus inconvenientes la pasta desoxidante es necesaria en algunos casos, hemos de incorporarla a nuestro equipo de materiales para poder suprimir el óxido formado en los metales a soldar.


42

5.3.1 El soldador eléctrico de resistencia

En este tipo de soldadores, los efectos caloríficos producidos por una resistencia eléctrica son aprovechados para calentar la punta de cobre. Como todo soldador, requiere un tiempo más o menos largo para que su punta alcance la temperatura adecuada.

Figura 5.5

Soldador eléctrico con indicación de sus partes fundamentales.

Figura 5.4

Soldador antiguo de calentamiento sobre carbón o mechero.

El soldador de resistencia debe permanecer conectado a corriente mientras se está utilizando. No conviene desconectarlo por tiempos breves, puesto que al necesitarlo de nuevo habría que esperar a que se caliente, lo cual siempre representa una pérdida de tiempo y energía.

5.3.2 El soldador de intensidad o de calentamiento rápido

Este tipo de soldador rápido o “de pistola” (por el parecido con dicha arma), es el más apreciado por el técnico, ya que tiene la ventaja de poder conectarse indistintamente,

Tornillo de fi jación de la puntaAlojamiento de la resistencia

Mango aislante térmico y eléctricoPunta del soldador


43

previa conmutación, a las tensiones de 125 ó 220 voltios, disponiendo a la vez de consumos entre 20 y 100 vatios, con puntas recambiables según cada consumo o necesidad calorífica.

Los soldadores de calentamiento rápido aunque estén conectados a la toma de corriente, no se calientan si no se acciona el gatillo (interruptor que llevan acoplado a su empuñadura).

Entre la empuñadura y la punta del soldador se sitúa una caja, de plástico duro, que contiene un transformador eléctrico especialmente ideado para obtener una gran intensidad en la punta del soldador. La punta del soldador es, eléctricamente, una prolongación del devanado secundario del transformador, siendo la gran intensidad que se hace circular por “la punta” lo que consigue su rápido calentamiento, Figura 5.6.

Figura 5.6

Soldador eléctrico de pistola con indicación de sus partes fundamentales.

Los soldadores de pistola tienen el inconveniente de su excesivo peso en comparación con los de resistencia. Cuando se usa por primera vez, dado su peso parece imposible desenvolverse con la misma facilidad. Sin embargo, cuando se tiene práctica en manejarlo, difícilmente renunciamos a su empleo.

5.4 MANTENIMIENTO DEL SOLDADOR

Además de las averías internas propias de los soldadores eléctricos, con el uso frecuente acumulan suciedad, que al incrustarse en la punta de cobre dificulta la transmisión del calor, así como el constante desgaste de la misma hasta que, poco a poco pierde su forma correcta.


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Cuando un soldador permanece largo tiempo conectado a la red, la punta se ensucia, bien porque se le haya adherido una cantidad excesiva de residuos de la pasta desoxidante, bien porque se haya cubierto de impurezas, polvo o suciedad en general, sin olvidar que con el calor el cobre se oxida y forma una capa de color gris sobre la misma.

5.4.1 Limpieza del soldador

La suciedad acumulada en la punta del soldador dificulta, como hemos comentado, la transmisión del calor, y como consecuencias resulta difícil hacer buenas soldaduras. Para quitar esta suciedad es conveniente contar con un cepillo de alambres para frotar con él la punta del soldador, como se observa en la Figura 5.7.

Figura 5.7

Limpieza del soldador con cepillo de alambres.

5.4.2 Desgaste de la punta del soldador de resistencia

Cuando se observa que la cuña final de la misma ha tomado una forma excesivamente roma, debe limarse, Figura 5.8, a fin de restituirle su forma adecuada y color brillante de cobre, para estañarla a continuación.

Figura 5.8

Limado de la punta del soldador.

Cepillo

Punta del soldador

Lima


45

Es necesario advertir que la masa de cobre del soldador ha sido calculada en todos los modelos para poder soportar el calor que se ha previsto. De ahí que, en lo posible, deba respetarse la longitud y diámetro de la punta, evitando que los retoques representen un desgaste excesivo. Cuando por el excesivo desgaste la punta del soldador llega a tener unas dimensiones demasiado reducidas, debemos cambiarla.

Teniendo en cuenta estos dos cuidados (limpieza y afilado de la punta), el soldador rara vez presenta mayores problemas, a no ser que se interrumpa su resistencia calefactora.

5.4.3 Reparaciones

Cuando un soldador deja de funcionar (no se calienta), debemos pensar en dos posibles averías:

a) rotura de los hilos de conexión exterior. b) avería en la resistencia.Cuando se trata de rotura de uno de los hilos conductores, la reparación es simple:

sustituir el hilo roto por otro de idénticas características. Con un par de empalmes convenientemente aislados, sustituimos una porción del cable dañado por otro que esté en buenas condiciones.

Si la avería está en la resistencia, lo único que procede es sustituirla por otra de idénticas características. No es recomendable una reparación de la resistencia dañada, porque lo más probable es que en nuestro empeño variásemos su valor.

En la Figura 5.9 pueden observarse las partes principales del soldador de resistencia.

Partes principales de un soldador de resistencia.

Figura 5.9

5.4.4 Mantenimiento del soldador de intensidad

El soldador de intensidad rara vez presenta averías salvo que, por algún descuido, se interrumpan los hilos de corriente, se rompa el gatillo (interruptor) o se conecte a una tensión de red mayor que la prevista en el conmutador del aparato.

Cuerpo aislante de material refractario

Mago de madera

Indicación de voltaje y potencia

Tornillos de fi jación del contacto de la resistencia

Capuchón o cierre de madera con rosca

Arandelas aislantes de esteatita (material refractario)

Punta de cobre

Clavija de enchufe

Cable de toma de red


46

Aunque el cable de conexión es de mayor diámetro que en los soldadores de resistencia y tiene un aislamiento protector muy consistente y flexible, no puede descartarse una posible rotura.

El soldador de intensidad o pistola es de construcción muy segura; si bien su coste es más elevado, también es rápida su amortización. De no sufrir una caída, un tirón o unerror de tensión, el soldador de pistola sólo precisará el consabido cambio de la punta, cuando su desgaste inevitable así lo aconseje.

La conservación del soldador depende, en gran medida, del cuidado con que se utilice. El gatillo debe pulsarse el tiempo justo y necesario para efectuar la soldadura.

5.7 AUTOEVALUACIÓN

1. Escribe todo lo que sepas sobre el estaño.2. Menciona las partes fundamentales del soldador de pistola.3. ¿Cómo se utiliza la pasta desoxidante?4. Indica la composición de la resina, sus características.5. Describe cada una de las partes del soldador de resistencia.

5.5 TÉCNICAS PARA HACER UNA BUENA SOLDADURA

Para hacer una buena soldadura es necesario, como ya hemos estudiado, contar con un soldador de potencia adecuada al tamaño de la pieza a soldar, estaño de características adecuadas y herramientas para hacer la limpieza de las piezas a unir, si fuese necesario.

Una vez disponemos de los materiales descritos, seguiremos los siguientes pasos:1. Limpiar las superficies a unir.2. Poner pasta desoxidante en las piezas a unir, si es necesario. Bien porque el estaño

no la tenga o porque es necesario limpiar las superficies.3. Calentar el soldador, una vez limpia su peña o punta, y estañarla adecuadamente.4. Aplicar calor a las piezas a unir, sin mover el soldador, hasta que se observe un ligero

cambio de color en las piezas a unir; es el momento de aplicar el estaño en cantidad justa.5. Una vez penetre el estaño en la unión, retirar el soldador y dejar enfriar.6. La soldadura debe quedar brillante, si está bien hecha.


1. Hacer una inspección visual del soldador del equipo de herramienta disponible y hacer un pequeño dibujo con todos sus detalles importantes.

2. Buscar en una ferretería o tienda similar, información respecto a diferentes tipos de soldadores. Toma nota de diferentes potencias y precios.

3. Obtener información acerca de los distintos tipos de estaño que puedes comprar, su tamaño y precio.

4. Intentar, con ayuda del profesor, hacer algunas soldaduras sobre conductores de cobre.


CAPÍTULO6

EMPALMES CON HILO RÍGIDO

48

El conductor rígido, como el utilizado hasta ahora en las prácticas que hemos hecho, es muy maleable y fácil de manipular con las

herramientas que conocemos. También hemos hecho conexiones de conductores a bornes mediante tornillos de presión, pero a veces se hace necesario hacer conexiones entre conductores de igual diámetro y no disponemos de regletas de conexión adecuadas, en cuyo caso debemos acudir a este tipo de conexiones provisionales.

Ya sabemos que una mala conexión da lugar a calentamiento en los conductores y en muchos casos a incendios de consecuencias imprevisibles.

Eliminación de aislante en los conductores eléctricos rígidos. Utilización de alicates para hacer los empalmes o anillas con conductor rígido. Materiales necesarios. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

Perfeccionar el manejo de conductores y alicates. Aprender a eliminar aislante de los conductores y a manejar el cuchillo y/o tijera de electricista.

Practicar la soldadura con estaño.


OBJETIVOS

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

49

6.1 ANILLA DE HILO RÍGIDO

Se seguirá el proceso ya conocido, pero teniendo en cuenta que los conductores terminales han de quedar paralelos, como se observa en la figura a) del inicio del tema.

6.2 EMPALMES POR TORSIÓN

En el empalme por torsión, figura b), una vez eliminado el aislante se ponen los dos conductores cruzados como se observa en la Figura 6.1, y ayudado por alicates, dependiendo del diámetro del conductor, se procede a la torsión siempre en el mismo sentido y procurando una hélice uniforme en todo su contorno. Este tipo de empalmes se utilizaban en el pasado para hacer las conexiones en las cajas, ahora están totalmente prohibidos y sólo pueden hacerse este tipo de conexiones con elementos de presión adecuados, como las regletas de conexión.

Figura 6.1

Para realizar empalmes por torsión en gusanillo, adecuados cuando se quiere hacer una prolongación de conductor en forma provisional, se procede como indica la Figura 6.2, ayudándose con un alicate universal y otro de boca plana si el diámetro del conductor lo permite.

Empalme por torsión.

Empalme por torsión en gusanillo.

Figura 6.2

EMPALMES CON HILO RÍGIDO

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Conductor de 1x1´5 mm2, 1x2’5 mm2 y 1x4 mm2. Alicate universal. Alicate de boca plana. Alicate de punta redonda. Cuchillo y/o tijera de electricista. Soldador eléctrico. Estaño.


Hacer la anilla con las dimensiones indicadas en el dibujo. Realizar los empalmes indicados en el dibujo principal, con las dimensiones indicadas. Soldar la anilla y empalmes realizados, en la forma que se indica en la Figura 6.3. Hacer una memoria del trabajo realizado en la que se incluya el valor aproximado del material utilizado.

6.5 AUTOEVALUACIÓN

Figura 6.3

Empalmes soldados en la extensión indicada.

1. Describe cómo se elimina el aislante de un conductor rígido. 2. Indica los pasos que han de darse para hacer correctamente la anilla.3. Explica lo mejor posible cómo hacer los empalmes que has practicado.4. ¿Qué otra forma de hacer estas conexiones existe?5. ¿Conoces algunas otras formas de hacer conexiones entre conductores, que no se

hayan mencionado en el tema?


CAPÍTULO

CC

7DISEÑO DELA SILUETADE UNA CASA

52

A los ejercicios anteriores y para familiarizarnos con el manejo de alicates añadiremos uno más; en él se pretende que el alumno haga

un diseño original de la silueta de una casa. Posteriormente soldaremos en los puntos convenientes para dar cierta solidez a la silueta.

Eliminación de aislante en los conductores eléctricos rígidos en grandes longitudes.

Utilización de alicates para hacer los ángulos y dobleces perfectos con conductor rígido de cobre.

Utilización y puesta en práctica de los conocimientos de soldadura blanda.

Materiales necesarios. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

Perfeccionar el manejo de conductores y alicates. Aprender a eliminar aislante de los conductores y a manejar el cuchillo y/o tijera de electricista.

Soldar con soldadura blanda uniendo conductores de cobre.

7.1 ELIMINACIÓN DE AISLANTE EN LOS CONDUCTORES RÍGIDOS

Ya en temas anteriores hemos estudiado la forma correcta de eliminar el aislante de un conductor, ahora veremos algunas ideas más para hacerlo en longitudes mayores.

El proceso a seguir para eliminar el aislante de un trozo de conductor completo será:


OBJETIVOS

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

53

1. Eliminar un poco de aislante en ambos extremos del conductor.2. Fijar el extremo del conductor a un tornillo de banco o al alicate universal que

sujeta otro compañero.3. Con alicate universal, tirar del otro extremo hasta notar que el conductor se

estira y, por tanto, se reduce su diámetro.4. Coger el aislante con la mano y retirarlo, saldrá fácilmente.

7.2 SOLDADURA DE LOS PUNTOS QUE DAN SOLIDEZ A LA SILUETA

Para llevar a cabo la soldadura de los puntos adecuados es necesario, en primer lugar, ver qué puntos son los que darían más fortaleza al diseño realizado; en el ejemplo de la Figura 7.1 se observan los mismos. Una vez decidido cuáles son estos puntos procederemos a mantenerlos inmovilizados, bien atándolos por medio de alambres finos o fijándolos en una madera por medio de grapas o puntas pequeñas mientras se realizan las soldaduras.

Las soldaduras se llevarán a cabo aplicando las técnicas estudiadas.

Figura 7.1

Silueta de una casa con indicación de los puntos de soldadura.

DISEÑO DE LA SILUETA DE UNA CASA

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Diseñar la silueta de una casa que tenga como mínimo tres ventanas, una puerta, una chimenea, tejado de dos aguas. Toda la silueta será realizada con un alambre de una sola pieza y sólo tendrá un empalme final.

Dibujar sobre papel el diseño pedido y poner dimensiones. Calcular la longitud de hilo de cobre necesaria. Con el visto bueno del profesor, comenzar a hacer la silueta. Una vez terminada la silueta, proceder a soldar en los puntos adecuados como se indica en la Figura 7.1.


7.5 AUTOEVALUACIÓN


Conductor de 1x1´5 mm2, 1x2’5 mm2 y 1x4 mm2. Alicate universal. Alicate de boca plana. Alicate de puntas redondas. Cuchillo y/o tijera de electricista. Soldador eléctrico. Estaño.

1. Describe cómo se elimina el aislante de un conductor rígido.2. Escribe todo lo que sepas acerca del material utilizado para hacer la silueta.3. Describe cada una de las herramientas empleadas en la práctica y las razones

que te han llevado a usarlas.4. ¿Has usado pasta desoxidante? ¿Por qué?5. ¿Qué características del estaño utilizado conoces?


CAPÍTULO

CC

8PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

56


OBJETIVOS

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

Cada día la sociedad necesita más energía eléctrica para el funcionamiento de las industrias, el uso doméstico y muchos más.

Como consecuencia de lo anterior, cada día se requiere más potencia eléctrica y para ello necesitamos generarla aprovechando cualquier fuente de energía que se pueda transformar en eléctrica.

Fundamento del generador eléctrico. Centrales generadoras de electricidad. Redes de distribución. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

Estudiar las diferentes formas de generar la energía eléctrica disponible en la red.

Conocer los diferentes pasos que se dan en el transporte de la energía eléctrica.

8.1 GENERADOR ELÉCTRICO

Recibe el nombre de alternador la máquina capaz de transformar la energía mecánica que recibe por su eje, en corriente alterna que suministra por sus bornes.

La producción de corriente alterna en dichos generadores está fundada en el principio de inducción electromagnética. Este principio dice que en todo conductor sometido a un campo magnético variable se crea una fuerza electromotriz inducida. Esta corriente inducida sólo se produce si hay variación de flujo.

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Figura 8.1

Figura 8.2

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Espira en la que al girar dentro de un campo magnético se produce corriente inducida.

La Figura 8.1 representa un generador simplificado de corriente alterna; este generador elemental consta de un imán central, que puede girar por la acción de un motor exterior. Un núcleo magnético se presenta frente a los polos de este imán, del que sólo se ha representado una parte en la figura. En este núcleo se enrollan varias espiras.

Al girar el imán central las espiras quedan expuestas a un flujo variable y se crea en ellas una fuerza electromotriz inducida.

Aspecto de un alternador comercial de pequeña potencia.

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El valor de la fuerza electromotriz inducida, de acuerdo con la ecuación de Faraday:

Figura 8.3

Aprovechamiento de la corriente natural de los ríos.

El alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo magnético, y el inducido, que es el conductor que se mueve dentro del campo magnético y es atravesado por las líneas de fuerza de dicho campo. En las grandes máquinas el inductor siempre está constituido por electroimanes, cuya corriente de alimentación o excitación proviene de un generador de corriente continua auxiliar o de la propia corriente alterna generada por el alternador, convenientemente rectificada.

Los alternadores industriales, que generan corriente alterna para la red general, son trifásicos y suministran su energía por tres conductores.

8.2 CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

Utilizan la fuerza y velocidad del agua corriente para hacer girar las turbinas. Las hay de dos tipos: de pasada (que aprovechan la energía cinética natural del agua corriente de los ríos), Figura 8.3, y de embalse (el agua se acumula mediante presas, y luego se libera con mayor presión hacia la central hidroeléctrica), como muestra la Figura 8.4.

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Dibujo esquemático de una central hidroeléctrica con embalse.

Figura 8.5

Foto del muro de la presa José María de Oriol, central hidroeléctrica con embalse.

Figura 8.4

La central hidroeléctrica José María de Oriol funciona con una presa de gravedad de una altura máxima sobre cimientos de 130 metros, una longitud en la coronación de 570 metros, el embalse originado tiene una capacidad de 3.162 Hm3 los cuales inundan una superficie de 10.400 hectáreas. Consta de 4 grupos en los que están instaladas 4 turbinas Francis, cuyos rodetes se muestran en la Figura 8.6; cada una de ellas aprovecha un salto de 106,5 metros, un caudal de 243 m3/s, y da una potencia de 316.000 CV para arrastrar el eje de un alternador capaz de dar 286 MVA a 15.000 V.

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Figura 8.6

Rodete Francis para gran potencia de la central hidroeléctrica José María de Oriol.

Figura 8.7

Presa de Alqueba, aspecto del río aguas abajo y chorro que sale de las turbinas.

Las centrales hidroeléctricas en sí mismas no son contaminantes, sin embargo su construcción produce numerosas alteraciones del paisaje, fauna y flora. Dificulta la migración de peces y el transporte de elementos nutritivos aguas abajo, provoca una disminución del caudal, modifica el nivel de las capas freáticas, la composición del agua embalsada y el microclima, y lo que es más importante, origina la inundación de tierras cultivables y el desplazamiento forzado de los habitantes de las zonas anegadas por los embalses.

Deben mencionarse los efectos negativos que ahora mismo se pueden comprobar en la construcción de la presa de Alqueba sobre el rió Guadiana, el mayor embalse de la Unión Europea, donde su aprovechamiento eléctrico va a entrar en contradicción con los efectos negativos en el campo de la cuenca extremeña. Los costes ambientales son todavía insuficientemente considerados en la construcción de grandes embalses.

61


Generación de electricidad con vapor producido por la radiación solar.

Figura 8.8

8.3 CENTRALES TERMOELÉCTRICAS

Usan el calor para producir electricidad, calentando una sustancia, que puede ser agua o cualquier otra que al calentarse produzca vapor. El vapor a alta presión se canaliza hacia una turbina, transformándose en movimiento rotatorio, que aplicado a un alternador produce electricidad.

Se puede conseguir vapor de muchas maneras: quemando carbón, petróleo, gas o residuos urbanos, o bien aprovechando la gran cantidad de calor que generan las reacciones de fisión nuclear. Incluso se puede producir vapor concentrando la energía del sol, Figura 8.8. La radiación solar también se puede usar para la generación de electricidad a partir de su captación en gran escala y su concentración sobre una caldera mediante espejos especiales (helióstatos), para producir vapor de agua capaz de accionar turbinas convencionales de vapor como las de cualquier central termoeléctrica de combustibles fósiles o nucleares. Se trata entonces de una central solar termodinámica, para distinguirla de la central solar fotovoltaica.

El proceso seguido en todas las centrales térmicas (convencionales o nucleares) tiene cuatro partes principales:

1. Generador de calor (puede ser una caldera para quemar carbón, fuel, gas, biogás, biomasa o residuos urbanos, etc.).

2. Circuito cerrado por donde circula el fluido que porta la energía cinética necesaria (agua en fase líquida y en fase de vapor). El generador de vapor tiene una gran superficie de contacto para facilitar la transferencia de calor de la caldera. (En las centrales de gas de ciclo combinado, el fluido es el propio gas en combustión).

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Aspecto exterior de una central térmica con combustibles fósiles.

El proceso seguido en todas las centrales térmicas.

Figura 8.9

Figura 8.10

3. Condensador o circuito de enfriamiento que convierte el vapor de baja densidad en agua líquida de alta densidad, apta para ser convertida de nuevo en vapor. El calor residual del vapor de baja densidad se transfiere a otro medio (generalmente un río o un embalse).

4. La turbina convierte la energía cinética del vapor en movimiento rotatorio. Las ruedas de paletas se disponen una tras otra, con diferentes configuraciones, para aprovechar toda la energía contenida en el vapor a presión a medida que se expande y pierde fuerza.

El generador convierte el giro en corriente eléctrica, gracias al proceso de inducción electromagnética.

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Figura 8.11

Proceso para crear una célula fotovoltaica.

8.4 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

El Sol ha sido una fuente energética a través de la evolución de la humanidad. Pero para conseguir un aprovechamiento completo ha sido necesario aplicar una serie de sistemas de captación que se han ido desarrollando a medida que avanzaba la tecnología.

La captación de esta energía tiene como ventajas su escaso impacto ecológico y el bajo mantenimiento, así como una larga vida activa de los paneles solares.

Los inconvenientes se deben a que llega a la Tierra en forma dispersa, y además no se puede almacenar en forma directa.

España, por su privilegiada situación y climatología, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su suelo inciden al año unos 1.500 kilovatios-hora de energía.

Según la forma de recogida de la radiación solar, podemos obtener calor y electricidad. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí, ni en su tecnología ni en su aplicación.

La energía solar denominada fotovoltaica se refiere a la conversión directa de la luz solar en electricidad.

La primera célula solar se fabricó en 1954 y cuatro años más tarde se utilizó para los satélites norteamericanos.

Actualmente la mayoría de las células fotovoltaicas son de silicio de gran pureza, material obtenido a partir de arena, muy abundante en la naturaleza; para ello se sigue un proceso industrial similar al esquematizado en la figura 8.11.

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Figura 8.12

Aspecto comercial de una célula fotovoltaica.

Esquema básico de una placa solar fotovoltaica.

Figura 8.13

La célula fotovoltaica está formada por una delgada lámina de un material semiconductor que al ser expuesto a la luz solar absorbe fotones de luz con suficiente energía para originar el “salto de electrones”, desplazándolos de su posición original hacia la superficie iluminada.

Al desprenderse estos electrones con su carga negativa (n) originan la aparición de huecos o lagunas con cargas positivas (p). Como los electrones tienden a concentrarse del lado de la placa donde incide la luz solar, se genera un campo eléctrico con dos zonas bien diferenciadas: la negativa, de la cara iluminada donde están los electrones, y la positiva en la cara opuesta, donde están los huecos o lagunas.

Si ambas zonas se conectan eléctricamente mediante conductores adheridos a cada una de las caras de la placa el desequilibrio eléctrico origina una fuerza electromotriz o diferencia de potencial, creando una corriente eléctrica para igualar las cargas, figura 8.13. La corriente generada es continua, y se mantiene constante mientras actúe la luz solar sobre la cara sensible de la lámina.

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Figura 8.14

Panel solar estándar.

La intensidad de cortocircuito, medida con tensión cero, como se observa en la figura 8.13, se mide con un amperímetro conectado directamente a las salidas de la célula. Su valor varía en función de la superficie expuesta y de la radiación luminosa que recibe. Lo normal es que cada célula genere aproximadamente 2’5 A.

La tensión a circuito abierto, sin carga conectada, que es la tensión máxima que puede proporcionar una célula, oscila alrededor de los 0’5 V.

Por tanto, en el funcionamiento de las células fotovoltaicas hemos de tener presente dos conceptos fundamentales:

1. La tensión en bornes varía en función de la temperatura, pero a una determinada temperatura esta tensión es constante.

2. La corriente suministrada por una célula solar a un circuito exterior es proporcional a la intensidad de la radiación y a la superficie de la célula.

Las células fotovoltaicas se agrupan para formar paneles, figura 8.14; se conectan todas en serie para proporcionar características eléctricas adecuadas a las necesidades. Para poder cargar las baterías de 12 V es necesaria una tensión de 14 V. Por ello los paneles estándar han de proporcionan una tensión de 16’1 V y una intensidad de 2’5 A.

Por otra parte, el aumento excesivo de la temperatura hace caer la tensión; de esta forma nos aseguramos de que no lo haga por debajo de 14 V.

Hay múltiples aplicaciones donde la energía fotovoltaica ha cubierto la demanda energética. Por ejemplo en zonas rurales, para iluminación, riego, etc. También para la electrificación básica de viviendas unifamiliares o comunidades, granjas, camping y refugios, caravanas, embarcaciones, bombeo de agua, para alimentar equipos de transmisión y telecomunicación, iluminación de zonas públicas, señalización de carreteras, etc.

Hoy en España la legislación (RD del 29 de septiembre de 2000) ya permite que cualquier ciudadano que produzca electricidad con energía solar pueda venderla a las compañías eléctricas a un precio de 66 pts/kW-h, lo que animará, sobre todo en las

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Figura 8.15

Caseta para alimentación de equipos aislados.

Figura 8.16

Molinos de viento que se empleaban para moler cereales y obtener harina.

nuevas viviendas, a instalar paneles fotovoltaicos abaratando las instalaciones en un corto período de tiempo.

Extremadura, con más de 29.000 horas promedio de sol anual, es el territorio que más radiación solar recibe en la península.

Normalmente la vida de los paneles suele superar los 20 años, son de fácil instalación y mantenimiento y su coste cada vez más bajo nos permite disponer de un equipo autónomo para tener electricidad sin depender de la compañía suministradora.

8.5 ENERGÍA EÓLICA

Un aerogenerador, es un generador de electricidad activado por la acción del viento. Sus antecesores directos son los molinos de viento que se empleaban para la molienda de cereales y obtención de harina.

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Figura 8.17

Sección de un aerogenerador de eje horizontal.

En este caso, la energía eólica mueve la hélice y, a través de un sistema mecánico de engranajes, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que convierte la energía mecánica rotativa en energía eléctrica.

Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sistema automático de sincronización para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga perfectamente sincronizada con la de la red (en España, 50 Hz).

Aerogeneradores de eje horizontal. Todos los aerogeneradores de eje horizontal tienen su eje de rotación principal en la parte superior de la torre y deben enfrentar al viento de alguna manera. Los aerogeneradores pequeños son dirigidos por una veleta, mientras que los más grandes utilizan un sensor de dirección y son posicionados por un servomotor. Dado que la velocidad de rotación de las aspas es baja, la mayoría hacen uso de una caja de velocidades para aumentar la velocidad de rotación del generador eléctrico.

En general, la hélice es posicionada de tal manera que el viento en su dirección de flujo la encuentre primero que la torre. Esto evita las cargas adicionales que genera la turbulencia de la torre en el caso en que el rotor se posiciona detrás de la torre. Las aspas de la hélice se montan a una distancia razonable de la torre y tienen una alta rigidez, de tal manera que las aspas al rotar no choquen con la torre en caso de que haya vientos fuertes.

A pesar de la desventaja, los aerogeneradores con hélices posicionadas en la parte posterior de la torre han sido construidos debido a que se orientan en contra del viento en forma natural sin necesidad de un sistema de control. Sin embargo, la necesidad de un sistema de posicionamiento para la hélice frente a la torre se justifica por la gran influencia que tienen las turbulencias en el desgaste de las aspas por fatiga. La mayoría de los aerogeneradores actuales son de este último tipo.

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Torre completa con aerogenerador.

Figura 8.18

Central geotérmica.

Figura 8.19

8.6 CENTRALES GEOTÉRMICAS

Son instalaciones que aprovechan la energía geotérmica para producir energía eléctrica, como una central térmica en la que la caldera ha sido remplazada por el reservorio geotérmico y en la que la energía es suministrada por el calor de la Tierra en vez del petróleo u otro combustible.

Las centrales geotérmicas generan electricidad a partir de la explotación de yacimientos geotermales, figura 8.19, que existen en algunos lugares del planeta. El recurso primario puede consistir en agua caliente o en vapor a alta temperatura, acumulados en formaciones geológicas subterráneas a las que se accede mediante pozos perforados en la corteza terrestre con técnicas similares a las utilizadas por las empresas petroleras.

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Figura 8.20

Esquema de una central geotérmica.

Los yacimientos geotérmicos suelen dividirse en tres categorías: yacimientos de alta temperatura, con un flujo de calor a temperaturas de entre 150 y 350 °C, comúnmente acompañados de manifestaciones como vertientes termales, suelo de vapor, fumarolas, etc.; yacimientos de baja temperatura, con un flujo de calor de hasta 150 °C, y yacimientos de roca caliente, sin fluido térmico. Para la utilización práctica de la energía geotérmica es necesaria la presencia de yacimientos de agua cerca de estas zonas calientes.

Esta realidad a veces se pone de manifiesto en forma natural y violenta por fenómenos como los volcanes o los terremotos. Pero el hombre también puede aprovechar esta fuente de calor extrayéndolo mediante perforaciones y transfiriéndolo hacia calderas o hacia turbinas de vapor.

En lugares como Lardarello, Italia, o en países como Nueva Zelanda y Costa Rica la energía geotérmica es una fuente importante de abastecimiento de electricidad.

De hecho, las centrales geotérmicas aportan unos 44 billones de kW-h de electricidad anualmente a través del mundo, y la capacidad mundial crece en aproximadamente 9% al año.

Para producir energía eléctrica a partir de recursos geotérmicos, ya sean depósitos subterráneos de vapor o de agua caliente, estos son explotados de tal modo que, al salir a la superficie, el vapor hace rotar las turbinas y se genera la electricidad. Típicamente, el agua se devuelve al terreno para recargar el depósito y completar el ciclo renovable de la energía. Asimismo, los depósitos subterráneos se explotan para uso directo en ciertas aplicaciones.

VaporSalmuera

Condensación

Separador

GeneradorTorreCongelante

Producción

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Esquema del una central mareomotriz.

Figura 8.21

8.7 CENTRAL DE ENERGÍA MAREOMOTRIZ

La energía mareomotriz es la energía asociada a las mareas provocadas por la atracción gravitatoria del sol y, principalmente, de la luna.

Las mareas se aprecian como una variación del nivel del mar, que ocurre cada 12 h 30 minutos y puede suponer una diferencia del nivel desde unos 2 metros hasta unos 15 metros, según la diferencia de la topografía costera.

La técnica utilizada consiste en encauzar el agua de la marea en una cuenca y, en su camino, accionar las turbinas de una central eléctrica. Cuando las aguas se retiran, también generan electricidad, usando un generador con turbina reversible.

Este tipo de energía es renovable ya que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia porque en la generación de energía eléctrica no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos.

Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han evitado una proliferación notable de este tipo de energía.

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Foto de un antiguo molino de mareas de Isla Cristina (Huelva).

Figura 8.22

8.8 REDES DE DISTRIBUCIÓN

La red eléctrica de un país la forman tres partes fundamentales, como son: producción de energía eléctrica, transporte de esa energía y distribución al abonado o consumidor.

La producción de la energía eléctrica tiene lugar en las centrales generadoras aprovechando cualquier otro tipo de energía, como hemos visto en páginas anteriores. Para ello todas las centrales generadoras se conectan a una red general de energía, que puede ser internacional. Sólo se genera la potencia necesaria en cada momento, por ello algunas centrales actúan como reguladoras de la red.

Transporte de la energía. Para ello la energía generada en las centrales ha de pasar a transformadores elevadores de tensión, de manera que si en la central la tensión que sale del alternador es de 15.000 V se eleva hasta 380.000 V, para ser transportada a grandes distancias por las líneas de alta tensión, reduciendo de este modo la intensidad en el transporte de grandes potencias; como consecuencia también se reducen las perdidas de energía por efecto Joule. Todos conocemos líneas de alta tensión como las de la figura 8.23.

Distribución al abonado. La energía transportada ha de suministrarse a los abonados con los valores de tensión que todos conocemos de 230 V, pero para ello las líneas de transporte llegan a los centros de transformación reductores o subestaciones. En las subestaciones se reduce la tensión a diferentes valores, valores medios y bajos de alta tensión, por ejemplo 70.000 V, 20.000 V o 5.000 V; estos valores dependen de las empresas eléctricas. Los valores más altos se transportan a subestaciones más pequeñas donde se subdividen nuevamente.

72


Figura 8.23

Torre de alta tensión que soporta dos líneas que salen de una central térmica.

Figura 8.24

Centralización de contadores para un edifi cio y detalle de embarrado de línea.

73


La última reducción de valores de tensión tiene lugar en las casetas transformadoras que encontramos en las calles, donde la línea de alta tensión se transforma en líneas de baja a 400 V, tensión que se suministra a los edificios mediante una línea trifásica con neutro, siendo el neutro el que nos brinda la posibilidad de utilizar 230 V. En la figura 8.24 se observan los cuatro conductores que nos suministra la empresa distribuidora.


Ordenador con conexión a Internet. Libros o folletos informativos respecto a centrales eléctricas. Papel y lápiz.


1. Hacer un estudio sobre las centrales hidroeléctricas existentes en España.2. Visitar si es posible una central hidroeléctrica y presentar sus datos más importantes

en el estudio realizado.3. Buscar datos e información respecto a cómo calcular las instalaciones de paneles

solares.4. Hacer el cálculo de la instalación necesaria para una vivienda que se utiliza en

los fines de semana, situada en el sur de la provincia de Badajoz y que consta de tres habitaciones, cuarto de baño y salón. Sólo se utiliza alumbrado y televisión.

8.11 AUTOEVALUACIÓN

1. Describe cada una de las partes de un aerogenerador.2. Explica cómo funciona una central de energía mareomotriz.3. Cuenta todo lo que conozcas sobre las centrales geotérmicas.4. Describe las formas de generar energía eléctrica próxima a tu domicilio.5. Escribe sobre las aplicaciones de la energía eléctrica en tu casa.

CAPÍTULO

CC

9INICIACIÓN DE LA ELECTRICIDAD

76


Figura 9.1

OBJETIVOS

CONTENIDO

Fuentes de alimentación. Conductores eléctricos. Elementos de mando y maniobra. Elementos de protección. Receptores y portalámparas. Regletas de conexión.

Hacer una introducción a las magnitudes eléctricas los circuitos, y buenos conocimientos básicos de materiales.

9.1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Símbolos que representan fuentes de alimentación o tomas de corriente.

Línea Pila

Es el elemento encargado de proporcionarnos la energía eléctrica necesaria para hacer funcionar los receptores. La fuente de alimentación más simple que podemos encontrar al alcance de nuestra mano es la pila que habitualmente utilizamos en el radio, la linterna o en nuestro reloj. También es una fuente de alimentación la toma de corriente que tenemos en nuestra casa, donde conectamos el frigorífico o la batidora.

En los esquemas de circuitos eléctricos la fuente de alimentación se representa por los símbolos que aparecen en la Figura 9.1.

INTRODUCCIÓN

En todo circuito debemos tener en cuenta cinco partes fundamentales, como son: fuente de alimentación, conductores, elementos de mando, elementos de

protección y receptores. Analizamos a continuación cada una de ellas para tener una idea clara de su

constitución y función dentro de un circuito eléctrico.

Cajas de conexiones y derivación. Sistema de instalación de los circuitos. Magnitudes eléctricas. Ejemplos resueltos. Autoevaluación.

77


9.2 CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Constituyen el medio por el que circula la energía eléctrica, desde las centrales donde se genera hasta el lugar donde se utiliza para transformarla en otro tipo de energía.

Los conductores eléctricos más usados suelen ser de cobre o aluminio y están aislados con materiales adecuados al lugar y ambiente en que se van a instalar. Ejemplo: a la intemperie, enterrados, ambientes ácidos, etc.

El tipo de material que forman los conductores se elige en función de sus características y de su coste económico; así, el mejor conductor es la plata, seguida del cobre electrolito. Los metales más empleados en las instalaciones eléctricas son el cobre y el aluminio, por ser muy buenos conductores y mucho más económicos.

Un conductor es bueno o malo en función de la resistencia eléctrica que presenta al paso de la corriente, y ésta depende del tipo de material.

El símil de la Figura 9.2 nos muestra lo que sería un buen conductor en el que los amperios circulan cómodamente y sin obstáculos, y un mal conductor en el que éstos circulan con grandes dificultades, o lo que equivale a un conductor que presenta gran resistencia eléctrica.

Figura 9.2

Cada tipo de material presenta un valor de resistencia; así, los metales presentan menos resistencia que los plásticos o las maderas secas, etc.

La resistencia eléctrica que presenta un material se puede calcular conociendo sus dimensiones y su resistividad. Para ello aplicaremos las siguientes ecuaciones:

Símil de un conductor eléctrico bueno y uno malo.

Mal conductor

Buen conductor

78


Ejemplo:

Donde: R = resistencia del conductor, en ohmios (Ω). l = longitud del conductor, en metros (m). S = sección, en milímetros cuadrados (mm2). ρ = resistividad del material, en Ω.mm2/m. c = conductividad del material, en Ω.m/mm2.

La relación entre resistividad (ρ) y conductividad (c) es inversa; ρ = 1/cLa unidad de medida para la resistencia es el ohmio. Éste tiene múltiplos y submúltiplos.

MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS

MÚLTIPLOSmegaohmio MΩ 1000000=106 Ω

kilohmio KΩ 1000=103 ΩUNIDAD ohmio Ω

SUBMÚLTIPLOSmiliohmios mΩ 0.001=10-3 Ωmicrohmios µΩ 0.000001=10-6 Ω

En la siguiente tabla se indican los valores de resistividad (ρ) y conductividad (c) para los materiales más usados como conductores eléctricos.

Valores de resistividad y conductividad de los materiales más usados como conductores

Material ρ a 0º C C a 0 ºC

AluminioCobre electrolíticoCobre industrialPlataPlatino

0.02560.01560.01700.01460.1091

37.564.058.870.49.1

Calcular la resistencia de un conductor de cobre cuya longitud es de 10 m y tiene una sección de 1´5 mm2. La resistencia será:

Según la ley de Joule, cuando un conductor eléctrico es recorrido por una corriente se produce calor. El calor producido es proporcional al valor de la resistencia (R), del cuadrado de la intensidad (I2) y del tiempo (t ), según la relación siguiente:

79


Figura 9.3

Donde: Q = calor disipado, en calorías. R = resistencia del receptor, en ohmios (Ω). I = intensidad de corriente, en amperios (A). t = tiempo que se mantiene la corriente, en segundos (s). U = tensión aplicada, en voltios (V).

Los tipos de conductores más usados en instalaciones de interior son los que aparecen en la Figura 9.3.

9.3 ELEMENTOS DE MANDO

Son componentes de los circuitos que nos permiten controlarlos a nuestra voluntad, sin correr riesgo de recibir descargas eléctricas durante su manipulación. Los más conocidos son los interruptores, que tienen por finalidad abrir o cerrar el circuito donde se hallen instalados.

Aislante de PVC Hilo rígido de cobre

Cuerda fl exible de cobreAislante de PVC

Aislante de PVC Cuerda de cobre

Cubierta de PVC Aislante de PVCCuerda

fl exible de cobre

Cubierta de PVC Aislante de PVCCuerda

fl exible de cobre

Cubierta de policloropreno Aislante de gomaCuerda fl exible

de cobre estañado

Tipos de conductores más usados en circuitos de interior.

80


Figura 9.4

Los interruptores en función del número de hilos que corten, pueden ser:

1. Un hilo = unipolares. 2. Dos hilos = bipolares. 3. Tres hilos = tripolares. 4. Cuatro hilos = Tretrapolares.

Los símbolos empleados para representarlos en esquemas funcionales y multifilares son los que se indican en la Figura 9.4.

En los interruptores es necesario tener en cuenta su capacidad de corte en el momento de montarlos, dado que de ello depende su rendimiento y duración. Así, cuando observemos un interruptor veremos grabados en él unos números, son la tensión e intensidad máxima que pueden cortar; es lo que se llama capacidad de corte, suele ser algo así: 230 V, 6 A, que da una capacidad de corte de 1.380 W. Por tanto, todo lo que sea cortar una potencia superior es acortar su vida.

El aspecto de algunos interruptores comerciales puede observarse en la Figura 9.5.

Símbolos de interruptores.

Figura 9.5

Aspecto externo de interruptores de diferentes modelos. (Cortesía de Simón y Biticino).

81


9.4 ELEMENTOS DE PROTECCIÓN

Son los elementos encargados de proteger al circuito o a las personas. En este tema nos referiremos únicamente a la protección del circuito. Esta protección consiste en limitar la intensidad del circuito al valor para el que está calculado éste. El elemento de protección más simple es el cortacircuito fusible, que consta de un hilo de material adecuado (en muchos casos, hilo de cobre) de sección muy ajustada a la intensidad máxima que puede soportar, recubierto por una cámara apagachispas.

Figura 9.6

Es, por tanto, la parte más débil del circuito, funde al elevarse la intensidad por encima de un límite calculado; su símbolo es:

Cortacircuitos fusibles cilíndricos de distinto amperaje. (Cortesía de Legrand).

También se utilizan como elementos de protección de circuitos los interruptores magnetotérmicos. Estos realizan las funciones de protección con mayor eficacia y comodidad para el usuario. Su aspecto comercial se representa en la Figura 9.7.

Figura 9.7

Aspecto comercial de los interruptores magnetotérmicos unipolar, bipolar y tetrapolar. (Cortesía de Legrand)

82


Los símbolos que se emplean para representar los interruptores magnetotérmicos son los siguientes:

Figura 9.8

Símbolos de los interruptores magnetotérmicos unipolar (1), bipolar (2) y tetrapolar (3).

Figura 9.9

El filamento suele ser de tungsteno, metal que funde a 3.380 ºC, pero en la lámpara incandescente suele trabajar a 2.600 ºC. El calor producido en dicho filamento hace que éste se ponga incandescente, de donde toma la lámpara su nombre.

Las partes fundamentales de la lámpara incandescente se muestran en la Figura 9.9, aunque de estas partes las más importantes para el usuario suelen ser la forma de la ampolla y el tipo de casquillo.

Partes fundamentales de la lámpara incandescente.

9.5 RECEPTORES

Los receptores transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía para ser utilizada en nuestra vida diaria. Como receptores podrán encontrarse resistencias, motores, lámparas de varios tipos, etc.

Teniendo en cuenta que nos vamos a referir en los próximos temas fundamentalmente a circuitos básicos de alumbrado, es necesario que nos ocupemos de las lámparas y entre todas ellas de la más antigua, la incandescente estándar. Esta lámpara consta de una ampolla de vidrio a la que se ha hecho el vacío o se ha llenado de gas inerte (sin oxígeno) y en cuyo interior se encuentra el filamento.

Ampolla

Filamento

Gas de relleno

Hilos conductores

Vástago

Casquillo

Soporte

83


Figura 9.10

La forma de la ampolla sólo tiene importancia desde el punto de vista de tamaño y decorativo, ya que esto no influye en su rendimiento.

La Figura 9.10 representa la lámpara incandescente de ampolla transparente de tipo estándar; además podemos encontrarlas con la misma forma, con cristal mate y diferentes colores. Igual ocurre con la lámpara esférica de la Figura 9.11; aunque ésta tiene una ampolla más pequeña, ambos tipos de lámparas tienen en común el tipo de casquillo, siendo este el Edison normal, cuya nomenclatura es E-27, para potencias menores de 300 W.

Lámpara incandescente de ampolla transparente de tipo estándar.

Figura 9.11

Cuando las potencias son superiores se emplea el casquillo Edison Goliath (E-40). En la Figura 9.12 se muestra una lámpara de vela lisa transparente, que también podemos encontrar en cristal mate. La lámpara de vela rizada tiene el cristal con una forma especial para que resulte más decorativa. El tipo de casquillo de la lámpara de vela es el Edison Normal (E-14) que también comparte con la esférica.

Lámpara esférica.

Figura 9.12

Lámpara de vela lisa transparente.

84


En los esquemas de circuitos eléctricos la lámpara incandescente se representa por su símbolo: a) para circuito funcional y multifilar, b) para circuito unifilar.

a) b)

9.6 PORTALAMPARAS

Los portalámparas y portatubos son elementos que nos permiten hacer una conexión fácil y fiable de las lámparas a los circuitos eléctricos.

Están formados los portalámparas por un casquillo roscado o en forma de bayoneta y un segundo contacto en la parte inferior central, aislados entre sí, recubiertos ambos por un aislante que a su vez protege a las personas y circuitos ante posibles descargas eléctricas. Los portalámparas más utilizados son los adecuados para las lámparas que hemos estudiado en el apartado 9.5, y que van provistas de los casquillos E-14 y E-27.

Figura 9.13

Además de los portalámparas mencionados, existen otros para aplicaciones especiales como lámparas alógenas, tubos fluorescentes, etc.

Distintos tipos de portalámparas. (Cortesía de Simón)

85


Figura 9.14

9.7 REGLETAS DE CONEXIÓN

Distintos tipos de portatubos y portacebador. (Cortesía de Simón)

De acuerdo con ITC-BT-20, apartado 2.2.8, “Las conexiones y derivaciones de los conductores se harán mediante dispositivos de conexión con tornillo o sistemas equivalentes.”

Teniendo en cuenta lo dicho, en ningún caso deberán realizarse empalmes o derivaciones por retorcimiento de los conductores en las instalaciones de interior.

En la Figura 9.15 se pueden observar algunas regletas de conexión de diferentes modelos.

Regletas de conexiones. (Cortesía de Legrand)

Figura 9.15

86


Las regletas de conexiones en las instalaciones de interior se alojan en las cajas de conexiones o derivación.

9.8 CAJAS DE CONEXIONES Y DERIVACIONES

Las conexiones en los circuitos eléctricos de las viviendas e industrias se hacen en cajas aislantes de dimensiones adecuadas a las necesidades, hasta las cuales llegan los conductores a través de tubos protectores.

Las cajas de conexiones pueden ser para empotrar o de superficie, como puede observarse en la Figura 9.16, en cuyo interior se alojan las regletas de conexión necesarias según el número de conexiones a realizar. En la Figura 9.17 se observan estas conexiones para un circuito determinado.

Diversos tipos de cajas de registro o derivación. (Cortesía de Legrand)

Figura 9.17

Conexiones en el interior de una caja de derivación.

Figura 9.16

87


Figura 9.18

El material existente en el mercado para cubrir estas necesidades es muy variado, entre todos ellos destacaremos dos por ser los más utilizados en los circuitos que nos atañen; son los tubos flexibles para empotrar y las canaletas para montaje en superficie. Ejemplos de ellos pueden observarse en la Figura 9.18.

Tubos fl exibles y canaletas.

9.9 SISTEMAS DE INSTALACIÓN DE LOS CIRCUITOS

Los circuitos en instalaciones de interior pueden montarse en varias formas, en función de las normas establecidas.

De acuerdo con ITC-BT-20, se clasifican en: Conductores aislados bajo tubos protectores. Conductores aislados fijados directamente sobre paredes. Conductores aislados enterrados. Conductores aislados directamente empotrados en estructuras. Conductores aéreos. Conductores aislados en el interior de huecos de la construcción. Conductores aislados bajo canales protectores. Conductores aislados bajo molduras. Conductores aislados en bandeja o soporte de bandejas. Canalizaciones eléctricas prefabricadas.

88


9.10 MAGNITUDES ELÉCTRICAS

Cuando se cierra el circuito de una lámpara o cualquier otro receptor entran en juego tres magnitudes eléctricas: tensión, intensidad y resistencia.

9.10.1 Tensión o diferencia de potencial

Es una cualidad del generador de que dispongamos; así por ejemplo, hay pilas de 4´5 V, 1´5 V, 9 V, etc. Y tensiones de red de 230 V, 400 V, etc.

Para entender qué es diferencia de potencial (d.d.p.), lo mejor es analizar un símil hidráulico.

Figura 9.19

En la Figura 9.19 podemos observar que si comunicamos dos depósitos el líquido baja por el tubo, disminuyendo la presión o diferencia de potencial (V); de igual manera baja la diferencia de potencial en una pila si unimos sus bornes (Figura 9.20). Pero si al unirlos ponemos un amperímetro, este nos indicará un paso de corriente o intensidad, de modo similar a lo que ocurre en el tubo que une los dos depósitos del símil hidráulico de la Figura 9.19.

Símil hidráulico.

Figura 9.20

La unidad de medida de diferencia de potencial (d.d.p.), de fuerza electromotriz (f.e.m.) o tensión, es el voltio (símbolo: V); equivale a la diferencia de potencial que

Conexión de un amperímetro a una pila.

89


existe entre dos puntos recorridos por una corriente constante de un amperio, cuando la potencia disipada entre esos dos puntos es de un vatio.

Se mide con el voltímetro, conectando éste siempre en paralelo.

9.10.2 Intensidad de corriente

Esta magnitud de la energía eléctrica se mide conectando un amperímetro en serie con los receptores cuya intensidad deseamos medir. De la misma forma que si observamos el símil de la Figura 9.19, veremos que por el tubo pasa el líquido con una velocidad determinada dependiendo de la d.d.p. existente. La cantidad de líquido que pasa por el tubo se mide en l/s (litros por segundo). Así, cuanto mayor sea la d.d.p. (altura entre los depósitos), mayor será la cantidad de l/s que pasan y a medida que esta altura va disminuyendo también lo hace la cantidad de líquido que circula. Lo mismo ocurre con el circuito de la Figura 9.20: la pila se va descargando y disminuye la d.d.p. entre el positivo (+) y el negativo (−), de esta manera la corriente de la pila es cada vez menor hasta llegar a valor cero.

La unidad de medida es el amperio (símbolo: A). Es la intensidad de corriente eléctrica constante que, mantenida en un conductor sometido a una d.d.p. de un voltio, produce una potencia de un vatio.

9.10.3 Resistencia eléctrica

Se puede definir como la mayor o menor dificultad que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica.

Como ya mencionamos en el punto 9.2., la resistencia eléctrica que presenta un conductor depende del tipo de material que lo forma.

La resistencia se mide con el ohmímetro conectando éste a los extremos del conductor que se desea medir, como puede observarse en la Figura 9.21.

Figura 9.21

El conductor a medir debe estar sin tensión; de no ser así, provocaríamos una avería importante al aparato.

La unidad de medida de resistencia es el ohmio, que se representa por la letra omega (Ω), y equivale a la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial (d.d.p.) de un voltio, aplicada entre estos dos puntos, provoca en este conductor una corriente de un amperio.

Conexión de un óhmetro a un conductor.

90


El paso de corriente eléctrica depende de la d.d.p. y de la resistencia eléctrica que presenta el conductor. En la Figura 9.19, la cantidad de l/s que pasan será distinta con un tubo grueso que con un tubo delgado. Para la corriente eléctrica la mayor o menor resistencia del conductor es como el tubo delgado o grueso en el símil.

9.10.4 Ley de Ohm

Esta ley relaciona las tres magnitudes eléctricas estudiadas hasta el momento de la siguiente manera:

Donde: I = intensidad en amperios (A) V = tensión o d.d.p. en voltios (V) R = resistencia en ohmios (Ω)

La fórmula o ecuación de la ley de Ohm se interpreta en la siguiente forma: la intensidad es directamente proporcional a la tensión (V), e inversamente proporcional a la resistencia (R).

De la relación anterior pueden despejarse la tensión, cuando se conoce el valor de la intensidad y de la resistencia o bien el valor de la resistencia si conocemos el valor de la intensidad y de la tensión, como puede observarse en las ecuaciones siguientes:

9.11 EJEMPLOS RESUELTOS

2. ¿Qué tiempo tardará una resistencia de 15 Ω por la que circula una intensidad de 10 A en producir 7200 calorías?

1. ¿Qué calor se produce en una resistencia de 10 Ω por la que circula una intensidad de 4 A durante 10 segundos?

91


3. Calcular la sección de un conductor cuya resistencia es de 40 Ω y su longitud de 100 metros, siendo éste de cobre.

4. Disponemos de una fuente de alimentación de 20 V, y el circuito presenta una resistencia de 5 Ω ¿Qué intensidad circulará por el mismo?

5. Con una fuente de alimentación de 20 V y un circuito de 10 Ω de resistencia, ¿Qué intensidad circulará?

Como puede observarse, con el doble de resistencia la intensidad es la mitad para una misma tensión.

6. Tenemos una lámpara incandescente que funciona a 220 V y consume una intensidad de 0’5 A. ¿Cuál es su resistencia?

7. Disponemos de un brasero que en su placa de características dice: I máx. = 2 A, R = 500 Ω. ¿Qué tensión hay que darle para que caliente correctamente?

8. Supongamos que medimos la intensidad de corriente que entra en una casa y el resultado es 15 A. Sabemos que la tensión en la caja de acometida es de 240 V. ¿Qué resistencia total presenta el circuito de la casa?

9. En un circuito formado por lámparas incandescentes, donde la tensión aplicada es 250 V, la intensidad medida en el mismo es de 20 A. ¿Qué calor se producirá en una hora?

10. Calcular la longitud de un conductor de cobre que sometido a una tensión de 220 V deja pasar una intensidad de 0.4 A. El conductor tiene un diámetro de 1 mm.

R = ; S = = = 0´0425mm2ρ.lS

ρ.lR

´0´017.100

40

Q = 0´24.250V .20 A.3600 seg =

4.320.000 calorias1hora = 3600seg

92



1. Calcula la intensidad que absorbe una estufa de 40 Ω de resistencia durante 10 segundos de funcionamiento para producir 500 calorías.

2. ¿Qué resistencia deberá tener una estufa que ha de producir 45.000 calorías en una hora de funcionamiento, con una intensidad máxima de 10 amperios?

3. Calcula el calor que se producirá en una resistencia de 5 kW de potencia, funcionando durante una hora.

4. Calcula la longitud de un conductor cuya resistencia es de 40 Ω y su sección es de 1 mm2. Realiza los cálculos para cobre y para aluminio.

5. Haz los cálculos necesarios para conocer de qué material es un conductor cuya longitud hemos medido y resultó ser 200 metros y su resistencia es de 5´455 Ω para una sección de 4 mm2.

6. Disponemos de un radiador que absorbe una intensidad de corriente de 15 A; sabemos que la tensión en la toma de corriente es de 240 V. ¿Qué resistencia total presenta el radiador?

7. En un circuito la tensión aplicada es 250 V y la intensidad medida en el mismo es de 20 A. ¿Qué resistencia eléctrica presenta?

8. Disponemos de una fuente de alimentación de 12 V, y el aparato de radio a conectar consume 4 A. ¿Qué resistencia interna tiene el receptor?

9. Calcula la sección de un conductor cuya resistencia es de 10 Ω y su longitud de 1000 metros, siendo éste de aluminio.

10. Una estufa produce 30.000 calorías en un minuto; si el circuito absorbe una intensidad de 20 A, ¿Qué valor tiene su resistencia?

VRI = ; R = = = 550ΩV

l220V0´4 A

S = π. r2 = 3´1416.0´5

2 = 0´7854 mm2

ρ.l SR = ; l = =

R.Sρ

550Ω.0´7854mm2

0´017Ω= = 25.410mmm2

m

UN INTERRUPTOR

CAPÍTULO

CC

10PUNTO DE LUZ ACCIONADO POR

94


CONTENIDO

Cuando deseamos hacer funcionar un receptor mandado desde un solo punto, siendo este accionamiento en forma manual, recurrimos

a los llamados interruptores; si además el receptor es una lámpara incandescente, tenemos el circuito más sencillo que podemos encontrar en electricidad.

Para representar los circuitos eléctricos hemos de hacerlo por esquemas, y estos se rigen por unas normas que nos permiten entenderlos a todos, de modo similar al uso de una lengua.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Esquemas eléctricos. Interruptores unipolares. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar las diferentes formas de representar un mismo circuito. Montar un circuito simple y comprobar su funcionamiento.

10.1 ESQUEMAS ELÉCTRICOS

La representación de las conexiones de los circuitos eléctricos puede hacerse de tres formas, siendo estas:

a) Funcional b) Multifilar c) Unifilar

Para todas estas formas de representación utilizamos símbolos normalizados que especifiquen claramente a qué elemento están representando.

95

PUNTO DE LUZ ACCIONADO POR UN INTERRUPTOR

10.1.1 Esquema funcional

En él se representan todos los elementos del circuito en líneas verticales, comprendidas éstas entre dos líneas paralelas horizontales que representan a los conductores de la línea de alimentación.

10.1.2 Esquema multifi lar

En él se representan todos los conductores del circuito, pero en este caso siguiendo aproximadamente el trazado de la realidad del montaje.

10.1.3 Esquema unifi lar

En éste se representan en una sola línea (normalmente vertical) todos los elementos en forma unitaria, y se indica por trazos oblicuos el número de elementos o conductores totales que habrá en cada tramo. Cuando el número es superior a tres, se pone una sola línea oblicua con una cifra a su lado que indica el número de elementos (Figura 10.1).

Figura 10.1

10.2 INTERRUPTOR UNIPOLAR

Los interruptores nos permiten controlar a nuestra voluntad, sin correr riesgo alguno, los circuitos en que los instalamos.

El interruptor unipolar, como su nombre indica, sólo corta un hilo del circuito, debiendo ser el hilo activo. Para ello lo conectamos en serie con el receptor que deseamos controlar, de esta manera puede estar abierto o cerrado. Su símbolo, como ya vimos en el tema anterior, es: a) para circuito funcional y multifilar, b) para circuito unifilar.

Los interruptores de corte unipolar que se emplean en instalaciones de interior en las viviendas tienen una capacidad de corte de 6 A a 230 V. En la Figura 10.2 puede verse el aspecto externo de algunos de ellos.

a) b)

96


10.3 DISTRIBUCIÓN DEL CIRCUITO

Figura 10.2

Aspecto externo de los interruptores unipolares. (Cortesía de Legrand)

La distribución del circuito en una habitación puede ser la que se observa a continuación en la Figura 10.3.


Todos los materiales serán de características adecuadas a la tensión de alimentación de que se disponga.

Fuente de alimentación (toma de corriente) de 230 V. Un portalámparas E-27. Una lámpara incandescente de 230 V, 40 W.

Figura 10.3

97


Un interruptor unipolar para 230 V y 6 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 250 V, 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema multifilar y comprobar cómo luce la lámpara.

Calcular la resistencia total del hilo conductor empleado (cobre), suponiendo que tiene 40 cm de largo y 1´5 mm2 de sección.

Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional A). Cada propuesta una vez comprobada, es necesario quitarla antes de hacer la siguiente.

Completar el resto de apartados de la ficha de análisis. Sobre el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione en igual forma que el representado por el esquema funcional.

98


99


ANÁLISIS DE CIRCUITOS

ENUNCIADO1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto.3. Explicar el funcionamiento del circuito representado por el esquema C).

ESQUEMAS: A) B) C)


Unir Cortar Cambiar SustituirFunciona ¿Por qué?

Si No Mal

1-2

1-3

4-5

4-5 con1-2

1-5

Alumno: ....................................................... Curso: ......... Ejercicio Nº 10

PLANTEO SOLUCIONES

100


ESQUEMA DE TUBOS

CAPÍTULO

CC

11LAMPARAS CONECTADAS EN SERIE Y ACCIONADAS POR UN INTERRUPTOR

102


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

La conexión de receptores y componentes eléctricos en serie tiene gran utilidad en determinadas circunstancias, como es el caso de

reducciones de tensión en determinados puntos o simplemente para conectar elementos de protección o maniobra en circuitos.

En el caso de las lámparas no tiene aplicación práctica en el uso diario, pero tiene gran utilidad en el aprendizaje de la conexión de receptores eléctricos; por ello estudiaremos su comportamiento.

Conexionado de receptores en serie. Inconvenientes que presenta la conexión de receptores en serie. Aplicación de la ley de Ohm al circuito en serie. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar la conexión de receptores en serie y efectuar cálculos elementales. Realizar las conexiones necesarias y la comprobación del funcionamiento.

11.1 CONEXIONADO DE RECEPTORES EN SERIE

El conexionado de lámparas o receptores eléctricos en serie consiste en unir uno de los bornes de la primera lámpara con otro de la siguiente lámpara y así sucesivamente, los bornes libres (principio de la primera lámpara y final de la ultima) se conectarán a una fuente de energía eléctrica de características adecuadas a los receptores empleados. Teniendo en cuenta que la tensión que habitualmente utilizamos para alumbrado doméstico es 230 voltios (V), para conectar dos lámparas que luzcan a pleno rendimiento éstas deberán ser para 115 voltios (V), y también han de ser de iguales potencias.

El número de receptores (en este caso, lámparas incandescentes) que se pueden conectar en serie puede ser distinto dependiendo de los resultados que deseemos

103

LÁMPARAS CONECTADAS EN SERIE Y ACCIONADAS POR UN INTERRUPTOR

conseguir y de la tensión en la red, así como de las características de los receptores empleados.

11.1.1 Inconvenientes que presenta la conexión de receptores en serie

Los inconvenientes principales de los circuitos con receptores en serie son: Los receptores han de ser iguales. La tensión de la red tiene que ser la suma de las tensiones en bornes de todos los receptores.

Si se desconecta o avería alguno de los receptores, se desconectan todos. La puesta en cortocircuito de uno de ellos provoca un aumento de tensión para los demás y, por tanto, riesgo de avería.

11.1.2 Aplicación de la ley de Ohm al circuito en serie

Cuando tenemos dos o más receptores conectados en serie circula por todos ellos la misma intensidad, cuyo valor depende de la tensión de red y de la resistencia total que presenta el conjunto. Para entender mejor el comportamiento de los circuitos serie, apliquemos la ley de Ohm.

Supongamos tres resistencias conectadas en serie, de 10 Ω, 15 Ω y 5 Ω a las que se aplica una tensión de 150 V.

Ejemplo:

La resistencia total del conjunto será:

La intensidad será:

La tensión aplicada será la suma de las tensiones parciales.

Sacando factor común I, queda:

104


En nuestro ejemplo:


La distribución del circuito en una habitación puede ser la representada en la Figura 11.1.


Todos los materiales serán de características adecuadas a la fuente de alimentación de que se disponga.

Fuente de alimentación (toma de corriente). Dos portalámparas E-27. Dos lámparas incandescentes de 40 W, 230 V. Un interruptor unipolar para 230 V y 6 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema funcional y comprobar cómo lucen las lámparas.

Figura 11.1

105


Calcular la intensidad que circula por el circuito para una tensión en red de 230 V, cuando desarrollan la máxima potencia las lámparas instaladas.

Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional. Cada propuesta una vez hecha, es necesario quitarla antes de hacer la siguiente.


106


107


Unir Cortar Cambiar SustituirFunciona

¿Por qué?Si No Mal

1-2

1-3

3-L

2-N

2-3


PLANTEO SOLUCIONES

ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A). 2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto.3. Explicar el funcionamiento del circuito representado por el esquema C).

ESQUEMAS:


A)


B)

C)

108


ESQUEMA DE TUBOS

CAPÍTULO

CC

12LÁMPARAS CONECTADASEN DERIVACIÓN Y ACCIONADASPOR UN INTERRUPTOR

110


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Este tipo de circuito tiene gran aplicación práctica en el uso diario, y muy especialmente en las lámparas o elementos decorativos de

iluminación instalados en las viviendas y otros sitios, también llamadas lámparas de araña.

Conexionado de receptores en derivación o en paralelo. Características que presenta la conexión de receptores en derivación. Aplicación de la ley de Ohm al circuito en paralelo. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudio de los circuitos en derivación. Conexiones a realizar y comprobación práctica.

12.1 CONEXIONADO DE RECEPTORES EN DERIVACIÓN O PARALELO

El conexionado de lámparas o receptores eléctricos en derivación o paralelo consiste en unir los bornes de entradas de las lámparas a un punto común, los bornes de salida a otro borne común, y esos dos puntos comunes se conectarán a una fuente de energía eléctrica de características adecuadas a los receptores empleados. Se tiene en cuenta que la tensión que habitualmente utilizamos para alumbrado doméstico es 230 voltios (V).

El número de receptores que se pueden conectar en paralelo o en derivación puede ser ilimitado. Su número estará condicionado por la iluminación que deseemos conseguir, por la capacidad o sección de la línea de alimentación o por la potencia de red disponible.

111

LÁMPARAS CONECTADAS EN DERIVACIÓN Y ACCIONADAS POR UN INTERRUPTOR

Ejemplo:

12.1.1 Características que presenta la conexión de receptores en derivación

Las características principales de los circuitos de conexión en paralelo son:

Los receptores no han de ser iguales necesariamente, como ocurría con los circuitos en serie; pueden ser de diferentes potencias.

La tensión de la red tiene que ser igual a la de los receptores. Si se desconecta o avería alguno de los receptores, el resto sigue funcionando correctamente.

La puesta en cortocircuito de uno de ellos provoca un cortocircuito general y, por tanto, la desconexión del circuito.

12.1.2 Aplicación de la ley de Ohm al circuito en paralelo

Cuando tenemos dos o más receptores conectados en derivación, circula por cada uno de ellos una intensidad diferente, cuyo valor depende de la tensión de red y de la resistencia de cada receptor, mientras que la tensión aplicada será igual para todos.

Para entender mejor los circuitos en derivación, aplicamos la ley de Ohm a un ejemplo de circuito conectado en paralelo. Con objeto de poder comparar los resultados respecto a la conexión en serie, lo haremos con los mismos valores.

Supongamos tres resistencias conectadas en derivación de 10 Ω, 15 Ω y 5 Ω a las que se aplica una tensión de 150 V.


o también

112


La intensidad será:

La tensión aplicada será igual a la de los receptores.

En nuestro ejemplo:





Fuente de alimentación (toma de corriente). Dos portalámparas E-27.

Figura 12.1

113


Dos lámparas incandescentes de 40 W, 230 V. Un interruptor unipolar para 230 V y 6 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).



Calcular la intensidad total que circula por el circuito para una tensión en red de 230 V cuando desarrollan toda su potencia las lámparas instaladas.



114


115



A)

ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A). 2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto. ESQUEMAS B)




L-3

3-E1

F conE2

E3 porun F

N-3


PLANTEO SOLUCIONES

116


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

13LÁMPARAS CONECTADASEN SERIE Y EN DERIVACIÓN(CIRCUITO MIXTO) Y ACCIONADASPOR UN INTERRUPTOR

118


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Este tipo de circuito no tiene gran aplicación práctica en el uso diario de alumbrado, pero sí suele tener aplicación en combinaciones de

resistencias de caldeo para hornos y cocinas eléctricas. En este caso nos permitirá entender el comportamiento de un circuito mixto.

Conexionado de receptores en derivación y en serie combinada (conexión mixta).

Características que presenta la conexión mixta de receptores. Aplicación de la ley de Ohm al circuito mixto. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudio de los circuitos mixtos. Conexiones a realizar y comprobación práctica.

13.1 CONEXIONADO DE RECEPTORES EN DERIVACIÓN Y EN SERIE COMBINADOS (CONEXIÓN MIXTA)

El conexionado mixto de lámparas o receptores eléctricos consiste en el acoplamiento de grupos de receptores conectados en serie o en paralelo, y a su vez éstos unidos en serie o paralelo. Para ello formaremos grupos de receptores, por ejemplo, conectados en serie y que posteriormente conectaremos en paralelo (Figura 13.1).

Figura 13.1

119

LÁMPARAS CONECTADAS EN SERIE Y EN DERIVACIÓN (CIRCUITO MIXTO) Y ACCIONADAS POR UN INTERRUPTOR

También podemos formar grupos de receptores conectados en paralelo y posteriormente conectarlos en serie, Figura 13.2, y las dos combinaciones a la vez, Figura 13.3.

Figura 13.2

Figura 13.3

Cuando las distintas conexiones las hacemos con las mismas resistencias, en cada caso nos dará un valor diferente, puesto que el resultado de la resistencia total o de conjunto tiene equivalencia diferente.

En ocasiones estas combinaciones de conexiones hacen que podamos conectar un mismo receptor a tensiones diferentes, para un rendimiento idéntico del mismo.

13.1.1 Características que presenta la conexión mixta de receptores

Las características principales de los circuitos en conexión mixta son: Los receptores pueden ser o no de igual potencia, pero sí de igual tensión en la conexión en paralelo; en la conexión en serie no debe superarse la intensidad del receptor de menor potencia.

La tensión de la red será la adecuada a la combinación de receptores que se haya formado.

Si se desconecta o avería alguno de los receptores del grupo de conexión en paralelo, el resto sigue funcionando correctamente; si por el contrario, esto ocurre en el grupo de conexión en serie, el circuito se desconecta por completo.

13.1.2 Aplicación de la ley de Ohm al circuito mixto

Como hemos dicho antes, el circuito mixto está formado por grupos de resistencias conectadas, bien en serie o en paralelo, y éstas a su vez se encuentran conectadas con otros grupos en paralelo o en serie.

Para la aplicación de la ley de Ohm, hemos de descomponer la conexión en circuitos elementales que, una vez resueltos, se asocian con el resto para la resolución total.

En cada circuito elemental se han de aplicar los criterios del circuito en paralelo o en serie, según la conexión.

120


Supongamos cinco resistencias conectadas como indica la Figura 13.4, r

1 = 15 Ω, r

2 = 15 Ω, r

3 = 5 Ω, r

4 = 5 Ω, r

5 = 5 Ω.


Ejemplo:

Figura 13.4

La resistencia del primer bloque de resistencias en paralelo Rt1:

La resistencia del segundo bloque de resistencias en paralelo Rt2:

La resistencia total del conjunto será la suma de los dos bloques conectados en serie, como si fueran dos resistencias únicamente.

La intensidad que absorbe el circuito será directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia del conjunto; si suponemos que al conjunto le aplicamos una tensión de 12 V, la intensidad que circula será:

Con estos datos podemos calcular qué tensión habrá en los bornes de los bloques 1 y 2, para ello tendremos en cuenta la resistencia de cada bloque (Rt1,Rt2) y la intensidad que circula (I ).

121


Como puede comprobarse, al sumar las tensiones calculadas da el valor de la tensión total aplicada.

Para calcular la intensidad que circula por cada resistencia se aplicará la ley de Ohm a cada una de ellas, teniendo en cuenta la tensión en bornes de su bloque. Para no alargar excesivamente estas explicaciones, calcularemos solo una como ejemplo, i

2.



Figura 13.5



Fuente de alimentación (toma de corriente). Tres portalámparas E-27. Tres lámparas incandescentes de 40 W, 230 V. Un interruptor unipolar para 230 V y 6 A.

122


Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).





123



Si No Mal

L-3

N-4

3-4

4-2

L-2


PLANTEO SOLUCIONES


ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A). 2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto. ESQUEMAS A) B)


124


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

14TOMAS DE CORRIENTE O BASES DE ENCHUFE MONOFÁSICAS

126


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

La base de enchufe o toma de corriente permite poner en contacto eléctrico la tensión de red con cualquier receptor que se desee. Está

especialmente diseñada para realizar conexiones eléctricas por personas inexpertas, sin que por ello corran peligro de electrocución.

Tomas de corriente y sus partes. Tomas de corriente de seguridad. Tomas de corriente en derivación. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar las tomas de corriente. Conocer las exigencias del Reglamento de Baja

Tensión respecto a volúmenes prohibidos. Estudiar la conexión de tomas de corriente conectadas en paralelo.

14.1 TOMAS DE CORRIENTE

La toma de corriente o base de enchufe es el componente de pequeño material encargado de poner en contacto eléctrico la tensión de red con cualquier receptor, sin necesidad de manipular las conexiones del circuito existente. Los símbolos empleados para representar la toma de corriente son: a) toma bipolar para circuito funcional y multifilar, b) toma bipolar para circuito unifilar, c) toma bipolar con toma de tierra para circuito funcional y multifilar, d) toma bipolar con toma de tierra para circuito unifilar.

127

TOMAS DE CORRIENTE O BASES DE ENCHUFE MONOFÁSICAS

La instalación de las mismas se hace en forma empotrada o en superficie y a una distancia del suelo comprendida entre 20 y 30 centímetros. Se compone de partes conductoras y partes aislantes o de seguridad.

14.1.1 Partes conductoras

Estas partes tienen una superficie de contacto con la clavija sobre la que ejercen una ligera presión, para mantener la conexión. La superficie de contacto será más o menos amplia en función de la potencia que haya de soportar, sin que se produzca un calentamiento excesivo de la conexión que daría lugar a un envejecimiento prematuro de la base de enchufe y de la clavija conectada a ella.

Los datos más importantes de una base de enchufe son su tensión nominal y la intensidad máxima, en definitiva la potencia que puede soportar sin deteriorarse. Estos valores están grabados en su interior, no están visibles una vez montada la base, y suele haber diferencia en la intensidad máxima, según el tipo de corriente; el valor menor corresponde a cc, y el mayor es para ca. En la Figura 14.1 puede observarse el aspecto de diferentes tipos y modelos de bases de enchufes que podemos encontrar en las tiendas especializadas en material eléctrico.

Las partes conductoras de una base pueden variar en número, dependiendo de que sean para alumbrado, en cuyo caso sólo llevan dos conexiones, para otros usos en las que además de las conexiones activas hay una más, que corresponde a la puesta a tierra. En temas posteriores observaremos que existen otros tipos de tomas de corriente para uso industrial, estas tienen al menos tres conexiones para hilos activos más el de conexión a tierra.

Figura 14.1

Tomas de corriente de diferentes series bipolar

128


Figura 14.2

Las intensidades nominales para bases de enchufe de uso doméstico son: 6, 10, 16 y 25 amperios.

14.1.2 Partes aislantes en las tomas de corriente

El aislante o recubrimiento de seguridad suele ser muy diferente en aspecto externo, como se observa en la Figura 14.1, entre los diferentes modelos. De este recubrimiento depende su aplicación en superficie o empotrado y su aspecto decorativo, pero lo más importante es aislar al usuario de los contactos no deseados con las partes conductoras. Además del recubrimiento aislante, suelen llevar incorporados elementos de seguridad para impedir que los niños puedan hacer entrar objetos que pongan en serio riesgo su vida.

Toma de corriente para montaje en superfi cie de intemperie.

Figura 14.3

14.1.3 Tomas de corriente aéreas

Cumplen la misma función que el resto de tomas de corriente. En la Figura 14.4 pueden observarse este tipo de tomas aéreas, utilizadas sobre todo en prolongadores.

Tomas de corriente para intemperie. (Cortesía de Legrand)

129


También pueden observarse en la figura las clavijas de enchufes o tomas de corriente machos.

14.1.4 Tomas de corriente de seguridad

Las tomas de corriente de seguridad están constituidas por un transformador separador y las correspondientes conexiones, que dan como resultado una separación física de la red de alimentación, como puede observarse en el esquema de la Figura 14.5. En la figura siguiente se observa uno de los modelos comerciales.

Figura 14.4

Algunos modelos de las tomas de corriente aéreas y clavijas más utilizadas en los circuitos monofásicos. (Cortesía de Simón)

Figura 14.5

Conexiones de una toma de corriente de seguridad.

130


Este tipo de tomas de corriente se utilizan para la conexión de maquinillas de afeitar, depilación, etc. Su instalación se hace en cumplimiento de ITC-BT-27 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, apartado 2.3.

Figura 14.6

Base de enchufe de seguridad o bloque de alimentación para afeitadoras, para una tensión de entrada de 230 V ca, tensión de salida 120/230 V, potencia 20 VA. La base está con tensión, únicamente con la clavija conectada. (Cortesía de Legrand)

14.2 TOMAS DE CORRIENTE EN DERIVACIÓN O EN PARALELO

En la práctica se suele disponer de varias tomas de corriente en un mismo circuito y, como es habitual, estarán conectadas en derivación.

Ello nos permite poner en contacto eléctrico la tensión de red con varios receptores simultáneamente.

El conexionado de las tomas de corriente en derivación o en paralelo consiste en unir sus bornes de entrada a un punto común, los bornes de salida a otro borne común, y esos dos puntos comunes se conectarán a una fuente de energía eléctrica de características adecuadas, en el caso de las aplicaciones domésticas los conductores (L y N) del circuito correspondiente.

En el circuito de la Figura 14.7 puede apreciarse que la conexión de cada toma de corriente se ha derivado directamente de la red de alimentación y no de la otra toma de corriente. Se evita de esta manera la sobrecarga de los conductores de alimentación de las tomas.

El número de tomas de corriente que se pueden conectar en paralelo o en derivación puede ser ilimitado, estará solamente condicionado por la sección de la línea de alimentación o por la potencia de red disponible.

Las tomas de corriente de la instalación de una vivienda están conectadas en paralelo, agrupadas por aplicaciones y bajo la protección de un interruptor magnetotérmico.

131


Circuito para dos tomas de corriente conectadas en paralelo.

Figura 14.7

14.2.1 Características que presenta la conexión en derivación de tomas de corriente

Las características principales de los circuitos de conexión en paralelos son:

1. Los receptores que se conecten no han de ser necesariamente iguales.2. Los receptores a conectar en todas las tomas de corriente han de ser para la

misma tensión; en el caso de instalaciones domésticas, 230 V.3. En ningún caso la suma de la potencia conectada a las distintas tomas de corriente

superará el valor total previsto para la línea de alimentación.4. Si se desconecta o avería alguna de las tomas de corriente, el resto sigue

funcionando correctamente.5. La puesta en cortocircuito de una de ellas provoca un cortocircuito general y,

por tanto, la desconexión del circuito.


La distribución del circuito en una habitación para una toma de corriente puede ser la representada en la Figura 14.8, y para dos tomas de corriente en paralelo la que aparece en la Figura 14.9.

132


Figura 14.8

Figura 14.9



Fuente de alimentación (toma de corriente). Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Dos toma de corriente monofásica de 2P+T. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema funcional y comprobar conectando un receptor adecuado, que la toma de corriente cumple correctamente su función.


Completar el resto de apartados de la ficha de análisis. Sobre el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados y otros que tú añadirás, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione de igual modo que el representado por el esquema funcional, pero en este caso con cuatro tomas de corriente.

Montar el circuito de la Figura 14.7 y comprobar su funcionamiento.

133



ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto. ESQUEMAS A) B)



Si No Mal

1-2

2-4

5-4

5-6

2-5


PLANTEO SOLUCIONES

134


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

15CONEXIONESPARA LÁMPARAS TIPO ARAÑA

136


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

A veces una lámpara de salón tiene un elevado número de puntos de luz, y en determinados momentos resulta excesiva la iluminación de

la sala; podríamos entonces recurrir a aflojar determinadas lámparas, pero es más práctico hacer las conexiones indicadas en los esquemas.

Conexiones para el circuito de una lámpara tipo araña. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar posibles combinaciones de interruptores. Conocer diferentes agrupaciones de lámparas. Realizar conexiones y su comprobación práctica.

15.1 CONEXIONES PARA EL CIRCUITO DE LÁMPARAS TIPO ARAÑA

El circuito representa las conexiones a realizar en una lámpara tipo araña para obtener más o menos iluminación en una sala, sin necesidad de componentes especiales. Mediante dos interruptores se pueden hacer lucir grupos más o menos amplios de lámparas, en nuestro caso accionando S

1 lucirán E

1 y E

2, si accionamos S

2 lucirán E

3, E

4,

E5, si accionamos los dos interruptores a la vez lucirán todas las lámparas y, por tanto,

habrá máxima iluminación.



137

CONEXIONES PARA LÁMPARAS TIPO ARAÑA

Figura 15.1



Fuente de alimentación (toma de corriente). Cinco portalámparas E-27. Cinco lámparas incandescentes de 40 W, 230 V. Dos interruptores unipolares para 230 V y 6 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).




Efectuar lo correspondiente al resto de apartados de la ficha de análisis. Sobre el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione de igual modo que el representado por el esquema funcional.

138


139

CONEXIONES PARA LÁMPARAS TIPO ARAÑA





1-2

6-7

1-3

2-3

2-5


PLANTEO SOLUCIONES


140


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

16CONEXIÓNDE LÁMPARASEN CASCADA

142


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

En aquellos casos donde es necesario provocar una secuencia determinada en la conexión y desconexión de receptores, se recurre

al montaje en cascada.

Conmutadores. Conexión de lámparas en cascada. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el comportamiento de los conmutadores. Realizar las conexiones y la comprobación práctica.

16.1 CONMUTADORES

El conmutador es un elemento de accionamiento que consta de tres bornes, uno de ellos común, y dos bornes no comunes. Los símbolos empleados para representar el conmutador son: a) para circuito funcional y multifilar, b) para circuito unifilar.

a) b)

El conmutador tiene externamente el mismo aspecto que los interruptores y los conmutadores de cruzamiento; en la Figura 16.1 puede observarse el aspecto de un modelo.

143

CONEXIÓN DE LÁMPARAS EN CASCADA

Figura 16.1

16.2 CONEXIÓN DE LÁMPARAS EN CASCADA

Las conexiones a realizar para el funcionamiento de lámparas en cascada se representan en los esquemas del tema.

Su funcionamiento es como sigue: al accionar el interruptor S1 luce la lámpara E

1,

cuando accionamos el conmutador S2 deja de lucir E

1 y lo hace E

2, accionamos S

3 y deja

de lucir E2 para hacerlo E

3, si accionamos S

4 deja de lucir E

3 y lo hace E

4; el apagado ha

de hacerse en orden inverso, empezando por S4, S

3, S

2 y S

1.

Aspecto externo de conmutadores comerciales. (Cortesía de Legrand)


La distribución del circuito en una bodega o túnel sin salida puede ser la representada en la Figura 16.2.

Figura 16.2



1. Fuente de alimentación (toma de corriente).

144


2. Cuatro portalámparas rosca E-27.3. Cuatro lámparas incandescentes para 230 V, 40 W.4. Un interruptor unipolar para 230 V, 10 A.5. Tres conmutadores para 230 V y 10 A.6. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A.7. Regletas de conexión adecuadas.8. Hilo de línea de 1x1´5 mm2.9. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie

o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema funcional y comprobar cómo lucen las lámparas, en orden de accionamiento y de desconexión.

Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional. Una vez hecha cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.

Completar el resto de apartados de la ficha de análisis. Sobre el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione de igual modo que el representado por el esquema funcional.

145

CONEXIÓN DE LÁMPARAS EN CASCADA



Si No Mal

1-2

2-3

5-6

4-6

E3 por F


PLANTEO SOLUCIONES

ENUNCIADO: 1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto. ESQUEMAS A) B)


146


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

17LÁMPARAS CONMUTADAS,MONTAJE CORTO

148


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Este tipo de circuito tiene gran aplicación práctica en el alumbrado, cuando es necesario activar o desactivar lámparas desde dos puntos

indistintamente; puede ser el caso de un pasillo en el que es necesario accionar uno o varios puntos de luz desde los extremos. Para resolver este problema se recurre al empleo de conmutadores, entre otras posibles soluciones.

Lámparas conmutadas. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el comportamiento de los conmutadores y sus posibles combinaciones. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

17.1 LÁMPARAS CONMUTADAS Y SU FUNCIONAMIENTO

En los esquemas de conexiones puede apreciarse el conexionado necesario para conseguir el efecto mencionado en la introducción.

Como ya vimos en el tema anterior, el conmutador es un elemento de accionamiento manual que consta de tres bornes, uno de ellos común y dos bornes no comunes.

El funcionamiento del circuito es como sigue: accionamos S1 y lucen las tres lámparas,

al accionar de nuevo S1 o S

2 dejan de hacerlo, de igual modo si accionamos en primer

lugar S2 lucirán las lámparas y dejan de hacerlo al accionar de nuevo S

1 o S

2.

El conmutador tiene externamente el mismo aspecto que los interruptores y los conmutadores de cruzamiento.



149

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE CORTO

Figura 17.1



Fuente de alimentación (toma de corriente). Tres portalámparas rosca E-27. Tres lámparas incandescentes para 230 V, 40 W. Dos conmutadores para 230 V y 6 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).




Realizar lo correspondiente al resto de apartados de la ficha de análisis. Sobre el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione de igual modo que el representado por el esquema funcional.

150


151

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE CORTO


Si No Mal

1-2

6-4

3-4

4-2

S1 por S2


PLANTEO SOLUCIONES


ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto.

ESQUEMAS A) B)


152


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

18LÁMPARAS CONMUTADAS,MONTAJE LARGO

154


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Cuando es necesario accionar un receptor o varios desde dos puntos, como en el tema anterior, y existe la posibilidad de disponer de línea

en ambos extremos, que pertenecen al mismo abonado, se puede recurrir a la conmutada de paso largo.

Lámparas conmutadas montaje largo. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Practicar una nueva combinación para gobernar uno o varios receptores desde dos puntos distintos y distantes. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

18.1 CONMUTADAS DE MONTAJE LARGO

Este circuito tiene la misma finalidad que la conmutada del tema anterior, pero para poder ejecutar este montaje se debe tener acceso a la red en ambos extremos, debiéndose comprobar la concordancia de fases antes de hacer la conexión. Como puede comprobarse observando el esquema de conexiones, el circuito conmutado de montaje largo tiene el inconveniente de la proximidad entre hilos activos y, por tanto, alto riesgo de cortocircuito en el interior de los conmutadores.

Se utilizan estos circuitos con objeto de reducir el coste de conductores, o bien por otras razones que lo hagan necesario.


La distribución del circuito en una habitación puede ser la representada en la Figura 18.1; su aplicación tiene sentido cuando la conmutada trata de resolver el alumbrado del espacio comprendido entre dos naves o viviendas distantes entre sí.

155

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE LARGO

Figura 18.1



Fuente de alimentación (toma de corriente). Tres portalámparas de rosca tipo E-27. Tres lámparas incandescentes para 230 V, 40 W. Dos conmutadores para 230 V y 6 A. Dos cortacircuitos fusibles o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).




Completar los restantes apartados de la ficha de análisis. Sobre el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione de igual modo que el representado por el esquema funcional.

156


157

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE LARGO



Si No Mal

1-2

3-4

3-4

4-2

S1 por interruptor


PLANTEO SOLUCIONES


ESQUEMAS A) B)


158


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

19LÁMPARAS CONMUTADAS,MONTAJE LARGO II

160


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Como en el circuito anterior, el accionamiento de varios receptores desde dos puntos, y existiendo la posibilidad de disponer de línea en

ambos extremos, que pertenecen al mismo abonado, se puede resolver con la conmutada de paso largo del tipo representado.

Lámparas conmutadas de montaje largo. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el comportamiento de los conmutadores y sus posibles combinaciones. Efectuar conexiones y hacer la comprobación práctica de su funcionamiento.

19.1 CONMUTADA DE MONTAJE LARGO

Este circuito tiene la misma finalidad que las conmutadas anteriores: para poder ejecutar este montaje se debe tener acceso a la red en ambos extremos, debiéndose comprobar la concordancia de fases antes de hacer la conexión. Como puede comprobarse observando el esquema de conexiones, el circuito conmutado de este montaje largo no tiene el inconveniente de la proximidad entre hilos activos y, por tanto, es adecuado para su utilización en cualquier aplicación en que nos resuelva el problema de una conmutada.


La distribución del circuito en una habitación puede ser la representada en la Figura 19.1. Su aplicación tiene sentido cuando la conmutada trata de resolver el alumbrado del espacio comprendido entre dos naves o viviendas distantes entre sí.

161

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE LARGO II

Figura 19.1



Fuente de alimentación (toma de corriente). Dos portalámparas de rosca E-27. Dos lámparas incandescentes para 230 V, 40 W. Dos conmutadores para 230 V y 6 A. Dos cortacircuitos fusibles o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).




Completa los restantes apartados de la ficha de análisis. Sobre el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione de igual modo que el representado por el esquema funcional.

162


163

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE LARGO II




1-2

Por 4

2-3

5-6

F2 por E2


PLANTEO SOLUCIONES


ESQUEMAS A) B)

19.5 AUTOEVALUCIÓN

164


Esquema de tubos

CAPÍTULO

C

20LÁMPARAS CONMUTADAS,MONTAJE EN PUENTE

166


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Como en el circuito anterior, el accionamiento de uno o varios receptores desde dos puntos puede hacerse con la conmutada en puente que se

representa en el esquema.

Lámparas conmutadas de montaje en puente. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Practicar una nueva combinación para gobernar uno o varios receptores desde dos puntos distintos y distantes. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

20.1 CONMUTADA EN PUENTE

Este circuito tiene la misma finalidad que las conmutadas anteriores. Como puede comprobarse observando el esquema de conexiones, el circuito conmutado de este montaje tiene el inconveniente de la proximidad entre hilos activos; esto lo hace inadecuado en la aplicación real, pero es importante para ver las posibilidades de conexiones que presentan los circuitos eléctricos.


La distribución del circuito en una habitación puede ser la representada en laFigura 20.1.

167

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE EN PUENTE

Figura 20.1



Fuente de alimentación (toma de corriente). Un portalámparas de rosca E-27. Una lámpara incandescente para 230 V, 40 W. Dos conmutadores para 230 V y 6 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra cualquiera de los esquemas representados y comprobar cómo luce la lámpara.

Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional. Un vez hecha cada propuesta se debe retirar antes de continuar con la siguiente.


168


169

LÁMPARAS CONMUTADAS, MONTAJE EN PUENTE



Si No Mal

1-2

1-5

4-5

4-5

4-6


PLANTEO SOLUCIONES

ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el

circuito propuesto. ESQUEMAS A) B)


170


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

21LÁMPARA CONMUTADA DESDE TRES PUNTOS INDISTINTAMENTE

172


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Este tipo de circuito resuelve el accionamiento de uno o varios receptores desde tres puntos; para ello se emplea un conmutador de cruce y dos

conmutadores simples, como los utilizados en los temas anteriores.

Conmutadores de cruce. Lámparas conmutadas desde más de dos puntos. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Practicar una nueva combinación para gobernar uno o varios receptores desde tres puntos distintos y distantes. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

21.1 CONMUTADORES DE CRUCE

El conmutador de cruce es un elemento de accionamiento que consta de cuatro bornes. Los símbolos empleados para representar el conmutador son: a) para circuito funcional y multifilar, b) para circuito unifilar.

a) b)

El símbolo a) puede adoptar dos posiciones; 1) conexión en cruz 2) conexión vertical.

173

LÁMPARA CONMUTADA DESDE TRES PUNTOS INDISTINTAMENTE

Figura 21.1

21.2 CONMUTADA DE CRUCE

Este circuito tiene la finalidad de hacer que se pueda gobernar un circuito desde tres puntos, sin necesidad de utilizar mecanismos sofisticados para conseguirlo. Como se puede comprobar observando el esquema de conexiones, este circuito conmutado es similar a la conmutada de montaje corto, solo que se ha introducido un elemento más, el conmutador de cruce.





Fuente de alimentación (toma de corriente). Un portalámparas de rosca E-27. Una lámpara incandescente para 230 V, 40 W. Un conmutador de cruce para 230 V, 10 A. Dos conmutadores para 230 V, 10 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra cualquiera de los esquemas representados y comprobar cómo luce la lámpara.

174


Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional. Una vez hecha cada propuesta se debe retirar antes de continuar con la siguiente.


175

LÁMPARA CONMUTADA DESDE TRES PUNTOS INDISTINTAMENTE



Si No Mal

1-2

2-3

5-2

6-7

S1 por S2


PLANTEO SOLUCIONES



176


Esquema de tubos

CAPÍTULO

C

22LÁMPARA CONMUTADA DESDE CUATRO PUNTOS INDISTINTAMENTE

178


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Este tipo de circuito resuelve el accionamiento de uno o varios receptores desde cuatro puntos, para ello se emplean dos conmutadores de cruce

y dos conmutadores simples. De igual manera se procederá para más de cuatro puntos de accionamiento; como en los casos tratados, se irá añadiendo un conmutador de cruce cada vez que se desee aumentar el número de puntos de accionamiento.

Conmutadores de cruce. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Practicar una nueva combinación para gobernar varios receptores desde más de tres puntos distintos y distantes. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

22.1 CONMUTADA DE CRUCE

Tiene la finalidad de gobernar un circuito desde cuatro puntos, con solo añadir un conmutador de cruce cada vez que necesitemos un punto más de accionamiento.



179

LÁMPARA CONMUTADA DESDE CUATRO PUNTOS INDISTINTAMENTE

Figura 22.1



Fuente de alimentación (toma de corriente). Uno o más portalámparas de rosca E-27. Lámparas incandescente para 220 V, 40 W. Dos conmutadores de cruce para 220 V, 10 A. Dos conmutadores para 220 V, 10 A. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra cualquiera de los esquemas representados y comprobar cómo lucen las lámparas.



180


181

LÁMPARA CONMUTADA DESDE CUATRO PUNTOS INDISTINTAMENTE




1-2

1-3

3-4

4-5

5-7


PLANTEO SOLUCIONES



182


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

23TIMBRE O ZUMBADOR ACCIONADO DESDE UN PUNTO

184


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Para obtener señales acústicas a partir de energía eléctrica en forma cómoda y agradable se recurre al empleo de los conocidos timbres y

zumbadores o bien a otros tipos de aparatos, como veremos a lo largo del tema.Cuando deseamos hacer funcionar un receptor acústico desde un

solo punto, siendo este accionamiento de forma manual, lo haremos por pulsadores.

Pulsadores, símbolos y su aspecto. Timbres de campana y de carillón. Zumbadores. Sirenas. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el principio de funcionamiento de timbres, zumbadores y sirenas. Interpretar esquemas y montar circuitos con símbolos normalizados. Comprobar el funcionamiento de los receptores acústicos señalados.

23.1 PULSADORES

Los pulsadores nos permiten controlar a nuestra voluntad, sin correr riesgo alguno, los circuitos en que los instalamos.

El pulsador es siempre unipolar, por tanto sólo corta un hilo del circuito, debiendo ser el hilo activo. Se conecta en serie con el receptor acústico que deseamos controlar, de este modo siempre ha de estar abierto y sólo cerrará el circuito mientras es pulsado.

Los símbolos empleados para representar el pulsador son: a) para representación funcional y multifilar, b) para representación unifilar.

185

TIMBRE O ZUMBADOR ACCIONADO DESDE UN PUNTO

Los pulsadores que se emplean en las instalaciones eléctricas de las viviendas tienen una capacidad de corte de 6 a 10 A, 230 V. En la figura 23.1 puede verse el aspecto externo de algunos de ellos.

Figura 23.1

23.2 TIMBRES

Aspecto externo de los pulsadores. (Cortesía de Legrand )

Son elementos receptores que transforman la energía eléctrica que reciben, en sonido o energía acústica.

Los símbolos empleados para representar el timbre son: a) para representación funcional y multifilar, b) para representación unifilar.

23.2.1 Timbre de campana

Su funcionamiento se produce al accionar el pulsador haciendo que la corriente pase por la bobina del electroimán, que atrae a la armadura y ésta lleva unida a ella el martillo, que golpeará la campana. Al mismo tiempo, al desplazarse la armadura interrumpe la corriente en el microrruptor f (Fig. 23.2), cortándo su paso por la bobina, cesando en

186


ese momento la fuerza de atracción del electroimán; la armadura vuelve a su posición inicial cerrándose de nuevo el microrruptor. Vuelve a pasar corriente por la bobina y el ciclo se repite nuevamente, mientras el circuito esté cerrado, (pulsador accionado).

Figura 23.2

Circuito interno de un timbre de campana.

Este timbre funciona con corriente alterna y continua, pero tiene el inconveniente de ocasionar interferencias en los aparatos electrónicos por la chispa que se produce en el microrruptor.

23.2.2 Timbre de carillón

Este tipo de timbre es más moderno y su funcionamiento es más sencillo que el de campana.Cuando accionamos el pulsador, la corriente pasa por su bobina y ésta atrae hacia

su interior el núcleo de hierro, venciendo la fuerza del muelle que trata de mantenerlo fuera de ésta, y golpea la placa sonora I (Fig. 23.3).

Figura 23.3 Circuito interno de un timbre de carillón.

187


Al dejar de accionar el pulsador se deja sin corriente la bobina y el núcleo, empujado por el muelle, golpea la placa sonora II.

Este tipo de timbre no produce chispas y tampoco interferencias de ningún tipo.Los timbres de carillón pueden funcionar con corriente alterna y con corriente

continua.

23.3 ZUMBADORES

Es un receptor similar al timbre, que puede tener o no campana. Su funcionamiento se basa en las alternancias de la corriente alterna, y por tanto no funciona con corriente continua.

Figura 23.4

Cuando se acciona el pulsador, la corriente recorre la bobina del electroimán y produce un campo magnético de intensidad variable que hace vibrar la lámina metálica, produciendo el sonido característico.

Los símbolos empleados para representar el zumbador son: a) para representación funcional y multifilar, b) para representación unifilar.

Circuito interno de un zumbador.

23.4 SIRENAS

Transforman la energía eléctrica en una señal acústica, audible a gran distancia. De aplicación en industrias, colegios, etc.

188


Figura 23.5

Consta de un pequeño motor eléctrico que acciona una turbina a gran velocidad, lo que provoca unas turbulencias de aire que emite el sonido al salir a través de unas aletas.

Cuando accionamos el pulsador, la corriente pasa por la bobina del motor que hace girar éste mientras se mantiene pulsado; ello da lugar a que el sonido aumente mientras va aumentando la velocidad de la turbina, hasta su velocidad límite; al dejar de pulsar, el motor ya sin corriente va perdiendo velocidad, y como consecuencia la turbina; con ello el sonido de la sirena va decayendo hasta dejar de sonar por completo.

La potencia acústica de la sirena oscila entre 98 y 105 dB (decibelios).Los símbolos con que se representa la sirena en los circuitos son: a) representación

funcional y b) representación unifilar.

Circuito interno de una sirena.

a) b)


La distribución del circuito en una habitación puede ser la que se observa en la figura 23.6.

Figura 23.6

189




Fuente de alimentación (toma de corriente), 230 V. Un timbre o un zumbador de 230 V. Un pulsador de 10 A 230 V. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 250 V, 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema multifilar y comprobar su funcionamiento.

Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional A). Una vez hecha cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.


190


191





Si No Mal

3-4

3-6

4-5

3-4 por interruptor

5-6


PLANTEO SOLUCIONES


192


Esquema de tubos

CAPÍTULO

C

24VARIOS TIMBRES O ZUMBADORES ACCIONADOSDESDE UN PUNTO

194


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Cuando es necesario hacer llegar una señal acústica a varios puntos simultáneamente, accionándola desde un solo pulsador, siendo este

accionamiento manual, dispondremos de un circuito simple en el que montaremos varios timbres conectados en paralelo.

Conexionado de varios timbres en derivación. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el acoplamiento de receptores acústicos en paralelo. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

24.1 CONEXIÓN DE VARIOS TIMBRES EN PARALELO O EN DERIVACIÓN

Cuando es necesario dar una señal acústica en varios puntos en forma simultánea, en un colegio, por ejemplo, se procede a montar un circuito igual al que se montaría para un solo timbre, teniendo en cuenta que en este caso el consumo será mayor y, por tanto, también deberá ser mayor la sección del conductor. Una vez hemos conectado un timbre, como puede observarse en el esquema, sólo es necesario conectar en paralelo con éste, tantos como sean necesarios, teniendo en cuenta que han de ser para el mismo tipo de corriente y de la misma tensión.

En la Figura 24.1 se representan los timbres comerciales y timbres sin cables (vía radio).


La distribución del circuito en una habitación o nave de grandes dimensiones puede ser la que se observa en la Figura 24.2.

195

VARIOS TIMBRES O ZUMBADORES ACCIONADO DESDE UN PUNTO

Figura 24.1


Aspecto comercial de timbres musicales y timbres sin cable. (Cortesía de Legrand)

Figura 24.2


Fuente de alimentación (toma de corriente) 230 V. Dos timbres o un zumbadores a 230 V. Un pulsador de 10 A y 230 V. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 250 V, 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).



196




197

VARIOS TIMBRES O ZUMBADORES ACCIONADO DESDE UN PUNTO




1-2

3-4

2-3

S por H1

H2 por S2


PLANTEO SOLUCIONES

ENUNCIADO: 1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto. ESQUEMAS A) B)


198


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

25DOS TIMBRES ACCIONADOS DESDE VARIOS PUNTOS

200


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Cuando es necesario hacer llegar una señal acústica a dos puntos simultáneamente, accionándola desde varios puntos indistintamente,

mediante pulsadores, montaremos un circuito con dos o más pulsadores conectados en paralelo y varios timbres, también conectados en paralelo.

Conexionado de varios timbres en derivación y accionados por varios pulsadores conectados también en paralelo. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el acoplamiento de receptores acústicos en paralelo. Conocer el acoplamiento de varios pulsadores en paralelo y su efecto sobre los receptores. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

25.1 CONEXIÓN DE VARIOS PULSADORES Y TIMBRES EN PARALELO O EN DERIVACIÓN

Si es necesario dar una señal acústica en varios puntos en forma simultánea, en una nave industrial con varios compartimentos, por ejemplo, se procede a montar un circuito igual al que se montaría para un solo timbre, teniendo en cuenta que en este caso el consumo será mayor y, por tanto, también deberá ser mayor la sección del conductor. Una vez hemos conectado un timbre, como puede observarse en el esquema, sólo es necesario conectar en paralelo con éste tantos como sean necesarios, teniendo en cuenta que han de ser para el mismo tipo de corriente y de la misma tensión. Con el número de pulsadores se procederá de igual manera, conectando en paralelo, con el pulsador inicial, tantos como se necesiten.

201

DOS TIMBRES ACCIONADOS DESDE VARIOS PUNTOS

Figura 25.1


La distribución del circuito en una nave de grandes dimensiones puede ser la que se observa en la Figura 25.1.



Fuente de alimentación (toma de corriente) de 230 V. Dos timbres o zumbadores a 230 V. Tres pulsadores de 10 A 230 V. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 250 V, 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).



Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen a continuación en el esquema funcional A). Una vez hecha cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.

Completar el resto de apartados de la ficha de análisis. En el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione de igual modo que el representado por el esquema funcional.

202


203

DOS TIMBRES ACCIONADOS DESDE VARIOS PUNTOS




E2 por S

2-4

1-2

4-5

3-4


PLANTEO SOLUCIONES

ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar los esquemas B) y C) para que funcione correctamente el circuito propuesto.

ESQUEMAS A) B) C)


204


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

26LÁMPARAS ACCIONADAS DESDE VARIOS PUNTOS POR TELERRUPTOR

206


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Como alternativa a los circuitos conmutados, que hemos estudiado en temas anteriores, para el control de lámparas se puede emplear

el telerruptor. Su funcionamiento es similar al relé, con un mecanismo adicional que le permite dejar un contacto en la posición deseada sin mantener bajo tensión su bobina.

Telerruptor y su principio de funcionamiento. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el funcionamiento de un pequeño relé, que en este caso sustituye los conmutadores. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

26.1 TELERRUPTOR

El relé es un interruptor con accionamiento a distancia, dotado básicamente de bobina con núcleo de hierro dulce, armadura y contactos.

El funcionamiento del relé está basado en las propiedades de los electroimanes, como ya observamos en los temas dedicados a los timbres.

207

LÁMPARAS ACCIONADAS DESDE VARIOS PUNTOS POR TELERRUPTOR

Figura 26.1

Sin embargo, el funcionamiento del telerruptor, de acuerdo con el esquema

representado en la Figura 26.1, y partiendo de la posición de reposo, es el siguiente: al accionar el pulsador S pasa corriente por los conductores que forman la bobina K, creando un campo magnético que hace que su núcleo de hierro entre en su interior, mientras el pulsador S se mantiene pulsado, ya que cuando se deje de pulsar cesa el campo y el núcleo sale por la acción de un muelle; con ello provoca que la pieza triangular B gire 60º cada vez que el núcleo entra en el interior de la bobina y de este modo se cierra el contacto K, quedando el triángulo en la posición indicada mediante línea de puntos, que a su vez cierra el circuito de la lámpara H, que lucirá hasta que se accione de nuevo el pulsador S. En un segundo accionamiento del pulsador S, el proceso se repite y en este caso el contacto K quedaría abierto, y la pieza triangular en la posición representada en línea continua. Este proceso se repite cada vez que se acciona el pulsador S.

Telerruptor esquematizado.

Figura 26.2

Telerruptores comerciales. (Cortesía de Legrand, Simón y Bticino)

208


En la Figura 26.2 pueden observarse distintos modelos comerciales de telerruptor para 10 A y 250 V para interior de cajas de conexiones universales, modulares y para incorporar en placas de mecanismos; entre ellos, los hay especiales para alumbrado fluorescente, con capacidad hasta 16 A.


La distribución de este circuito puede ser muy distinta de unas aplicaciones a otras, pero su distribución en una habitación para cuatro puntos de accionamiento puede ser la representada en la Figura 26.3. El telerruptor se instalará en el cuadro general, en una placa de mecanismos del recinto donde se aplica o en una de las cajas de conexiones del circuito.

Figura 26.3



Fuente de alimentación (toma de corriente) de 230 V. Una lámpara incandescente de 40 W, 230 V. Un portalámpara adecuado al tipo de lámpara a emplear. Cuatro pulsadores de 10 A 230 V. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 250 V, 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).



209


Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional A). Una vez comprobada cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.

Completar el resto de apartados de la ficha de análisis. En el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione correctamente o de igual modo que el representado por el esquema funcional.

Con ayuda de catálogos comerciales, hacer la relación de materiales empleados en una instalación indicando las características técnicas, y presupuestar el coste material de la misma.

210


211







1-2

2-3

2-6

4-5

5-6


PLANTEO SOLUCIONES

212


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

27ALUMBRADO DE ESCALERA O SIMILARES

214


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Cuando necesitamos alumbrar determinados espacios durante tiempos cortos y frecuentes, como es el caso de escaleras, garajes o cualquier

espacio similar utilizado frecuentemente por distintos usuarios, se recurre a la instalación de automáticos de escaleras.

Automáticos de escaleras. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el funcionamiento de un relé temporizado a la desconexión, que tiene su aplicación principal en la regulación del tiempo de encendido, en el alumbrado de un determinado lugar de paso. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

27.1 AUTOMÁTICOS DE ESCALERAS

Los interruptores automáticos de escaleras son relés con retardo a la apertura del circuito que controlan, lo abren al cabo de cierto tiempo de su puesta en funcionamiento.

El tiempo que las lámparas permanecen luciendo se regula a voluntad mediante diferentes sistemas de retardo, de los que podemos citar varios, algunos de ellos ya en desuso.

Los sistemas de retardo utilizados en automáticos de escaleras son:

27.1.1 Térmicos

Compuestos por un bimetal recorrido por la intensidad absorbida por las lámparas, con regulación mediante un tornillo que aleja o acerca el punto de conexión de un

215

ALUMBRADO DE ESCALERA O SIMILARES

Figura 27.1

Figura 27.2

microrruptor. La desconexión de las lámparas se produce al curvarse el bimetal y liberar la ampolla de vidrio que contiene mercurio y hace las funciones de conmutador, de igual forma que la representada en la Figura 27.1.

27.1.2 Sistema de péndulo

Compuesto por una caja de engranajes que activa el émbolo al ser atraído por la bobina; al cesar la atracción de la bobina el émbolo es retenido por los engranajes que comienzan a girar, la velocidad de giro es regulada por un péndulo cuyo peso puede regularse en altura; cuanto más alto o próximo a su eje, menos tiempo de lámparas luciendo.

En la Figura 27.1 puede observarse el funcionamiento de este sistema.

Representación básica de un automático de escalera.

Automático de escalera con péndulo. (Cortesía de Orbis)

216


27.1.3 Sistema neumático

De composición muy similar al de péndulo, con la variante de que su sistema de retardo consiste en un émbolo que se desplaza en el interior de un cilindro; la velocidad de desplazamiento se regula mediante la mayor o menor entrada de aire que podemos regular a voluntad. En la Figura 27.3 podemos observar algunos de estos automáticos de escalera.

Figura 27.3

27.1.4 Sistema electrónico

El retardo y funcionamiento en general se hace por circuito electrónico. Entre los dispositivos que emplean este sistema podemos encontrarlos de doble temporización, en función del tipo de pulsación:

Pulsación breve < 2 s, la regulación de la temporización es la que previamente se había fijado en el automático de escalera.

Pulsación larga > 2 s, la duración de la temporización es de una hora. Una nueva pulsación larga detiene la temporización.

El automático de escalera electrónico en su aspecto comercial se muestra en la Figura 27.4.

Representación de automáticos de escalera. (Cortesía de Legrand)

Figura 27.4

Automático de escalera electrónico. (Cortesía de Legrand)

217



La distribución de este circuito ha de hacerse teniendo en cuenta si la aplicación se hace sobre una escalera para varias plantas, en una sola planta o en garajes de uso comunitario.

Figura 27.5


A) B)

Distribución de circuito en una escalera A), y en una sola planta o garaje B).


Fuente de alimentación (toma de corriente) de 230 V. Tres portalámparas de rosca E-27. Tres lámparas incandescentes para 230 V, 40 W. Tres pulsadores de 10 A y 230 V. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A, 250 V. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).



218




Hacer una relación de materiales necesarios para montar el circuito propuesto, indicando modelos, características eléctricas y precios, con ayuda de catálogos comerciales.

219





1-2

3-4

5-7

S1 por E2

3-7


PLANTEO SOLUCIONES

ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B).

ESQUEMAS A) B)


220


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

28ALUMBRADO FLUORESCENTE

222


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Cuando deseamos alumbrar un espacio con una iluminación elevada, donde el alumbrado permanecerá encendido durante largos períodos,

se utilizará alumbrado fluorescente. Su alto rendimiento de alrededor de 80 lúmenes por vatio lo convierten en uno de los sistemas más económicos.

Lámparas fluorescentes. El tubo fluorescente. Arrancador o cebador de destellos. Reactancia o balastro. Arranque y funcionamiento de las lámparas fluorescentes. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el principio de funcionamiento de los tubos fluorescentes. Conocer los elementos auxiliares necesarios para el funcionamiento de este tipo de lámparas. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

28.1 LÁMPARAS FLUORESCENTES

Las lámparas fluorescentes son lámparas de descarga de cátodo caliente que emiten luz visible por el efecto fluorescente de sus componentes, provocado por las radiaciones ultravioleta que se producen en su interior por efecto de la corriente eléctrica.

223

ALUMBRADO FLUORESCENTE

Figura 28.1

Figura 28.2

Con ayuda de la Figura 28.1 puede comprenderse con facilidad el funcionamiento de un tubo fluorescente en líneas generales.

28.1.1 El tubo fl uorescente

Consiste en un tubo de vidrio herméticamente cerrado para mantener el vacío en su interior. En cada extremo del tubo lleva montado un filamento de tungsteno (electrodo) recubierto de una pasta que facilita la emisión electrónica; los electrodos suelen estar recubiertos por una pantalla metálica para disminuir el ennegrecimiento de los extremos del tubo. Los electrodos terminan en dos patillas para su conexión y fijación a los portatubos, mostrados en la Figura 28.2.

Aspecto interior de un tubo fl uorescente.

La pared interior del tubo está revestida de un compuesto químico fluorescente. Este compuesto tiene la propiedad de absorber la energía ultravioleta producida en el choque de electrones con los átomos de mercurio, y remitirlas en una longitud de onda superior, ya en el espectro visible.

Algunos portatubos comerciales. (Cortesía de Simón)

224


Figura 28.3

La longitud de onda o color de la luz emitida por el tubo depende de la composición química del polvo fosforecente utilizado. Así encontramos en el mercado tubos de luz día, luz negra, luz especial para carnes, luz especial para pescados, etc.

El tubo aloja en su interior gas argón a baja presión y una pequeña cantidad de mercurio puro.

Los símbolos empleados para representar el tubo son: a) para representación multifilar, b) para representación unifilar.

Las lámparas fluorescentes pueden tener diferentes diámetros, longitud y formas, dependiendo de estas características variará su potencia y también las características de las reactancias y cebadores.

28.1.2 Arrancador o cebador de destello

Consiste en una ampolla de vidrio llena de gas argón a baja presión, en cuyo interior se encuentran dos electrodos. Uno de estos o ambos son laminillas bimetálicas, compuestas por dos metales de diferente coeficiente de dilatación que por acción del calor pueden curvarse ligeramente. En paralelo con los electrodos se conecta un condensador para eliminar las interferencias en la radio y otros aparatos de características similares. Todo ello se aloja en el interior de un recipiente cilindrico de material aislante. En la Figura 28.3 pueden observarse los detalles de su interior.

a)b)

El símbolo utilizado para representarlo en los esquemas es el siguiente:

Aspecto interno de un arrancador de destellos.

225


28.1.3 Reactancia o balastro

Consiste en una bobina con núcleo de hierro, de construcción especial para cada potencia, tensión y frecuencia bajo las condiciones con que ha de funcionar la lámpara fluorescente. La función de la reactancia es triple:

a) Proporcionar la corriente de arranque o precalentamiento de los filamentos para conseguir de éstos la emisión inicial de electrones.

b) Suministrar la tensión de salida en vacío, suficiente para hacer saltar el arco en el interior de la lámpara.

c) Limitar la corriente del arco hasta el valor para el cual se ha construido la lámpara. La lámpara fluorescente funciona correctamente con una tensión reducida.

Figura 28.4

La Figura 28.4 muestra el aspecto comercial de las reactancias o balastros.Fundamentalmente la potencia absorbida por la reactancia varía en función de la

longitud del tubo.El símbolo utilizado que representa la reactancia o balastro en los esquemas es el

siguiente.

Reactancias para tubos fl uorescentes. (Cortesía de Layrton)

28.2 ARRANQUE Y FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES

En reposo los electrodos del cebador o arrancador están separados. Al aplicarse tensión de red al conjunto:

1. Ésta pasa en su totalidad a los electrodos del arrancador, a través de los filamentos del tubo y de la reactancia.

2. En el arrancador se produce una pequeña descarga eléctrica entre los electrodos, a través del gas, al elevarse la temperatura se juntan las laminillas y de este modo

226


pasa corriente por los filamentos del tubo, que comienzan a emitir electrones, reduciéndose la resistencia entre ellos, con lo que las laminillas se separan y deja de pasar corriente por el cebador.

3. Cuando se abren las laminillas se produce en la reactancia una corriente extra, dando con ello lugar a una elevación de la tensión en los extremos del tubo, con lo que se consigue iniciar la descarga en el gas argón. Esta descarga da lugar a una elevación de temperatura en el interior del tubo, con lo que se evapora el mercurio.

4. Los electrones procedentes de los electrodos del tubo que circulan en su interior chocan contra los átomos del mercurio evaporado, que desplazan a sus electrones periféricos dando con ello lugar a irradiar la energía recibida. Esta energía desprendida es en forma de radiaciones ultravioleta, que al chocar con las sustancias fluorescentes la excitan y éstas emiten radiaciones visibles, como se indica en la Figura 28.1.

5. La tensión en los extremos del tubo se reduce considerablemente, limitada por la reactancia, una vez arrancado el tubo.


La distribución del circuito en un local puede ser la representada en la Figura 28.5.

Figura 28.5



Fuente de alimentación (toma de corriente). Dos portatubos adecuados a la forma en que se vayan a montar (sobre regletas, superficie, etc.)

Un tubo fluorescente de 60 cm, 20 o 18 W. Un interruptor de 10 A y 230 V. Una reactancia para 20 o 18 W y 230 V. Un arrancador de destello para 20 o 18 W. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas.

227


Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema y comprobar su funcionamiento. Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional A). Una vez hecha cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.

Completar el resto de apartados de la ficha de análisis. En el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, excepto el arrancador, que lo situará el alumno, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione correctamente o de igual modo que el representado por el esquema funcional.


228


229




1-2

4-6

3-5

3-4

1-6


PLANTEO SOLUCIONES




230


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

29DOS TUBOS FLUORESCENTESEN PARALELO

232


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Las lámparas fluorescentes conectadas en paralelo se encuentran frecuentemente en todas aquellas aplicaciones en que se necesita

una iluminación importante, fundamentalmente en locales de grandes dimensiones y cuando se usan pantallas de dos o más tubos.

Lámparas fluorescentes. Efecto estroboscópico. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Conocer el conexionado en paralelo de las lámparas fluorescentes. Estudiar el efecto estroboscópico y la forma de evitarlo. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

29.1 LÁMPARAS FLUORESCENTES

Las lámparas fluorescentes pueden tener diferentes diámetros, longitud y formas, dependiendo de éstas variará su potencia y también las características de las reactancias y cebadores.

En el caso de lámparas en paralelo o en derivación, cada una de ellas lleva su cebador adecuado a la potencia de la lámpara, así como su reactancia. Últimamente, tanto las reactancias como los cebadores suelen ser válidos para una gama de potencias. Por ejemplo, para potencias comprendidas entre 12 y 30 W.

Los tubos fluorescentes funcionan a cualquier tensión de red y con corriente alterna o corriente continua, pero en todos los casos la reactancia ha de ser adecuada a estas características. Por ejemplo, hay reactancias para tubos o lámparas de 20 W para tensiones de 230 y 127 V en corriente alterna y para una frecuencia de 50 Hz o bien para 12 y 24 V en corriente continua.

233

DOS TUBOS FLUORESCENTES EN PARALELO

El arco de una lámpara de descarga funcionando con corriente alterna de 50 Hz se extingue 100 veces por segundo. El ojo humano no es capaz de apreciar estas variaciones tan rápidas de la luz, pero puede darse el caso de que las lámparas iluminen zonas en las que se encuentren funcionando máquinas con órganos en movimiento, observándose entonces que las mismas se mueven de manera intermitente, o se encuentran paradas, con el consiguiente peligro. Este fenómeno se conoce con el nombre de efecto estroboscópico, y se elimina empleando reactancias especiales, o bien, donde se disponga de línea de alimentación trifásica, distribuyendo alimentación de las lámparas de cada pantalla sobre las tres fases de la red.

Figura 29.1

29.2 EFECTO ESTROBOSCÓPICO


La distribución del circuito en un local puede ser la representada en la Figura 29.1, que es igual a la de la Figura 28.5, puesto que la diferencia entre ambos circuitos únicamente afecta las conexiones del interior de la pantalla.



Fuente de alimentación (toma de corriente). Cuatro portatubos adecuados a la forma en que se vayan a montar (sobre regletas, superficie, etc.)

Dos tubos fluorescentes de 60 cm, 18 o 20 W. Un interruptor de 10 A 230 V. Dos reactancias para 20 o 18 W y 230 V. Dos arrancadores de destello para las potencias de tubos previstos. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A.

234


Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema y comprobar su funcionamiento. Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional A). Una vez hecha cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.

Completar el resto de apartados de la ficha de análisis. En el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, excepto los arrancadores, que los situará el alumno, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione correctamente o de igual modo que el representado por el esquema funcional.


235

DOS TUBOS FLUORESCENTES EN PARALELO





L1-L2

3-4

1-2

2-L2

5-6


PLANTEO SOLUCIONES


236


Esquema de tubos

CAPÍTULO

C

30DOS TUBOS FLUORESCENTESEN SERIE

238


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Las lámparas fluorescentes conectadas en serie no se utilizan frecuentemente, solo en aquellas aplicaciones en que se necesita

una iluminación con diferentes direcciones y el espacio para montar la reactancia es reducido, fundamentalmente en decoración y publicidad.

Conexión de lámparas fluorescentes en serie. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el funcionamiento de lámparas fluorescentes conectadas en serie. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

30.1 CONEXIÓN DE LÁMPARAS FLUORESCENTES EN SERIE

La conexión de lámparas fluorescentes en serie tiene muy limitadas aplicaciones, pero en determinadas circunstancias puede ser de utilidad y por esa razón veremos cómo podemos conectar en serie dos o más tubos fluorescentes. Para ello hemos de tener en cuenta que cada tubo ha de llevar su arrancador adecuado y la reactancia será de una potencia igual a la suma de las potencias de los tubos instalados. Por ejemplo, para dos tubos de 20 W se necesita una reactancia de 40 W de tensión adecuada a la red de alimentación.

En el caso de que se funda uno de los tubos, como en todo circuito en serie, el resto no funcionará.

239

DOS TUBOS FLUORESCENTES EN SERIE

Figura 30.1


La distribución del circuito en un local o habitación puede ser la representada en la Figura 30.1.



Fuente de alimentación (toma de corriente). Cuatro portatubos adecuados a la forma en que se vayan a montar (sobre regletas, superficie, etc.)

Dos tubos fluorescentes de 60 cm, de 18 o 20 W. Un interruptor de 10 A 230 V. Una reactancia para 40 W y 230 V. Dos arrancadores de destello para las potencias de tubos previstos. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema y comprobar su funcionamiento. Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional A). Una vez comprobada cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.

Completar el resto de apartados de la ficha de análisis.

240


En el esquema de tubos y con la situación de los elementos representados, excepto los arrancadores, que los situará el alumno, hacer las conexiones necesarias para que el circuito funcione correctamente o de igual modo que el representado por el esquema funcional.


241

DOS TUBOS FLUORESCENTES EN SERIE




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3-4

5-6

7-8


PLANTEO SOLUCIONES



242


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

31FLUORESCENTESEN PARALELO CONREACTANCIA ELECTRÓNICA

244


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Como estudiábamos en el tema 29, las lámparas fluorescentes conectadas en derivación se encuentran frecuentemente en aquellas aplicaciones

en que se necesita una iluminación importante, fundamentalmente en locales de grandes dimensiones y cuando se usan pantallas con dos o más lámparas fluorescentes. En el caso de las reactancias electrónicas tienen grandes ventajas, frente a las convencionales, como veremos a continuación.

Reactancia electrónica. Distribución del circuito. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el funcionamiento y aplicaciones de las reactancias electrónicas para tubos fluorescentes. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

31.1 REACTANCIAS ELECTRÓNICAS

En el tema anterior hemos estudiado las reactancias de bobina y núcleo de hierro, pero debido a la necesidad de utilizar alumbrado fluorescente en autobuses, trenes y viviendas que tienen alimentación procedente de placas solares, se han desarrollado dispositivos electrónicos o reactancias que presentan características muy favorables para el usuario.

245

FLUORESCENTES EN PARALELO CON REACTANCIA ELECTRÓNICA

Las características técnicas más destacadas del balastro electrónico son:1. Onda senoidal en alta frecuencia que elimina los parpadeos y vibraciones,

obteniendo así una luz más uniforme.2. Precalentamiento de los electrodos o filamentos del tubo, evitando con ello el

desprendimiento de partículas del material emisor que recubre los filamentos. Ello da lugar a un encendido más rápido, a la vez que se evita el ennegrecimiento de los extremos del tubo y alarga su vida.

3. La utilización de alta frecuencia (superior a 30.000 Hz) las convierte en silenciosas para el oído humano.

4. En los circuitos internos se emiten señales que perturbarían los aparatos receptores de radio o similares; ello se evita con un filtro, reduciendo estos valores a niveles adecuados.

5. El balastro está protegido por la configuración del circuito contra cortocircuitos en el tubo o equivocación en las conexiones de salida o por desconectar el tubo, en cuyo caso deja de consumir.

6. Se obtiene un factor de potencia de 0,96, por lo que en una instalación no se necesitan condensadores de compensación.

7. Trabajan a baja temperatura por el diseño de su circuito electrónico; se consigue una temperatura de trabajo inferior en 50% respecto de las reactancias convencionales.

8. Se reducen los gastos de mantenimiento al reducirse los componentes del circuito, como arrancador o cebador y condensador.

9. Soportan un gran margen en la tensión de entrada que oscila entre 110-240 V para 230 V nominal, de 60-140 V para 127 V nominal, etc.

10. Ahorro de energía, pues debido a sus características el balastro es capaz de ahorrar hasta 50% de la misma.

11. Por su perfecto funcionamiento en onda cuadrada resulta ideal para instalaciones de energía solar, logrando la luminosidad que se desee en cada caso.

12. Reducidos volumen y peso.

Sus características los hacen adecuados para su instalación en: Oficinas Clínicas Fábricas Almacenes Talleres

Figura 31.1

Reactancias electrónicas para tubos fl uorescentes. (Cortesía de Layrton)

246


Aparcamientos Ascensores Rótulos luminosos Centros comerciales Centros de enseñanza Estaciones de metro Hoteles, etc.

Las conexiones de este tipo de balastro vienen indicadas en los esquemas que aparecen impresos sobre el mismo, dependiendo de que sea para un tubo o dos y de que la conexión se haga en una reactancia para Corriente Continua (cc) o para Corriente Alterna (ca).


La distribución del circuito en un local se representa en la Figura 31.2, que es igual para todos los casos en que el accionamiento se hace desde un solo punto puesto que la diferencia entre las distintas conexiones de lámparas únicamente afecta a las conexiones en el interior de la pantalla.

Figura 31.2


Todos los materiales serán de características adecuadas a la fuente de alimentación de la que se disponga.

Fuente de alimentación (toma de corriente). Cuatro portatubos adecuados a la forma en que se vayan a montar (sobre regletas, superficie, etc,)

Dos tubos fluorescentes de 60 cm, de 18 o 20 W. Un interruptor de 10 A y 230 V. Dos reactancias electrónicas para 1x18 W y 230 V o una para 2x18 W. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2.

247


Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema y comprobar su funcionamiento. (Tener siempre en cuenta los esquemas de conexiones que aparecen impresos en los balastros).

Completar la ficha de análisis del circuito, teniendo en cuenta que las cifras a que hacen referencia las uniones o cortes propuestos son las que aparecen en el esquema funcional A). Una vez comprobada cada propuesta, se debe retirar antes de continuar con la siguiente.



248


249







1-2

2-3

3-4

5-6

4-7


PLANTEO SOLUCIONES

250


Esquema de tubos

CAPÍTULO

C

32LÁMPARASDE VAPORDE MERCURIO

252


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Las lámparas de descarga representan una forma de producir luz de manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas

eléctricas entre dos electrodos. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido, tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas.

Funcionamiento de las lámparas de descarga. Lámparas de vapor de mercurio. Eficacia luminosa de las lámparas de descarga. Corrección del efecto estroboscópico. Vida útil de las lámparas de descarga. Elementos auxiliares y sus conexiones. Mejora del factor de potencia. Materiales necesarios. Prácticas a realizar

Estudiar el montaje y funcionamiento de las lámparas de vapor de mercurio con reactancia de consumo normal. Estudio del funcionamiento de las lámparas de vapor de mercurio con reactancia de doble nivel. Realizar las conexiones de ambos tipos de reactancias y la comprobación práctica de su funcionamiento.

32.1 FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA

En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado, Figura 32.1.

253

LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

Figura 32.1

En el interior del tubo se producen descargas eléctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas; cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los átomos les transmite energía y pueden suceder dos cosas:

La primera posibilidad es que la energía transmitida en el choque sea suficientemente elevada para poder arrancar al electrón de su orbital. Este puede a su vez chocar con los electrones de otros átomos, repitiendo el proceso. Si este proceso no se limita, se puede provocar la destrucción de la lámpara por un exceso de corriente.

La otra posibilidad es que el electrón no reciba suficiente energía para ser arrancado. En este caso, el electrón pasa a ocupar otro orbital de mayor energía. Este nuevo estado suele ser inestable y rápidamente se vuelve a la situación inicial. Al hacerlo, el electrón libera la energía extra en forma de radiación electromagnética, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un electrón no puede tener un estado energético cualquiera, sino que sólo puede ocupar unos pocos estados que vienen determinados por la estructura atómica. Como la longitud de onda de la radiación emitida es proporcional a la diferencia de energía entre los estados inicial y final del electrón, los estados posibles no son infinitos y, por tanto, el espectro de estas lámparas es discontinuo.

Como consecuencia la luz proveniente de las lámparas de vapor de mercurio a alta presión es emitida en las bandas correspondientes a longitudes de onda de los siguientes valores expresados en nanómetros (1 nanómetro = 19-9 metros): para las sensaciones de color violeta, 404’7 nm; azul, 435’8 nm; verde, 546’1 nm y amarillo, 579 nm, emitiendo también una pequeña cantidad de radiaciones ultravioleta.Como las cualidades cromáticas de estas radiaciones no resultan muy buenas, debido en gran parte a la ausencia de radiaciones rojas, las radiaciones ultravioleta se transforman, mediante sustancias fluorescentes, en radiaciones comprendidas dentro del espectro rojo, dando como resultado una lámpara con un mejor rendimiento cromático.

Representación esquemática del funcionamiento interno de un tubo de descarga.

32.2 LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

Son lámparas de descarga en las que la emisión de luz es consecuencia de la existencia de los átomos de mercurio contenidos en el tubo de descarga.

254


Este tipo de lámparas constan de las siguientes partes, como se muestra en la Figura 32.4:

Figura 32.2

Un tubo de descarga de cuarzo, provisto de dos electrodos principales y uno o dos electrodos auxiliares, así como una determinada cantidad de argón y unas gotas de mercurio. Los electrodos auxiliares llevan una resistencia en serie que limita la intensidad que puede circular por ellos.

Aspecto de la lámpara de vapor de mercurio. (Cortesía de ASTRALUX®)

Figura 32.3

Una ampolla exterior, cuya misión es proteger el tubo de descarga y permitir el equilibrio térmico necesario para su correcto funcionamiento.

Un casquillo de conexión roscado de tipo Edison (E-27), lo que permite una conexión fácil al circuito.

Tubo de descarga de las lámparas de mercurio a alta presión.

255


Figura 32.4

32.2.1 Encendido y funcionamiento de las lámparas de vapor de mercurio

El funcionamiento de las lámparas de vapor de mercurio a alta presión, conocidas simplemente como de vapor de mercurio, se basa en el mismo principio que el de las lámparas fluorescentes.

Como todas las lámparas de descarga, la lámpara de vapor de mercurio debe llevar un elemento limitador de corriente o balastro. Cuando la conectemos a la red de alimentación se producirá inicialmente una descarga entre el electrodo principal y el auxiliar, que se encuentran muy próximos, lo que ioniza el argón, haciéndolo conductor y estableciendo un tenue arco entre los dos electrodos principales; el calor generado por esta descarga va evaporando progresivamente el mercurio del interior de la ampolla, y poco a poco se va convirtiendo en el conductor principal.

A medida que aumenta la temperatura en el tubo de descarga, aumenta la presión del vapor de mercurio y con ella la potencia activa consumida y el flujo luminoso emitido, hasta alcanzar, al cabo de 3 o 4 minutos, los valores nominales o de régimen.

El período transitorio de los 3 o 4 minutos se caracteriza porque la luz pasa de un tono violeta a blanco azulado, en el que se produce la vaporización del mercurio y un incremento progresivo de la presión del vapor y del flujo luminoso hasta alcanzar los valores normales. Si en estos momentos se apagara la lámpara no sería posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presión del mercurio haría necesaria una tensión de ruptura muy alta.

Transcurridos tres o cuatro minutos la lámpara se habrá enfriado y reanudará el periodo de encendido, lo cual supone un serio inconveniente para este tipo de lámparas.

Partes fundamentales de la lámpara de vapor de mercurio a alta presión.

256


Los modelos más habituales de estas lámparas tienen una tensión de encendido entre 150 y 180 V que permite conectarlas a la red de 230 V.

La intensidad absorbida por el circuito se inicia con un valor del orden de 40 a 50% mayor que el nominal, y va reduciéndose progresivamente en las diferentes etapas, como hemos indicado. Esta variación de la intensidad durante el arranque de la lámpara tiene importante influencia en el circuito, ya que en un alumbrado de este tipo el limitador deberá estar dimensionado para aguantar dicha intensidad.

Figura 32.5

Corrientes de arranque de una lámpara de vapor de mercurio.

32.3 EFICACIA LUMINOSA DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA

Al establecer la eficacia de este tipo de lámparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento, que depende del fabricante. En las lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de lámpara con que trabajemos.

Figura 32.6

Balance energético de la lámpara de vapor de mercurio a alta presión.

257


Hay aspectos básicos que afectan la duración de las lámparas, como son: Depreciación del flujo, que se produce por ennegrecimiento de la superficie interior del tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos.

Pérdida gradual de la eficacia de las sustancias fluorescentes. Deterioro de los componentes de la lámpara debido a la degradación de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre.

Cambio gradual de la composición del gas de relleno y las fugas de gas en lámparas a alta presión.

La depreciación del flujo luminoso depende naturalmente de las horas de funcionamiento de la lámpara.

La depreciación suele ser de 12% a las 8.000 horas de funcionamiento y de 35% a las 15.000 horas.

Figura 32.7

La vida media de la lámpara es extraordinariamente elevada, del orden de 24.000 horas, aunque para estas horas de funcionamiento la depreciación del flujo luminoso sea del orden de 50%. Los fabricantes aconsejan cambiar la lámpara antes de las 15.000 horas de funcionamiento, cuando la depreciación del flujo no es superior a 25%.

Las lámparas de vapor de mercurio resultan muy aconsejables en alumbrados públicos y en grandes almacenes.

Aparte de las lámparas de vapor de mercurio con color corregido, existen otros tipos como:

Lámparas de ampolla transparente, dedicadas a alumbrados decorativos y de jardinería, debido a su extraordinaria reproducción de azules y verdes.

Lámparas con capa reflectora interior de uso en lugares de alta concentración de polvos, y usos especiales etc.

Representación gráfi ca del desgaste de las lámparas de vapor de mercurio.

%

25%

100

80

60

0

1.000 3.000 5.000 7.000 9.000 11.000 13.000 15.000

258


32.4 CORRECCIÓN DEL EFECTO ESTROBOSCÓPICO

Las lámparas de vapor de mercurio, como todas las lámparas de descarga, pueden dar lugar al efecto estroboscópico. Dicho efecto se produce al iluminar cuerpos en movimiento con lámparas de descarga, dando estos la impresión de estar parados o de moverse intermitentemente. Todo ello es debido a que cuando la onda de la corriente pasa por cero, la lámpara no emite luz. Teniendo en cuenta que una red de corriente alterna de 50 períodos por segundo (Hz), la onda pasa por cero 100 veces cada segundo y el objeto dejará de estar iluminado el mismo número de veces.

Para eliminar este efecto estroboscópico se deben montar las lámparas en grupos de tres sobre pares de fases distintas (RS, ST, TR), dando esto como resultado una iluminación constante, como se indica en la Figura 32.8.

Figura 32.8

32.5 VIDA ÚTIL DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA

Representación gráfi ca de las curvas de iluminación de tres lámparas conectadas a tres fases.

En la vida de las lámparas de descarga tienen gran importancia, además de los factores analizados anteriormente, los factores externos.

Los factores externos que más influyen en el funcionamiento de la lámpara son la temperatura ambiente y la influencia del número de encendidos.

Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de sus características de construcción (tubo desnudo, ampolla exterior...) se verán más o menos afectadas.

Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas y presentan problemas de arranque. La temperatura de trabajo estará limitada por las características térmicas de los componentes (200 ºC para el casquillo y entre 350 ºC y 520 ºC para la ampolla según el material y tipo de lámpara).

259


Figura 32.10

Figura 32.9

El número de encendidos tiene una gran influencia negativa por el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos.

Vida útil de cada tipo de lámpara de descarga.

Tipo de lámpara Vida promedio (h)Fluorescente estándar 12.500

Luz de mezcla 9.000

Mercurio a alta presión 25.000

Halogenuros metálicos 11.000

Sodio a baja presión 23.000

Sodio a alta presión 23.000

32.6 ELEMENTOS AUXILIARES Y SUS CONEXIONES

Para que las lámparas de descarga funcionen correctamente es necesaria, en la mayoría de los casos, la presencia de unos elementos auxiliares: cebadores y balastros.

En el caso de las lámparas de vapor de mercurio, los balastros o reactancias son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lámpara y evitar así un exceso de electrones circulando por el gas que aumentaría el valor de la corriente hasta producir la destrucción de la lámpara.

Puesto que ya conocemos las características de las lámparas de vapor de mercurio, así como su funcionamiento, estudiaremos ahora las conexiones que debemos hacer para que funcione una lámpara con reactancia de consumo normal (balastro). En la Figura 32.10 se representan las conexiones de la reactancia en serie con la lámpara, y del condensador conectado en derivación con la alimentación para corregir el factor de potencia creado por la reactancia.

Conexiones a realizar para el correcto funcionamiento de la lámpara de vapor de mercurio de alta presión.

260


En la Figura 32.11 puede observarse el aspecto externo y comercial de una reactancia de consumo normal.

Figura 32.11

Con objeto de reducir consumos en el alumbrado público, a determinadas horas en que el transito de personas por la vía pública disminuye, y con el fin de evitar zonas oscuras, se ha desarrollado una reactancia de consumo normal y de consumo reducido de modo que las lámparas lucen normalmente hasta cierta hora prefijada en un reloj, cuya función es activar un relé que accionará el sistema de consumo reducido.

El esquema de conexiones interiores de la reactancia de doble nivel se muestra en la Figura 32.12.

Aspecto externo de una reactancia para lámpara de vapor de mercurio de alta presión. (Cortesía de Layrton).

Figura 32.12

Las conexiones externas del circuito de la lámpara se muestran en la Figura 32.13.

Esquema de conexiones interiores de la reactancia de doble nivel.

261


Teniendo en cuenta que en el alumbrado público se instalan muchas lámparas, hemos de montar una línea de alimentación y un cuadro de control de todo el circuito. El esquema de conexiones del circuito a montar será similar al que aparece en la Figura 32.15.

Figura 32.13

Esquema de conexiones con reactancia de doble nivel para lámparas de vapor de mercurio y vapor de sodio.

Figura 32.14

El funcionamiento de la reactancia de doble nivel es el siguiente:1. Al dar corriente a la línea de alimentación de las lámparas o farolas, las lámparas

comienzan el proceso de encendido. El accionamiento de las mismas suele ser automático, bien por la acción de un interruptor crepuscular (en función de la luz natural existente en la calle) o la de un interruptor horario.

2. A la hora indicada para reducir consumo y por la acción del interruptor horario que se aprecia en el esquema de la Figura 32.15, el relé cierra sus contactos dando lugar a un cambio en el valor de la reactancia que provoca una reducción de aproximadamente 50% de la intensidad absorbida y, por tanto, de la potencia consumida. La luz emitida también se ve reducida en un porcentaje equivalente.

Aspecto comercial del balastro o reactancia para dos niveles de iluminación. (Cortesía de layrton).

línea de las lámparas

262


32.7 MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA

Figura 32.15

Línea para circuito de farolas con dos niveles de iluminación.

Al igual que para las lámparas fluorescentes, la reactancia hace que el circuito tenga un bajo factor de potencia, por lo que se recomienda la colocación de condensadores.Así, por ejemplo, la lámpara de 125 W a 230 V tiene un consumo de 1,15 A y una potencia total consumida de 137 W; por tanto, tendremos un factor de potencia:

Conocido el factor de potencia podemos calcular la intensidad activa (Iac) y reactiva (Ir).

Por tanto, para que el circuito trabaje con un factor de potencia de 0’9 (cosϕ = 0’9), necesitamos montar un condensador de la capacidad que calculamos a continuación:

Teniendo en cuenta que a un cosϕ = 0’9 le corresponde una tagϕ = 0’484, la intensidad reactiva del condensador será:

En la tabla de la Figura 32.16 se indican las características de las lámparas de vapor de mercurio de color corregido de uso general en alumbrado público y en la industria.

263



CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS PARA LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

Potencialámparas

W

Tensión arco V

Intensidad servicio

A

Tensión de red a

50Hz

Potencia Flujoluminoso

Lm

Cap.µF I > 0,9

BalastroW

TotalW

80 115 0,80 230 9 89 3500 8

125 125 1,15 230 13 137 5600 10

250 130 2,15 230 16 266 12000 18

400 135 3,25 230 25 425 21000 28

700 140 5,45 230 35 735 37000 45

1.000 145 7,50 230 47 1047 52000 60

Figura 32.16

Características de las lámparas de vapor de mercurio.


Fuente de alimentación (toma de corriente). Tres lámparas de 80 W y 230 V. Tres portalámparas adecuados a la forma en que se vaya a montar la lámpara (superficie, colgante, etc).

Una reactancia adecuada a la potencia de la lámpara. Tres reactancias de doble nivel para lámparas de vapor de mercurio de 80 W, 230 V. Un interruptor horario adecuado a nuestras necesidades. Un relé o contactor que nos sirva para hacer la conexión del nivel reducido. Un interruptor tripolar de 10 A y 230 V. Un interruptor unipolar de 10 A y 230 V. Un cortacircuito fusible o interruptor magnetotérmico de 10 A. Regletas de conexión adecuadas. Hilo de línea de 1x1´5 mm2. Los elementos de fijación dependerán de la forma de instalación elegida (superficie o bajo tubo).


Montar el circuito como muestra el esquema y comprobar su funcionamiento. (Tener siempre en cuenta los esquemas de conexiones que aparecen impresos en los balastros).

264





265





1-2

2-3

3-4

2-5

4-5


PLANTEO SOLUCIONES

ENUNCIADO:1. Completar el análisis del esquema A).2. Completar el esquema B) para que funcione correctamente el circuito propuesto. ESQUEMAS


A) B)

266


Esquema de tubos

CAPÍTULO

CC

33PROTECCIÓN DE PERSONAS Y CIRCUITOS

268


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

El uso de la energía eléctrica presenta dos riesgos fundamentales, uno el de electrocución o descargas eléctricas a personas, y el otro

el de incendio por calentamiento de conductores o receptores debido a consumo excesivo o cortocircuito. Ello hace necesario efectuar dos tipos de protección, que de no existir pueden suponer un verdadero peligro para personas y circuitos.

Dichas protecciones son: A las personas, para evitar descargas eléctricas y posible

electrocución. A los circuitos, evitando daños materiales por cortocircuitos y

sobreintensidades.

Cuadro de mando y protección. Protección a las personas. Interruptores diferenciales. Protección a los circuitos. Principio de funcionamiento del interruptor magnetotérmico. Elección del interruptor magnetotérmico. Interruptor de control de potencia. Localización de defectos en un circuito. Protección contra sobretensiones. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Conocer los dispositivos generales e individuales de mando y protección, así como el interruptor de control de potencia. Estudiar el principio de funcionamiento de los interruptores diferenciales y automáticos de protección. Realizar las conexiones y la comprobación práctica de su funcionamiento.

269

PROTECCIÓN DE PERSONAS Y CIRCUITOS

33.1 DISPOSITIVOS GENERALES DE MANDO Y PROTECCIÓN

El Reglamento electrotécnico para baja tensión en su ITC-BT-17 establece que:Los dispositivos generales de mando y protección se situarán lo más cerca posible del

punto de entrada de la derivación individual en el local o vivienda del usuario. En viviendas y en locales comerciales e industriales en los que proceda, se colocará una caja para el interruptor de control de potencia (ICP), inmediatamente antes de los demás dispositivos, en compartimento independiente y precintable. Dicha caja se podrá colocar en el mismo cuadro donde se coloquen los dispositivos generales de mando y protección.

En viviendas, deberá preverse la situación de los dispositivos generales de mando y protección junto a la puerta de entrada y no podrá colocarse en dormitorios, baños, aseos, etc. En los locales destinados a actividades industriales o comerciales, deberán situarse lo más próximo posible a la puerta de entrada de éstos.

La altura a la cual se situarán los dispositivos generales e individuales de mando y protección de los circuitos, Figura 33.1, medida desde el nivel del suelo, estará comprendida entre 1,4 y 2 m, para viviendas. En locales comerciales, la altura mínima será de 1 m, desde el nivel del suelo.

Figura 33.1

Aspecto del cuadro de mando y protección e interruptor de control de potencia (ICP) de una vivienda.

33.1.1 Composición y características de los cuadros

El Reglamento electrotécnico para baja tensión en el apartado 1.2 de su ITC-BT-17 establece que:

Los dispositivos generales e individuales de mando y protección, su posición de servicio será vertical y se ubicarán en el interior de uno o varios cuadros de distribución.

270


La envolvente para el interruptor de control de potencia será precintable, y sus dimensiones estarán de acuerdo con el tipo de suministro y tarifa a aplicar.

Los dispositivos generales e individuales de mando y protección serán, como mínimo:

1. Un interruptor general automático de corte omnipolar, que permita su accionamiento manual y que esté dotado de elementos de protección contra sobrecarga y cortocircuitos.

2. Un interruptor diferencial general, destinado a la protección contra contactos indirectos de todos los circuitos; salvo que la protección contra contactos indirectos se efectúe mediante otros dispositivos de acuerdo con la ITC-BT-24.

3. Dispositivos de corte omnipolar, destinados a la protección contra sobrecargas y cortocircuitos de cada uno de los circuitos interiores de la vivienda o local.

4. Dispositivo de protección contra sobretensiones, según ITC-BT-23, si fuese necesario. La composición descrita puede observarse en la Figura 33.1.

33.1.2 Características principales de los dispositivos de protección

El interruptor general automático tendrá poder de corte suficiente para la intensidad de cortocircuito que pueda producirse en el punto de su instalación, 4.500 A como mínimo.

Los demás interruptores automáticos y diferenciales deberán resistir las corrientes de cortocircuito que puedan presentarse en el punto de su instalación.

La sensibilidad de los interruptores diferenciales responderá a lo señalado en la Instrucción ITC-BT-24.

Los dispositivos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos de los circuitos interiores serán de corte omnipolar y tendrán los polos protegidos.

Sus características de interrupción estarán de acuerdo con las corrientes admisibles de los conductores del circuito que protegen.

33.2 PROTECCIÓN A LAS PERSONAS

La electrocución se produce mediante el paso de una corriente a través del cuerpo humano durante un cierto tiempo. Estudios de medicina han determinado que corrientes superiores a 30 mA, atravesando el cuerpo humano durante medio segundo, pueden resultar mortales.

Uno de los sistemas empleados para proteger a las personas frente a los peligros de electrocución, en baja tensión, es el interruptor diferencial (ITC-BT-24, apartado 4.1).

La intensidad de defecto a tierra es una intensidad diferencial, puesto que al retornar directamente por tierra al punto cero del transformador de distribución, desequilibra el sistema vectorial de intensidades del circuito considerado.

33.2.1 Interruptores diferenciales

La protección diferencial se basa en la detección de dicha intensidad diferencial y la actuación de un dispositivo de corte. Para ello se emplean un transformador diferencial,

271


Figura 33.2

Esquema del interruptor diferencial.

Circuito sin defecto a tierra.

un relé adecuado y un dispositivo de corte, como se observa en la Figura 33.2, que en conjunto componen el interruptor diferencial.

La intensidad primaria del transformador del interruptor diferencial será: “la resultante vectorial de la suma de las intensidades que circulan por los conductores del primario.”

Figura 33.3

272


Figura 33.4

Circuito con defecto a tierra.

Cuando no existe corriente de defecto a tierra, en nuestro ejemplo igual a 10 A, Figura 33.3, y por tanto , cuando existe defecto a tierra, en nuestro ejemplo e de donde figura 33.4, en este caso la corriente de defecto en el primario del transformador da lugar a una intensidad I2 en el secundario (bobina de hilo fino), relacionadas ambas por la relación de transformación, que le da el valor adecuado para accionar el relé, dando lugar a la apertura de los contactos del dispositivo de corte cuando la intensidad del defecto empieza a ser peligrosa.

En todo interruptor diferencial es preciso definir los siguientes valores:

I∆N = intensidad diferencial nominal (o sensibilidad).

I∆ = intensidad diferencial de desconexión del interruptor.t = tiempo total de desconexión.Las normas internacionales exigen que: 0´5I∆N

I∆ I∆N

(El valor de la intensidad diferencial de desconexión estará comprendido entre ½ de la intensidad diferencial nominal y el valor nominal), valores que deben mantenerse al menos durante 4.000 maniobras.

De lo anterior deducimos que la sensibilidad o intensidad diferencial nominal del interruptor debe ser igual al máximo valor que puede llegar a tomar.

273


Ejemplo:

Figura 33.5

Curvas características de disparo para el interruptor diferencial de 0’03 A.

Campo de intensidad I: Sin infl uencia en el ritmo cardiaco ni en el sistema nervioso. Campo de intensidad II: Intensidad aún soportable. Inconciencia pasando de 50 mA, aproximadamente.Campo de intensidad III: Inconsciencia, fi brilación ventricular, o sea, peligro de muerte.

Un interruptor diferencial de 300 mA deberá desconectar entre 150 mA y 300 mA.

Los valores normalizados de la intensidad diferencial nominal son:

I∆N = 0’01 A, 0’03 A, 0’1 A, 0’3 A, 0’5 A, 1 A.

De ellos sólo se suelen utilizar en España los de 0’03 A o 30 mA, y 0´3 A o 300 mA.

Los interruptores diferenciales utilizados se clasifican en dos categorías: Medía sensibilidad. Para la protección de contactos indirectos (contactos de personas con masas puestas accidentalmente bajo tensión), puesto que desconectan automáticamente cuando un receptor con puesta a tierra se deriva, alcanzando dicha derivación un valor peligroso. Pertenecen a esta categoría los de 300 mA y 500 mA.

Alta sensibilidad. Para la protección contra contactos directos (contactos de personas con partes activas de los materiales y equipos) e indirectos, puesto que su alta sensibilidad le permite desconectar incluso con la corriente que atravesando el cuerpo humano pueda ser peligrosa, o bien con la corriente que pasa a tierra cuando un receptor puesto a tierra se derive.

274


Aspecto comercial del interruptor diferencial bipolar y tetrapolar. (Cortesía de Legrand)

El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión en su Instrucción Técnica Complementaria (ITC-BT-18), apartado 9, determina que la tensión de seguridad ha de ser de 24 V en local o emplazamiento conductor (locales húmedos) y 50 V en los demás casos.

Como puede observarse en las curvas características del interruptor diferencial, Figura 33.5, con valores muy pequeños de intensidad puede ponerse en peligro la vida de las personas, razón suficiente para que se haga una buena elección de interruptor en función de determinados parámetros de la instalación. Relacionando la tensión de seguridad y la sensibilidad del interruptor diferencial puede calcularse la resistencia máxima permitida para la puesta a tierra asociada a él, apartado 4.1.2 del REBT-ITC-BT-24.

Ejemplo: ¿Qué resistencia máxima puede presentar la toma de tierra asociada a un diferencial de alta sensibilidad (30 mA) en un local húmedo?

Aplicando la ecuación dada:

En los domicilios particulares, el interruptor diferencial que protege la instalación de la cocina y el cuarto de baño debe calcularse de acuerdo con las normas para locales húmedos. Por tanto, si sólo se instala un interruptor diferencial, deberá ser calculado de acuerdo con esta norma.

Figura 33.6

La Figura 33.6 muestra el interruptor diferencial en su aspecto comercial. Sus dimensiones están normalizadas.

275


Figura 33.7

Int. diferencial Int. nominal Módulos

bipolares 230 V

10 mA 16 A 2

30 mA 25 A 2

30 mA 40 A 2

30 mA 63 A 2

30 mA 80 A 2

300 mA 25 A 2

300 mA 40 A 2

300 mA 63 A 2

300 mA 80 A 2

Tetrapolares 400 V

30 mA 25 A 4

30 mA 40 A 4

30 mA 63 A 4

30 mA 80 A 4

300 mA 25 A 4

300 mA 40 A 4

300 mA 63 A 4

300 mA 80 A 4

Valores nominales de intensidad para interruptores diferenciales. (Cortesía de Legrand)

El ancho del interruptor lo determinan los módulos que lo forman, el ancho de un módulo es de 17’5 mm, el bipolar tiene tamaño de dos módulos y el tetrapolar de cuatro. Están dotados de bornas protegidas contra contactos accidentales. La conexión y desconexión puede hacerse por palanca basculante o por pulsador.

Los valores nominales de intensidad que podemos encontrar en el mercado son los que aparecen en la tabla de la Figura 33.7.

33.3 PROTECCIÓN A LOS CIRCUITOS DE SOBREINTENSIDADES

La ITC-BT-22 establece que:Todo circuito estará protegido contra los efectos de las sobreintensidades que puedan

presentarse en el mismo, para lo cual la interrupción de este circuito se realizará en el tiempo conveniente.

Las sobreintensidades pueden estar motivadas por: 1. Sobrecargas debidas a los aparatos de utilización o defectos de aislamiento de

gran impedancia.

276


2. Cortocircuitos.3. Descargas eléctricas atmosféricas.

33.3.1 Protección contra sobrecargas

El límite de intensidad de corriente admisible en un conductor ha de quedar en todo caso garantizada por el dispositivo de protección utilizado.

El dispositivo de protección podrá estar constituido por un interruptor automático de corte omnipolar con curva térmica de corte, o por cortacircuitos fusibles calibrados de características de funcionamiento adecuadas.

33.3.2 Protección contra cortocircuitos

En el origen de todo circuito se instalará un dispositivo de protección contra cortocircuitos cuya capacidad de corte estará de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en el punto de su conexión. Se admite, no obstante, que cuando se trate de circuitos derivados de uno principal, cada uno de estos circuitos derivados disponga de protección contra sobrecargas, mientras que un solo dispositivo general pueda asegurar la protección contra cortocircuitos para todos los circuitos derivados.

Se admiten como dispositivos de protección contra cortocircuitos los fusibles calibrados de características de funcionamiento adecuadas y los interruptores automáticos con sistema de corte omnipolar.

La norma UNE 20.460 -4-43 recoge en su articulado todos los aspectos requeridos para los dispositivos de protección en sus apartados:

432- Naturaleza de los dispositivos de protección. 433- Protección contra las corrientes de sobrecarga. 434- Protección contra las corrientes de cortocircuito. 435- Coordinación entre la protección contra las sobrecargas y la protección contra

los cortocircuitos. 436- Limitación de las sobreintensidades por las características de alimentación.

33.3.3 Cortacircuitos fusibles e interruptores magnetotérmicos

Ambos dispositivos tienen la misión de desconectar el circuito cuando se produce la avería, en tiempos muy cortos, con lo que se evitan los efectos perjudiciales de la corriente de cortocircuito. Por tanto, cuanto menor sea el tiempo de desconexión del elemento de protección, mejor será la protección.

Al estudiar la protección de cortocircuitos, resulta necesario conocer la intensidad de cortocircuito en un punto determinado de la instalación eléctrica. Para ello, se divide la tensión en un punto por la impedancia total de todos los conductores que recorre la corriente desde el punto estudiado hasta el transformador de alimentación, en circuito de ida y vuelta.

La intensidad máxima de cortocircuito del transformador depende de la potencia de éste y de la red que lo alimenta.

277


Esquema del interruptor magnetotérmico.

La intensidad de cortocircuito aumenta con:

La tensión de utilización. La sección de los conductores; a mayor sección, mayor intensidad de cortocircuito.

La distancia del punto considerado hasta el transformador.

La intensidad de cortocircuito es la máxima intensidad que puede circular por un conductor para un determinado valor de impedancia.

Debido a que cada día son más elevadas las potencias de los transformadores y mayores las secciones en los conductores, se hace necesario proteger más a los circuitos, empleando dispositivos de alto poder de ruptura.

33.3.4 Interruptores magnetotérmicos (PIAS)

El REBT-ITC-BT-22 exige poner un interruptor automático en el origen de todo circuito.

Los interruptores magnetotérmicos (PIAS), como se conocen en el argot profesional, son aparatos que se instalan en el Cuadro General de Mando y Protección de las instalaciones, en las viviendas.

Como ya hemos mencionado, realizan las mismas funciones que los cortacircuitos fusibles, con una respuesta rápida, pudiéndose reponer con facilidad posteriormente y manteniendo la misma protección que antes de producirse la avería.

Los interruptores magnetotérmicos están constituidos por dos partes esenciales:

a) Magnética. Para la protección de cortocircuitos, constituida por un electroimán que sólo se excita si la intensidad que recorre el circuito es muy superior a la nominal, provocando de esta manera la apertura del interruptor, Figura 33.8.

Figura 33.8

Conductores cortos de gran sección.Proporcionan baja resistencia interna.

Disparador térmico bimetal.

Disparador magnético rápido. Proporciona gran selectividad y alto poder de maniobra.

Disparador magnético rápido. Proporciona gran selectividad y alto poder de maniobra.

Fijación a presión.

Cámara de extinción de arto (13 chapas extintoras)

Borne de conexión de tornillo con brida. Pantalla conductora del arco.

Placa cerámica (gran protección)

Manecilla de accionamiento protegida contra maniobras involuntarias.

Contactos para maniobras seguras.

Indicador conexión/desconexión I-O

Macanismo montado entre pletinas.

278


Figura 33.9

Aspecto comercial de los interruptores magnetotérmicos unipolares, bipolares y tetrapolares. (Cortesía de Legrand)

Figura 33.10

Int. nominal (A) Módulos Int. nominal (A) Módulos

Unipolar 230/400 V_ Bipolares 400 V_

6 A 1 6A 2

10 A 1 10A 2

16 A 1 16 A 2

20 A 1 20 A 2

25 A 1 25 A 2

Valores nominales de intensidad para interruptores magnetotérmicos. (Cortesía de Legrand)

b) Térmica, para la protección de sobreintensidades, formado por un bimetal recorrido por la intensidad del circuito y calibrado en función de la intensidad nominal del interruptor. Cuando ésta es superior por cualquier motivo, sin llegar a ser muy elevada y se mantiene durante un tiempo, el bimetal se calienta (este calentamiento se produce por efecto Joule, en función de la intensidad y del tiempo), desconectando la alimentación del circuito por sobrecarga, como se observa en la Figura 33.8.

Con los interruptores magnetotérmicos se puede aprovechar al máximo la sección de los conductores, pero hay que tener siempre en cuenta que la línea, desde el automático hasta su fin, debe tener la misma sección, y en el caso de que se reduzca ésta, debe ponerse otro interruptor.

33.3.5 Elección de interruptor magnetotérmico

La elección de interruptor automático se hará teniendo en cuenta el circuito al que se va a proteger (ITC-BT-25, apartado 3).

La Figura 33.9 muestra el interruptor magnetotérmico en su aspecto comercial. Los valores comerciales de estos interruptores son los que se indican en la tabla de la Figura 33.10.

279


Tripolares 400 V_ Tetrapolares 400 V_

6 A 3 6 A 4

10 A 3 10 A 4

16 A 3 16 A 4

20 A 3 20 A 4

25 A 3 25 A 4

32 A 3 32 A 4

40 A 3 40 A 4

50 A 3 50 A 4

Figura 33.10(continuación)

Valores nominales de intensidad para interruptores magnetotérmicos. (Cortesía de Legrand)

El ancho del interruptor, igual que en los interruptores diferenciales, lo determinan los módulos que lo forman, el ancho de un módulo es de 17’5 mm, el bipolar tiene tamaño de dos módulos y el tetrapolar de cuatro, etc. Están dotados de bornas protegidas contra contactos accidentales.

33.3.6 Interruptor de control de potencia (I.C.P.)

Este interruptor es un dispositivo de características similares a los interruptores magnetotérmicos, que se conecta en los hilos activos o de fase de los circuitos a controlar.

El I.C.P. se instala junto al cuadro de protección, Figura 33.1, a petición de la empresa suministradora de energía y sus características de corte dependerán de la potencia contratada con ésta por el abonado. La finalidad de instalar estos interruptores es solo una, controlar la potencia consumida por los usuarios, evitando que sobrepasen la potencia contratada.

Los valores comerciales de estos interruptores se muestran en la tabla de la Figura 33.11.

Figura 33.11


Unipolar 230/400 V_ Bipolares 400 V_

1’5 A 1 1’5 A 2

3 A 1 3 A 2

3’5 A 1 3’5 A 2

5 A 1 5 A 2

Algunos valores nominales de intensidad en los I.C.P. (Cortesía de Legrand)

280


Figura 33.11Continuación

Algunos valores nominales de intensidad en los I.C.P. (Cortesía de Legrand)


Unipolares + neutro 230 V_ Tripolares 400 V_

7’5 A 1 7’5 A 2

10 A 1 10 A 2

15 A 1 15 A 2

20 A 1 20 A 2

25 A 1 25 A 2

30 A 1 30 A 2

35 A 1 35 A 2

40 A 1 40 A 2

45 A 1 45 A 2

50 A 1 50 A 2

1’5 A 2 1’5 A 3

3 A 2 3 A 3

3’5 A 2 3’5 A 3

5 A 2 5 A 3

7’5 A 2 7’5 A 3

10 A 2 10 A 3

15 A 2 15 A 3

20 A 2 20 A 3

25 A 2 25 A 3

30 A 2 30 A 3

35 A 2 35 A 3

40 A 2 40 A 3

45 A 2 45 A 3

50 A 2 50 A 3

33.3.7 Localización de defectos en un circuito

En la distribución de un circuito es necesario tener en cuenta la intensidad y el tipo de receptores que se van a conectar a cada rama del mismo, de esta manera podemos conseguir una función selectiva.

La función selectiva se produce cuando, al producirse un fallo, dispara únicamente el interruptor inmediatamente anterior. Si falla éste, lo hará el anterior, que será de orden superior. Así, si tenemos un interruptor automático general de 40 A en serie con

281


Figura 33.12

Circuito unifi lar de la acometida, línea de distribución de una vivienda y cuadro general de protección.

PIAS de 10, 16 y 20 A, al producirse una avería en los circuitos de los PIAS deberán desconectar éstos antes que el interruptor automático de 40 A.

En la Figura 33.12 puede observarse el circuito unifilar de una vivienda, desde la línea de la compañía suministradora hasta los PIAS de los distintos circuitos.

33.4 PROTECCIÓN DE SOBRETENSIONES

A las instalaciones eléctricas interiores pueden llegar sobretensiones debidas fundamentalmente a dos razones: descargas atmosféricas y por maniobras bruscas en la red, de motores u otros tipos de impedancias.

El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en la ITC-BT-23 prevé la instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones en los cuadros generales de protección, si fuera necesario.

33.4.1 Sobretensiones de origen atmosférico

Cuando se produce una descarga atmosférica puede afectar a las instalaciones interiores de las viviendas de varias formas, dependiendo de que el rayo caiga sobre:

1. La línea de alimentación, en cuyo caso la sobretensión generada en la red puede propagarse a grandes distancias y llegar a las instalaciones interiores dañando éstas y el material conectado a ellas. En estos casos se crean sobretensiones de varios miles de voltios y, como consecuencia, intensidades muy elevadas.

2. Cerca de una red eléctrica, que por efecto inductivo provoca elevaciones de tensiones en las líneas o por transmisión a través de las tomas de tierra, creando con ello los problemas ya mencionados.

282


Figura 33.13

Índice de riesgo de tormentas en España.

El riesgo de descargas atmosféricas en España es diferente en cada zona, Figura 33.13, y en función de ello tendremos necesidad de instalar limitadores de sobretensión.

33.4.2 Criterios a tener en cuenta para decidir si se pone una protección

a) En función del material a proteger, tendremos en cuenta: Su valor económico, y de las consecuencias de su avería (congeladores, cámaras frigoríficas, ordenadores de control de producción, etc.) El grado de sensibilidad a las sobretensiones (ordenadores, televisores, líneas de telefonía, etc.)

b) En función de las características del lugar, hemos de tener en cuenta: Si la línea de alimentación es aérea o subterránea (la subterránea tiene menor riesgo). Zona rural o urbana (las edificaciones aisladas tienen mayor riesgo). Presencia de grandes estructuras puestas a tierra pueden constituir un riesgo complementario. El índice de riesgo en función de la zona indicado en la Figura 33.13.

33.4.3 Elección del limitador de sobretensión

Si hemos decidido poner un limitador tendremos en cuenta: La capacidad de circulación de intensidad máxima, que será tanto más elevada cuantos más riegos existan.

283


Figura 33.14

Limitadores de sobretensión de capacidad elevada, bipolar y tetrapolar. (Cortesía de Legrand)

Tipo de circuito, monofásico o trifásico, y del régimen de neutro (TT para viviendas y pequeño sector terciario). El nivel de protección para garantizar la integridad del material; así, cuanto más baja sea la sobretensión de protección (UP) del limitador, más elevada será la protección.

Teniendo en cuenta los criterios anteriores y las posibles necesidades, los fabricantes han hecho distintos modelos, según el tipo de circuito a proteger; en la Figura 33.14 pueden observarse limitadores de sobretensión de capacidad elevada para una I. máx.: 40 kA (corriente máxima de descarga) UP: 1’4 kV (nivel de protección), bipolar y tetrapolar.

La Figura 33.15 muestra dos limitadores de sobretensión para línea telefónica analógica y digital, para una I. máx.: 10 kA y corriente nominal de descarga In (onda 8/20 µs): 5 kA, con un nivel de protección (UP) de 300 V en línea analógica y 100 V en digital.

33.4.4 Funcionamiento de los limitadores de sobretensión

Su función es limitar las sobretensiones trasmitidas a través de la red y descargar su energía a un nivel residual de tensión admisible para el circuito a proteger.

El limitador consta de un módulo enchufable con testigos de funcionamiento: en verde, funcionamiento correcto, y naranja o rojo cuando está fundido (es necesario sustituirle).

Estos limitadores pueden instalarse con testigo de fusión, acústica y luminosa.

284


Figura 33.15

Limitadores de sobretensión para líneas telefónicas, analógica y digital. (Cortesía de Legrand)

Figura 33.16

Esquemas de conexiones de los limitadores de sobretensión. (Cortesía de Legrand).

33.4.5 Instalación

El limitador se instala en paralelo con la red y tan próximo como se pueda de los receptores a proteger, como se observa en la Figura 33.16.

Protección omnipolar: magnetotérmico Limitador de

sobretensión

16 mm2

285


Figura 33.17

Protección de una línea de telefonía. (Cortesía de Legrand)

Para proteger las líneas de telefonía, las conexiones a realizar serán las indicadas en la Figura 33.17.

Estos limitadores deberán ser revisados periódicamente y, de modo especial, después de cada tormenta.


Los materiales cumplirán todas las normas establecidas y serán: Una caja general de protección o acometida de 40 A. Una caja para cuadro de protección con capacidad para los elementos a instalar.

Una caja para cuadro de protección precintable, donde se alojará el I.C.P. Un I.G.A. para una potencia aproximada de 5000 W. Un diferencial de sensibilidad 0’03 A y 40 A de intensidad nominal. Cinco interruptores magnetotérmicos (PIAS) de 10, 16, 16, 20 y 25 A. Un limitador de sobretensión (si procede).


Montar el cuadro general de mando y protección propuesto para electrificación básica.

Hacer la lista del material necesario para los cuadros generales de mando y protección en grado de electrificación elevada.

CAPÍTUL

C

34PUESTAS A TIERRA

288


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Mediante la instalación de puestas a tierra se deberá conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficies próximas del

terreno, no aparezcan diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo tiempo, se permita el paso a tierra de las corrientes de defecto o las de descarga de origen atmosférico.

Definición de puesta a tierra. Importancia de la puesta a tierra. Circuitos de puesta tierra. Resistencia de las tomas de tierra. Interruptores diferenciales. Revisiones de las tomas de tierra. Puesta a tierra de las partes móviles. Puesta a tierra de máquinas herramientas. Puesta a tierra en instalaciones generadoras de baja tensión. Instalación de puesta a tierra en obras de construcción. Receptores con doble aislamiento. Materiales necesarios. Prácticas a realizar. Autoevaluación.

Conocer la importancia de las puestas a tierra. Aplicar las normas establecidas en los reglamentos que afectan a cada instalación eléctrica. Montar instalaciones de puesta a tierra. Medir el valor de la resistencia de las puestas a tierra montadas.

289

PUESTAS A TIERRA

34.1 DEFINICIÓN DE PUESTA A TIERRA

La puesta o conexión a tierra es la unión eléctrica directa, sin fusibles ni protección alguna, con un electrodo o grupos de electrodos enterrados en el suelo, de sección suficiente, con las carcasas o partes accesibles de los aparatos eléctricos que utilizamos habitualmente.

Figura 34.1

Como se observa en la Figura 34.1, las tomas de corriente tienen una conexión especial para la puesta a tierra, tal que cuando se enchufa un aparato entra en conexión antes que los conductores activos.

Tomas de corriente con conexión de tierra.

34.2 IMPORTANCIA DE LA PUESTA A TIERRA

Su importancia nace de la necesidad que tenemos de proteger a las personas e instalaciones ante las tensiones peligrosas para su integridad, teniendo además en cuenta que en algunos casos sirven como parte conductora de una instalación. En adelante sólo hablaremos de la puesta a tierra de protección, ésta puede ser provisional o permanente.

34.2.1 Provisional

Como protección en la ejecución de trabajos en líneas y máquinas de alta tensión para proteger al operario frente a posibles descarga atmosféricas o conexiones accidentales, en líneas de largos recorridos y en aquellas instalaciones con tensiones superiores a 1000 V (líneas, motores, transformadores, etc.)

Cuando se realizan trabajos en instalaciones de media y alta tensión, han de respetarse lo que en el argot profesional se llaman las cinco reglas de oro, que son:

Conexión de tierra

Conexión de tierra

290


1. Abrir con corte visible todas las fuentes de tensión.2. Prevenir cualquier posible realimentación enclavar-bloquear. 3. Verificar la ausencia de tensión. 4. Puesta a tierra y en cortocircuito de todas aquellas posibles fuentes de tensión. 5. Delimitar y señalizar la zona de trabajo.

Teniendo en cuenta estas reglas, para la instalación de estas puestas a tierra se darán los siguientes pasos:

1. Cortar tensión en todas las fases o conductores activos.2. Se hará el corte de modo visible, del lado de la alimentación (abrir seccionadores).3. Comprobar que no hay tensión, utilizando una pértiga de prueba.

Figura 34.2

4. Clavar en tierra una pica y adicionar a ella el conductor que posteriormente nos servirá para unirla eléctricamente, con el bucle del cortocircuito hecho entre fases, como muestra la Figura 34.2. (Existen equipos adecuados para este fin).

5. Si el trabajo se realiza en el centro de una línea, han de ponerse dos tierras, una a cada lado del punto de trabajo.

6. También han de ponerse carteles de aviso en los puntos de maniobras, para evitar cualquier acción que pongan en peligro al operario.

7. Los cortes visibles deben asegurarse, cerrándolos con llave por el operario que hará el trabajo.

Instalación de las tierras para realizar trabajos en una línea.

291

PUESTAS A TIERRA

Figura 34.3

34.2.2 Permanentes

De instalación fija, empleadas en drenar a tierra las corrientes de defecto que se puedan producir por falta de aislamiento en receptores eléctricos o masas conductoras ajenas a la instalación eléctrica, evitando con ello el peligro de los contactos indirectos así como de las descargas atmosféricas, Figura 34.4.

Puesta a tierra para realizar trabajos en un transformador de alta tensión.

Figura 34.4

Leyenda1 Conductor de protección. 2 Conductor de unión equipotencial

principal.3 Conductor de tierra o línea de enlace

con el electrodo de puesta a tierra.4 Conductor de equipotencialidad

suplementaria.B Borne principal de tierra o punto de

puesta a tierra.M Masa.C Elemento conductor.P Canalización metálica principal de agua.T Toma de tierra.

Representación esquemática de un circuito

292


Como puede observarse en la Figura 34.4, las distintas partes de una puesta a tierra deben de cumplir una serie de condiciones, que aparecen en la Instrucción ITC-BT-18, entre otras que:

El valor de la resistencia de puesta a tierra esté conforme con las normas de protección y de funcionamiento de la instalación y se mantenga de esta manera a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta los requisitos generales indicados en la ITC-BT-24 y los requisitos particulares de las Instrucciones Técnicas aplicables a cada instalación.

Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga puedan circular sin peligro, particularmente desde el punto de vista de demandas térmicas, mecánicas y eléctricas.

La solidez o la protección mecánica quede asegurada con independencia de las condiciones estimadas de influencias externas.

Contemplen los posibles riesgos debidos a electrólisis que pudieran afectar a otras partes metálicas.

34.3 CIRCUITOS DE PUESTA A TIERRA

Los circuitos de puesta a tierra permanentes están formados por varias partes: electrodos, conductores, bornes, etc.

34.3.1 Electrodos

Estarán formados por barras, tubos, pletinas, conductores desnudos, placas, anillos o mallas metálicas constituidas por los elementos anteriores o sus combinaciones, según el apartado 3.1, de la Instrucción ITC-BT-18.

Los conductores de cobre utilizados como electrodos cumplirán lo indicado en la clase 2 de la norma UNE 21.022.

Los materiales utilizados deben ser tales que no se vea afectada la resistencia mecánica y eléctrica por efecto de la corrosión.

No se utilizarán como tomas de tierra las canalizaciones metálicas de otros servicios (agua, líquidos o gases inflamables, calefacción central, etc.)

Las envolventes de plomo y otras envolventes de cables inoxidables o similares pueden ser utilizadas como toma de tierra, previa autorización del propietario, tomando las precauciones debidas para que el usuario de la instalación eléctrica sea advertido de los cambios del cable que podría afectar sus características de puesta a tierra.

El tipo y la profundidad de enterramiento de las tomas de tierra deben ser tales que no les afecten los cambios climáticos, provocando aumento de la resistencia de la toma de tierra por encima del valor previsto. La profundidad nunca será inferior a 0,50 m.

En la figura 34.5 se observa el aspecto de uno de los diferentes tipos de pica para tierra. Los accesorios de la figura 34.6 son útiles para la instalación o clavado de la pica.

También existen en el mercado otras soluciones de efectividad similar.

293

Recu

PUESTAS A TIERRA

Recu

Figura 34.5

Aspecto comercial de picas de acero zincado para las puestas a tierra. (Cortesía de klk electro materiales)

Figura 34.6

Aspecto comercial de los elementos auxiliares para clavar las picas de puestas a tierra. (Cortesía de klk electro materiales)

34.3.2 Conductores

Los conductores de protección sirven para unir eléctricamente las masas de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la protección contra contactos indirectos. (Instrucción ITC-BT-18).

En el circuito de conexión tierra, los conductores de protección unirán las masas al conductor principal de tierra.

La sección de los conductores de protección será la indicada en la tabla de la figura 34.8, o se obtendrá por cálculo conforme a lo indicado en la Norma UNE 20.460 -5-54, apartado 543.1.1.

Recubrimiento de Zinc

Acerozincado

electrolítico

Acero galvanizado en caliente

Recubrimiento de zinc

294


Figura 34.7

Esquema de la instalación de puesta a tierra en edifi cios.

Secciones de los conductores de fase o polares de la instalación (mm2)

Secciones mínimas de los conductores de protección (mm2)

S ≤ 16 S (*)

16< S ≤ 35 16

S > 35 S/2

(*) Con un mínimo de:2,5 mm2 si los conductores de protección no forman parte de la canalización de alimentación y tienen una protección mecánica.4 mm2 Si los conductores de protección no forman parte de la canalización de alimentación y no tienen una protección mecánica.

Figura 34.8

Relación entre las secciones de los conductores de protección y los de fase. (Instrucción ITC-BT-18).

295

PUESTAS A TIERRA

Los valores de la tabla de la figura 34.8 sólo son válidos en el caso de que los conductores de protección sean del mismo material que los conductores activos; de no ser así, las secciones de los conductores de protección se determinarán de modo que presenten una conductividad equivalente.

En todos los casos los conductores de protección que no forman parte de la canalización de alimentación serán de cobre con una sección, al menos, de:

2,5 mm2, si los conductores de protección disponen de una protección mecánica.4 mm2, si los conductores de protección no disponen de una protección mecánica.

Cuando el conductor de protección sea común a varios circuitos, la sección de ese conductor debe dimensionarse en función de la mayor sección de los conductores de fase.

Como conductores de protección pueden utilizarse: conductores en los cables multiconductores. conductores aislados o desnudos que posean una envolvente común con los conductores activos.

conductores separados desnudos o aislados.

Cuando la instalación consta de partes metálicas como envolventes, estos pueden utilizarse como conductores de protección si satisfacen, simultáneamente, las tres condiciones siguientes:

a) Su continuidad eléctrica debe ser tal que no resulte afectada por deterioros mecánicos, químicos o electroquímicos.

b) Su conductibilidad debe cumplir con todo lo indicado anteriormente. c) Deben permitir la conexión de otros conductores de protección en toda

derivación predeterminada.

La cubierta exterior de los cables con aislamiento mineral puede utilizarse como conductor de protección de los circuitos correspondientes, si satisface simultáneamente las condiciones a) y b) anteriores.

No se utilizan como conductores de protección los conductos de agua, gas u otros tipos. Cuando estén enterrados, deberán estar de acuerdo con los valores de la tabla de la figura

34.9. La sección no será inferior a la mínima exigida para los conductores de protección.

TIPO Protegido mecánicamenteNo protegido

mecánicamente

Protegido contra la corrosión*

Según apartado 3.4 de la Instrucción ITC-BT-18

16 mm2 cobre16 mm2 acero galvanizado

No protegido contra la corrosión

25 mm2 cobre50 mm2 hierro

* La protección contra la corrosión puede obtenerse mediante una envolvente

Figura 34.9

Secciones mínimas convencionales de los conductores de tierra. (Instrucción ITC-BT-18).

296


En las uniones entre conductores de tierra y electrodos de tierra debe extremarse el cuidado para que resulten eléctricamente correctas.

Los conductores de protección deben estar convenientemente protegidos contra deterioros mecánicos, químicos, electroquímicos y contra los esfuerzos electrodinámicos.

Además de exigencias contenidas en la Instrucción ITC-BT-18, con respecto a las puestas a tierra en general, es necesario tener en cuenta para cada instalación concreta las recomendaciones contenidas en las Instrucciones que le afectan, y para instalaciones interiores fundamentalmente, los siguientes apartados: Instrucción ITC-BT-19, apartado 2.3 e Instrucción ITC-BT-26, apartado 3.

34.3.3 Arquetas de registro y puente de pruebas

El apartado 3.3 de la Instrucción ITC-BT-18 nos pide que se prevea sobre los conductores de tierra y en lugar accesible, un dispositivo que permita medir la resistencia de la toma de tierra. El citado dispositivo puede estar combinado con el borne principal de tierra, sólo se desmontará por medio de un útil adecuado, será mecánicamente seguro y podrá asegurar la continuidad eléctrica.

Las conexiones deben ser accesibles para la verificación y ensayos, excepto en el caso de las efectuadas en cajas selladas con material de relleno o en cajas no desmontables con juntas estancas.

Detalle de las arquetas o registros para instalar las picas de tierra y el puente de prueba en el circuito de tierras de un edifi cio.

Figura 34.10

297

PUESTAS A TIERRA

Teniendo en cuenta las exigencias del reglamento en los apartados anteriores, las picas de tierra y el puente de prueba han de instalarse de forma similar a la que se muestra en la figura 34.10.

Figura 34.11

Personal técnicamente competente efectuará la comprobación de la instalación de puesta a tierra, al menos anualmente, en la época en la que el terreno esté más seco.Para ello se medirá la resistencia de tierra, y se repararán con carácter urgente los defectos que se encuentren.

Aspecto comercial de la arqueta y puente de prueba de las puestas a tierra. (Cortesía de klk electro materiales)

Figura 34.12

En los lugares en que el terreno no sea favorable a la buena conservación de los electrodos, éstos, y los conductores de enlace entre ellos, hasta el punto de puesta a tierra, se pondrán al descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.

Aspecto comercial de las grapas de conexión de picas a los conductores de puestas a tierra. (Cortesía de klk electro materiales)

298


Figura 34.13

34.3.4 Estructuras en serie

En el penúltimo párrafo del apartado 3.4 de la Instrucción ITC-BT-18 dice:Ningún receptor o estructura deberá ser intercalada en el conductor de protección,

aunque para los ensayos podrán utilizarse conexiones desmontables mediante útiles adecuados.

Por tanto, en ningún caso se utilizarán las estructuras de los receptores como parte del circuito de tierra. En la figura 34.13 se presentan las formas correctas e incorrectas de hacer las conexiones.

En los dibujos de la fi gura se indican las conexiones correctas e incorrectas.

34.4 RESISTENCIAS DE LAS TOMAS DE TIERRA

El apartado 9 de la Instrucción ITC-BT-18 respecto a la resistencia de la toma de tierra dice:

El electrodo se dimensionará de manera que su resistencia de tierra, en cualquier circunstancia previsible, no sea superior al valor especificado para ella en cada caso.

Este valor de resistencia de tierra será tal que cualquier masa no pueda dar lugar a tensiones de contacto superiores a:

24 V en local o emplazamiento conductor50 V en los demás casos.

299

PUESTAS A TIERRA

Tabla 34.14Valores orientativos de la resistividad en función del terreno.

Si las condiciones de la instalación son tales que pueden dar lugar a tensiones de contacto superiores a los valores señalados anteriormente, se asegurará la rápida eliminación de la falta mediante dispositivos de corte adecuados a la corriente de servicio.

La resistencia de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de la resistividad del terreno en el que se instalan. Esta resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varía también con la profundidad.

La tabla 34.14 muestra, a título de orientación, unos valores de la resistividad para un cierto número de terrenos; con objeto de obtener una primera aproximación de la resistencia a tierra, los cálculos pueden efectuarse utilizando los valores medios indicados en la tabla 34.15.

Aunque los cálculos efectuados a partir de estos valores no dan más que un valor muy aproximado de la resistencia a tierra del electrodo, la medida de resistencia de tierra de este electrodo puede permitir, aplicando las ecuaciones dadas en la tabla 5, estimar el valor medio local de la resistividad del terreno. El conocimiento de este valor puede ser útil para trabajos posteriores efectuados en condiciones análogas.

Naturaleza terreno Resistividad en Ohm x mTerrenos pantanosos de algunas unidades a 30

Limo 20 a 100

Humus 10 a 150

Turba húmeda 5 a 100

Arcilla plástica 50

Margas y arcillas compactas 100 a 200

Margas del Jurásico 30 a 40

Arena arcillosas 50 a 500

Arena silícea 200 a 3.000

Suelo pedregoso cubierto de césped 300 a 500

Suelo pedregoso desnudo 1.500 a 3.000

Calizas blandas 100 a 300

Calizas compactas 1.000 a 5.000

Calizas agrietadas 500 a 1.000

Pizarras 50 a 300

Roca de mica y cuarzo 800

Granitos y gres procedente de alteración 1. 500 a 10.000

Granito y gres muy alterado 100 a 600

300


Tabla 34.15

El apartado 9 de la Instrucción ITC-BT-18 habla de algo tan importante como es la tensión de seguridad o de contacto.

Definición. Tensión de contacto a la que puede verse sometido el cuerpo humano al tocar carcasas o estructuras metálicas de máquinas o instalaciones, que normalmente no se hallan bajo tensión, pero eventualmente puedan estarlo, como consecuencia de una avería.

La tensión de seguridad se dice que es:24 V en locales húmedos o emplazamiento conductor (deben incluirse aquí las viviendas).50 V en el resto de los casos.

Naturaleza del terreno Valor medio de la resistividad Ohm x m

Terrenos cultivables y fértiles, terraplenes compactos y

húmedos50

Terraplenes cultivables poco fértiles y otros terraplenes 500

Suelos pedregosos desnudos, arenas secas permeables

3.000

Valores medios aproximados de la resistividad en función del terreno.

Tabla 34.16

Tipo de electrodo Resistencia de tierra en Ohm

Placa enterrada R = 0,8 ρ/P

Pica vertical R = ρ/L

Conductor enterrado horizontalmente

R = 2 ρ/L

ρ, resistividad del terreno (Ohm x m)P, perímetro de la placa (m)

L, longitud de la pica o del conductor (m)

Ecuaciones para estimar la resistencia de tierra en función de la resistividad del terreno y las características del electrodo.

301

PUESTAS A TIERRA

Para limitar la tensión a los valores indicados hemos de asociar la toma de tierra con interruptores diferenciales.

34.5 INTERRUPTORES DIFERENCIALES

La resistencia de la toma de tierra ha de ser inferior al cociente resultante de dividir la tensión de seguridad por la intensidad diferencial o sensibilidad.

Si utilizamos un interruptor diferencial de alta sensibilidad (I∆N = 30 mA) en un local seco, la resistencia de la toma de tierra será como máximo

de:

Ejemplo:

Si el interruptor fuese de (I∆N = 300 mA), para el mismo local seco, la resistencia de la toma de tierra será como máximo de:

34.6 REVISIONES DE LAS TOMAS DE TIERRA

En el apartado 12 de la Instrucción ITC-BT-18 sobre revisión de las tomas de tierras se dice:

Por la importancia que ofrece, desde el punto de vista de la seguridad cualquier instalación de toma de tierra, deberá ser obligatoriamente comprobada por el Director de la Obra o Instalador Autorizado en el momento de dar de alta la instalación para su puesta en marcha o en funcionamiento.

Personal técnicamente competente efectuará la comprobación de la instalación de puesta tierra, al menos anualmente, en la época en que el terreno esté más seco. Para ello, se medirá la resistencia de tierra y se repararán con carácter urgente los defectos que se encuentren.

En los lugares en que el terreno no sea favorable a la buena conservación de los electrodos, éstos y los conductores de enlace entre ellos hasta el punto de puesta a tierra se pondrán al descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.

302


Figura 34.17

34.7 PUESTA A TIERRA DE LAS PARTES MÓVILES

En todos aquellos casos en que las estructuras puestas a tierra tengan partes móviles, es necesario asegurarse de su continuidad eléctrica con tierra, para ello han de colocarse puentes o conexiones adecuadas a su movilidad. En la figura 34.14 se observan dos posibilidades correctas e incorrectas.

En el apartado 6 de la Instrucción ITC-BT-32 se prescribe lo siguiente:Cuando la alimentación se suministra a través de cables colectores, barras colectoras

o conjuntos de anillos colectores, el conductor de protección debe tener un anillo colector individual o una barra colectora, cuyos soportes sean claramente visibles y distinguibles de aquellos de los anillos o barras colectoras activos.

En lugares donde haya gases corrosivos, humedad o polvo, deben tomarse medidas especiales en los anillos, barras o carriles colectores utilizados como conductores de protección.

Los conductores de protección no deben transportar ninguna corriente cuando funcionen normalmente. No tienen que instalarse mediante soportes deslizantes sobre aislantes. Los aparatos de elevación deben conectarse a los conductores de protección

Conexiones correcta e incorrecta de las partes móviles a tierra.

Fases

Tierra

Conexión fl exibles

Fases

Falta el puente

303

PUESTAS A TIERRA

no admitiéndose ruedas o rodillos para su conexión. Los colectores para conductores de protección no serán intercambiables con los demás colectores.

34.8 PUESTA A TIERRA DE MÁQUINAS HERRAMIENTAS

En las máquinas herramientas es necesario poner a tierra el armazón de la máquina, independientemente de que lo esté la carcasa del motor, aunque, si no existe otra posibilidad, pueden conectarse ambas partes al mismo conductor de la toma de corriente y protección para el motor.

Figura 34.18

Conexiones a tierra de las máquinas eléctricas.

34.9 PUESTA A TIERRA EN INSTALACIONES GENERADORAS DE BAJA TENSIÓN

El apartado 8 de la Instrucción ITC-BT-40 establece las condiciones que debe reunir la puesta a tierra de estas instalaciones:

8.1 Generalidades: Las centrales de instalaciones generadoras deberán estar provistas de sistemas de puesta a tierra que, en todo momento, aseguren que las tensiones que se puedan presentar en las masas metálicas de la instalación no superen los valores establecidos en la MIE-RAT 13 del Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación.

Los sistemas de puesta a tierra de las centrales de instalaciones generadoras deberán tener las condiciones técnicas adecuadas para que no se produzcan transferencias de defectos a la Red de Distribución Pública ni a las instalaciones privadas, cualquiera que sea su funcionamiento respecto a ésta: aisladas, asistidas o interconectadas.

8.2 Características de la puesta a tierra según el funcionamiento de la instalación generadora respecto a la Red de Distribución Pública.8.2.1 Instalaciones generadoras aisladas conectadas a instalaciones receptoras que son alimentadas de forma exclusiva por dichos grupos.

304


La red de tierras de la instalación conectada a la generación será independiente de cualquier otra red de tierras. Se considerará que las redes de tierra son independientes cuando el paso de la corriente máxima de defecto por una de ellas, no provoca en las otras diferencias de tensión, respecto a la tierra de referencia, superiores a 50 V.

En las instalaciones de este tipo se realizará la puesta a tierra del neutro del generador y de las masas de la instalación conforme a uno de los sistemas recogidos en la ITC BT 08.

Cuando el generador no tenga el neutro accesible, se podrá poner a tierra el sistema mediante un transformador trifásico en estrella, utilizable para otras funciones auxiliares.

En el caso de que trabajen varios generadores en paralelo, se deberá conectar a tierra, en un solo punto, la unión de los neutros de los generadores.

8.2.2 Instalaciones generadoras asistidas, conectadas a instalaciones receptoras que pueden ser alimentadas, de forma independiente, por dichos grupos o por la red de distribución pública.

Cuando la Red de Distribución Pública tenga el neutro puesto a tierra, el esquema de puesta a tierra será el TT y se conectarán las masas de la instalación y receptores a una tierra independiente de la del neutro de la Red de Distribución Pública.

En caso de imposibilidad técnica de realizar un tierra independiente para el neutro del generador, y previa autorización específica del Órgano Competente de la Comunidad Autónoma, se podrá utilizar la misma tierra para el neutro y las masas.

Para alimentar la instalación desde la generación propia en los casos en que se prevea transferencia de carga sin corte, se dispondrá, en el conmutador de interconexión, un polo auxiliar que cuando pase a alimentar la instalación desde la generación propia conecte a tierra el neutro de la generación.

8.2.3 Instalaciones generadoras interconectadas, conectadas a instalaciones receptoras que pueden ser alimentadas, de forma simultánea o independiente, por dichos grupos o por la Red de Distribución Pública.

Cuando la instalación receptora esté acoplada a una Red de Distribución Pública que tenga el neutro puesto a tierra, el esquema de puesta a tierra será el TT y se conectarán las masas de la instalación y receptores a una tierra independiente de la del neutro de la Red de Distribución pública.

Cuando la instalación receptora no esté acoplada a la Red de Distribución Pública y se alimente de forma exclusiva desde la instalación generadora, existirá en el interruptor automático de interconexión, un polo auxiliar que desconectará el neutro de la Red de Distribución Pública y conectará a tierra el neutro de la generación.

Para la protección de las instalaciones generadoras se establecerá un dispositivo de detección de la corriente que circula por la conexión de los neutros de los generadores al neutro de la Red de Distribución Pública, que desconectará la instalación si se sobrepasa el 50% de la intensidad nominal.

8.3 Generadores eólicos. La puesta a tierra de protección de la torre y del equipo en ella montado contra descargas atmosféricas será independiente del resto de las tierras de la instalación.

305

PUESTAS A TIERRA

34.10 INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA EN OBRAS DE CONSTRUCCIÓN

En las obras de construcción es necesario tener en cuenta las siguientes recomendaciones: La puesta a tierra de los motores eléctricos debe efectuarse directamente en las respectivas carcasas y no a través de las estructuras metálicas a las que se hallen fijados, aunque éstas también han de ponerse a tierra.

Cuando el motor esté fijado sobre material aislante y se accione la máquina por medio de correas aislantes, si la estructura de la máquina es metálica deberá ponerse también a tierra.

Hormigonera con las conexiones eléctricas adecuadas.

Figura 34.20

Sierra de sobremesa con las conexiones eléctricas adecuadas.

Figura 34.19

Conectar a tierra los carriles con independencia de la puesta a tierra de los motores que accionan las grúas. También han de colocase puentes de unión de los carriles a fin de asegurar la continuidad metálica.

306


Figura 34.21

Las estructuras de grandes masas de metal como depósitos de cemento, agua, etc., deben conectarse a tierra para protegerlas de las descargas atmosféricas.

Puente grúa sobre carriles con las conexiones eléctricas adecuadas.

Figura 34.22

Depósito de agua.

Las obras son consideradas lugares húmedos, por tanto las máquinas y lámparas portátiles han de funcionar a tensiones reducidas y a través de transformadores separadores o alimentados con baterías.

A pesar de las normas de seguridad mencionadas, los circuitos de las distintas máquinas estarán conectados a cuadros eléctricos, con las protecciones adecuadas, para las potencias a conectar y siempre de acuerdo con las normas establecidas en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión y las normas de la compañía suministradora. En la figura 34.23 se muestran los posibles circuitos de una obra.

En el esquema de la figura 34.24 aparece el esquema unifilar del cuadro eléctrico correspondiente a una obra de construcción, y muy especialmente el de puesta a tierra de todas las tomas de corriente.

307

PUESTAS A TIERRA

Puesta a tierra de las máquinas de una obra de construcción.

Figura 34.23

308


Figura 34.24

Representación unifi lar del circuito eléctrico del cuadro de una obra de construcción.

309

PUESTAS A TIERRA

34.11 RECEPTORES CON DOBLE AISLAMIENTO

Por las condiciones de su aislamiento, algunos receptores no necesitan conexión a tierra; puede ser el caso de pequeños electrodomésticos y herramientas portátiles.

Figura 34.25

En la figura 34.25 puede observarse el aislamiento de protección o reforzado, en un taladro sus partes activas y sus masas accesibles, correspondientes a los trazos más gruesos.

Los receptores que cumplan estas condiciones se identifican por tener en su placa de características el símbolo que aparece en la figura 34.26.

Sección de un taladro portátil con doble aislamiento.

Figura 34.26

Entre sus amplias y variadas aplicaciones podemos citar: cuadros de distribución, herramientas manuales, pequeños electrodomésticos (batidoras, molinillos, exprimidores, etc.)

Símbolo de doble aislamiento.


1. Picas normalizadas.2. Conductores de secciones adecuadas a la instalación que se desee montar.

310


3. Conectores adecuados al material anterior.4. Mazos y herramientas adecuadas para montar las picas y realizar las conexiones.5. Cuaderno y lápiz o bolígrafo.


1. Efectuar un estudio previo del tipo de suelo donde deseamos montar la toma de tierra.

2. Montar una pequeña red de tierras a determinar.3. Hacer esquemas y tomar nota de la experiencia. 4. Medir los valores de resistencia que presenta la toma de tierra y mejorarlos si es

necesario.5. Buscar productos que mejoran los valores de las puestas a tierra.6. Hacer una pequeña memoria con la información más relevante de la experiencia

y todos los datos recopilados.


1. Describe de la manera más clara posible, la puesta a tierra.2. Enumera todas las formas de puesta a tierra que podemos encontrar, de acuerdo

con el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión. 3. Cuenta lo que sepas sobre los accesorios de una puesta a tierra.

CAPÍTULO

CC

35INSTALACIÓNELÉCTRICA DE EDIFICIOS

312


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión tiene por objeto garantizar la conexión y utilización segura de los receptores eléctricos usados

habitualmente.La instalación eléctrica de edificios ha de calcularse de acuerdo con las

previsiones mínimas establecidas en la Instrucción ITC-BT-10, y siempre bajo la dirección de un técnico autorizado por la autoridad competente, de acuerdo con lo establecido en la Instrucción ITC-BT-03.

Los cálculos e instalación de los edificios destinados principalmente a viviendas se harán de acuerdo con el Reglamento Electrotécnico y con las normas de las compañías suministradoras.

Previsión de potencia en un edificio de viviendas. Resolución de un caso práctico. Electrificación de cocinas. Electrificación de cuartos de baño o aseos. Instalaciones de enlace. Instalaciones de enlace. Acometidas. Instalaciones de enlace. Centralización de contadores. Instalaciones de enlace. Derivaciones individuales. Instalaciones de enlace. Dispositivos generales e individuales de mando y protección, interruptores de control de potencia. Instalaciones de puesta a tierra.

Estudiar el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión. Hacer los cálculos necesarios para montar la instalación eléctrica de un edificio dedicado principalmente a viviendas.

313

INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE EDIFICIOS

35.1 PREVISIÓN DE POTENCIA EN UN EDIFICIO DESTINADO A VIVIENDAS

Cuando se va a proceder a montar la instalación eléctrica de un edificio es necesario calcular cuál será la demanda máxima de potencia que el mismo ha de necesitar. En el caso de conocer la demanda real del usuario, es necesario utilizar estos valores cuando sean superiores a los mínimos establecido por la Instrucción ITC-BT-10.

La carga total será la suma de la previsión de cargas correspondiente al conjunto de viviendas más la potencia necesaria para los servicios generales, locales comerciales, etc.

Para ello haremos el cálculo de los siguientes apartados:

35.1.1 Carga correspondiente al conjunto de viviendas

Una vez determinado el grado de electrificación y previsión de potencia de las viviendas en función de su superficie o potencia a instalar, y aplicando el apartado 2.1 de la Instrucción ITC-BT-10, donde dice:

2.1.1 Electrifi cación básica

Es la necesaria para la cobertura de las posibles necesidades de utilización primarias sin necesidad de obras posteriores de adecuación.

Debe permitir la utilización de los aparatos eléctricos de uso común en una vivienda.

2.1.2 Electrifi cación elevada

Es la correspondiente a viviendas con una previsión de utilización de aparatos electrodomésticos superior a la electrificación básica o con previsión de utilización de sistemas de calefacción eléctrica o de acondicionamiento de aire o con superficies útiles de la vivienda superiores a 160 m2, o con cualquier combinación de los casos anteriores.

Por tanto, una vivienda tendrá el grado de electrificación elevada cuando cumpla alguna de las siguientes condiciones:

Superficie útil de la vivienda superior a 160 m2. Prever la instalación de aire acondicionado. Prever la instalación de calefacción eléctrica. Previsión de la instalación de sistemas automatizados. Si está prevista la instalación de secadora. Si está prevista la instalación de más de 30 puntos de alumbrado. Si el número de puntos de utilización de tomas de corriente de usos generales es superior a 20.

Si el número de puntos de utilización de tomas de corriente de los cuartos de baño y auxiliares de cocina, es superior a 6.

Y en otras condiciones indicadas en la ITC-BT-25.

En el caso de edificios de nueva construcción el cálculo se hará teniendo en cuenta el apartado 2.2 de la Instrucción ITC-BT-10 que dice:

314


2.2 Previsión de la potencia

El promotor, propietario o usuario del edificio fijará de acuerdo con la Empresa Suministradora la potencia a prever, la cual, para nuevas construcciones, no será inferior a 5.750 W a 230 V, en cada vivienda, independientemente de la potencia a contratar por cada usuario, que dependerá de la utilización que éste haga de la instalación eléctrica.

En las viviendas con grado de electrificación elevada, la potencia a prever no será inferior a 9-200 W.

En todos los casos, la potencia a prever se corresponderá con la capacidad máxima de la instalación, definida ésta por la intensidad asignada del interruptor general automático, según se indica en la ITC-BT-25.

Las potencias indicadas anteriormente corresponden a las potencias mínimas a prever para cada uno de los grados de electrificación. Por tanto, como hemos dicho antes, en el caso de conocer la demanda real del usuario es necesario utilizar estos valores cuando sean superiores a los mínimos establecidos.

En cualquiera de los casos la potencia a contratar por el usuario de la instalación eléctrica dependerá de las necesidades de éste y podrá ser inferior o igual a la potencia prevista.

La carga total será la suma de la demanda máxima prevista para cada vivienda. El valor total obtenido se divide por el número de viviendas (media aritmética) y se multiplica por el coeficiente de simultaneidad, apartado 3.1 de la Instrucción ITC-BT-10, donde dice:

Nº de viviendas(n)

Coefi ciente desimultaneidad

1 1

2 2

3 3

4 3.8

5 4.6

6 5.4

7 6.2

8 7

9 7.8

10 8.5

11 9.2

12 9.9

13 10.6

14 11.3

315


3.1 Carga correspondiente a un conjunto de viviendas

Se obtendrá multiplicando la media aritmética de las potencias máximas previstas en cada vivienda, por el coeficiente de simultaneidad indicado en la tabla de la Figura 35.1, según el número de viviendas.

Para edificios cuya instalación esté prevista para la aplicación de la tarifa nocturna, la simultaneidad será 1 (Coeficiente de simultaneidad = nº de viviendas).

35.1.2 Carga correspondiente a los servicios generales del edifi cio

Según el apartado 3.2 de la Instrucción ITC-BT-10, será:

3.2 Carga correspondiente a los servicios generales

Será la suma de la potencia prevista en ascensores, aparatos elevadores, centrales de calor y frío, grupos de presión, alumbrado de portal, caja de escalera y espacios comunes y en todo el servicio eléctrico general del edificio sin aplicar ningún factor de reducción por simultaneidad (factor de simultaneidad = 1).

En las tablas de las Figuras 35.2 y 35.3 se dan unos valores de potencias medias en kW, según Normas Tecnológicas de la Edificación ITE-ITA a modo de orientación.

35.1.3 Carga correspondiente a locales comerciales y de ofi cinas del edifi cio

Será el resultado de multiplicar 100 W por el número de metros cuadrados del local, con un mínimo de 3.450 W a 230 V por local. Según el apartado 3.3 de la Instrucción ITC-BT-10, que dice:

3.3 Carga correspondiente a los locales comerciales y ofi cinas

Se calculará considerando un mínimo de 100 W por metro cuadrado y planta, con un mínimo por local de 3.450 W a 230 V y coeficiente de simultaneidad 1.

Figura 35.1

Coefi ciente de simultaneidad medio por grupos.

15 11.9

16 12.5

17 13.1

18 13.7

19 14.3

20 14.8

21 15.3

n≥21 15.3+(N-21).0.5

316


Figura 35.2

PREVISIÓN DE CARGA EN KW PARA APARATOS ELEVADORESServicio Carga en Kg Nº de

personasVelocidaden m/s

Potencia en kW

ITA-1 400 5 0’63 4’5

ITA-2 400 5 1 7’5

ITA-3 630 8 1 11’5

ITA-4 630 8 1’60 18’5

ITA-5 1.000 13 1’60 29’5

ITA-6 1.000 13 2’50 46

Valores de potencia para ascensores.

Figura 35.3

POTENCIAS ESPECIFICAS PARA USOS GENERALES DE EDIFICIOSAlumbrado zonas comunes,

portal, trasteros, etc.Incandescencia:15 W/m2

Fluorescencia: 8 W/m2

Garaje-aparcamientos para uso de vecinos.

Alumbrado: 10 W/m2

Alumb + venti.: 20 W/m2

Depuración de piscinas (no climatizadas) 8 W/m3 de capacidad

Valores de potencia aproximada a prever para servicios generales.

35.1.4 Carga correspondiente a garajes del edifi cio

Será el resultado de multiplicar 10 W por el número de metros cuadrados del garaje, en el caso de ventilación natural, y 20 W si lleva ventilación forzada, con un mínimo de 3.450 W a 230 V por garaje. Según el apartado 3.4 de la Instrucción ITC-BT-10, que dice:

3.4 Carga correspondiente a los garajes

Se calculará considerando un mínimo de 10 W por metro cuadrado y planta para garajes de ventilación natural y de 20 W para los de ventilación forzada, con un mínimo de 3.450 W a 230 V y coeficiente de simultaneidad 1.

Cuando en aplicación de la NBE-CPI-96 sea necesario un sistema de ventilación forzada para la evacuación de humos de incendio, se estudiará de forma específica la previsión de cargas de los garajes.

317


También se tendrá en cuenta lo indicado por las Normas de Protección Contra Incendios.

35.2 CIRCUITOS INTERIORES. PROTECCIÓN GENERAL

Como estudiamos en temas anteriores y según el apartado 2.1 de la Instrucción ITC-BT-25, será:

2.1 Protección general

Los circuitos de protección privados se ejecutarán según lo dispuesto en la ITC-BT-17 y constarán como mínimo de:

- Un interruptor general automático de corte omnipolar con accionamiento manual, de intensidad nominal mínima de 25 A y dispositivos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos. El interruptor general es independiente del interruptor para el control de potencia (ICP) y no puede ser sustituido por éste.

- Uno o varios interruptores diferenciales que garanticen la protección contra contactos indirectos de todos los circuitos, con una intensidad diferencial-residual máxima de 30 mA e intensidad asignada superior o igual que la del interruptor general. Cuando se usen interruptores diferenciales en serie, habrá que garantizar que todos los circuitos quedan protegidos frente a intensidades diferenciales-residuales de 30 mA como máximo, pudiéndose instalar otros diferenciales de intensidad superior a 30 mA en serie, siempre que se cumpla lo anterior.

Para instalaciones de viviendas alimentadas con redes diferentes a las de tipo TT, que eventualmente pudieran autorizarse, la protección contra contactos indirectos se realizará según se indica en el apartado 4.1 de la ITC-BT-24.

- Dispositivos de protección contra sobretensiones, si fuese necesario, conforme a la ITC-BT-23.

De acuerdo con el apartado 2.3 de la Instrucción ITC-BT-25, los circuitos para electrificación básica serán cinco e independientes, como puede comprobarse en el apartado 2.3.1.

2.3.1 Electrifi cación básica

Circuitos independientesC1 circuito de distribución interna, destinado a alimentar los puntos de iluminación.C2 circuito de distribución interna, destinado a tomas de corriente de uso general y frigorífico.C3 circuito de distribución interna, destinado a alimentar la cocina y horno.C4 circuito de distribución interna, destinado a alimentar la lavadora, lavavajillas y termo eléctrico.C5 circuito de distribución interna, destinado a alimentar tomas de corriente de los cuartos de baño, así como las bases auxiliares del cuarto de cocina.

318


2.3.2 Electrifi cación elevada

Es el caso de viviendas con una previsión importante de aparatos electrodomésticos que obligue a instalar más de un circuito de cualquiera de los tipos descritos anteriormente, así como con previsión de sistemas de calefacción eléctrica, acondicionamiento de aire, automatización, gestión técnica de la energía y seguridad o con superficies útiles de las viviendas superiores a 160 m2. En este caso se instalará, además de los correspondientes a la electrificación básica, los siguientes circuitos:C6 Circuito adicional del tipo C1, por cada 30 puntos de luz.C7 Circuito adicional del tipo C2, por cada 20 tomas de corriente de uso general o si la superficie útil de la vivienda es mayor de 160 m2.C8 Circuito de distribución interna, destinado a la instalación de calefacción eléctrica, cuando existe previsión de ésta.C9 Circuito de distribución interna, destinado a la instalación de aire acondicionado, cuando existe previsión de éste.C10 Circuito de distribución interna, destinado a la instalación de una secadora independiente.

Figura 35.4

Esquema de un nivel de electrifi cación básica.

319


C11 Circuito de distribución interna, destinado a la alimentación del sistema de automatización, gestión técnica de la energía y de seguridad, cuando exista previsión de éste.C12 Circuitos adicionales de cualquiera de los tipos C3 o C4, cuando se prevean, o circuito adicional del tipo C5, cuando su número de tomas de corriente exceda de 6. Tanto para la electrificación básica como para la elevada, se colocará, como mínimo, un interruptor diferencial de las características indicadas en el apartado 2.1 por cada cinco circuitos instalados.

En la tabla de las Figuras 35.6 y 35.7 se resumen todos estos datos referidos a circuitos de viviendas.

Figura 35.5

Esquema de un nivel de electrifi cación elevada.

320

J. JO

SÉ M

AN

ZA

NO

ORR

EGO

Figura 35.6

CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS CIRCUITOS EN LAS VIVIENDAS (1)Circuito de utilización

Potencia prevista por toma (W)

Factor de simulta-neidad Fs

Factor de utilización

Fu

Tipo de toma (7)

Interruptor automático

(A)

Máximo nº de puntos de

utilización por circuito

Conductores sección mínima

mm2 (5)

Tubo o conducto

diámetro mm (3)

C1 Iluminación 200 0’75 0’5 Punto de luz (9)

10 30 1’5 16

C2 Tomas de uso general

3.450 0’2 0’25 Base 16A 2p+T

16 20 2’5 20

C3 Cocina y horno 5.400 0’5 0’75 Base 25A 2p+T

25 2 6 25

C4 Lavadora, lavavajillas y termo eléctrico

3.450 0’66 0’75 Base 16A 2p+T con fusibles o

20 3 4 (6) 20

C5 Baño y cuarto de cocina

3.450 0’4 0’5 Base 16A 2p+T

16 6 2’5 20

C8 Calefacción (2) - - - 25 - 6 25

C9 Aire acondicionado

(2) - - - 25 - 6 25

C10 Secadora 3.450 1 0’75 Base 16A 2p+T

16 1 2’5 20

C11 Automatización (4) - - - 10 - 1’5 16(1) La tensión considerada es de 230 V entre fase y neutro.(2) La potencia máxima permitida por circuito será de 5.750 W.(3) Diámetros externos según ITC-BT-21.(4) La potencia máxima permisible por circuito será de 2.300 W.(5) Este valor corresponde a una instalación de dos conductores y tierra con aislamiento en PVC bajo tubo empotrado en obra, según tabla 1 de ITC-BT-19. Otras secciones

pueden ser requeridas para otros tipos de cable o condiciones de instalación.(6) En este circuito exclusivamente, cada toma individual puede conectarse mediante un conductor de sección 2’5 mm2 que parte de una caja de derivación del circuito de 4 mm2.(7) Las bases de toma de corriente de 16A 2p + T serán fi jas del tipo indicado en la fi gura C2a y las de 25A 2p + T serán del tipo indicado en la fi gura ESB 25-5 A, ambas de la

norma UNE 20315.(8) Los fusibles o interruptores automáticos no son necesarios si se dispone de circuitos independientes para cada aparato, con interruptor automático de 16 A en cada

circuito, el desdoblamiento del circuito con este fi n no supondrá el paso a electrifi cación elevada ni la necesidad de disponer de un diferencial adicional.(9) El punto de luz incluirá conductor de protección.

Tabla resumen de la Instrucción ITC-BT-25.

321


En la tabla de la Figura 35.7 se indican los puntos de utilización mínimos por estancia en cada vivienda, de acuerdo con el apartado 4 de la Instrucción ITC-BT-25.

ESTANCIA CIRCUITO MECANISMO NºMÍNIMO

Super. / longitud

Acceso C1 Pulsador timbre 1 -

Vestíbulo

C1 Punto de luzInterruptor 10A

11

--

C2 Base 16A 2p + T 1 -

Salón o sala de estar


11

Hasta 10 m2 (dos si S > 10 m2) uno en cada punto de luz

C2 Base 16A 2p + T 3 (1) Uno por cada 6 m2, redondeado al entero superior

C8 Toma de calefacción 1 Hasta 10 m2 (dos si S > 10 m2)

C9 Toma de aire acondicionado

1 Hasta 10 m2 (dos si S > 10 m2)

Dormitorio


11


C2 Base 16A 2p + T 3 (1) Uno por cada 6 m2, redondeado al entero

superior

C8 Toma de calefacción 1 -

C9 Toma de aire acondicionado

1 -

Baños

C1 Punto de luzInterruptor 10 A

11

--

C5 Base 16A 2p + T 1 -


Pasillos o distribuidores

C1 Punto de luzInterruptor /

conmutador 10 A

11

Uno en cada acceso o cada 5 m de longitud

C2 Base 16A 2p + T 1 Hasta 5 m (2 si L > 5m)


Cocina


11


C2 Base 16A 2p + T 2 Extractor y frigorífi co

C3 Base 25A 2p + T 1 Cocina / horno

C4 Base 16A 2p + T 3 Lavadora, lavavajillas y termo

C5 Base 16A 2p + T 3 (2) Encima del plano de trabajo


C10 Base 16A 2p + T 1 Secadora

Terraza y vestidores


11


322


Figura 35.7

35.3 ELECTRIFICACIÓN DE COCINAS

Garajes unifamiliares y

otros


11


C2 Base 16A 2p + T 1 Hasta 10 m2 (dos si S > 10 m2)

(1) En donde se prevea la instalación de una toma para receptor de TV, la base correspondiente deberá ser múltiple, y en este caso se considerará como una sola base a los efectos del número de puntos de utilización de la tabla.

(2) Se colocarán fuera del volumen delimitado por los planos verticales situados a 0’5 m del fregadero y de la encimera de cocción o cocina.

Tabla resumen de la Instrucción ITC-BT-25.

A ellas van todos los circuitos existentes en la vivienda, según su grado de electrificación, y es el lugar de la casa donde se encuentran los electrodomésticos de mayor potencia.

Al planificar la instalación de la cocina, se tendrá en cuenta entre otras cosas el lugar que ocuparan los grandes electrodomésticos y también dónde se prevé que se conectarán los pequeños electrodomésticos.

Cada electrodoméstico ha de tener su propia toma de corriente, no sería lógico tener que desconectar el frigorífico para conectar la lavadora.

En el cuadro de la Figura 35.7 puede observarse que hay tomas de corriente para diferentes potencias, debiéndose tener en cuenta éstas para conectar las máquinas.

Las tomas de corriente en las cocinas, cuyo promotor no sabe quién la ocupará, han de instalarse haciendo una previsión aproximada de cómo será distribuida, ya que normalmente no se sabe cómo será amueblada. Para tener una idea al respecto, en la Figura 35.8 se representa una posible distribución en la que se muestran las distancias con respecto al suelo a las que deberán instalarse las diferentes tomas de corriente.

Sobre las encimeras de trabajo se instalarán varias tomas de corriente para conectar los pequeños electrodomésticos, cuyo número suele aumentar con el paso del tiempo y algunos de ellos son de uso simultáneo.

323


Figura 35.8

35.4 ELECTRIFICACIÓN DE CUARTOS DE BAÑO O ASEOS

Posible distribución de una cocina y distancias aproximadas a las que deben instalarse las tomas de corriente respecto al suelo.

Para la instalación eléctrica de los cuartos de baño y aseos se tendrán en cuenta los volúmenes prohibidos y prescripciones para cada tipo y especialmente los volúmenes indicados en el apartado 2 de la Instrucción ITC-BT-27.

2. EJECUCIÓN DE LAS INSTALACIONES

2.1 Clasifi cación de los volúmenes

Para las instalaciones de estos locales se tendrán en cuenta los cuatro volúmenes 0, 1, 2 y 3 que se definen a continuación. En el apartado 5 de la presente instrucción se presentan Figuras aclaratorias para la clasificación de los volúmenes, teniendo en cuenta la influencia de las paredes y del tipo de baño o ducha. Los falsos techos y las mamparas no se consideran barreras a los efectos de la separación de volúmenes.

2.1.1 Volumen 0

Comprende el interior de la bañera o ducha.En un lugar que contenga una ducha sin plato, el volumen 0 está delimitado por el

suelo y por un plano horizontal situado a 0,05 m por encima del suelo. En este caso:

a) Si el difusor de la ducha puede desplazarse durante su uso, el volumen 0 está limitado por el plano generatriz vertical situado a un radio de 1,2 m alrededor de la toma de agua de la pared o el plano vertical que encierra el área prevista para ser ocupada por la persona que se ducha; o

324


b) Si el difusor de la ducha es fijo, el volumen 0 está limitado por el plano generatriz vertical situado a un radio de 0,6 m alrededor del difusor.

2.1.2 Volumen 1

Está limitado por:a) El plano horizontal superior al volumen 0 y el plano horizontal situado a 2,25 m

por encima del suelo, y b) El plano vertical alrededor de la bañera o ducha y que incluye el espacio por debajo

de los mismos, cuanto este espacio es accesible sin el uso de una herramienta; o - Para una ducha sin plato con un difusor que puede desplazarse durante su uso, el volumen 1 está limitado por el plano generatriz vertical situado a un radio de 1,2 m desde la toma de agua de la pared o el plano vertical que encierra el área prevista para ser ocupada por la persona que se ducha; o

c) Para una ducha sin plato y con un rociador fijo, el volumen 1 está delimitado por la superficie generatriz vertical situada a un radio de 0,6 m alrededor del rociador.

Figura 35.9

Volumen2

Volumen3

Volum

en 0

Volum

en 1

Volumen1

Volumen2

Volumen3

Vol. 1

Volumen2

Volumen3

Vol 0Vol 1

Volumen1

Volumen2

Volumen3

Vol. 0

Vol. 1

Vol. 0

Volumen2

Volumen3

Volum

en 0

Volum

en 1

325



Volúmenes de protección en cuartos de baño o similares.

Volumen2

Volumen3

Vol. 0Vol. 1

Volumen3

Vol. 0Volumen 1

Volumen2

Difusor

Volumen3

Volumen2

Vol 0Vol 1

DifusorVolumen

3

Volumen1

Vol 2

Vol 2

Vol 0

Volumen3

Volumen3

Volumen3

Vol 0Vol 1

Vol 3 Vol 3

326


2.1.3 Volumen 2

Está limitado por:a) El plano vertical exterior al volumen 1 y el plano vertical paralelo situado a una

distancia de 0,6 m; yb) El suelo y plano horizontal situado a 2,25 m por encima del suelo. Además,

cuando la altura del techo exceda los 2,25 m por encima del suelo, el espacio comprendido entre el volumen 1 y el techo o hasta una altura de 3 m por encima del suelo, cualquiera que sea el valor menor, se considera volumen 2.

2.1.4 Volumen 3

Está limitado por:a) El plano vertical límite exterior del volumen 2 y el plano vertical paralelo situado

a una distancia de éste de 2,4 m; yb) El suelo y el plano horizontal situado a 2,25 m por encima del suelo. Además,

cuando la altura del techo exceda los 2,25 m por encima del suelo, el espacio comprendido entre el volumen 2 y el techo o hasta una altura de 3 m por encima del suelo, cualquiera que sea el valor menor, se considera volumen 3. El volumen 3 comprende cualquier espacio por debajo de la bañera o ducha que sea accesible sólo mediante el uso de una herramienta siempre que el cierre de dicho volumen garantice una protección como mínimo IP X4. Esta clasificación no es aplicable al espacio situado por debajo de las bañeras de hidromasaje y cabinas.

35.5 INSTALACIONES DE ENLACE

Se denominan instalaciones de enlace aquellas que unen la caja general o cajas generales de protección, incluidas éstas, con las instalaciones interiores o receptoras del usuario. (Instrucción ITC-BT-12 apartado 1.1). Comienzan, por tanto, en la caja de acometida y terminan en la caja de dispositivos de mando y protección de la vivienda. Estas instalaciones discurrirán siempre por lugares de uso común y serán propiedad del usuario, que es responsable de su conservación y mantenimiento.

Las instalaciones de enlace las constituyen las siguientes partes:a) Caja general de protección (CGP).b) Línea general de alimentación (LGA)c) Elementos para la ubicación de contadores (CC).d) Derivación individual (DI).e) Caja para interruptor de control de potencia (ICP).f) Dispositivos generales de mando y protección (DGMP).

327


Figura 35.10

35.6 ACOMETIDAS

Partes que integran las instalaciones de enlace.

La acometida es la conexión eléctrica comprendida entre la red de distribución eléctrica y la caja o cajas generales de protección (CGP). Dependiendo del trazado de la red de distribución, las acometidas pueden ser: aéreas, subterráneas o mixtas.

Cada tipo ha de cumplir las características indicadas en la ITC-BT-11 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

35.6.1 Caja general de protección

Es la que aloja los elementos de protección (cortacircuitos fusibles), de la línea general de alimentación, también llamada caja de acometida. Marca el principio de la instalación

328


eléctrica propiedad del abonado. En lo referente a emplazamiento y características, se ajustará a lo dispuesto en la ITC-BT-13, apartados 1.1 y 1.2.

1.1 Emplazamiento e instalación

Se instalarán preferentemente sobre las fachadas exteriores de los edificios, en lugares de libre y permanente acceso. Su situación se fijará de común acuerdo entre la propiedad y la empresa suministradora.

En el caso de edificios que alberguen en su interior un centro de transformación para distribución en baja tensión, los fusibles del cuadro de baja tensión de dicho centro podrán utilizarse como protección de la línea general de alimentación, desempeñando la función de caja general de protección. En este caso, la propiedad y el mantenimiento de la protección serán de la empresa suministradora.

Cuando la acometida sea aérea podrán instalarse en montaje superficial a una altura sobre el suelo comprendida entre 3 m y 4 m. Cuando se trate de una zona en la que esté previsto el paso de la red aérea a red subterránea, la caja general de protección se situará como si se tratase de una acometida subterránea.

Cuando la acometida sea subterránea se instalará siempre en un nicho en pared, que se cerrará con una puerta preferentemente metálica, con grado de protección IK 10 según UNE-EN 50.102, revestida exteriormente de acuerdo con las características del entorno y estará protegida contra la corrosión, disponiendo de una cerradura o candado normalizado por la empresa suministradora. La parte inferior de la puerta se encontrará a un mínimo de 30 cm del suelo.

En el nicho se dejarán previstos los orificios necesarios para alojar los conductos para la entrada de las acometidas subterráneas de la red general, conforme a lo establecido en la ITC-BT-21 para canalizaciones empotradas.

En todos los casos se procurará que la situación elegida, esté lo más próxima posible a la red de distribución pública y que quede alejada o en su defecto protegida adecuadamente, de otras instalaciones tales como de agua, gas, teléfono, etc.., según se indica en ITC-BT-06 y ITC-BT-07.

Cuando la fachada no linde con la vía pública, la caja general de protección se situará en el límite entre las propiedades públicas y privadas.

No se alojarán más de dos cajas generales de protección en el interior del mismo nicho, disponiéndose una caja por cada línea general de alimentación. Cuando para un suministro se precisen más de dos cajas, podrán utilizarse otras soluciones técnicas previo acuerdo entre la propiedad y la empresa suministradora.

1.2 Tipos y características

Las cajas generales de protección a utilizar corresponderán a uno de los tipos recogidos en las especificaciones técnicas de la empresa suministradora que hayan sido aprobadas por la Administración Pública competente. Dentro de las mismas se instalarán cortacircuitos fusibles en todos los conductores de fase o polares, con poder de corte al menos igual a la corriente de cortocircuito prevista en el punto de su instalación. El neutro estará constituido por una conexión amovible situada a la izquierda de las fases, colocada la caja general de protección en posición de servicio, y dispondrá también de un borne de conexión para su puesta a tierra si procede.

329


Figura 35.11

Detalles de la caja general de protección, línea repartidora y centralización de contadores.

El esquema de caja general de protección a utilizar estará en función de las necesidades del suministro solicitado, del tipo de red de alimentación y lo determinará la empresa suministradora. En el caso de alimentación subterránea, las cajas generales de protección podrán tener prevista la entrada y salida de la línea de distribución.

Las cajas generales de protección cumplirán todo lo que sobre el particular se indica en la Norma UNE-EN 60.439 -1, tendrán grado de inflamabilidad según se indica en la norma UNE-EN 60.439-3, una vez instaladas tendrán un grado de protección IP43 según UNE 20.324 e IK 08 según UNE-EN 50.102 y serán precintables.

Las empresas suministradoras, dentro del marco indicado anteriormente, marcan sus propias normas, que en el caso de Sevillana–Endesa dicen:

CAJAS GENERALES DE PROTECCIÓN

Son las cajas que alojan los elementos de protección de las líneas generales de alimentación. Las cajas generales de protección (en adelante CGP) señalan el principio de la propiedad de las instalaciones de los usuarios (Art. 15.2 del REBT). Sus esquemas (7 y 9) y características, responderán a lo indicado en la Norma ENDESA NNL010,

330


así como en las Especificaciones Técnicas ENDESA Referencias 6703611 a 6703619, según corresponda en cada caso.

Además de las marcas y fabricantes recogidos en las Especificaciones Técnicas ENDESA indicadas, podrán asimismo instalarse CGP’s de otras marcas y fabricantes, siempre que esas CGP’s posean la Certificación AENOR respecto a la citada Norma ENDESA NNL010.

2.2 En acometidas subterráneas

En el nicho mural se preverán dos orificios para alojar los tubos corrugados normalizados de 160 mm de diámetro nominal, para la entrada de acometida de la red general.

2.2.2 Para conjuntos de viviendas o bloques

Las cajas seleccionadas serán de los tipos indicados en la tabla de la Figura 35.12.

TIPO TAMAÑO DELFUSIBLE

INTENSIDAD MÁXIMA

FUSIBLE (A)C.G.P.-7-100 00 100

C.G.P.-7-160 0 160

C.G.P.-9-160 0 160

C.G.P.-7-250 1 250

C.G.P.-9-250 1 250

C.G.P.-7-400 2 400

C.G.P.-9-400 2 400

De acuerdo con las normas de Endesa, hemos de montar cajas generales de protección (CGP) cuyos esquemas sean los indicados en la Figura 35.13.

Figura 35.12

Cajas y fusibles seleccionados de entre los especifi cados en la NORMA Endesa NNL010.

Figura 35.13

Dos disposiciones de conexión diferentes para cajas generales de protección. (Cortesía de CAHORS ESPAÑOLA, S.A.)

331


Cuando la acometida sea subterránea, las cajas de acometida se instalarán en huecos o nichos practicados en la pared, Figura 35.15.

Figura 35.14

Aspecto comercial de cajas generales de protección. (Cortesía de CAHORS ESPAÑOLA, S.A.)

Figura 35.15

La puerta de estos huecos será metálica y dispondrá de una cerradura normalizada por la empresa suministradora. Las puertas podrán revestirse exteriormente de acuerdo con el entorno. El borde inferior de la puerta se encontrará como mínimo a 30 centímetros del suelo.

Aspecto del hueco y detalle de la puerta metálica.

332


35.6.2 Línea general de alimentación

Antes llamada línea repartidora, es la línea que une la caja general de protección con el interruptor general de maniobra y la centralización de contadores que alimenta, Figura 35.11. El trazado será lo más corto y rectilíneo posible, discurriendo por lugares de uso común, apartado 2 de la ITC-BT-14.

El número de líneas generales de alimentación se hará en función de la demanda de potencia del edificio, generalmente una por cada 160 kW.La sección de los conductores se calculará de acuerdo con las indicaciones del apartado 3 de la ITC-BT-14 y normas de la compañía.

CABLES

Los conductores a utilizar, tres de fase y uno de neutro, serán de cobre o aluminio, unipolares y aislados, siendo su tensión asignada 0,6/1 kV.

Los cables y sistemas de conducción de cables deben instalarse de manera que no se reduzcan las características de la estructura del edificio en la seguridad contra incendios.

Los cables serán no propagadores del incendio y con emisión de humos y opacidad reducida. Los cables con características equivalentes a las de la norma UNE 21.123 parte 4 ó 5 cumplen con esta prescripción.

Los elementos de conducción de cables con características equivalentes a los clasificados como “no propagadores de la llama” de acuerdo con las normas UNE-EN 50085-1 y UNE-EN 50086-1, cumplen con esta prescripción.

Siempre que se utilicen conductores de aluminio, las conexiones del mismo deberán realizarse utilizando las técnicas apropiadas que eviten el deterioro del conductor debido a la aparición de potenciales peligrosos originados por los efectos de los pares galvánicos.

La sección de los cables deberá ser uniforme en todo su recorrido y sin empalmes, exceptuándose las derivaciones realizadas en el interior de cajas para alimentación de centralizaciones de contadores. La sección mínima será de 10 mm2 en cobre o 16 mm2 en aluminio.

Para el cálculo de la sección de los cables se tendrá en cuenta, tanto la máxima caída de tensión permitida, como la intensidad máxima admisible.

La caída de tensión máxima permitida será: - Para líneas generales de alimentación destinadas a contadores totalmente

centralizados: 0,5 por 100.- Para líneas generales de alimentación destinadas a centralizaciones parciales de

contadores: 1 por 100.La intensidad máxima admisible a considerar será la fijada en la UNE 20.460-5-523

con los factores de corrección correspondientes a cada tipo de montaje, de acuerdo con la previsión de potencias establecidas en la ITC-BT-10.

Para la sección del conductor neutro se tendrán en cuenta el máximo desequilibrio que puede preverse, las corrientes armónicas y su comportamiento, en función de las protecciones establecidas ante las sobrecargas y cortocircuitos que pudieran presentarse. El conductor neutro tendrá una sección de aproximadamente el 50

333


Figura 35.16

por 100 de la correspondiente al conductor de fase, no siendo inferior a los valores especificados en la tabla de la Figura 35.16.

Secciones (mm2)Diámetro exterior de los tubos (mm)

FASE NEUTRO

10 (Cu)16 (Cu)16 (Al)

2535507095120150185240

1010161616253550707095120

757575110110125140140160160180200

El cálculo de sección se hará aplicando las ecuaciones correspondientes.Para alimentación monofásica (fase y neutro):

Tabla de secciones mínimas en los conductores de la línea general de alimentación.

Para alimentación trifásica (tres fases o conductores activos):

El significado de las letras es:S = sección en mm2.V = tensión de servicio en voltios (alimentación trifásica, tensión entre fases).cosϕ = factor de potencia.e = caída de tensión en voltios.

334


P = potencia en vatios.L = distancia en metros.c = conductividad en para (Cu = 56, Al = 35 y Fe = 8’5).

I = intensidad de corriente en amperios.

Ejemplo: Supongamos una centralización de contadores, con una demanda cuyos datos son:

Potencia prevista es de 54 kW. Tensión entre fases es de 400 V. Longitud de la línea general de alimentación de 20 metros. El conductor es de cobre. Factor de potencia (cos ϕ = 0’9). Caída de tensión admisible: 0’5% de 400 V = 2V.

La sección del conductor será:

De acuerdo con estos cálculos, la sección obtenida por caída de tensión es de 24’10 mm2, para conductor de cobre, pero como se observa en la tabla de la Figura 35.16, corresponde poner la sección inmediata superior, 25 mm2 por fase y 16 mm2 para el neutro bajo un tubo de 110 mm de diámetro exterior.

Teniendo en cuenta, sin embargo, la intensidad máxima que han de soportar los conductores, en nuestro caso 86’60 A, y comprobando la intensidad que pueden soportar los conductores antes calculados, en la tabla de la Figura 35.17, una sección de 25 mm2 puede soportar 150 A. Luego, teniendo en cuenta los datos anteriores montaremos los conductores de 3x25/16 señalados en la tabla, bajo un tubo de 110 mm de Ø.

m

Ωm/mm2

335

INST

ALA

CIÓ

N E

LÉC

TRIC

A D

E ED

IFIC

IOS

Figura 35.17

DATOS CORRESPONDIENTES A CONDUCTORES DE COBRE Polinor Cu RV 0,6/1 kV

Sección nominal

Espesor Espesor cubierta

Ø Peso Capacidad de transporte

Caída de tensión

mm2 mm mm mm kg/km Al aire Enterrado V/A = km

40 ºC 25 ºC Cosφ = 0.8 Cosφ = 0.9 Cosφ = 1

4x1,5 0,70 1,80 12,80 225 17 28 21,49 24,13 26,72

4x2,5 0,70 1,80 14,00 296 25 40 13,19 14,80 16,37

4x4 0,70 1,80 15,20 369 34 52 8,24 9,23 10,16

4x6 0,70 1,80 16,10 460 44 6 5,53 6,19 6,80

4x10 0,70 1,80 18,40 666 61 88 3,31 3,70 4,04

3x10/6 0,70 1,80 18,10 630 61 115 2,11 2,34 2,54

3x16/10 0,70 1,80 20,40 896 82 115 2,11 2,34 2,54

3x25/16 0,90 1,80 23,90 1.290 110 150 1,36 1,50 1,61

3x35/16 0,90 1,80 26,30 1.621 135 180 1,00 1,10 1,16

3x50/25 1,00 1,90 30,00 2.204 165 215 0,76 0,82 0,85

3x70/35 1,10 2,10 34,50 3.048 210 260 0,55 0,59 0,59

3x95/50 1,10 2,20 39,40 4.112 260 310 0,41 0,44 0,43

3x120/70 1,20 2,40 44,20 5.255 300 355 0,34 0,36 0,34

3x150/70 1,40 2,50 48,70 6.253 350 400 0,29 0,30 0,28

3x185/95 1,60 2,70 54,50 8.158 400 450 0,25 0,25 0,22

3x240/120 1,70 2,90 61,20 10.196 475 520 0,21 0,20 0,17

3x300/150 1,80 3,30 71,90 13.478 545 590 0,18 0,17 0,13Nota: Las caídas de tensión se refi eren a la tensión entre fases de un sistema trifásico, funcionando los cables a plena carga.

Características técnicas de conductores que se encuentran en el mercado.

336


35.7 CENTRALIZACIÓN DE CONTADORES

Es el conjunto de contadores situados en un mismo local o emplazamiento; se instalarán teniendo en cuenta lo indicado en la ITC-BT-16 y normas específicas de la compañía suministradora, como se muestra a continuación.

1 GENERALIDADES

Los contadores y demás elementos de los equipos de medida deben cumplir lo especificado en el Capítulo VII de las presentes Normas Particulares de ENDESA en Andalucía.

Los contadores y demás dispositivos para la medida de la energía eléctrica, podrán estar ubicados en:

Módulos (cajas con tapas precintables). Armarios.

No podrán estar ubicados dentro de un centro de transformación o de cualquier instalación o recinto, para cuyo acceso sea necesario un plan de seguridad específico.

Todos ellos, constituirán conjuntos que deberán cumplir la norma UNE-EN 60.439 partes 1, 2 y 3.

El grado de protección mínimo que deben cumplir estos conjuntos, de acuerdo con la norma UNE-20.324 y UNE -EN 50.102, respectivamente.

Para instalaciones de tipo interior: IP40; IK 09 Para instalaciones de tipo exterior: IP43; IK 09

Deberán permitir de forma directa la lectura de los contadores e interruptores horarios, así como la del resto de dispositivos de medida, cuando así sea preciso. Las partes transparentes que permiten la lectura directa, deberán ser resistentes a los rayos ultravioleta.

Los módulos o armarios, deberán disponer de ventilación interna para evitar condensaciones sin que disminuya su grado de protección.

Las dimensiones de los módulos y armarios, serán las adecuadas para el tipo y número de contadores así como del resto de dispositivos necesarios para la facturación de la energía, que según el tipo de suministro deban llevar. Estas medidas estarán de acuerdo con lo expresado en los apartados 4.3.2 ó 7.3 del presente Capítulo.

Cada derivación individual debe llevar asociada en su origen su propia protección compuesta por fusibles de seguridad, con independencia de las protecciones correspondientes a la instalación interior de cada suministro.

Estos fusibles se instalarán antes del contador y se colocarán en cada uno de los hilos de fase o polares que van al mismo, tendrán la adecuada capacidad de corte en función de la máxima intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en ese punto y estarán precintados por ENDESA.

Los fusibles de seguridad serán de tipo cilíndrico, tamaño 22 x 58 o del tipo D0, para uso general, cuyas características responderán a las Normas ONSE 55.26-01 y UNE 21103 respectivamente.

337


Los cables que se conecten a los contadores serán de cobre en todo caso, y tendrán como mínimo 10 mm² de sección. Cuando se incumplan las prescripciones reglamentarias en lo que afecta a previsión de carga y caídas de tensión, la sección será necesariamente mayor.

Los cables serán de una tensión asignada de 450/750 V y los conductores de cobre, de clase 2 según normas UNE 21.022, con un aislamiento seco, extrudido a base de mezclas termoestables o termoplásticos; y se identificarán según los colores prescritos en la ITC-BT-26 del REBT.

Los cables serán no propagadores del incendio y con emisión de humos y opacidad reducida. Los cables con características equivalentes a la norma UNE 21.027-9 (mezclas termoestables) o a la norma UNE 21.002 (mezclas termoplásticos) cumplen con esta prescripción.

Asimismo, deberá disponer del cableado necesario para los circuitos de mando y control con el objetivo de satisfacer las disposiciones tarifarías vigentes. El cable tendrá las mismas características que las indicadas anteriormente, su color de identificación será el rojo y con una sección de 1,5 mm².

Las conexiones se efectuarán directamente y los conductores no requerirán preparación especial o terminales.

En el Capítulo VII se detallan las características de los módulos, armarios y elementos accesorios de los equipos de medida en Baja Tensión a través de transformadores de intensidad.

FORMAS DE COLOCACIÓN

2.1 Colocación en forma individual

Esta disposición se utilizará sólo cuando se trate de un suministro a un único usuario independiente o a dos usuarios alimentados desde un mismo lugar.

Los contadores se instalarán de forma individual en los suministros de viviendas unifamiliares, de acuerdo con lo especificado en los puntos 2 y 2.1 de (ITC-BT-13) y en los edificios que alberguen una sola industria, comercio o establecimiento.

Se hará uso de la Caja de Protección y Medida, de los tipos y características indicadas por la empresa suministradora.

Deberá instalarse una CPM cuando haya que cambiar el equipo de medida, o en la instalación se realicen modificaciones que impliquen la emisión de nuevo certificado de instalación, así como en caso de nueva contratación del suministro (no es obligatorio en caso de subrogación) que reúne bajo una misma envolvente, los fusibles generales de protección, el contador y el dispositivo para discriminación horaria. En este caso, los fusibles de seguridad coinciden con los generales de protección.

El emplazamiento de la Caja de Protección y Medidas se cumplirá las siguientes normas:

1. No se admitirá el montaje superficial.2. Además, los dispositivos de lectura de los equipos de medida deberán estar

instalados en un lugar perfectamente visible, a una altura comprendida entre 0,7 m y 1,80 m.

338


3. Cuando exista terreno particular circundante, la caja general de protección y medida correspondiente se situará en la linde o valla de parcela con frente a la vía de tránsito.

Para suministros industriales, comerciales o de servicio con medida indirecta, dada la complejidad y diversidad que ofrecen, la solución a adoptar será la que se especifique en los requisitos particulares de ENDESA para cada caso en concreto, partiendo de los siguientes principios:

1. Fácil lectura del equipo de medida.2. Acceso permanente a los fusibles generales de protección. 3. Garantías de seguridad y mantenimiento.

El usuario será responsable del quebrantamiento de los precintos que coloquen los organismos oficiales o ENDESA, así como de la rotura de cualquiera de los elementos que queden bajo su custodia, cuando el contador esté instalado dentro de su local o vivienda. En el caso de que el contador se instale fuera, será responsable el propietario del edificio.

Figura 35.18

2.2 Colocación en forma concentrada

En caso de:1. Edificios destinados a viviendas y locales comerciales.2. Edificios comerciales.3. Edificios destinados a una concentración de industrias.

Alzado y perfi l de una centralización de contadores, indicando las dimensiones mínimas.

Interruptor

2,30 m

mt

1,30 m

mt

0,25 mts

339


Los contadores y demás dispositivos para la medida de la energía eléctrica de cada uno de los usuarios y de los servicios generales del edificio, podrán concentrarse en uno o varios lugares, para cada uno de los cuales habrá de preverse en el edificio un armario o local adecuado a este fin, donde se colocarán los distintos elementos necesarios para su instalación.

Cuando el número de contadores a instalar sea superior a 16, será obligatoria su ubicación en local, según el apartado 2.2.1 del presente Capitulo.

En función de la naturaleza y número de contadores, así como de las plantas del edificio, la concentración de los contadores se situará de la forma siguiente:

En edificios de hasta 12 plantas se colocarán en la planta baja, entresuelo o primer sótano. En edificios superiores a 12 plantas se podrá concentrar por plantas intermedias, comprendiendo cada concentración los contadores de 6 o más plantas.

Podrán disponerse concentraciones por plantas cuando el número de contadores en cada una de las concentraciones sea superior a 16.

2.2.1 En local

Este local que estará dedicado única y exclusivamente a este fin podrá, además, albergar por necesidades de ENDESA para la gestión de los suministros que parten de la centralización, un equipo de comunicación y adquisición de datos, a instalar por ENDESA, así como el cuadro general de mando y protección de los servicios comunes del edificio, siempre que las dimensiones reglamentarias lo permitan.

El local cumplirá las condiciones de protección contra incendios que establece la NBE-CPI-96 para los locales de riesgo especial bajo y responderá a las siguientes condiciones:

1. Estará situado en la planta baja, entresuelo o primer sótano, salvo cuando existan concentraciones por plantas, en un lugar lo más próximo posible a la entrada del edificio y a la canalización de las derivaciones individuales. Será de fácil y libre acceso, tal como portal o recinto de portería y el local nunca podrá coincidir con el de otros servicios tales como cuarto de calderas, concentración de contadores de agua, gas, telecomunicaciones, maquinaria de ascensores o de otros como almacén, cuarto trastero, de basuras, etc.

2. No servirá nunca de paso ni de acceso a otros locales.3. Estará construido con paredes de clase MO y suelos de clase M1, separado de

otros locales que presenten riesgos de incendio o produzcan vapores corrosivos y no estará expuesto a vibraciones ni humedades.

4. Dispondrá de ventilación y de iluminación suficiente para comprobar el buen funcionamiento de todos los componentes de la concentración.

5. Cuando la cota del suelo sea inferior o igual a la de los pasillos o locales colindantes, deberán disponerse sumideros de desagües para que en el caso de avería, descuido o rotura de tuberías de agua, no puedan producirse inundaciones en el local.

6. Las paredes donde debe fijarse la concentración de contadores tendrán una resistencia no inferior a la del tabicón de medio pie de ladrillo hueco.

7. El local tendrá una altura mínima de 2,30 m y una anchura mínima en paredes ocupadas por contadores de 1,50 m. Sus dimensiones serán tales que las distancias

340


desde la pared donde se instale la concentración de contadores hasta el primer obstáculo que tenga enfrente serán como mínimo de 1,10 m. La distancia entre los laterales de dicha concentración y sus paredes colindantes será como mínimo de 20 cm. La resistencia al fuego del local corresponderá a lo establecido en la Norma NBE-CPI-96 para locales de riesgo bajo.

8. La puerta de acceso abrirá hacia el exterior y tendrá una dimensión mínima de 0,70x2 m y su resistencia al fuego corresponderá a lo establecido para puertas de locales de riesgo especial bajo la norma NBE-CPI-96 y estará equipada con la cerradura normalizada por ENDESA.

9. Dentro del local e inmediato a la entrada deberá instalarse un equipo autónomo de alumbrado de emergencia, de autonomía no inferior a 1 hora y proporcionando un nivel mínimo de iluminación de 5 lux.

10. En el exterior del local y lo más próximo a la puerta de entrada, deberá existir un extintor móvil, de eficacia mínima 21B, cuya instalación y mantenimiento será a cargo de la propiedad del edificio.

11. Las dimensiones del local destinado al alojamiento de la centralización de contadores, son las indicadas en la Figura 35.18.

2.2.2 En armario

Si el número de contadores a centralizar es igual o inferior a 16, además de poderse instalar en un local de las características descritas en el apartado 2.2.1 del presente Capitulo, la concentración podrá ubicarse en un armario destinado única y exclusivamente a este fin.

Este armario, reunirá los siguientes requisitos:1. Estará situado en la planta baja, entresuelo o primer sótano del edificio, salvo

cuando existan concentraciones por plantas, empotradas o adosadas sobre un paramento de la zona común de la entrada lo más próximo a ella y a la canalización de las derivaciones individuales.

2. No tendrá bastidores intermedios que dificulten la instalación o lectura de los contadores y demás dispositivos.

3. Desde la parte más saliente del armario hasta la pared opuesta deberá respetarse un pasillo de 1,5 m como mínimo.

4. Los armarios tendrán una característica parallamas mínima, PF30.5. Las puertas de cierre, dispondrán de la cerradura normalizada por ENDESA.6. Dispondrá de ventilación y de iluminación suficiente y en sus inmediaciones,

se instalará un extintor móvil, de eficacia mínima 21B, cuya instalación y mantenimiento será a cargo de la propiedad del edificio. Igualmente, se colocará una base de enchufe (toma de corriente) con toma de tierra de 16 A para servicios de mantenimiento.

CONCENTRACIÓN DE CONTADORES

Las concentraciones de contadores estarán concebidas para albergar los aparatos de medida, mando, control (distintos del ICP) y protección de todas y cada una de las derivaciones individuales que se alimentan desde la propia concentración.

341


Consistirán en un conjunto prefabricado modular de material aislante de clase A, resistente a los álcalis, con dispositivo de ventilación interna para evitar condensaciones y precintables. Se colocarán en superficie sobre la pared (sin empotrar).

En referencia al grado de inflamabilidad cumplirán con el ensayo del hilo incandescente descrito en la norma UNE-EN 60-695-2-1, a una temperatura de 960 ºC para los materiales aislantes que estén en contacto con las partes que transportan la corriente y de 850 ºC para el resto de los materiales tales como envolventes, tapas, etc.

Las envolventes estarán dotadas de dispositivos precintables que impidan toda manipulación interior y podrán constituir uno o varios conjuntos. Los elementos constituyentes de la concentración que lo precisen, estarán marcados de forma visible para que permitan una fácil y correcta identificación del suministro a que corresponden.

La propiedad del edificio o el usuario tendrán, en su caso, la responsabilidad del quebranto de los precintos que se coloquen y de la alteración de los elementos instalados que quedan bajo su custodia en el local o armario en que se ubique la concentración de contadores.

Las concentraciones permitirán la instalación de los elementos necesarios para la aplicación de las disposiciones tarifarias vigentes y permitirán la incorporación de los avances tecnológicos del momento.

La colocación de la concentración de contadores, se realizará de tal forma que desde la parte interior de la misma al suelo haya como mínimo una altura de 0,25 m y el cuadrante de lectura del aparato de medida situado más alto, no supere el 1,80 m.

El cableado que efectúa las uniones embarrado-contador-borne de salida deberá ir dentro de módulos precintables.

Las concentraciones estarán formadas eléctricamente por las siguientes unidades funcionales:

Unidad funcional de interruptor general de maniobra:

Su misión es dejar fuera de servicio, en caso de necesidad, toda la concentración de contadores. Será obligatoria para concentraciones de más de dos usuarios.

Esta unidad se instalará en una envolvente de doble aislamiento independiente, que contendrá un interruptor de corte omnipolar, de apertura en carga y que garantice que el neutro no sea cortado antes que los otros polos.

Se instalará entre la línea general de alimentación y el embarrado general de la concentración de contadores.

Cuando exista más de una línea general de alimentación, cada una de ellas alimentará a un solo embarrado, que no estará interconectado con otros. Se colocará un interruptor por cada línea general de alimentación.

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El interruptor será, como mínimo, de 160 A para previsiones de carga hasta 90 kW y de 250 A para las superiores a ésta, hasta 150 kW, acorde con la potencia prevista en las instalaciones y de una tensión nominal de 400 V. En este interruptor, en la apertura, el polo neutro, debidamente identificado, deberá desconectar después que las fases y, en el cierre, deberá conectar antes que éstas. Los bornes de conexión tendrán una capacidad de embornamiento comprendida entre 16 y 95 mm², para las fases, y entre 16 y 50 mm² para el neutro, en interruptores de 250 A, salvo en aquellos casos en los que se incumplan las prescripciones reglamentarias en lo que afecta a previsión de cargas y caídas de tensión, en cuyo caso la capacidad de embornamiento será mayor.

Unidad funcional de embarrado general y fusibles de seguridad:

Contiene el embarrado general de la concentración y los fusibles de seguridad correspondientes a todos los suministros que estén conectados al mismo. Dispondrá de una protección aislante que evite contactos accidentales con el embarrado general al acceder a los fusibles de seguridad. Estos fusibles de seguridad serán de alto poder de ruptura y cilíndricos del tipo DO, que cumplirán con las normas UNE 21103 y UNE 60269.

Figura 35.19

Nº de contadores Ancho en (mm) Alto en (mm) Profundidad (mm)1 Contador 200 370 155

2 Contador (horiz.) 400 370 155



4 Contador (2X2) 400 740 155

Dimensiones mínimas a considerar en las placas de montaje.

Unidad funcional de medida

Contiene los contadores, interruptores horarios y/o dispositivos de mando para la medida de la energía eléctrica.

Las dimensiones mínimas a considerar de las placas de montaje en centralizaciones de contadores, serán los reflejados en la tabla de la Figura 35.19.

Para facilitar el montaje, se recomienda una separación entre contadores dentro de una misma envolvente, y entre contador y envolvente, de 30 mm.

Se preverá espacio en la parte superior derecha para el interruptor horario, que gobernará un máximo de 20 suministros. Este interruptor horario se conectará directamente a la salida del contador de servicios generales. En las centralizaciones sin este contador, el interruptor horario se conectará directamente al embarrado general, protegiéndolo en este caso mediante fusibles.

Unidad funcional de mando (opcional):

Contiene los dispositivos de mando para el cambio de tarifa de cada suministro.

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Figura 35.20

Unidades funcionales básicas de una centralización de contadores.

Unidad funcional de embarrado de protección y bornes de salida:

Contiene el embarrado de protección donde se conectarán los cables de protección de cada derivación individual así como los bornes de salida de las derivaciones individuales.

El embarrado de protección estará constituido por pletinas de cobre para usos eléctricos de 20 mm x 4 mm. Esta unidad funcional, la de bornes de salida y, en su caso, la de mando y control, irán siempre bajo la misma envolvente. El embarrado dispondrá de un borne para la conexión de la puesta a tierra con una capacidad de embornamiento para cables de secciones comprendidas entre 16 y 50 mm2. Además, dispondrá de bornes para conectar a los mismos los cables de protección de cada derivación individual, cuya sección estará comprendida entre 6 y 16 mm2. Los bornes serán del tipo de presión y de diseño tal que no sea necesario soltar el embarrado para poder colocarlos o retirarlos y que permitan la conexión de los conductores por su parte delantera.

El embarrado de protección, deberá estar señalizado con el símbolo normalizado de puesta a tierra y conectado a tierra.

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Unidad funcional de telecomunicaciones (opcional):

Contiene el espacio para el equipo de comunicación y adquisición de datos.Para las características de las concentraciones de contadores, será de aplicación la

Especificación Técnica de UNESA (E.T.U.) 1404 E.Los cortacircuitos de las derivaciones individuales, los módulos de contadores y las

bornes de salida, estarán convenientemente identificadas, guardando relación con la identificación de los suministros que figuran en la documentación del edificio y en los certificados de instalación eléctrica.

La centralización deberá quedar instalada con los módulos debidamente acoplados y equipados con todos sus componentes, incluido el cableado completo, a excepción de los contadores y dispositivos de conmutación de tarifas. El cableado que debe quedar ejecutado es el necesario para poder conectar posteriormente contadores trifásicos con cambio de tarifa en todos los posibles emplazamientos de la centralización, así como el interruptor horario y la alimentación de éste y su posible conexión con todos los contadores, dejando aislados y encintados los extremos que se dejen sin conectar a contador o interruptor horario en el momento del montaje de la centralización. El Instalador Autorizado (empresa) que realice esta operación debe estar documentalmente acreditado para ello por el fabricante de la centralización, que deberá haber formado adecuadamente al personal de la empresa que ejecute el cableado en cada caso.

Los tramos de derivación individual que discurran por el interior de la centralización, estarán protegidos mediante tubo o canalización independiente para cada una de ellas.

La salida de las derivaciones individuales de la centralización se hará mediante dispositivos de ajuste.

Los cables auxiliares para el cambio de tarifas serán de Cu, de iguales características que las derivaciones individuales, su sección será de 2,5 mm2 y los colores de su cubierta serán los correspondientes al del cable neutro y de fase. El cable de señal será igual al descrito, pero de sección 1,5 mm2 y de color rojo su cubierta.

En cada columna y en la parte inferior de la unidad funcional de embarrado general y fusibles, se colocará una etiqueta con los siguientes datos: fabricante, tensión e intensidad nominal asignada. Especificación UNESA 1404 E, fecha de fabricación y taller de montaje.

En un mismo local puede haber más de una unidad de concentración de contadores, derivadas de la línea general de alimentación común.

35.8 DERIVACIONES INDIVIDUALES

De acuerdo con la ITC-BT-15 del REBT y normas de ENDESA.La derivación individual es la parte de la instalación, que partiendo de la línea

general de alimentación, suministra energía eléctrica a la instalación de un usuario. La derivación individual se inicia en el embarrado general y comprende los fusibles

de seguridad, situados en la unidad funcional de embarrado general, Figura 35.21.

345


Las derivaciones individuales estarán constituidas por:

1. Conductores aislados en el interior de tubos empotrados.2. Conductores aislados en el interior de tubos enterrados.3. Conductores aislados en el interior de tubos en montaje superficial.4. Conductores aislados en el interior de canales protectoras cuya tapa sólo se pueda

abrir con la ayuda de un útil.5. Canalizaciones eléctricas prefabricadas que deberán cumplir la norma UNE-EN

60.439.2.6. Conductores aislados en el interior de conductos cerrados de obra de fábrica,

proyectados y construidos al efecto.

En los casos anteriores, los tubos y canales así como su instalación, cumplirán lo indicado en la ITC-BT-21 del REBT, salvo en lo indicado en la ITC-BT-15.

Las canalizaciones incluirán, en cualquier caso, el conductor de protección.Cada derivación individual será totalmente independiente de las derivaciones

correspondientes a otros usuarios.

INSTALACIÓN

Los tubos y canales protectores tendrán una sección nominal que permita ampliar la sección de los conductores inicialmente instalados en un 100%. En las mencionadas condiciones de instalación, los diámetros exteriores nominales mínimos de los tubos en derivaciones individuales serán de 32 mm.

Figura 35.21

Esquema general de las instalaciones de enlace.

346


Figura 35.22

DIMENSIONES EN (m)

Número dederivaciones

ANCHURA L (m)

ProfundidadP = 0.15 m una fi la

ProfundidadP = 0.30 m dos fi las

Hasta 12 0.65 0.50

13-24 1.25 0.65

25-36 1.85 0.95

36-48 2.45 1.35

Cuando por coincidencia del trazado, se produzca una agrupación de dos o más derivaciones individuales, éstas podrán ser tendidas simultáneamente en el interior de un canal protector mediante cable con cubierta, asegurándose así la separación necesaria entre derivaciones individuales.

En cualquier caso, se dispondrá de un tubo de reserva por cada diez derivaciones individuales o fracción, desde las concentraciones de contadores hasta las viviendas o locales, para poder atender fácilmente posibles ampliaciones. En locales donde no esté definida su partición, se instalará como mínimo un tubo por cada 50 m² de superficie.

Las uniones de los tubos rígidos serán roscadas, o embutidas, de manera que no puedan separarse los extremos.

En el caso de edificios destinados principalmente a viviendas, en edificios comerciales, de oficinas, o destinados a una concentración de industrias, las derivaciones individuales deberán discurrir por lugares de uso común, o en caso contrario quedar determinadas sus servidumbres correspondientes.

Cuando las derivaciones individuales discurran verticalmente se alojarán en el interior de una canaladura o conducto de obra de fábrica con paredes de resistencia al fuego RF 120, preparado única y exclusivamente para este fin, que podrá ir empotrado o adosado al hueco de escalera o zona de uso común, salvo cuando sean recintos protegidos conforme a lo establecido en la NBECPI-96, careciendo de curvas, cambios de dirección, cerrado convenientemente y precintables. En estos casos y para evitar la caída de objetos y la propagación de las llamas, se dispondrá como mínimo cada tres plantas, de elementos cortafuegos y tapas de registro precintables de las dimensiones de la canaladura, a fin de facilitar los trabajos de inspección y de instalación y sus características vendrán definidas por la NBE-CPI-96. Las tapas de registro tendrán una resistencia al fuego mínima, RF 30.

Las dimensiones mínimas de la canaladura o conducto de obra de fábrica, se ajustarán a la siguiente Figura 35.22:

Dimensiones mínimas de la canaladura o conducto de obra de fábrica.

347


Para más derivaciones individuales de las indicadas se dispondrá el número de conductos o canaladuras necesario.

La altura mínima de las tapas registro será de 0,30 m y su anchura igual a la de la canaladura. Su parte superior quedará instalada, como mínimo, a 0,20 m del techo.

Con objeto de facilitar la instalación, cada 15 m se podrán colocar cajas de registro precintables, comunes a todos los tubos de derivación individual, en las que no se realizarán empalmes de conductores. Las cajas serán de material aislante, no propagadoras de la llama y grado de inflamabilidad V-1, según UNE-EN 60.695-11-10.

Para el caso de cables aislados en el interior de tubos enterrados, la derivación individual cumplirá lo que se indica en la ITC-BT-07 del REBT para redes subterráneas, excepto en lo indicado en el presente apartado.

Para la sujeción de los tubos se utilizarán bases soporte, en puente o planas provistas de abrazaderas manipulables individualmente. Dichas bases estarán protegidas con material aislante y se fijará en cada planta por derivación individual, 30 cm por debajo del forjado.

La parte de las derivaciones individuales que discurre horizontalmente para entrar en la vivienda o local podrá ir bajo tubo empotrado en la pared, rígido o flexible, que sea autoextinguible según UNE 53.315/1 y con grado de protección IK 08, según Norma UNE EN 50102.

CABLES

El número de conductores vendrá fijado por el número de fases necesarias para la utilización de los receptores de la derivación correspondiente y según su potencia, llevando cada línea su correspondiente conductor neutro, así como el conductor de protección. En el caso de suministros individuales el proyectista de la instalación. Además, cada derivación individual incluirá el hilo de mando para posibilitar la aplicación de diferentes tarifas. No se admitirá el empleo de conductor neutro común ni de conductor de protección común para distintos suministros.

A efecto de la consideración del número de fases que compongan la derivación individual, se tendrá en cuenta la potencia que en monofásico está obligada reglamentariamente a suministrar la empresa distribuidora si el usuario así lo desea, considerando las previsiones de un posible aumento de potencia para el suministro en el futuro. En todo caso, toda derivación individual para suministro de potencia superior a 15 kW será trifásica.

Los cables no presentarán empalmes y su sección será uniforme, exceptuándose en este caso las conexiones realizadas en la ubicación de los contadores y en los dispositivos de protección.

348


Los conductores a utilizar serán de cobre, aislados y normalmente unipolares, siendo su tensión asignada 450/750 V. Se seguirá el código de colores indicado en la ITC-BT-19 del REBT.

Para el caso de cables multiconductores o para el caso de derivaciones individuales en el interior de tubos enterrados, el aislamiento de los conductores será de tensión asignada 0,6/1 kV.

Los cables y sistemas de conducción de cables deben instalarse de manera que no se reduzcan las características de la estructura del edificio en la seguridad contra incendios.

Los cables serán no propagadores del incendio y con emisión de humos y opacidad reducida. Los cables con características equivalentes a las de la norma UNE 21.123 parte 4 ó 5; o la norma UNE 21.1002 (según la tensión asignada del cable), cumplen con esta prescripción.

Los elementos de conducción de cables con características equivalentes a los clasificados como “no propagadores de la llama” de acuerdo con las normas UNE-EN 50085-1 y UNE-EN 50086-1 cumplen con esta prescripción.

La sección mínima será de 10 mm2 para los cables polares, neutro y protección y de 1,5 mm² para el hilo de mando, que será de color rojo.

Figura 35.23

Alzado y planta de una canaladura para derivaciones individuales.

349


Para el cálculo de la sección de los conductores se tendrá en cuenta lo siguiente:

a) La demanda prevista para cada usuario, que será como mínimo la fijada por la ITC-BT-010 del REBT y cuya intensidad estará controlada por los dispositivos privados de mando y protección.

A efectos de las intensidades admisibles por cada sección, se tendrá en cuenta lo que se indica en la ITC-BT-19 del REBT y para el caso de cables aisladores en el interior de tubos enterrados, lo dispuesto en la ITC-BT-07 siguiente:

b) La caída de tensión máxima admisible será:1. Para el caso de contadores concentrados en más de un lugar: 0,5%.2. Para el caso de contadores totalmente concentrados: 1%.3. Para el caso de derivaciones individuales en suministros para un único usuario

en que no existe línea general de alimentación: 1,5%.

35.8.1 Cálculos para derivaciones individuales

Antes de proceder a calcular la sección de los conductores de las derivaciones individuales es necesario saber si el suministro se hará en monofásico o en trifásico; de acuerdo con la ITC-BT-010 del REBT, apartado 6, el suministro podrá ser monofásico hasta una potencia máxima de 14.490 W a 230 V.

Ejemplo: Calcular la sección de las derivaciones individuales necesarias para una potencia prevista en la vivienda de 9.200 W alimentadas con

fase y neutro a 230 V; la longitud del conductor será de 18 m y se considera un .

Calcularemos la sección por densidad de corriente, así: ;

Con este valor vamos a la tabla de secciones ITC-BT-019 del REBT, apartado 2.2.3, y comprobamos que para una intensidad de 40 A hemos de montar un conductor de 16 mm2, que puede soportar esa intensidad de 49 A y para conductor de tierra pondríamos un conductor de 4 mm2, todos ellos con aislamiento en PVC.

A continuación se incluye la parte de ITC-BT-019 del REBT que nos afecta en este caso.

1. CAMPO DE APLICACIÓN

Las prescripciones contenidas en esta Instrucción se extienden a las instalaciones interiores dentro del campo de aplicación del artículo 2 y con tensión asignada dentro de los márgenes de tensión fijados en el artículo 4 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

350


2. PRESCRIPCIONES DE CARÁCTER GENERAL2.1 Regla general

La determinación de las características de la instalación deberá efectuarse de acuerdo con lo señalado en la Norma UNE 20.460 -3.

2.2 Conductores activos2.2.1 Naturaleza de los conductores

Los conductores y cables que se empleen en las instalaciones serán de cobre o aluminio y serán siempre aislados, excepto cuando vayan montados sobre aisladores, tal como se indica en la ITC-BT 20.

2.2.2 Sección de los conductores. Caídas de tensión

La sección de los conductores a utilizar se determinará de forma que la caída de tensión entre el origen de la instalación interior y cualquier punto de utilización sea, salvo lo prescrito en las Instrucciones particulares, menor del 3 % de la tensión nominal para cualquier circuito interior de viviendas, y para otras instalaciones interiores o receptoras, del 3 % para alumbrado y del 5 % para los demás usos. Esta caída de tensión se calculará considerando alimentados todos los aparatos de utilización susceptibles de funcionar simultáneamente. El valor de la caída de tensión podrá compensarse entre la de la instalación interior y la de las derivaciones individuales, de forma que la caída de tensión total sea inferior a la suma de los valores límites especificados para ambas, según el tipo de esquema utilizado.

Para instalaciones industriales que se alimenten directamente en alta tensión mediante un transformador de distribución propio, se considerará que la instalación interior de baja tensión tiene su origen en la salida del transformador. En este caso las caídas de tensión máximas admisibles serán del 4,5 % para alumbrado y del 6,5 % para los demás usos.

El número de aparatos susceptibles de funcionar simultáneamente, se determinará en cada caso particular, de acuerdo con las indicaciones incluidas en las instrucciones del presente reglamento y en su defecto con las indicaciones facilitadas por el usuario considerando una utilización racional de los aparatos.En instalaciones interiores, para tener en cuenta las corrientes armónicas debidas a cargas no lineales y posibles desequilibrios, salvo justificación por cálculo, la sección del conductor neutro será como mínimo igual a la de las fases.

2.2.3 Intensidades máximas admisibles

Las intensidades máximas admisibles, se regirán en su totalidad por lo indicado en la Norma UNE 20.460 -5-523 y su anexo Nacional.

En la siguiente tabla se indican las intensidades admisibles para una temperatura ambiente del aire de 40 °C y para distintos métodos de instalación, agrupamientos y tipos de cables. Para otras temperaturas, métodos de instalación, agrupamientos y tipos de cable, así como para conductores enterrados, consultar la Norma UNE 20.460-5-523.

351


A Conductores aislados en tubos

empotrados en paredes aislantes

3x PVC

2xPVC

3xXLPE

oEPR

2xXLPE

oEPR

A2 Cables multiconductores

en tubos empotrados en paredes aislantes

3xPVC

2xPVC

3xXLPE

oEPR

2xXLPE

oEPR

B Conductores aislados en tubos2) en montaje

superfi cial o empotrados en

obra

3xPVC

2xPVC

3xXLPE

oEPR

2xXLPE

oEPR

B2 Cables multiconductores

en tubos2) en montaje superfi cial o

empotrados en obra

3xPVC

2xPVC

3xXLPE

oEPR

2xXLPE

oEPR

C Cables multiconductores

directamente sobre pared3)

3xPVC

2xPVC

3xXLPE

oEPR

2xXLPE

oEPR

E Cables multiconductores

al aire libre4) Distancia de la

pared no inferior a 0.3D5)

3xPVC

2xPVC

3xXLPE

oEPR

2xXLPE

oEPR

F Cables unipolares en

contacto mutuo4) Distancia de la

pared no inferior a D5)

3xPVC

3xXLPE

oEPR

G Cables unipolares separados mínimo D5)

3xPVC

3xXLPE

oEPR

Figura 35.24

Tabla de intensidades en (A) al aire, 40 ºC. Número de conductores y naturaleza del aislamiento.

352


Cobr

emm2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1.5 11 13 13.5 15 16 - 18 21 24 -

2.5 15 16 17.5 18.5 21 22 - 25 29 33 -

4 20 21 23 24 27 30 - 34 38 45 -

6 25 27 30 32 36 37 - 44 49 57 -

10 34 37 40 44 50 52 - 60 68 76 -

16 45 49 54 59 66 70 - 80 91 105 -

25 59 64 70 77 84 88 96 106 116 123 166

35 77 77 86 96 104 110 119 131 144 154 206

50 94 103 117 125 133 145 159 175 188 250

70 149 160 171 188 202 224 244 321

95 180 194 207 230 245 271 296 391

120 208 225 240 267 284 314 348 455

150 236 260 278 310 338 363 404 525

185 268 297 317 354 386 415 464 601

240 315 350 374 419 455 490 552 711

300 360 404 423 484 524 565 640 821

1) A partir de 25 mm2 de sección.2) Incluyendo canales para instalaciones -canaletas- y conductos de sección no circular.3) O en bandeja no perforada.4) O en bandeja perforada.5) D es el diámetro del cable.


Tabla de intensidades en (A) al aire, 40 ºC. Número de conductores y naturaleza del aislamiento.

2.2.4 Identifi cación de conductores

Los conductores de la instalación deben ser fácilmente identificables, especialmente por lo que respecta al conductor neutro y al conductor de protección. Esta identificación se realizará por los colores que presenten sus aislamientos. Cuando exista conductor neutro en la instalación o se prevea para un conductor de fase su pase posterior a conductor neutro, se identificarán éstos por el color azul claro. Al conductor de protección se le identificará por el color verde-amarillo. Todos los conductores de fase, o en su caso, aquellos para los que no se prevea su pase posterior a neutro, se identificarán por los colores marrón o negro.

Cuando se considere necesario identificar tres fases diferentes, se utilizará también el color gris.

353


35.9 DISPOSITIVOS INDIVIDUALES DE MANDO Y PROTECCIÓN E INTERRUPTOR DE CONTROL DE POTENCIA

Su instalación se ajustará a lo indicado en la ITC-BT-017 del REBT, como ya estudiamos en el tema 33 sobre Protección de personas y circuitos.

Figura 35.25

35.10 INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA

Aspecto del cuadro de mando y protección e interruptor de control de potencia (ICP) de una vivienda.

En su montaje se ajustará a lo indicado en la ITC-BT-018 del REBT, como ya estudiamos en el tema 34 acerca de Puestas a tierra.

354


Figura 35.26

35.11 RESOLUCIÓN DE UN CASO PRÁCTICO

Esquema de la instalación de puesta a tierra en edifi cios.

Supongamos un edificio de 10 plantas con dos viviendas por planta y cuya superficie no supera los 150 m2, como muestra el plano de planta de la Figura 35.27, dado a escala, por ejemplo 1/100.

El edificio tiene un ascensor, para 400 kg de carga, con velocidad de 1 m/s. Los accesorios eléctricos para la caldera de calefacción necesitan una potencia de

2.000 W.Escalera y portal tienen una superficie de 200 m2.

355


Hay dos locales comerciales de 150 m2.El garaje tiene ventilación natural y una superficie de 275 m2. No están previstos

otros usos distintos de los indicados.

RESOLUCIÓN

35.11.1 Previsión de potencia para viviendas

Teniendo en cuenta la superficie de las viviendas, y de acuerdo con el apartado 2.2 de la Instrucción ITC-BT-10, la potencia a prever será de 5.750 W o 5’750 kW por vivienda. La potencia total para viviendas será:

Aplicando el coeficiente de simultaneidad, que para 20 viviendas le corresponde 14’8, haremos una proporción de la siguiente forma:

Por tanto, la potencia total a prever para las viviendas será de 85’1 kW.

Figura 35.27

Plano de planta del ejercicio a resolver.

356


35.11.2 Previsión de potencia para servicios generales

En cuanto al ascensor, según la tabla de la Figura 35.2 la previsión de carga para aparatos elevadores es de 7´5 KW. Para calefacción, según los datos será de 2 KW.

Escalera y portal: 200m2 x 15W/m2 = 3 KW .

35.11.3 Previsión de potencia para locales comerciales

Teniendo en cuenta que serán dos:

35.11.4 Previsión de potencia total para el edifi cio

Sumando los resultados obtenidos anteriormente tenemos:

35.11.5 Previsión de potencia total en caja general de protección

En principio hemos de calcular la intensidad que ha de soportar, suponiendo una red trifásica de 400 V y un cosϕ = 0.8.

Las dimensiones inmediatas superiores de una caja general de protección, para una acometida subterránea, será de 250 A (C.G.P.-7-250), tabla de la Figura 35.12. El esquema de conexiones a emplear será el que aparece en la Figura 35.28, recomendado por la empresa suministradora, en nuestro caso Sevillana-Endesa.

Figura 35.28

Esquema de conexión de acometida subterránea para Sevillana-Endesa.

357


35.11.6 Línea general de alimentación

Teniendo en cuenta que los contadores estarán totalmente concentrados, la caída de tensión máxima será de 0.5% y suponiendo una distancia entre Caja General de Protección (CGP) y Centralización, de 15 metros (ITC-BT-14).

La intensidad, como ya habíamos calculado para la (CGP) es de 230’22 A. Buscando en la tabla de la Figura 35.17, para una intensidad de 230’22 A montaríamos un conductor de 3x95/50 de cobre, que soporta en las peores condiciones 260 A, con lo que cubre nuestras necesidades.

35.11.7 Centralización de contadores

La centralización se montará en un cuarto de dimensiones y condiciones adecuadas para ello. El interruptor general de maniobras tendría una capacidad mínima de corte de 250 A (ITC-BT-16, apartado 3).

La unidad funcional de embarrado general y fusibles de seguridad será de capacidad adecuada a la potencia prevista.

La unidad funcional de medida tendrá capacidad para tres equipos de medidas de suministro trifásico, (servicios del edificio y los dos locales comerciales) más 20 contadores monofásicos.

La unidad funcional de embarrado de protección y bornes de salida cumplirá las normas indicadas en la ITC-BT-16, apartado 3.

35.11.8 Derivaciones individuales

Como estudiamos en el apartado 35.8, los conductores se instalarán bajo tubo de diámetro que permitirá aumentar la sección de los conductores en 100%. Los conductores a utilizar serán de cobre, aislados y unipolares, siendo su tensión asignada 450/750 V. Teniendo en cuenta que la potencia máxima que se prevé demande cada vivienda es 5.750 W.

Calcularemos la sección de los conductores por densidad de corriente, así:

Con este valor vamos a la tabla de secciones ITC-BT-019 del REBT, apartado 2.2.3, y comprobamos que para una intensidad de 31’25 A bajo tubo, hemos de montar un conductor de 10 mm2 que puede soportar hasta 37 A.

Teniendo en cuenta que la longitud de los conductores, desde el origen de la línea individual hasta la ultima vivienda, puede ser de 30 m, calcularemos la sección por

358


caída de tensión, teniendo en cuenta que la caída de tensión máxima permitida es de 3%.

Por tanto, la sección de 10 mm2 es correcta y se provocará una caída de tensión inferior a la permitida. El conductor de tierra será de 4 mm2, y el tubo de cada derivación individual será, en función de lo indicado en la ITC-BT-015, apartado 2, de 32 mm de Ø exterior.

Se dispondrá de un tubo de reserva por cada diez derivaciones individuales o fracción, desde las concentraciones de contadores hasta las viviendas o locales, para poder atender fácilmente posibles ampliaciones. En locales donde no esté definida su partición, se instalará como mínimo un tubo por cada 50 m2 de superficie.

35.11.9 Dispositivos individuales de mando y protección, interruptor de control de potencia y circuitos interiores

De acuerdo con la Instrucción ITC-BT-25, pondremos los siguientes elementos de protección:

1. Interruptor de control de potencia ICP-2P-25 A, 2. Interruptor general automático IGA-25 A. 3. Interruptor diferencial ID-2P-40 A-30 mA.4. Interruptor magnetotérmico PIA-10 A.5. Interruptor magnetotérmico PIA-16 A.6. Interruptor magnetotérmico PIA-25 A.7. Interruptor magnetotérmico PIA-20 A.8. Interruptor magnetotérmico PIA-16 A.

Los circuitos interiores a los que protegen los interruptores citados serán:1. C

1 conductor de cobre de 1’5 mm2, tubo 16 mm de Ø.

2. C2 conductor de cobre de 2’5 mm2, tubo 20 mm de Ø.

3. C3 conductor de cobre de 6 mm2, tubo 25 mm de Ø.

4. C4 conductor de cobre de 4 mm2, tubo 20 mm de Ø.

5. C5 conductor de cobre de 2’5 mm2, tubo 20 mm de Ø.

35.12 RESUMEN DE LOS DATOS OBTENIDOS

Se montarán los siguientes elementos: Una caja general de protección, para una acometida subterránea; será de 250 A, (C.G.P.-7-250).

Línea general de alimentación, conductor de cobre de 3x95/50, que soporta hasta 260 A.

Por caída de tensión

359


El interruptor general de maniobras tendría una capacidad mínima de corte de 250 A.

La unidad funcional de medida tendrá capacidad para tres equipos de medidas de suministro trifásico (servicios del edificio y los dos locales comerciales) más 20 contadores monofásicos.

Derivaciones individuales, conductor de cobre con sección de 10 mm2, que puede soportar hasta 37 A. El conductor de tierra será de 4 mm2, el tubo protector será de 32 mm de Ø exterior, pensado para posibles ampliaciones.

Se montará además un tubo de reserva por cada diez derivaciones individuales o fracción.

Los interruptores de protección a montar serán siete en total, puesto que el ICP lo montará la empresa suministradora.

Los circuitos independientes a montar serán cinco, como ya sabemos.

Figura 35.29

35.13 PRESUPUESTO

Esquema unifi lar de las conexiones a realizar en cada vivienda.

Consiste en una relación detallada de los materiales que vamos a emplear, indicando características técnicas, así como la marca de cada elemento.

El presupuesto se puede hacer manualmente o mediante una hoja de cálculo.En la tabla de la Figura 35.30 se muestra un presupuesto, con valores aproximados,

que puede servir como ejemplo.

360


PRESUPUESTO PARA LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE UNA VIVIENDA

PARTIDA CONCEPTO UNIDADES PRECIO/UNIDAD PRECIO TOTAL

1 Interruptor general automático (IGA) 25 A

1 11 11 €

2 Interruptor diferencial (ID) 2p-40ª-30mA

1 60 60 €

3 Interruptor magnetotérmico (PIA)

10A

1 9’8 9’8 €


16A

2 10 20 €


25A

1 10’4 10’4 €


20A

1 10’2 10’2 €

7 Cuadro para instalar el (ICP)

1 12 12 €

8 Cuadro de protección general para (IGA, ID y

PIAS)

1 16 16 €

9 Pulsador unipolar 10 A, 230 V

1 3 3 €

10 Timbre de campana 230 V

1 6 6 €

11 Interruptor unipolar 10 A, 230 V

2 3 6 €

12 Conmutador 10 A, 230 V 12 6 72 €

13 Tomas de corriente 16 A, 230 V

17 4 68 €

14 Tomas de corriente 25 A, 230 V

1 6 6 €

15 Regletas de conexiones 8 mm

120 0’6 72 €

16 Cajas de conexiones 100 x 100

15 0’8 12 €

17 Conductor de Cu de 1’5 mm2

200 m 40 40 €

18 Conductor de Cu de 2’5 mm2

400 m 80 80 €

361



19 Conductor de Cu de 6 mm2

200 m 40 40 €

20 Conductor de Cu de 4 mm2

200 m 40 40 €

21 Tubo para empotrar de los diámetros correspondientes

500 m 130 130 €

22 Varios 1 100 100 €

23 TOTAL MATERIAL 824’4 €

24 Imprevistos, 6% 49’46 €

25 SUMA 873’86 €

26 Mano de obra, 20% 174’77 €

27 Base de cálculo 1048’63 €

28 IVA, 16% 167’78 €

29 TOTAL 1.216’41 €

Figura 35.30

Presupuesto aproximado de la instalación eléctrica de una vivienda.

1. Picas normalizadas.2. Conductores de secciones adecuadas a la instalación que se desee montar.3. Conectores adecuados al material anterior.4. Mazos y herramientas adecuadas para montar las picas y realizar las conexiones.5. Cuaderno y lápiz o bolígrafo.


1. Dibujar sobre el plano de una vivienda de características similares al del supuesto calculado, los diferentes circuitos. Hacerlo con diferentes colores.

2. Hacer los cálculos necesarios para instalar un edificio supuesto, de las siguientes características:

Edificio de 4 plantas y 5 viviendas por planta, cuya superficie es de 170 m2. El edificio tiene ascensor para el que se prevé una potencia de 7 kW. La potencia necesaria para servicios generales del edificio es de 4 kW. La planta baja estará ocupada por tres locales de 260 m2 cada uno. El garaje está en el sótano y tiene ventilación natural y una superficie de 600 m2. No están previstos otros usos distintos de los mencionados.

362


3. Dibujar el esquema unifilar del circuito de una de las viviendas del ejercicio anterior.


1. Describe detalladamente el circuito de puesta a tierra del edificio de 10 plantas. Dibújalo.

2. Busca las normas de otra empresa suministradora que no sea Sevillana–Endesa y haz un estudio comparativo.

CAPÍTULO

CC

36INTRODUCCIÓNA LOS APARATOS DE MEDIDAS ELÉCTRICAS

364


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Todos los instrumentos de medidas analógicos fabricados según normas internacionales llevan grabados sobre sus cuadrantes los símbolos

convenidos, que proporcionan la información necesaria para su correcta utilización.

Símbolos de información general. Símbolos de uso de los aparatos. Distintos tipos de sistema motor. Errores de medidas. Aparatos digitales. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar la información que proporcionan los símbolos impresos en el cuadrante de los aparatos analógicos de mediciones eléctricas. Estudiar en detalle el sistema motor que incorporan los aparatos de mediciones eléctricas y su aplicación más adecuada. Conocer los errores de medición que se pueden cometer.

36.1 SIMBOLOGÍA EN LOS APARATOS DE MEDICIÓN

Los símbolos empleados en los aparatos de medición pueden ser de dos tipos:

De información general

Entre los que podemos encontrar impreso sobre el cuadrante graduado los siguientes:1. Marca o fabricante.

365

INTRODUCCIÓN A LOS APARATOS DE MEDIDAS ELÉCTRICAS

Figura 36.1

2. Número de fabricación.3. Año de fabricación.4. Unidad de medida, aparece una letra o símbolo que hace referencia a la magnitud

que mide y para la cual está graduado su cuadrante (voltio, amperio, ohmio, etc.) Los símbolos con los que se representan estos aparatos en los esquemas eléctricos se muestran en la Figura 36.1.

UNIDADES DE MEDIDAS

Descripción Símbolo Inscripción en el cuadrante

VOLTÍMETRO V

AMPERÍMETRO A

VATÍMETRO W

FRECUENCÍMETRO Hz

FASÍMETRO cosφ

ÓHMETRO Ω

MEGÓMETRO MΩ

De uso del aparato

1. Sistema motor.2. Sistema y tipo de corriente.3. Posición de trabajo.4. Tensión de prueba de aislamiento.5. Observaciones especiales. 6. Errores de medición.

Aparatos de medición eléctrica y sus símbolos.

366


36.2 SISTEMA MOTOR DE LOS APARATOS ANALÓGICOS

Es el mecanismo encargado de que la aguja se desplace sobre el cuadrante en forma proporcional a la intensidad que circula por sus bobinas, dependiendo ésta de la tensión en bornas.

SISTEMA MOTORDescripción Símbolo

MAGNETOELÉCTRICO DE BOBINA MÓVIL

MAGNETOELÉCTRICO DE IMAN MÓVIL

MAGNETOELÉCTRICO CON RECTIFICADOR

MAGNETOELÉCTRICO CON TERMOELEMENTO

MAGNETOELÉCTRICO DIFERENCIAL

ELECTROMAGNÉTICO

ELECTROMAGNÉTICO DIFERENCIAL

ELECTROMAGNÉTICO DE VIBRACIÓN

ELECTROMAGNÉTICO SIN HIERRO

FERRODINÁMICO

FERRODINÁMICO DIFERENCIAL

INDUCCIÓN

INDUCCIÓN DIFERENCIAL

ELECTROESTÁTICO

ELECTROTÉRMICOS BIMETÁLICOS

Figura 36.2 Elementos del sistema motor y sus símbolos.

367


Figura 36.3

Los aparatos analógicos de medición, como acabamos de ver por sus símbolos, tienen sistemas motores de diferentes tipos; veamos algunos a continuación.

Bobina móvil, formada, como su nombre indica, por una bobina de hilo conductor colocada sobre un pivote que le permite girar. Todo el conjunto está situado dentro del campo magnético de un imán fijo. Al circular una corriente eléctrica por la bobina, en ésta se creará una fuerza magnética que provocará un fenómeno de atracción o repulsión con respecto al imán, y la bobina girará sobre el pivote. El movimiento de la bobina está controlado por unos resortes que sirven también para la entrada y salida de la corriente a través de ellos.

Este sistema motor es adecuado para medidas de tensiones e intensidades en corriente continua (cc).

La escala es uniforme o lineal desde cero hasta final de escala (las divisiones son de igual tamaño). En la Figura 36.3 se indica su símbolo y detalle del sistema motor. Pueden montarse en cualquier tipo de panel.

Hierro móvil, formado por una bobina que recibe la corriente, en cuyo centro hay un hierro fijo que se sella después de calibrado, y un hierro móvil solidario al eje y aguja del instrumento, que se mueve por el efecto de repulsión que el campo magnético produce entre los dos. Este sistema motor es adecuado para medidas en corriente continua (cc) y corriente alterna (ca) para frecuencias comprendidas entre 15 y 100 Hz.

Este sistema siempre mide el valor eficaz de la corriente, independientemente de la forma de onda, pero no sirve para medir ca rectificada sin filtrar.

La escala no es lineal y por tanto la distancia entre divisiones o tamaño de las mismas es diferente.

Sistema motor de instrumentos electromagnéticos de bobina móvil.

Imán permanente

Resortesantagonistasconductores

Corrección de cero

Bobina móvil

368


Láminas vibrantes, basado en el principio de resonancia. Las láminas de este sistema sometidas al campo magnético que producen unas bobinas alimentadas con la tensión de red, vibran de acuerdo con la frecuencia de la ca que alimenta la bobina. Debido a las características de inalterabilidad a los esfuerzos elásticos del material con que están construidas las láminas y a la forma de fijación al soporte de las mismas, tiene garantizado el calibrado a través del tiempo. La fluctuación de la tensión dentro de ±15% y las variaciones de las formas de ondas no influyen sobre la medida. En la Figura 36.5 aparecen su símbolo y detalle del sistema motor.

Figura 36.4

Sistema motor de instrumentos de hierro móvil.

Figura 36.5

Electrodinámico, compuesto por dos bobinas, una móvil, que es solidaria con el eje y aguja del aparato, a la que se aplica la tensión, y otra bobina solidaria con el chasis del aparato que envuelve a la anterior y que es recorrida por la intensidad.

Sistema motor de instrumentos de láminas vibrantes.

Amortiguador de aire

Chapa fi ja

Hierro móvilBobina

369


Si lo conectamos a corriente continua (cc), el movimiento de la aguja es proporcional al producto de la tensión por la intensidad y el valor de la medida se da en vatios (W). Para corriente alterna, la lectura es el producto de la tensión por la intensidad y por el cosϕ en corriente monofásica, dándose el resultado en vatios, como en el caso de la cc. En los aparatos para corriente alterna trifásica equilibradas, la medida es resultado de:

Este tipo de aparatos cuentan con tres bobinas voltimétricas y una amperimétrica. Son aparatos generalmente utilizados en laboratorios.

Su símbolo y sistema motor se observan en la Figura 36.6.

Ferrodinámico, compuesto por dos bobinas, una móvil, que es solidaria con el eje y aguja del aparato, a la que se aplica la tensión, y otra bobina solidaria con el chasis del aparato que envuelve a la anterior y que es recorrida por la intensidad. Empleado en corriente alterna, la lectura es el producto de la tensión por la intensidad y por el cosϕ en corriente monofásica, dándose el resultado en vatios. En los aparatos para corriente alterna trifásica equilibradas, la medida es resultado de:

Este tipo de aparatos cuentan con tres bobinas voltimétricas y una amperimétrica en circuitos equilibrados; las aplicaciones para circuitos desequilibrados llevan dos bobinas de tensión y dos para intensidad.

Podemos encontrarlos con graduación en vatios (en función del cosϕ), o en voltiamperios reactivos (en función del senϕ).

Su símbolo y sistema motor se representan en la Figura 36.7.

Figura 36.6

Sistema motor de instrumentos electrodinámico.

Bobina móvilBobina fi ja

370


Inducción, el sistema móvil está compuesto por un disco de aluminio unido a un eje y aguja de medida, cuyo movimiento es producto de las corrientes de Foucault generadas en él por la influencia del campo magnético en que está inmerso, creado por las bobinas de tensión e intensidad.

Se utiliza para vatímetros de potencia activa monofásica y trifásica desequilibrada de tres hilos. En trifásica puede emplearse en aparatos para medidas en energía reactiva. Estos aparatos son útiles en c.a. y para la frecuencia que se han fabricado.

Su símbolo y sistema motor se representan en la Figura 36.8.

Figura 36.7

Sistema motor de instrumentos ferrodinámicos.

Sistema motor de instrumentos de inducción.

Figura 36.8

Bobina móvil

Bobina fi jas

Bobinade tensión

Amortiguadorelectromagnético

Tambor de aluminio con núcleo de chapas de hierro Bobinas de

intensidad

371


Electrostático, dispone de electrodos fijos y móviles que se atraen al aplicarles una tensión, desplazando de esta forma a su aguja indicadora.

Se utilizan para medidas en cc y ca, midiendo de alterna los valores eficaces.El detalle de su sistema motor y el símbolo que lo representa se muestran en la

Figura 36.9.

Figura 36.9

Electrotérmico bimetálico, basados en la deformación provocada por el calor cuando este se aplica a un elemento bimetálico.

Su órgano móvil consiste en una espiral bimetálica, formada por dos cintas de diferente coeficiente de dilatación soldadas entre sí, por las que circula la corriente eléctrica a medir, y que por efecto Joule las dilata y hace girar el eje de modo proporcional al valor de la corriente que circula.

Sistema motor de instrumentos electrostáticos.

Además, como en todos estos aparatos analógicos, existe otra espiral antagonista que compensa el impulso motor y la acción térmica de la temperatura ambiente, manteniendo en cero la aguja del aparato cuando esté en reposo. Su símbolo y sistema motor se representan en la Figura 36.10.

Se utiliza en c.c. y c.a. Midiendo de la c.a., el valor eficaz.

372


36.3 SISTEMAS Y TIPO DE CORRIENTE

Figura 36.10

Sistema motor de instrumentos bimetálico.

Cuando hemos de proceder a la conexión de los aparatos de medidas eléctricas, previamente debemos conocer el tipo de corriente con que funciona el circuito que pretendemos analizar, y también el sistema de alimentación, comprobando si es monofásico, trifásico, etc. En función de los datos que conocemos del circuito en que vamos a trabajar, debemos seleccionar el aparato más adecuado; para ello nos fijaremos en los símbolos impresos en su cuadrante, indicados en la tabla de la Figura 36.11.

TIPO DE CORRIENTEDescripción Símbolo

CORRIENTE CONTINUA (cc)

CORRIENTE ALTERNA (ca)

CORRIENTE ALTERNA Y CONTINUA

c.a. TRIFÁSICA UNA BOBINA AMPERIMÉTRICA

c.a. TRIFÁSICA DOS BOBINAS AMPERIMÉTRICAS

c.a. TRIFÁSICA TRES BOBINAS AMPERIMÉTRICAS

Figura 36.11 Símbolos que expresan el tipo de corriente miden.

373


Figura 36.13

36.4 POSICIÓN DE TRABAJO DE LOS APARATOS DE MEDICIÓN

Para el correcto funcionamiento de los aparatos analógicos es muy importante respetar su posición de trabajo, con ello se evitan roces y desgastes inadecuados.

En los cuadros de maniobras y medidas podemos encontrar disposiciones diferentes para las que hemos de pedir al fabricante el aparato, indicando posiciones de trabajo (Figura 36.12).

Figura 36.12

36.5 TENSIONES DE PRUEBAS DE AISLAMIENTO

Inclinación de los aparatos de medición en su posición de trabajo.

POSICIÓN DE TRABAJODescripción Símbolo

HORIZONTAL

VERTICAL

INCLINACIÓN INDICADA EN GRADOS

Símbolos que expresan la posición en que deben utilizarse los aparatos.

Son las tensiones de ensayos a las que se someten los aparatos de mediciones eléctricas, o lo que es igual, la tensión a la que se perforaría el aislamiento de un aparato provocando una descarga y su posible deterioro irreversible.

374


Los símbolos que se muestran en la tabla de la Figura 36.14 nos indican si fueron sometidos a ensayos y a qué tensiones.

Figura 36.14

TENSIÓN DE PRUEBA DE AISLAMIENTODescripción Símbolo

PRUEBA DE AISLAMIENTO A 2 kV (2.000 V)

PRUEBA DE AISLAMIENTO A 500 V

NO SOMETIDO A PRUEBA

36.6 OBSERVACIONES ESPECIALES

Tensión de prueba a la que han sido sometidos en ensayo de aislamiento.

Estos símbolos nos advierten de posibles peligros para el uso normal de los aparatos de mediciones eléctricas, pudiendo ser los indicados en la tabla de la Figura 36.15.

Figura 36.15

OBSERVACIONES ESPECIALESDescripción Símbolo

ATENCIÓN. NO TOCAR. PELIGRO

NO TOCAR HASTA CONSULTAR INSTRUCCIONES

BLINDAJE MAGNÉTICO

BLINDAJE ELECTROSTÁTICO

Símbolos que expresan condiciones especiales.

375


36.7 ERRORES DE MEDIDA

Al hacer una medida de cualquier tipo (peso, longitud, capacidad, etc.) pueden cometerse errores más o menos importantes.

Los errores cometidos en las mediciones eléctricas suelen ser debidos a imprecisión del aparato, método empleado o fallo del operario. Los errores de medidas eléctricas se agrupan en dos tipos: sistemáticos y accidentales.

Sistemáticos son los debidos a instrumentos defectuosos, fallos humanos. Los fallos humanos pueden ser errores de paralelaje y/o de apreciación. Son fáciles de corregir.Accidentales son los debidos a vibraciones, ruidos, fatiga del operario, variaciones en los valores de la fuerza electromotriz o tensión. Son errores difíciles de evitar.

36.7.1 Error absoluto

Se llama así a la diferencia entre el valor leído en el aparato y el valor real, medido con otro aparato considerado perfecto o patrón (este valor es independiente del signo).

Dos amperímetros conectados en serie dan las siguientes lecturas: el aparato en prueba, 5 A y el patrón, 6 A. Calcular el error absoluto.

Ejemplo:

El error absoluto puede ser positivo o negativo, cuando es positivo se denomina error por exceso y cuando es negativo, error por defecto.

36.7.2 Error relativo porcentual

Es el resultado de multiplicar por cien el cociente entre error absoluto y valor real.

Calcular el error relativo correspondiente a las lecturas obtenidas de dos amperímetros conectados en serie; el aparato en prueba, 5`5 A y el

patrón, 5 A.

Ejemplo:

El error relativo dependerá de la posición del índice o aguja indicadora a lo largo de la escala; así, hacia el final de la escala el error será menor que al inicio de la misma, para un mismo error absoluto. De ello se deduce que siempre que sea posible, las

376


mediciones han de hacerse en el último tercio de la misma para evitar o disminuir el error relativo.

36.7.3 Error relativo referido al fi nal de escala

Se obtiene de multiplicar por cien el cociente entre el error absoluto y el valor final de escala del instrumento a ensayar.

Calcular el error relativo referido al final de escala de un voltímetro, con error absoluto (∆e) de 1 y sabiendo que tiene una escala de 0 a 150 V.

Ejemplo:

Este error se produce en cualquier punto de la escala.

36.7.4 Clase o precisión de un aparato, lo indica el error absoluto máximo referido al fi nal de escala y multiplicado por cien

El resultado es un número.

Calcular la clase de un amperímetro de escala 0 a 50 A, sabiendo que al compararlo con uno patrón en tres medidas sucesivas ha dado los

siguientes errores absolutos: ∆e1=0`5 A, ∆e2=0’75 A, ∆e

3= -0`5 A.

Ejemplo:

Teniendo en cuenta la clase, los aparatos se clasifican en siete grupos: 0’1, 0’2, 0’5, 1, 1’5, 2’5, 5.

Así, los de clases 0’1, 0’2, 0’5 y 1 son las clases más usadas en laboratorios, por cometer menos errores. Las clases 1’5, 2’5 y 5 se utilizan en instalaciones permanentes de explotación.

36.8 APARATOS DIGITALES

En los instrumentos digitales no existe ningún elemento mecánico. La medición se realiza gracias a complejos circuitos electrónicos en forma de circuitos integrados. El resultado de la medición se presenta en una pantalla o display en forma de cifra numérica o dígitos de diferentes tipos, como podemos observar en la Figura 36.16.

377


Este tipo de aparatos presentan varias ventajas que les hace ideales para la mayoría de las aplicaciones. Por lo general, son más precisos que los analógicos. La lectura de la medida es más cómoda, ya que leemos directamente la cifra en la pantalla sin tener que interpretar una escala graduada.

Estas características les hacen ideales en uso como aparatos portátiles, donde es muy importante una lectura rápida y precisa de la medida. Son muy robustos, aguantan fuertes impactos y vibraciones debido a su funcionamiento. Esto último se debe a que en su estructura no existen elementos móviles.

Figura 36.16


Aparatos digitales de diferentes modelos.

Varios tipos de aparatos analógicos. Aparatos digitales. Papel y lápiz.


1. Observar los símbolos impresos en los cuadrantes de los diferentes aparatos analógicos.

2. Hacer una relación de los aparatos disponibles, indicando: tipo de aparato, tipo/s de corriente para la que sirve, sistema motor, posición de trabajo, clase, etc.

3. Observar aparatos digitales y tomar nota de sus características más relevantes.

CAPÍTULO

CC

37MEDIDAS DE TENSIÓNCON VOLTÍMETROS

380


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

El voltímetro es el aparato de medidas eléctricas que nos permiten conocer la magnitud de la tensión, diferencia de potencial o fuerza

electromotriz. Los voltímetros pueden ser analógicos o digitales.

Voltímetros analógicos. Voltímetros con reductor de tensión. Voltímetros con transformadores de tensión. Formas de conexión. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el funcionamiento de los voltímetros y sus diferentes tipos. Conocer el conexionado correcto y las precauciones a tener en cuenta al utilizarlos, para evitar su deterioro. Estudiar la importancia de los símbolos mostrados en su cuadrante. Estudiar los reductores de tensión y transformadores de medición.

37.1 VOLTÍMETROS ANALÓGICOS

El voltímetro, es un aparato de medición eléctrica destinado a medir tensión o diferencia de potencial. Su bobina está formada por hilo de muy pequeña sección y elevado número de espiras, como consecuencia de la necesidad de crear un par propulsor que haga desplazar a la aguja. La sección reducida y la longitud elevada debido a su gran número de espiras hace posible una mayor resistencia eléctrica. Estas características permiten conectar el aparato en paralelo con la línea de alimentación o con los receptores, sin provocar cortocircuitos.

381

MEDIDAS DE TENSIÓN CON VOLTÍMETROS

La bobina tiene que presentar una gran resistencia y a la vez, con una mínima intensidad debe ser capaz de mover la aguja que nos indica la medida. La desviación de la aguja es proporcional a la intensidad que circula por la bobina.

El voltímetro se conecta siempre en paralelo o en derivación y para su correcta utilización es necesario tener en cuenta los símbolos impresos en su cuadrante, así como la polaridad en el caso de la corriente continua (cc).

También es muy importante tener en cuenta el alcance final de escala del aparato; si lo conectamos a valores de tensiones superiores corremos el riesgo de estropear el voltímetro por sobrecarga.

Figura 37.2

Conexión directa del voltímetro al circuito.

Tipo de voltímetro para montar en cuadros.

Figura 37.1

382


Figura 37.3

Voltímetro con reductor de tensión.

; que tendrá el reductor. Pero no conocemos el

valor de i, valor que, por otra parte, depende de la resistencia interna del aparato, y de la tensión máxima que puede soportar, así:

37.2 VOLTÍMETROS CON REDUCTOR DE TENSIÓN

Cuando necesitamos medir valores superiores al alcance del aparato disponible, por ejemplo, si tenemos un voltímetro con valor final de escala 220 V, y lo conectamos a una fuente de tensión de 380 V, lógicamente este aparato se deterioraría por no estar calculado para esta tensión. Teniendo en cuenta que solamente disponemos de ese voltímetro y tenemos que medir hasta 380 V, conectaremos en serie con el aparato una resistencia que provoque la caída de tensión necesaria para que al voltímetro sólo lleguen 220 V. Por tanto, 160 V que hay que disipar en una resistencia reductora.

Para calcular la resistencia reductora tenemos que conocer antes algunos datos, como son:

1. Tensión máxima que puede soportar el voltímetro (u, valor final de escala).2. Resistencia interior del voltímetro (g, que puede medirse con un óhmetro).

Teniendo en cuenta lo dicho antes y según la Figura 37.3:

Supongamos que el voltímetro del ejemplo anterior tiene una resistencia internag - 40.00Ω, ¿Qué resistencia tendrá el reductor?

383


Figura 37.4

Conexión del voltímetro con transformador de medidas.

Así mismo, hemos de calcular la potencia que debe tener; ésta será como mínimo el doble del cuadrado de la intensidad en amperios, por el valor de la resistencia en ohmios.

Dado que 1’75 W no es un valor comercial, utilizaríamos una de 2 W.

Por tanto:

37.3 VOLTÍMETROS CON TRANSFORMADORES DE TENSIÓN

Los reductores de tensión, o resistencias en serie con el voltímetro se utilizan en cc y ca, pero en ca se utilizan también los transformadores de tensión para aparatos de medición. Estos transformadores cumplen dos papeles importantes, por una parte nos reducen la tensión de línea al valor que necesitamos para poder medirla con los aparatos de que disponemos, y por otra parte nos separan de las altas tensiones, evitando con ello el peligro que esto entraña. Las relaciones de transformación de los trasformadores de tensión suelen ser del orden siguiente: 5.000/100, 10.000/100, 25.000/100 etc., y el poder multiplicador en estos casos será de 50, 100, 250 respectivamente.

384


Figura 37.6

Aspecto externo de un transformador de medida para tensión.

Estudiemos a continuación el comportamiento de un transformador de tensión con relación al aparato de medición y a su escala. Tomemos como ejemplo un transformador de relación 5.000/500 y un voltímetro de alcance 500 V, así cuando en el primario del transformador haya 5.000 V, el voltímetro marcará 500 V y teniendo en cuenta que el poder multiplicador es 10, tendremos que; . Si el voltímetro marcase 100, la tensión en línea sería: .

Partiendo del ejemplo anterior tendremos que cuando se acoplen un transformador y un voltímetro habrá que poner en el cuadrante del aparato el poder multiplicador del transformador ( .), o bien cambiar el cuadrante del aparato por uno de alcance 5.000; donde se ponía 500 se le pone 5.000, y así sucesivamente hasta llegar a cero, como se puede observar en la Figura 37.5, observándose también la relación de transformación.

Figura 37.5

Cuadrante de voltímetro graduado para conectar con un transformador de relación 5000/500 V.

Como puede observarse en la Figura 37.4, el secundario de los transformadores de medidas se conecta a tierra para evitar deterioros por descargas atmosféricas y derivaciones que puedan ser peligrosas para los operarios.

Los bornes de los transformadores de tensión suelen estar mercados con las letras P-Q en el primario y p-q en el secundario o P1-P2 para el primario y S1-S2 para el secundario.

385


Figura 37.7

Voltímetros digitales para montar en cuadros.

37.4 VOLTÍMETROS DIGITALES

Estos instrumentos están diseñados para medir y presentar en forma digital una tensión eléctrica.

Es importante no sobrepasar la tensión para la que fueron diseñados. Salirse de este rango de operación puede ser motivo de deterioro de los instrumentos.

Los voltímetros digitales se han de conectar en derivación o en paralelo con el circuito a medir, al igual que los analógicos.


Una fuente de tensión regulable o autotransformador de regulación continua, para 220 V, 2 A.

Un voltímetro analógico de 0-300 V y clase 1’5. Un puente rectificador para 250 V y 4 A. Un voltímetro digital de diferentes alcances. Dos lámparas de 220 V, 100 W. Juego de resistencias reductoras de valores adecuados a las características de los voltímetros disponibles en el aula.

Trasformadores de tensión para diferentes relaciones de transformación, si fuese posible.

Papel y lápiz.

386


Figura 37.8

Conexión de lámparas para medidas de tensión.

W Vt- V1- V2- V1~ V2~ Vt ~

Tabla de medidas 1.


1. Calibrar adecuadamente el voltímetro ajustando la aguja a cero con el tornillo correspondiente, manteniendo el aparato en su posición de trabajo.

2. Conectar dos receptores en serie (dos lámparas de 220 V, 100 W) en cc y ca.3. Medir la tensión total (Vt ) y las parciales (V1 y V2 ) de la Figura 37.8, anotando

los resultados en la tabla 1.4. Calcular las resistencias reductoras de tensión a emplear, para que un voltímetro

de 150 V de tensión máxima pueda alcanzar tensiones de 300 y 600 V. La resistencia interna del voltímetro es de 30.000 ohmios.

5. Conectar el voltímetro con resistencia reductora para ampliar su escala y dibujar cómo sería la nueva graduación del cuadrante para su acoplamiento con este reductor.

6. Conectar un voltímetro de alcance 110 V a través de un transformador de 380/110 y tomar varios valores.

CAPÍTULO

CC

38MEDICIONES DE INTENSIDAD CON AMPERÍMETROS

388


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

El amperímetro es un aparato o instrumento que permite medir la intensidad de corriente eléctrica, presentando el resultado de la

medición directamente sobre su escala graduada en amperios. Su utilización es muy amplia ya que con independencia de su propia

aplicación directa de medida, también se emplea como base para la construcción de otros instrumentos como voltímetros, óhmetros, etc.

Amperímetros analógicos. Ampliación del alcance de amperímetros mediante shunts. Conexión de amperímetro mediante shunts universal y de plos. Conexión de amperímetros a través de transformadores de intensidad. Amperímetros digitales. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Estudiar el funcionamiento del amperímetro y sus diferentes tipos. Hacer conexionado correcto y conocer las precauciones a tener en cuenta al utilizarlos para evitar su deterioro. Estudiar la importancia de los símbolos expuestos en su cuadrante. Estudiar los reductores de intensidad y transformadores de medidas.

38.1 AMPERÍMETROS ANALÓGICOS

Son instrumentos que nos permiten medir la intensidad de corriente eléctrica que pasa por un circuito en un punto determinado, y se conectan en serie.

Su funcionamiento está basado en uno de los principios fundamentales del electromagnetismo: cualquier corriente eléctrica al pasar un hilo conductor produce un campo magnético alrededor del mismo (similar al campo magnético de un imán), cuya fuerza depende de la intensidad de la corriente que circule.

389

MEDICIONES DE INTENSIDAD CON AMPERÍMETROS

W

Figura 38.2

Conexión directa del amperímetro al circuito.

Algunos tipos de amperímetros para montar sobre cuadros y de laboratorio de diferentes alcances.

Figura 38.1

La bobina de estos instrumentos es de hilo grueso y de pocas espiras, puesto que por ella ha de pasar la corriente del circuito, al tiempo que su resistencia óhmica ha de ser muy pequeña para que la caída de tensión en el mismo sea despreciable.

390


Figura 38.4

Conexión de amperímetro con shunt.

38.2 AMPLIACIÓN DEL ALCANCE DEL AMPERÍMETRO

Cuando el amperímetro de que disponemos no tiene suficiente capacidad de medida o alcance, éste puede ampliarse mediante una resistencias o shunts (en inglés, derivación), que se conectan en paralelo con el amperímetro, haciendo pasar de esta forma la mayor parte de la intensidad por el shunt y la intensidad adecuada al alcance del aparato por éste.

El shunt está conformado por una resistencia de precisión de valor óhmico menor que el presentado por la bobina del instrumento, permitiendo de esta manera que la porción de corriente no tolerada por éste pase a través del shunt. Por tanto:

Figura 38.3

Shunt, aspecto físico.

Las conexiones a realizar se indican en el esquema de conexiones de la Figura 38.4.

Las características del shunt dependen del rango de medida que se necesite y que viene determinado en la escala del amperímetro; por tanto, para cambiar la escala de medida de un instrumento bastaría cambiar el shunt ya que la bobina sería la misma.

391


Ejemplo:

Se puede decir, por tanto, que la caída de tensión en el shunt y la caída de tensión en el amperímetro son iguales, como sabemos por las características de los circuitos de acoplamientos en paralelo;

Expresión que podemos poner de esta forma:

Para calcular la resistencia del shunt podemos tomar dos caminos: uno, aprendernos la ecuación de memoria, y otro, razonarla. Sigamos el segundo camino y partiendo de

, dividiendo la expresión por i, queda:

Teniendo en cuenta que y como también podemos decir que

de donde podemos despejar el valor de la resistencia del shunt a conectar, quedando:

El amperímetro sólo mide la intensidad ia, por tanto el valor de It será:

En las ecuaciones anteriores y siguientes las letras significan:

It = Intensidad total a medir.ia = Intensidad que puede pasar por el amperímetro.is = Intensidad que pasa por el shunt.ra = Resistencia interna del amperímetro.rs = Resistencia del shunt.m, poder multiplicador del shunt.

Supongamos un amperímetro de alcance 0-2’5 amperios y resistencia interna 0’045 Ω, con el que deseamos medir hasta 10 A. ¿Cuál será la

resistencia del shunt a emplear?

392


Pero lo normal es que m valga diez o múltiplo de diez, así en el caso del ejemplo lo haríamos para alcance de 25 A. Con lo que:

38.3 CONEXIÓN DE AMPERÍMETRO MEDIANTE SHUNTS UNIVERSAL Y DE PLOS

Son de uso frecuente los shunts universales, fácilmente adaptables a cualquier tipo de amperímetro.

En la Figura 38.5 se representan las conexiones de un amperímetro con un shunt de clavijas, en el que se puede observar que el alcance menor es cuando todas las resistencias están en paralelo con el amperímetro, y éste aumenta a medida que nos desviamos hacia la izquierda y vamos reduciendo resistencias en paralelo.

Figura 38.5

Conexión de amperímetro con shunt universal.

En la Figura 38.6, el alcance del amperímetro aumenta a medida que desviamos el plos hacia la derecha.

La comprobación de ello la podemos hacer calculando la resistencia del shunt en cada posición. Si tenemos en cuenta la Figura 38.5, y conectamos al circuito entre los puntos 0 y 1, alcance mínimo, el valor de m1 será:

Para la posición 0 y 2, el valor de m2 será:

393


Figura 38.6

Conexión de amperímetro con shunt universal de plos.

Y así sucesivamente para los distintos alcances. Los shunts industriales suelen estar hechos con manganina, y sus extremos soldados a bloques gruesos de cobre que constituyen las conexiones al circuito y a los amperímetros.

Los shunts están calculados para que no produzcan caídas de tensión superiores a 50 o 60 mV.

Para los amperímetros es muy importante que la conexión en cc se haga respetando la polaridad.

38.4 CONEXIÓN DE AMPERÍMETROS A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD

Para intensidades muy elevadas en corriente alterna, la ampliación del campo de medida se hace mediante transformadores de intensidad, cuyo secundario suele ser en 5A. También se utilizan en los casos en que es necesario aislar el equipo de medida de los circuitos de alta tensión, Figura 38.7.

394


Figura 38.7

Conexiones del amperímetro con transformador de intensidad.

Cuando se hacen mediciones de intensidad con transformadores, el poder multiplicador (m), es igual a la relación de transformación, cuyos valores suelen ser: 5/5, 15/5, 30/5, 60/5, 700/5, etc., siendo el valor de m: 1, 3. 6, 12 y 140, respectivamente.

El aspecto externo de los transformadores de intensidad puede variar de unos fabricantes a otros, pero básicamente se asemejan todos a los representados en la Figura 38.8.

Figura 38.8

Aspecto comercial de los transformadores de intensidad.

Cuando la intensidad a medir tiene valores muy pequeños para el amperímetro disponible, y teniendo en cuenta que las medidas tomadas con aparatos analógicos en el primer tercio de la escala son poco precisas, podemos aumentar este valor dando varias vueltas del conductor cuya intensidad deseamos medir por el interior del transformador, como se muestra en la Figura 38.9. El valor real de la medida realizada de esta forma será:

395


Figura 38.9

Aumento de los valores medidos.

Figura 38.10

Cuadrante de amperímetro graduado para usar con un transformador de relación 60/5 A.

El valor leído en el amperímetro dividido por el número de vueltas que se haya dado con el conductor.

Cuando se acoplan o conectan amperímetros con transformadores de intensidad es necesario graduar sus cuadrantes de acuerdo con la relación de transformación, así el amperímetro, como hemos referido, estará calibrado para cinco amperios, pero mediante la acción del transformador los cinco amperios pueden ser reflejo de sesenta, y por ello en el lugar de cinco podremos un cuadrante que indique sesenta, como se muestra en la Figura 38.10.

En el mercado existen instrumentos cuyo cuadrante se pueden cambiar para acoplarlo a distintas relaciones de transformación, Figura 38.11.

396


Figura 38.11

Amperímetro de cuadrante intercambiable, cuadrante para usar con un transformador de relación 150/5 A.

38.5 AMPERÍMETROS DIGITALES

Instrumento diseñado para medir y presentar en forma digital la corriente eléctrica de un circuito. Nos permite conocer con bastante precisión los valores de la corriente, sin que para ello el operario que toma la medida sea un experto en aparatos de mediciones eléctricas.

Es importante para este tipo de aparatos, conectarlos a la tensión adecuada para la cual fueron diseñados.

Figura 38.12

Amperímetro digital.

Actualmente se ha empezado a utilizar dispositivos basados en el efecto Hall. La apariencia exterior es similar a la de un transformador de corriente tradicional, pero interiormente tienen un núcleo que cierra su camino magnético en un sensor de tipo Hall el cual produce una señal eléctrica proporcional a la señal magnética. Estos dispositivos permiten la medición de corriente continua sin necesidad de shunt.

397


W It- i1- i2- It~ i1~ i2~

Tabla de medidas 1.


Un amperímetro analógico de 0-2’5-5-10 A, y clase 1’5. Un amperímetro digital de diferentes alcances. Dos lámparas de 230 V, 100 W. Shunts universal de valores adecuados a los amperímetros disponibles en el aula.

Trasformadores de intensidad para diferentes relaciones de transformación, si fuese posible.

Autotransformador de regulación continua para 230 V y 2 A. Papel y lápiz.


1. Calibrar adecuadamente el amperímetro ajustando la aguja a cero con el tornillo correspondiente y manteniendo el aparato en su posición de trabajo.

2. Conectar dos receptores en derivación (dos lámparas de 230 V, 100 W) en cc y ca.

3. Medir la intensidad total (It) y las parciales (i1 e i2), anotando los resultados en la tabla de medidas 1.

4. Calcular el shunt necesario para ampliar el alcance de un amperímetro desde 1 A hasta 7 A, resistencia interna del amperímetro: 0’05 Ω.

5. Conectar un amperímetro con shunt y hacer las mediciones oportunas.6. Conectar un amperímetro a través de un transformador de 15/5 y tomar varios

valores.

CAPÍTULO

CC

39MEDIDAS DERESISTENCIAS CONVOLTÍMETROS YAMPERÍMETROS

400


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

El voltímetro y el amperímetro nos permiten conocer determinadas características de los materiales y/o aparatos. Para ello es necesario

medir determinados valores y con ellos realizar unas sencillas operaciones matemáticas, que nos aportarán los valores deseados.

Resistencia eléctrica. Medidas de resistencia eléctrica por el método voltiamperimétrico. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Medir resistencias óhmicas por el método voltiamperimétrico. Perfeccionar el manejo del voltímetro y el amperímetro. Conocer el conexionado correcto y las precauciones que deben tenerse en cuenta al utilizarlos para evitar su deterioro.

39.1 RESISTENCIA ELÉCTRICA

Se puede definir como la mayor o menor dificultad que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica. Por tanto la resistencia eléctrica que presenta un conductor depende del tipo de material que lo forma.

La resistencia se mide con el ohmímetro conectando a los extremos del conductor que se desea medir, como puede observarse en la Figura 39.1.

401

MEDIDAS DE RESISTENCIAS CON VOLTÍMETROS Y AMPERÍMETROS

Para hacer la medida con el óhmetro, el conductor a medir debe estar sin tensión; de no ser así, provocaríamos una avería importante al aparato.

La unidad de medida de resistencia es el ohmio, que se representa por la letra omega (Ω); equivale a la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando aplicada entre estos dos puntos una diferencia de potencial (d.d.p.) de un voltio, provoca en este conductor una corriente de un amperio.

El paso de corriente eléctrica depende de la d.d.p. y de la resistencia eléctrica que presenta el conductor.

39.1.1 Ley de Ohm

Esta ley relaciona las tres magnitudes eléctricas estudiadas hasta el momento de la siguiente forma:

Figura 39.1

Conexión de un óhmetro a un conductor.

Donde: I = intensidad en amperios (A)V = tensión o d.d.p. en voltios (V)R = resistencia en ohmios (Ω)

La ecuación de la ley de Ohm se interpreta de la siguiente forma: la intensidad es directamente proporcional a la tensión (V), e inversamente proporcional a la resistencia (R).

De la relación anterior pueden despejarse la tensión, cuando se conoce el valor de la intensidad y de la resistencia o bien el valor de la resistencia si conocemos el valor de la intensidad y de la tensión, como puede observarse en las ecuaciones siguientes:

402


39.2.1 Mediciones de resistencia eléctrica de valor elevado

Para la medición de estas resistencias la conexión más adecuada es la conexión larga. Para ello conectamos el voltímetro entre los puntos a y c, con lo que el voltímetro mide la suma de caídas de tensión en la resistencia y en el amperímetro. Y teniendo en cuenta que la caída de tensión en el amperímetro es pequeña, hace adecuada esta conexión para la medición de resistencias de valor elevado.

39.2.2 Medición de resistencia eléctrica de valor pequeño

En la medición de estas resistencias la conexión a utilizar será la conexión corta. Se conecta en este caso el voltímetro entre los puntos a y b, cometiendo con ello un error, y es que de esta forma medimos la tensión en los bornes de la resistencia, sin tener en cuenta la caída de tensión provocada por el amperímetro, y a la vez haciendo que el amperímetro mida la intensidad que pasa por la resistencia más la que pasa por el voltímetro, de modo que: .

Figura 39.2

Conexión de voltímetros y amperímetro al circuito de la resistencia alimentada con corriente continua.

39.2 MEDICIONES DE RESISTENCIA ELÉCTRICA POR EL MÉTODO VOLTIAMPERIMÉTRICO

Para las mediciones de resistencia por este método se pueden realizar dos tipos de conexiones, denominadas, larga y corta, como se muestra en el esquema de la Figura 39.2.

a

403

MEDIDAS DE RESISTENCIAS CON VOLTÍMETROS Y AMPERÍMETROS


TIPODE CONEXIÓN W I - V - R =V/I

C. CORTA

C. CORTA

C. CORTA

C. LARGA

C. LARGA

C. LARGA

Tabla de medidas 1


1. Conectar la resistencia de 500 W y 230 V, en conexión larga, alimentando el circuito a través del autotransformador y del rectificador. Medir la intensidad I y la tensión, tomando varios valores, y en cada caso anotar los resultados en la tabla de medidas 1.

2. Conectar en conexión corta dos lámparas de 100 W y 230 V, en derivación, alimentadas con cc. Medir la intensidad I y la tensión, tomando varios valores, y en cada caso anotar los resultados en la tabla de medidas 1.

3. Hacer una memoria resumen de la experiencia y razonar los resultados.

Un amperímetro analógico de 0-2’5-5-10 A y clase 1 o 1’5. Un voltímetro de 0-300 V, clase 1 o 1’5. Una resistencia de 500 W, 230 V. Dos lámparas de 230 V, 100 W. Puente rectificador de valores adecuados. Autotransformador de regulación continua para 230 V y 2 A. Papel y lápiz.

CAPÍTULO

C

40MEDICIONESDE RESISTENCIASCON OHMÍMETROS

406


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Lo normal en electricidad es medir una magnitud cuando el circuito está activo o en régimen de funcionamiento. En el caso de la resistencia

suele hacerse con el circuito en reposo o desconectado de tensión. Por este motivo, todos los aparatos de medidas de resistencia llevan pilas en su interior para hacer las mediciones.

En los óhmetros, lo corriente es que el principio de escala indica el valor de infinito y el final de escala, el cero.

Resistencia eléctrica. Medidas de resistencia eléctrica con óhmetro. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Medir resistencias eléctricas de los materiales en general, como propiedad física. Estudiar las mediciones de resistencias básicas de laboratorio. Estudiar el conexionado correcto y las precauciones que deben tenerse en cuenta al utilizarlos para evitar su deterioro.

40.1 RESISTENCIA ELÉCTRICA

Como ya definimos en el tema anterior, es la mayor o menor dificultad que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica. Por tanto, la resistencia eléctrica que presenta un conductor depende del tipo de material que lo forma.

La resistencia se mide con el ohmímetro conectando éste a los extremos del conductor o elemento cuya resistencia se desea medir, como puede observarse en la Figura 40.1.

Para hacer la medición con el óhmetro el conductor a medir debe estar sin tensión; de no ser así, provocaríamos una avería importante al aparato.

407

MEDICIONES DE RESISTENCIAS CON OHMIMETROS

Figura 40.1

La unidad de medida de resistencia es el ohmio, que se representa por la letra omega (Ω); equivale a la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando aplicada entre estos dos puntos una diferencia de potencial (d.d.p.) de un voltio, provoca en este conductor una corriente de un amperio.

El paso de corriente eléctrica depende de la d.d.p. y de la resistencia eléctrica que presenta el conductor.

Conexión de un óhmetro para medir la resistencia en una bobina.

40.2 MEDICIONES DE RESISTENCIA ELÉCTRICA CON EL ÓHMETRO

El óhmetro es un instrumento que mide la resistencia o simplemente continuidad de un circuito o parte de él, directamente en ohmios sin necesidad de efectuar cálculos; su principio de funcionamiento se basa en el método voltiamperimétrico y se configura habitualmente en circuitos tipo serie o derivación.

el óhmetro se conecta en paralelo con el elemento resistivo a medir. El elemento resistivo no debe estar bajo tensión, de lo contrario puede incurrirse en error de medición y en deterioro del aparato.

40.2.1 El óhmetro serie consta de un galvanómetro conectado en serie con una batería, un pulsador S, una resistencia variable o de ajuste Rk y un par de terminales a los cuales se conecta la resistencia desconocida, Figura 40.3.

La corriente que circula a través del galvanómetro depende de la magnitud de la resistencia desconocida y la indicación del medidor es proporcional a su valor, siempre y cuando que se haya tenido en cuenta hacer una calibración adecuada antes de tomar la medida.

Importante

408


El óhmetro tipo serie es un diseño popular y se utiliza extensamente en los instrumentos portátiles para servicio general, aunque tiene ciertas desventajas. Las más importantes se relacionan con la disminución de la tensión de la batería interna, de manera que la corriente a escala completa disminuye y el medidor no lee 0 cuando sus terminales A y B están en cortocircuito. Para su puesta a cero será necesario poner el pulsador conectando la resistencia Rk y accionar ésta hasta conseguir que la aguja con los terminales A y B unidos señale cero, en este momento podemos decir que el aparato está calibrado. La resistencia a medir se conectará entre los bornes A y B de la Figura 40.3.

Figura 40.3

Detalle constructivo y esquema de conexiones de un óhmetro tipo serie o amperimétrico.

Óhmetro de laboratorio.

Figura 40.2

40.2.2 Óhmetro tipo derivación, consta de una batería en serie con una resistencia de ajuste Rk

y un galvanómetro, Figura 40.4. La resistencia desconocida se conecta a través de las terminales A y B, en paralelo

con el medidor. Para este circuito es necesario contar con un pulsador que conecte la batería cuando se use el instrumento. Cuando la resistencia desconocida Rx = ∞ Ω (A y B están abiertas), la corriente circulará únicamente a través del medidor; que con la adecuada regulación del valor de Rk se puede hacer que la aguja marque escala completa. Este óhmetro tiene el “cero” en el lado izquierdo de la escala (no circula

409


Figura 40.4

Detalle constructivo y esquema de conexiones de un óhmetro tipo derivación o electromagnético.

corriente) y la marca “infinito” en el lado derecho de la escala (corriente de deflexión a plena escala).

El óhmetro tipo derivación es adecuado para medir valores bajos de resistencia; no se suele emplear en los instrumentos de prueba, pero se encuentra en los laboratorios para medición de resistencias de valor bajo.

En los óhmetros de aguja encontramos una posible selección de escala, como puede ser: X0,1; X1; X10; X1K, etc.; estos valores nos indican el factores multiplicadores de la escala.

Por ejemplo; si se efectúa una medición de resistencia con el selector en la posición X1, la lectura en la escala es directa. En cambio, si el selector se encuentra en la posición X10, el valor leído sobre la escala deberá multiplicarse por un factor de 10; así, si la aguja indica 10 unidades, la magnitud medida será 10x10 ohmios = 100 Ω.

40.3 VALOR DE LAS RESISTENCIAS

En el mercado existen resistencias de diferentes valores para montar en los circuitos. Las resistencias son elementos que se oponen al paso de la corriente eléctrica en un circuito, tanto de corriente continua como de corriente alterna. Las resistencias son componentes habituales en los circuitos y especialmente en los electrónicos.

En electrónica se utilizan resistencias fabricadas y marcadas con un valor indicado mediante un código de colores aceptado internacionalmente, dado que se fabrican en innumerables tamaños, valores y potencias. Este código de colores nos sirve para reconocerlas y calcular su valor exacto.

La Figura 40.5 muestra cómo se leen estos valores teniendo en cuenta los colores marcados en el cuerpo de las resistencias.

410


La Figura 40.6 muestra un resumen de los colores y valores de cada uno de ellos.

Figura 40.6

NEGRO 0

MARRÓN 1

ROJO 2

NARANJA 3

AMARILLO 4

VERDE 5

AZUL 6

VIOLETA 7

GRIS 8

BLANCO 9

TOLERANCIAS

ORO +/- 5%

PLATA +/- 10%

Colores y su valor normalizado para resistencias.

Detalles del valor de cada color, dependiendo del orden que ocupe.

Figura 40.5

abcdefghij

a = Negrob = Marrónc = Rojod = Naranjae = Amarillof = Verdeg = Azulh = Violetai = Grisj = Blancok = Platal = Oro

kl

411



TIPODE CONEXIÓN

r1 r2 r3 r4 r5 Rt

Individual (2)

C. serie

C. derivación

R. analíticos serie

R. analíticos derivación

Un óhmetro amperímetro analógico de 0 – 2000 Ω y clase 1. Un juego de resistencias de 47 Ω, 100 Ω, 220 Ω, 470 Ω y 1000 Ω con una tolerancia aproximada de 5%.

Papel y lápiz.


1. Calibrar adecuadamente el ohmímetro, ajustando la aguja a infinito con el tornillo correspondiente, manteniendo el aparato en su posición de trabajo y regulando con la resistencia variable la puesta cero del aparato.

2. Con el óhmetro disponible, medir el valor de cada una de las resistencias indicadas en el material y en cada caso anotar los resultados en la tabla de medidas 1.

3. Conectar en serie todas las resistencias y medir su valor para después comprobar el resultado analíticamente.

4. Conectar en derivación todas las resistencias y medir su valor para después comprobar el resultado analíticamente.

5. Hacer una memoria resumen de la experiencia y razonar los resultados.

Tabla de medidas 1.

CAPÍTULO

ULOCC

41EL POLÍMETROY ALGUNASMEDIDAS POSIBLES

414


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

En el trabajo de los profesionales de electricidad, las magnitudes que más se suelen medir son: tensión, intensidad y continuidad o resistencia.

Por ello se utiliza un aparato de medición que nos permita medir, al menos, estas magnitudes; de ahí el nombre de polímetro o tester.

El polímetro. Observaciones generales para el uso correcto del polímetro. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Conocer el polímetro como conjunto de distintos aparatos de mediciones eléctricas. Medir tensiones, intensidades y resistencias en cc y ca con polímetros analógicos y digitales. Comprobar la ley de Ohm.

41.1 EL POLÍMETRO

Las magnitudes eléctricas pueden medirse directamente con aparatos de mediciones eléctricas específicos para cada magnitud, como amperímetros, voltímetros, óhmetros y otros. También pueden deducirse por métodos indirectos, aplicando los conocimientos de tecnología eléctrica (leyes físicas). Para calcular los datos desconocidos hemos de conocer algunos otros.

Los polímetros o multímetros han representado la herramienta por excelencia del instalador eléctrico durante años. Tiempo atrás los multímetros eran analógicos, Figura 41.2. En ellos el valor medido se indica mediante el movimiento angular de una aguja sobre una escala múltiple fija, graduada.

415

EL POLÍMETRO Y ALGUNAS MEDIDAS POSIBLES

Sin embargo, hoy día están siendo sustituidos por los polímetros digitales. Este tipo de instrumentos disponen de un convertidor que digitaliza y transforma la señal de entrada en una indicación numérica que se muestra en una pantalla liquida digital LCD, fotos de la Figura 41.1.

En dichas pantallas se muestran simultáneamente unidades y polaridades. Se indica también el tipo de corriente, alterna o continua. La lectura se expresa con números decimales, se traduce en altos niveles de resolución en valor; los picos de la señal son fácilmente perceptibles.

Figura 41.2

Polímetro analógico de uso habitual.

Algunos modelos de polímetros digitales de uso profesional.

Figura 41.1

El polímetro es un instrumento que permite realizar mediciones de diversas magnitudes eléctricas. Para que estos instrumentos puedan realizar las diferentes mediciones, además del sistema motor (en los analógicos) y el display en los digitales, han de contar con diversos circuitos, que por la acción de un selector o similar nos permite elegir el rango adecuado para la magnitud a medir, Figura 41.2.

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Figura 41.3

Pinza voltiamperimétrica conectada para una medida directa de intensidad en ca.

A pesar de la gran variedad de modelos, los distintos aspectos generales relacionados con el manejo, tanto de los polímetros como de los voltímetros, amperímetros u óhmetros, son básicamente los mismos independientemente de que el instrumento concreto que estemos utilizando sea analógico o digital.

Repasamos a continuación los aspectos básicos a tener en cuenta para hacer una medición de intensidad, tensión o resistencia independientemente del tipo de polímetro que utilicemos.

41.1.1 Medidas de intensidad

Para medir intensidad, hemos de seleccionar con el selector del polímetro el rango aproximado de intensidad (siempre por encima del valor máximo previsto) y tipo de corriente (ca o cc). Una vez seleccionado adecuadamente el rango necesario, procederemos a conectarlo en serie con el circuito cuya intensidad deseamos medir. Si el polímetro es de tipo pinza, y la intensidad la podemos medir sin necesidad de hacer conexiones, procederemos como indicábamos para los transformadores de intensidad en el tema correspondiente a los amperímetros.

Cuando la intensidad a medir tiene valores muy pequeños (las medidas tomadas con aparatos analógicos en el primer tercio de la escala son poco precisas), podemos aumentar este valor dando varias vueltas del conductor cuya intensidad deseamos medir por el interior del transformador, como se muestra en la Figura 41.4. El valor real de la medición realizada de esta forma será el valor leído en el amperímetro dividido por el número de vueltas que se hayan dado con el conductor.

417


41.1.2 Medidas de tensión

Para medir tensiones conectamos el voltímetro en paralelo con los puntos cuya diferencia de potencial se desea medir. Con el fin de no alterar las características del circuito, donde se hace la medición, y para evitar que la derivación de intensidad a través del voltímetro sea despreciable, estos tienen una resistencia interna grande.

Figura 41.5

Polímetro analógico con terminales o conectores.

Figura 41.4

El valor indicado por el aparato es necesario dividirlo por dos, para conocer el valor real.

41.1.3 Medidas de resistencia

Para medir resistencia, el óhmetro aplica una diferencia de potencial a sus terminales mediante la pila que lleva en su interior, que provoca un paso de intensidad en función de la resistencia del circuito externo; de acuerdo con la ley de Ohm, esta intensidad será inversamente proporcional al valor de la resistencia.

418


En los polímetros analógicos, antes de tomar medidas ajustaremos el óhmetro a cero; para ello hemos de unir los terminales o conectores del aparato y regular mediante el potenciómetro correspondiente hasta que la aguja indique cero en la escala de ohmios. También previamente hemos de comprobar que la aguja indica la primera división de la izquierda del cuadrante o α para la escala de ohmios.

41.2 OBSERVACIONES GENERALES PARA EL USO CORRECTO DEL POLÍMETRO

Para el uso correcto del instrumento a utilizar es conveniente tener en cuenta las indicaciones del manual de instrucciones de cada polímetro, pero como norma general se tendrán en cuenta las siguientes:

1. Comprobar que los conectores y selectores del polímetro estén en las posiciones adecuadas para la magnitud que se quiere medir: tensión, intensidad o resistencia.

2. Elegir cuidadosamente el rango de la escala o amplitud máxima de la misma. Tener en cuenta que el valor de la magnitud a medir nunca debe superar el valor máximo de escala. El valor más preciso de la medida se produce en el último tercio de escala, en los aparatos analógicos.

3. Antes de comenzar a realizar la medición, comprobar que el aparato marque cero. Si no es así, se debe ajustar a cero antes de comenzar.

4. Si los valores a medir son de corriente continua, hemos de poner atención a la polaridad y, de ser posible, utilizar el conector rojo para el positivo y el negro para el negativo.

5. En las medidas de resistencia, asegurarse de que el circuito está sin tensión.6. Cuando se realizan medidas de resistencia, no prolongar excesivamente el tiempo

de la medida.


Polímetro o pinza analógica. Polímetro digital. Resistencias de diferentes valores. Pilas y cables para realizar conexiones. Puente rectificador de valores adecuados. Autotransformador de regulación continúa para 230 V y 2 A. Papel y lápiz.

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1. Conectar tres resistencias en serie y medir sus resistencias parciales y resistencia total, tomando nota de los resultados en la tabla correspondiente.

2. Medir las tensiones parciales de las resistencias conectadas en serie, suponiendo que alimentamos el conjunto con una pila de 9 V, tomando nota de los resultados en la tabla correspondiente.

3. Medir la intensidad del circuito alimentado con la pila de 9 V antes mencionada. Tomar nota de los resultados en la tabla.

4. Conectar las tres resistencias en paralelo y medir sus resistencias parciales y resistencia total, tomando nota de los resultados en la tabla correspondiente.

5. Medir las tensiones parciales de las resistencias conectadas en paralelo, suponiendo que alimentamos el conjunto con una pila de 9 V, tomando nota de los resultados en la tabla correspondiente.

6. Medir las intensidades parciales y total del circuito alimentado con la pila de 9 V antes mencionada. Tomar nota de los resultados en la tabla.

7. Con una pinza voltiamperimétrica, analógica o digital, medir la tensión entre fases, e intensidad absorbida por un motor trifásico de corriente alterna. Con la misma pinza desconectando el motor de la red, comprobar la resistencia de cada uno de sus bobinados. Tomar nota de los valores obtenidos en la tabla correspondiente.

8. Hacer un resumen de las dificultades encontradas al realizar las mediciones, resaltando la experiencia obtenida.

420


Medición de resistencias:

Resistencias Escala Valor en Ω

R1

R2

R3

Rt serie

Rt paralelo

Medición de tensiones:

Medición de intensidad:

MEDICIONES CON POLÍMETROS DIGITALES

MEDIDAS CON POLÍMETROS ANALÓGICOS

Intensidades Escala Lectura Precisión Valor en A

i1i2i3

it serie

it paralelo

Tensiones Escala Lectura Precisión Valor en V

V1

V2

V3

Vt serie

Vt paralelo

Resistencias Escala Lectura Precisión Valor en Ω

R1

R2

R3

Rt serie

Rt paralelo

Mediciones de resistencias:

421


Tensiones Escala Valor en V

u1

u2

u3

Ut serie

Ut paralelo

Intensidades Escala Valor en A

i1i2i3

it serie

it paralelo

I 1 I 2 I 2

U 1-2 U 1-3 U 2-3

R U-X R V-Y R W-Z

Mediciones de tensión:

Mediciones de intensidad:

Mediciones en corriente alterna sobre un motor trifásico:

CAPÍTULO

C

42MEDIDAS DE AISLAMIENTOCON MEGÓHMETRO

424


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Cuando utilizamos aparatos eléctricos, corremos el riesgo de recibir descargas eléctricas al tocar sus envolventes o carcasas (son contactos

indirectos). Para evitar esta circunstancia es necesario comprobar que todos los circuitos están aislados adecuadamente entre sí y respecto a las carcasas. La comprobación se hace con un aparato llamado megóhmetro.

Aislamiento de los circuitos eléctricos. Reglamento electrotécnico de baja tensión. Funcionamiento del megóhmetro. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Conocer las exigencias del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión respecto al aislamiento. Entender el funcionamiento del megóhmetro.

42.1 AISLAMIENTO DE LOS CIRCUITOS

Las medidas de aislamiento se utilizan para determinar si entre dos partes conductoras independientes de un circuito o entre partes conductoras y carcasas hay comunicación eléctrica. Para ello mediremos la resistencia eléctrica entre las partes a comprobar, resistencia que naturalmente debe tener un valor muy elevado, si el aislamiento es bueno.

425

MEDIDAS DE AISLAMIENTO CON MEGÓHMETRO

42.2 EXIGENCIAS R.E.T.B.T. RESPECTO AL AISLAMIENTO DE LOS CIRCUITOS

La resistencia de aislamiento será al menos igual a los valores indicados en la siguiente tabla:

Tensión nominal de la instalación

Tensión de ensayo en corriente continua (v)

Resistencia de aislamiento (MΩ)

Muy Baja Tensión de Seguridad (MBTS)Muy Baja Tensión de protección (MBTP)

250 ≥ 0,25

Inferior o igual a 500 V, excepto caso anterior

500 ≥ 0,5

Superior a 500 V 1000 ≥ 1,0

Nota: Para instalaciones a MBTS v MBTP, véase la ITC-BT-36

Esta resistencia de aislamiento es para una instalación en la que la longitud del conjunto de canalizaciones y cualquiera que sea el número de conductores que las componen no exceda de 100 metros. Para longitudes mayores, puede fraccionarse el circuito en partes de aproximadamente 100 metros de longitud, desconexión, retirada de fusibles o apertura de interruptores, cada una de las partes en que la instalación ha sido fraccionada debe presentar la resistencia de aislamiento que corresponda.

El aislamiento se medirá con relación a tierra y entre conductores, mediante un generador de corriente continua capaz de suministrar las tensiones de ensayo especificadas en la tabla anterior con una corriente de 1 mA para una carga igual a la mínima resistencia de aislamiento especificada para cada tensión.

Durante la medida, los conductores, incluido el conductor neutro o compensador, estarán aislados de tierra, así como de la fuente de alimentación de energía a la cual están unidos habitualmente. Si las masas de los aparatos receptores están unidas al conductor neutro, se suprimirán estas conexiones durante la medida, restableciéndose una vez terminada ésta.

Cuando la instalación tenga circuitos con dispositivos electrónicos, en dichos circuitos los conductores de fases y el neutro estarán unidos entre sí durante las medidas.

La medida de aislamiento con relación a tierra, se efectuará uniendo a ésta el polo positivo del generador y dejando, en principio, todos los receptores conectados y sus mandos en posición “paro”, asegurándose que no existe falta de continuidad eléctrica en la parte de la instalación que se verifica; los dispositivos de interrupción se pondrán en posición de “cerrado” y los cortacircuitos instalados como en servicio normal. Todos los conductores se conectarán entre sí incluyendo el conductor neutro o compensador, en el origen de la instalación que se verifica y a este punto se conectará el polo negativo del generador.

426


Cuando la resistencia de aislamiento obtenida resultara inferior al valor mínimo que le corresponda, se admitirá que la instalación es, no obstante correcta, si se cumplen las siguientes condiciones:

• Cada aparato receptor presenta una resistencia de aislamiento por lo menos igual al valor señalado por la Norma UNE que le concierna o en su defecto 0,5 MΩ.

• Desconectados los aparatos receptores, la instalación presenta la resistencia de aislamiento que le corresponda.

La medida de la resistencia de aislamiento entre conductores polares, se efectúa después de haber desconectado todos los receptores, quedando los interruptores y cortacircuitos en la misma posición que la señalada anteriormente para la medida del aislamiento con relación a tierra. La medida de la resistencia de aislamiento se efectuará sucesivamente entre los conductores tomados dos a dos, comprendiendo el conductor neutro o compensador.

42.3 FUNCIONAMIENTO DEL MEGÓHMETRO

El megóhmetro consta básicamente de un circuito como el representado en la Figura 42.2, compuesto por; voltímetro, pulsador de doble cámara, batería y circuito electrónico.

Teniendo en cuenta la figura, podemos observar que al conectar el aparato al circuito, nos da directamente la diferencia de potencial existente; para ello lleva una escala graduada en voltios. Si el voltímetro nos indica presencia de tensión, es necesario cortarla; luego se comprueba que ya no existe, y a continuación comprobamos que al unir los bornes o accionar un pulsador, en algunos modelos, la escala del Megger marca cero. En caso de que no sea así, regularemos la puesta cero del aparato, como ya sabemos hacer.

Figura 42.1

Modelo de megóhmetro de uso profesional.

427


En cuanto a la comprobación del estado de las pilas, para ello algunos aparatos disponen de un pulsador especial que nos indica el nivel de pilas correcto para poder hacer la medida.

Una vez hechas las comprobaciones anteriores, ya se puede realizar las mediciones de resistencia de aislamiento; para ello conectamos los bornes a los circuitos que deseamos comprobar y luego verificamos si existe tensión; si no existe, se pulsa el pulsador de MΩ y nos da el valor de la resistencia de aislamiento en millones de ohmios (MΩ).

En la Figura 42.3 se observan las conexiones a realizar para comprobar el aislamiento entre los circuitos de un motor trifásico.

Figura 42.2

Circuito básico de un megóhmetro.

Figura 42.3

Comprobación del aislamiento entre los diferentes circuitos de un motor.

428


La comprobación del aislamiento entre circuitos y masa del motor trifásico se realiza como muestra la Figura 42.4.

Cuando se trata de comprobar el aislamiento de un circuito general es necesario aislar la parte que no deseamos comprobar; en la Figura 42.5 se comprueba sólo la línea general de alimentación. Si se desea comprobar el circuito completo será necesario retirar las lámparas y desconectar el motor, en su placa de bornes, y cerrar los interruptores de los receptores. El interruptor general debe permanecer abierto.

Comprobación del aislamiento en circuitos generales con receptores desconectados.

Figura 42.5

Figura 42.4

Comprobación del aislamiento entre circuitos de un motor y su carcasa.


Un megóhmetro digital, de ser posible, o un multímetro con la función de megóhmetro.

429



C. MÁQUINA RESISTENCIA MΩLavadora

Motor de la taladradora

Motores y máquinas eléctricas, aparatos electrodomésticos y acceso a posibles circuitos a comprobar.

Realizar las medidas de aislamiento de las máquinas disponibles. Hacer una tabla y anotar los valores de aislamiento de las medidas a realizar, como, por ejemplo:

CAPÍTULO

CC

43MEDICIONES DE RESISTENCIA DE LAS PUESTAS A TIERRA

432


CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Dada la importancia de las puestas a tierra como uno de los elementos de seguridad más importantes de cualquier instalación eléctrica, es

necesario mantenerlas en buenas condiciones de funcionamiento; por ello es necesario hacer revisiones periódicas y medir su resistencia.

En este tema se mencionan varios métodos prácticos para la medición de dicha resistencia de tierra.

Revisiones de las tomas de tierra. El telurómetro. Impedancia del bucle. Materiales necesarios. Prácticas a realizar.

Conocer las exigencias (ITC-BT-18) respecto a las revisiones de las puestas a tierra. Conocer el funcionamiento del telurómetro. Estudiar la impedancia del bucle. Conocer las medidas de seguridad pertinentes.

43.1 REVISIONES DE LAS TOMAS DE TIERRA

En el apartado 12 de la Instrucción ITC-BT-18 sobre Revisión de las tomas de tierras se dice:

“Por la importancia que ofrece, desde el punto de vista de la seguridad cualquier instalación de toma de tierra, deberá ser obligatoriamente comprobada por el Director de la Obra o Instalador Autorizado en el momento de dar de alta la instalación para su puesta en marcha o en funcionamiento.

433

MEDICIONES DE RESISTENCIA DE LAS PUESTAS A TIERRA

“Personal técnicamente competente efectuará la comprobación de la instalación de puesta a tierra, al menos anualmente, en la época en que el terreno esté más seco. Para ello se medirá la resistencia de tierra y se repararán con carácter urgente los defectos que se encuentren.

“En los lugares en que el terreno no sea favorable a la buena conservación de los electrodos, éstos y los conductores de enlace entre ellos hasta el punto de puesta a tierra se pondrán al descubierto para su examen, al menos una vez cada cinco años.”

El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en su ITC-BT-24, apartado 4.1.2, se establece para un sistema TT que todas las masas del equipo protegidas por un dispositivo común de protección deberán estar interconectadas y unidas por un conductor de protección PE a una misma toma de tierra. Los defectos entre fase y masa provocan la circulación de una corriente de defecto en el bucle que se cierra a través de tierra. La impedancia de este bucle, esencialmente constituida por las resistencias de las tomas de tierra de las masas y del neutro, limitan el valor de la corriente de defecto.

En la ITC-BT-09, apartado 4 sobre alumbrado exterior, CUADROS DE PROTECCIÓN, MEDIDA Y CONTROL, se determina que el umbral de desconexión de los interruptores diferenciales será como máximo de 300 mA y la resistencia de puesta a tierra, en la puesta en servicio de la instalación, será como máximo de 30 Ω.

Deberá cumplirse la condición: RA•Id ≤ U, donde Id es la corriente que asegura el disparo del dispositivo de protección en el tiempo especificado, RA es la resistencia de la toma de tierra de las masas y U es la presunta tensión de contacto o, en instalaciones convencionales, la tensión convencional límite, generalmente 50 V. No obstante, se admitirán interruptores diferenciales de intensidad máxima de 500 mA ó 1A, siempre que la resistencia de puesta a tierra medida en la puesta en servicio de la instalación sea inferior o igual a 5 Ω y a 1 Ω, respectivamente.

Medidor de tierra sin picas. (Cortesía de PROMAX)

Figura 43.1

434


Existen varios métodos para realizar la medición de la resistencia de tierra. El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en su ITC-BT-03 exige que el instalador disponga de una serie de equipos de medición, entre ellos el telurómetro y el medidor de resistencias de bucle, equipos apropiados para realizar dicha medición.

Conexiones de un telurómetro analógico por equilibrio del galvanómetro.

Figura 43.2

Esquema de un circuito TT.

43.2 EL TELURÓMETRO

Instrumento de medida eléctrica que inyecta una intensidad de corriente alterna conocida, a frecuencia superior a 50 Hz y mide la caída de tensión, de forma que el cociente entre la tensión medida y la corriente inyectada nos da el valor de la resistencia de puesta a tierra (método voltiamperimétrico).

Figura 43.3

435


Según se muestra en la Figura 43.3, disponiendo en línea recta dos pequeños electrodos clavados en el suelo como tomas de tierra auxiliares (RP y RC), además de la toma de tierra que queremos medir (RE), ya pueden establecerse las ecuaciones que resuelven el circuito eléctrico.

La forma de realizar las conexiones puede variar de unos modelos a otros, dependiendo del sistema en que se basen para su funcionamiento; por tanto, es aconsejable leer detenidamente las instrucciones de los aparatos antes de utilizarlos.

Siempre ha de ponerse especial atención a la influencia de las tensiones errantes, que pueden falsear la medida; nunca se harán mediciones de resistencia con tensiones errantes de 10 o más voltios.

Las conexiones pueden simplificarse si contamos con una buena masa auxiliar a más de 5 metros del electrodo en prueba; esta masa puede ser una tubería de agua metálica o cualquier otro electrodo existente, cuya resistencia a tierra sea pequeña. La conexión se hará como muestran las Figuras 43.4.

En caso de no poder clavar las picas, podríamos usar el neutro de la instalación como una de esas picas auxiliares. Estaríamos utilizando la pica del transformador. Esta medida nos dará un valor algo mayor que con picas auxiliares. La medida más exacta va a ser siempre el método de clavar picas auxiliares.

Conexión simplifi cada de un telurómetro utilizando como electrodo auxiliar una tubería metálica.

Figura 43.4

43.3 IMPEDANCIA DEL BUCLE

Los métodos de medición de la resistencia de las puestas a tierra estudiados hasta ahora pueden resultar difíciles de utilizar en las áreas urbanas donde no existe la posibilidad de clavar las picas auxiliares.

436


Figura 43.6

Medición de la impedancia del bucle desde un enchufe y utilizando la sonda exterior.

Medición de tomas de tierra en sistemas TT sin necesidad de clavar picas auxiliares.

Figura 43.5

Medición de la impedancia del bucle desde un enchufe.

Uno de los métodos consiste en medir el bucle de fallo a tierra desde un enchufe, Figura 43.6. El valor de la resistencia del bucle de fallo a tierra medido representa la suma de las resistencias de:

Bobina del transformador. Resistencia del conductor de la fase L3. Resistencia del conductor de protección. Resistencia de la tierra del centro de transformación. Resistencia de la tierra de la instalación.

Con ello podemos despejar el valor de la resistencia de la pica objeto de examen.

437


La resistencia de bucle nos va a dar una medida de resistencia mayor que en las medidas con telurómetro. Si esa medida es válida, la real será algo mejor. Siempre nos equivocamos a favor de la seguridad por lo que sería válido.

43.4 MEDIDAS DE SEGURIDAD

Durante las mediciones deben adoptarse medidas de seguridad apropiadas. Por ejemplo, se debe evitar que las manos, pies u otras partes del cuerpo cierren el circuito entre puntos de diferente potencial, ya que existe la posibilidad de que se produzcan descargas eléctricas durante las mediciones.

Antes de comenzar las mediciones deben desconectarse los descargadores de sobretensión, si la puesta a tierra a medir está unida a uno de estos dispositivos.

Es necesario tener en cuenta que en la zona de medición pueden existir otros sistemas de puesta a tierra y redes eléctricas en servicio.

Debe tenerse en cuenta que utilizamos tensión para hacer las medidas y por tanto procederemos teniendo en cuenta esta circunstancia.


Telurómetro y medidor de resistencias de bucle de las características exigidas en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en su ITC-BT-03 para instaladores autorizados.

Picas de tierras que se puedan utilizar para hacer las medidas.


Realizar las medidas de resistencia a las tomas de tierras disponibles. Hacer una tabla para anotar los valores obtenidos por diferentes métodos. Redactar una memoria razonada con los valores obtenidos por diferentes métodos a cada toma de tierra analizada.

BIBLIOGRAFÍAInformación comercial (catálogos).

Manuales de Laboratorios Marchesis.

Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión.

Electricidad I - Prácticas Y Teoría Bá¡Sica [José Manzano Orrego]

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