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METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS BAJO PARÁMETROS DE CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA EN LOS

EDIFICIOS CORPORATIVOS (Documento Teórico)

CARLOS ANDRÉS MOTTA GUTIÉRREZ

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA BOGOTA D.C.

2003

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METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS BAJO PARÁMETROS DE CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA EN LOS

EDIFICIOS CORPORATIVOS (Documento teórico)

CARLOS ANDRÉS MOTTA GUTIÉRREZ

Proyecto de grado para obtener el título de INGENIERO ELÉCTRICO

Asesores Ing. María Teresa Rueda de Torres M.E

Ing. Gustavo Andrés Ramos M.E

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA BOGOTA D.C.

2003

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN___________________________________________________________ 9

1. EDIFICIOS CORPORATIVOS_____________________________________________ 10

1.2 GENERALIDADES ____________________________________________________ 10

1.3 OBJETIVOS__________________________________________________________ 10

1.4 ESTADO ACTUAL EN CUANTO A CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA___ 11

1.5 CLASIFICACIÓN DE CARGAS __________________________________________ 11 • Red eléctrica regulada __________________________________________________________ 11 • Red eléctrica regulada complementaria _____________________________________________ 12 • Red eléctrica para impresoras y fotocopiadoras _______________________________________ 12 • Red eléctrica normal ___________________________________________________________ 12 • Red de servicios ______________________________________________________________ 12 • Iluminación __________________________________________________________________ 12

2. DISPOSICIONES GENERALES ___________________________________________ 13

2.1 CONDICIONES DE DISEÑO DEL SISTEMA ELÉCTRICO ____________________ 13 • Seguridad ___________________________________________________________________ 13 • Eficiencia ___________________________________________________________________ 13 • Economía ___________________________________________________________________ 14 • Flexibilidad __________________________________________________________________ 14 • Accesibilidad_________________________________________________________________ 14 • Confiabilidad_________________________________________________________________ 14 • Mantenimiento _______________________________________________________________ 14

2.2 REQUISITOS BÁSICOS ________________________________________________ 14

2.3 NIVELES DE TENSIÓN_________________________________________________ 15

2.4 NORMAS Y CÓDIGOS DE APLICACIÓN__________________________________ 15

2.5 PLANOS_____________________________________________________________ 16 2.6 VIDA ÚTIL DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA __________________________ 17

3. CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO PARA EDIFICOS CORPORATIVOS _______ 18

3.1 CONFIGURACIÓN DE LA SUBESTACIÓN_________________________________ 18 • Configuración primaria simple____________________________________________________ 19 • Configuración doble ___________________________________________________________ 19 • Configuración doble enlazada con breaker___________________________________________ 20 • Configuración usando dos breakers en la malla de transmisión ___________________________ 20 • Arreglo de doble enlace de breakers________________________________________________ 21

3.2 CIRCUITOS LATERALES ______________________________________________ 21 • Cálculo de la carga de los circuitos laterales__________________________________________ 22 • Cálculo de la cantidad de circuitos laterales requeridos _________________________________ 22

3.3 ALIMENTADORES____________________________________________________ 23 • Tamaño y capacidad mínima del conductor __________________________________________ 23

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• Cálculo de la carga de los alimentadores ____________________________________________ 24 • Cálculo de la carga de iluminación general __________________________________________ 24 • Cálculo de la carga de tomas _____________________________________________________ 24 • Motores _____________________________________________________________________ 24 • Carga del conductor neutro del alimentador__________________________________________ 24

3.4 ACOMETIDAS________________________________________________________ 25 • Acometidas aéreas_____________________________________________________________ 25 • Acometidas subterráneas ________________________________________________________ 25 • Conductores de entrada de la acometida_____________________________________________ 25 • Cálculo de la acometida_________________________________________________________ 26

3.5 CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO _____________________________________ 26

3.6 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA________________________________________ 26 • Diseño de un sistema de puesta a tierra _____________________________________________ 28 • Requisitos generales ___________________________________________________________ 28 • Materiales ___________________________________________________________________ 30

4. ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES___________________________ 34

4.1 GENERALIDADES ____________________________________________________ 34

4.2 CONDUCTORES ______________________________________________________ 34 • Generalidades y clasificación_____________________________________________________ 34 • Marcación o identificación de los conductores ________________________________________ 34

4.3 TUBOS Y TUBERÍAS __________________________________________________ 35 • Tubo metálico ________________________________________________________________ 35 • Tubo rígido no metálico_________________________________________________________ 35 • Tubería eléctrica metálica _______________________________________________________ 36 • Tubería eléctrica no metálica _____________________________________________________ 36 • Tubería metálica flexible ________________________________________________________ 36 • Tubo metálico flexible __________________________________________________________ 37 • Tubo metálico flexible hermético a los líquidos _______________________________________ 37 • Tubo no metálico flexible hermético a los líquidos_____________________________________ 37

4.4 CAJAS ______________________________________________________________ 37 • Cajas metálicas _______________________________________________________________ 37 • Cajas no metálicas _____________________________________________________________ 38 • Identificación con marcas _______________________________________________________ 39

4.5 BANDEJAS PORTACABLES ____________________________________________ 39

4.6 DISPOSITIVOS _______________________________________________________ 39 • Suiches o interruptores no automáticos _____________________________________________ 39 • Tomacorrientes y clavijas _______________________________________________________ 40 • Rosetas _____________________________________________________________________ 42

4.7 TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN_________________________________________ 43 • Lámina _____________________________________________________________________ 43 • Estructura ___________________________________________________________________ 43 • Barras ______________________________________________________________________ 44 • Espacio y separaciones mínimas __________________________________________________ 44

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5. CARACTERIZACIÓN DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA________ 45

5.1 GENERALIDADES ____________________________________________________ 45

5.2 ORIGEN DE LAS PERTURBACIONES ____________________________________ 45 5.3 NORMATIVIDAD DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ______________________ 46

5.4 TRANSITORIOS DE VOLTAJE__________________________________________ 47 • Tipos de transitorios ___________________________________________________________ 47

5.5 DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA___________________________________ 48 • Componente de CD ____________________________________________________________ 48 • Armónicos___________________________________________________________________ 48 • Notching ____________________________________________________________________ 49 • Ruido ______________________________________________________________________ 49

5.6 ARMÓNICOS_________________________________________________________ 49 • Clasificación de los armónicos____________________________________________________ 50 • Efectos de los armónicos ________________________________________________________ 51

5.7 FLUCTUACIONES DE VOLTAJE ________________________________________ 52

5.8 INTERRUPCIONES (APAGONES)________________________________________ 52

6. PROTECCIONES________________________________________________________ 54

6.1 PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTES Y CORTO CIRCUITO__________ 54 • Dispositivos de protección_______________________________________________________ 54

6.2 PROTECCIONES PARA CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA____________ 56 • Transformador de aislamiento ____________________________________________________ 56 • Supresores de transientes (TVSS) _________________________________________________ 58 • Protección al ruido, elevaciones y sags _____________________________________________ 59

7. CONFIABILIDAD, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD_______________________ 60

7.1 CONFIABILIDAD _____________________________________________________ 60 • Objetivos de la confiabilidad _____________________________________________________ 60 • Principios de confiabilidad ______________________________________________________ 61

7.2 MANTENIMIENTO____________________________________________________ 61 • Objetivos del mantenimiento _____________________________________________________ 61 • Clases de mantenimiento ________________________________________________________ 61

7.3 SEGURIDAD _________________________________________________________ 65 • Seguridad para las personas______________________________________________________ 66 • Riesgos eléctricos mas comunes __________________________________________________ 66 • Situaciones de alto riesgo _______________________________________________________ 68 • Sistemas de seguridad __________________________________________________________ 69

8. VERIFICACIÓN DE LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA ________________________ 70

8.1 GENERALIDADES ____________________________________________________ 70 8.2 INSPECCIÓN DE LA INSTALACIÓN _____________________________________ 70

8.3 INSPECCIÓN VISUAL _________________________________________________ 70

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8.4 MEDICIONES Y ENSAYOS DE LA INSTALACION__________________________ 71

8.5 MEDICIONES DE AISLAMIENTO Y PUESTA A TIERRA ____________________ 72

9. GLOSARIO _____________________________________________________________ 73

REFERENCIAS ___________________________________________________________ 79

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Configuración primaria simple _____________________________________19

Figura 2. Configuración doble______________________________________________19

Figura 3. Configuración doble enlazada con breaker____________________________20

Figura 4. Configuración usando dos breakers en la malla de transmisión___________20

Figura 5. Configuración doble enlazada con breaker____________________________21

Figura 6. Sistema de puesta a tierra__________________________________________29

Figura 7. Configuración Trafo. de aislamiento_________________________________57

Figura 8. Escudos del Trafo. de aislamiento___________________________________57

Figura 9. Matriz de riesgo _________________________________________________66

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LISTA DE TABLAS

Tabla No. 1 Objetivos de los edificios corporativos______________________________11

Tabla No. 2 Medidas reglamentarias de los planos______________________________17

Tabla No. 3 Factores de Demanda___________________________________________24

Tabla No.4 Requisitos para electrodos de puesta a tierra _________________________30

Tabla No.5 Características de los electrodos ___________________________________32

Tabla No.6 Valores de resistencia de puesta a tierra_____________________________33

Tabla No.7 Clasificación de los transitorios oscilatorios _________________________48

Tabla No.8 Clasificación de los armónicos ____________________________________50

Tabla No.9 Efectos de los armónicos según su secuencia ________________________50

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INTRODUCCIÓN

En la actualidad las perturbaciones de voltaje se han convertido en una gran preocupación para los fabricantes y usuarios de equipos electrónicos, todos los problemas y sus soluciones a menudo son difíciles de manejar, entrando en discusión filosofías defendidas por diferentes puntos de vista. Estos problemas no son fáciles de resolver, sin embargo, la solución más eficaz es la instalación de un equipo que sirve de interfase entre la potencia comercial y las cargas sensibles. La necesidad de proveer potencia con voltaje y frecuencia estable ha sido reconocida desde los principios de la industria de energía eléctrica. Algunos problemas de calidad de potencia como flickers debido a variaciones de voltaje, interferencia en las comunicaciones debido a la distorsión de la forma de onda de voltaje, entre otros, no son tan recientes, en la actualidad es mas frecuente encontrar transientes de voltaje asociados con cortos circuitos, descargas y maniobras de sistemas de potencia. El reconocimiento de estos problemas llevó al desarrollo de normas y recomendaciones que contribuyeron significativamente a reducir tales problemas. La interacción de los diseñadores de sistemas de potencia, las compañías distribuidoras y los fabricantes de equipos electrónicos es importante para encontrar soluciones efectivas para reducir las fuentes potenciales de interferencia. El actual documento es un soporte teórico a la metodología desarrollada, dentro de este, se encuentran todos los conceptos y especificaciones necesarias para que el ingeniero que ponga en práctica la metodología tenga un manual de consulta para ampliar los conocimientos de los conceptos que se presentan en la guía.

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1. EDIFICIOS CORPORATIVOS

Un edificio corporativo es aquel que posee un diseño adecuado que maximiza la funcionalidad y eficiencia de las actividades en favor de sus ocupantes, permitiendo la incorporación y/o modificación de los elementos necesarios para el desarrollo de la actividad cotidiana, con la finalidad de proporcionar un ambiente de trabajo productivo y eficiente, extender su vida útil y brindar un ambiente de comodidad. 1.2 GENERALIDADES Las instalaciones eléctricas en los edificios corporativos comprenden una serie de sistemas que van más allá de la iluminación y la fuerza motriz. Se pueden encontrar sistemas de audio, TV, video, comunicaciones, acondicionamiento de ambientes, computación, seguridad, entre otros. Con el avance tecnológico y la reducción de los costos de fabricación, muchas aplicaciones que antes sólo estaban reservadas para su uso en grandes industrias, han pasado a ser accesibles para las instalaciones de edificios de oficinas corporativas de mediana y pequeña empresa. Además, las demandas de espacio físico para estos sistemas es cada vez menor, por ello ya no resulta sorprendente que se incluyan capacidades para un control inteligente de aparatos, luces, diferentes tipos de alarma y reacción a las emergencias, las cuales permiten compartir y enlazar las funciones de los distintos componentes que los conforman. 1.3 OBJETIVOS Los objetivos de los edificios corporativos están ligados a las condiciones de diseño del mismo. En la tabla No. 1 se presentan los objetivos o finalidades de un edificio corporativo.

OBJETIVOS DE LOS EDIFICIOS CORPORATIVOS

CONDICIONES OBJETIVOS

Arquitectónicas

• Satisfacer las necesidades presentes y futuras de los ocupantes, propietarios y usuarios del edificio.

• La flexibilidad, tanto de la estructura como en los sistemas y servicios.

• El diseño arquitectónico debe adaptarse a las necesidades modernas de las empresas.

• Comodidad para los usuarios.

Tecnológicas

• Disponibilidad de medios técnicos y avanzados computacionales y de telecomunicaciones.

• Automatización de las instalaciones. • Integración de servicios.

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Ambientales

• Ahorro y uso eficiente de la energía. • Reducción de impactos del medio ambiente.

Económicas

• Reducción de costos de operación y mantenimiento. • Incremento de la vida útil del edificio. • Relación costo / beneficio.

Operativas • Eficiencia y eficacia en todos y cada uno de los procesos de producción de la empresa.

Tabla No. 1 Objetivos de los edificios corporativos 1.4 ESTADO ACTUAL EN CUANTO A CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA La razón fundamental de los incrementos de la necesidad de energía libre de perturbaciones, radica en la tecnología de punta, en el pasado los computadores operaban con una lógica de baja velocidad y niveles de tensión del orden de los 12 voltios, mientras que hoy en día con el advenimiento de tecnologías de alta velocidad en la transmisión y en el procesamiento de datos, los equipos operan a muy bajos niveles de tensión y por ende la microelectrónica de estado sólido es día por día más sensible a las variaciones de voltaje que aparecen en las líneas de alimentación. La calidad de la potencia eléctrica tiene un efecto significativo e inherente en la productividad de las empresas posicionadas en los edificios corporativos, es así que desde 1990 hasta nuestros días los problemas de calidad de la potencia están directamente relacionados con las caídas de los sistemas de información, la pérdida de disponibilidad en los enlaces de telecomunicaciones y las interrupciones o perturbaciones presentadas en los centros de comunicaciones o centros de control, los cuales son vitales para sostener las infraestructuras de telecomunicaciones de las empresas mencionadas. 1.5 CLASIFICACIÓN DE CARGAS

En los edificios corporativos, las cargas se suelen clasificar de acuerdo con la red eléctrica a la cual se conectan:

• Red eléctrica regulada

Este tipo de redes consisten en sistemas eléctricos exclusivos para equipos sensibles tales como computadores, servidores, equipos de comunicaciones y en general dispositivos electrónicos diferentes a impresoras y fotocopiadoras. En este tipo de redes se implementan tomacorrientes eléctricos con tierra aislada, como lo estipula la norma IEEE 1100-99. En este tipo de redes suelen implementarse sistemas ininterrumpidos de potencia (UPS), con el fin de garantizar ciertos niveles de calidad de energía.

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• Red eléctrica regulada complementaria

Consisten en sistemas eléctricos exclusivos para equipos sensibles que realmente no requieren más que un nivel de tensión adecuado y alguna clase no muy exigente de inmunidad a transitorios y ruido. En este tipo de redes se implementan tomacorrientes eléctricos con tierra aislada, como lo estipula el NEC. Para este tipo de redes suelen implementarse reguladores de tensión, pero la denominación o característica de protección normalmente la determina el usuario según el grado crítico de la carga.

• Red eléctrica para impresoras y fotocopiadoras

Este tipo de redes consisten en sistemas eléctricos exclusivos para equipos sensibles tales como impresoras láser, impresoras de matriz de punto, impresoras de burbuja y fotocopiadoras. En este tipo de redes se implementan tomacorrientes eléctricos con tierra aislada, como lo reglamenta el NEC. Se prefiere que este tipo de equipos sean conectados independientemente, ya que se caracterizan por suministrar un alto contenido de generación armónica a las redes y crear interferencia a los equipos con los que comparten circuito en los momentos de arranque.

• Red eléctrica normal

Este tipo de redes están asociadas con los equipos complementarios en una estación de trabajo tales como: calculadora, cargador de radio, cargador de celular, tajalápiz eléctrico, lámpara de escritorio y en general para conectar una serie de equipos que no intervienen directa y críticamente en la productividad de una empresa. En esta clase de redes no es necesario que se implementen tomacorrientes con polo a tierra aislado.

• Red de servicios

Esta red corresponde al sistema eléctrico asociado con electrodomésticos o herramientas de uso general para reparaciones locativas, mantenimiento o aseo, tales como: brilladora, aspiradora, taladro, etc.

• Iluminación

Como su nombre lo indica, está directamente relacionada con la red de servicios de los edificios, considerando los altos niveles de ruido y contaminación que se generan en el alumbrado fluorescente.

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2. DISPOSICIONES GENERALES Una instalación eléctrica es un conjunto de elementos que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica desde el punto de suministro hasta los equipos que la utilizan. Entre estos elementos se encuentran: tableros, interruptores, transformadores, bancos de capacitores, conductores, conexiones, canalizaciones, entre otros. El diseño de un edificio corporativo debe cumplir con criterios de confiabilidad y flexibilidad para integrar los distintos componentes y adaptarse al crecimiento y desarrollo de nuevos servicios dentro del edificio. Debe definirse cómo tiene que ser el canal que contendrá los cableados, los cuartos de máquinas y sus necesidades suplementarias de energía y frío, la localización de los motores, su alimentación y la ventilación de los gases que emanan para su funcionamiento o las previsiones energéticas para que en caso de corte los usuarios no pierdan información y puedan seguir trabajando. 2.1 CONDICIONES DE DISEÑO DEL SISTEMA ELÉCTRICO El objetivo de una instalación eléctrica es fundamentalmente cumplir con los objetivos requeridos durante la etapa del proyecto, es decir, proporcionar servicio con el fin de que la energía eléctrica satisfaga los requerimientos de los distintos elementos receptores que la transformarán según sean las necesidades. Una instalación eléctrica debe distribuir la energía eléctrica a los equipos conectados de una manera segura y eficiente, además debe ser económica, flexible y de fácil acceso.

• Seguridad

Una instalación segura es aquella que no representa riesgos para los usuarios ni para los equipos que alimenta o que están cerca. Existen muchos elementos que pueden utilizarse para proteger a las personas que trabajan cerca de una instalación eléctrica, entre otros: la conexión a tierra de todas las partes metálicas que estén accesibles, la inclusión de mecanismos que impidan que la puerta de un tablero pueda abrirse mientras éste se encuentre energizado y en general, elementos que impidan el paso a lugares donde se considere exista peligro. En relación con la seguridad de los equipos, debe hacerse un detallado análisis económico para poder proteger todos y cada uno de los equipos a los problemas de calidad de la potencia eléctrica.

• Eficiencia

El diseño de una instalación eléctrica debe hacerse cuidadosamente para evitar consumos innecesarios, ya sea por pérdidas en los elementos que la constituyen o por la imposibilidad para desconectar equipos o secciones de alumbrado mientras éstos no se estén utilizando.

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• Economía

Los proyectos de ingeniería tienen que considerar las implicaciones económicas. Esto quiere decir que el ingeniero, frente a cualquier proyecto, debe pensar en su realización con la menor inversión posible. La mejor solución a un problema de instalaciones eléctricas debería ser única: la ideal. En la realidad el ingeniero proyectista requiere de habilidad y tiempo para acercarse a esa solución ideal, pero las horas/hombre dedicadas al proyecto son parte importante del costo, por lo que tampoco es recomendable dedicar demasiado tiempo a resolver problemas sencillos.

• Flexibilidad

Se entiende por instalación eléctrica flexible aquella que puede adaptarse a pequeños cambios, teniendo en cuenta también futuras instalaciones dentro de la instalación realizada. El diseño debe hacerse teniendo presente modificaciones y futuros cambios.

• Accesibilidad

Una instalación eléctrica bien diseñada debe tener las previsiones necesarias para permitir el acceso a todas aquellas partes que puedan requerir mantenimiento. Por ejemplo, espacios para montar y desmontar equipos grandes, pasillos en la parte posterior de los tableros, entre otros. También se entiende por accesibilidad el que se cuente con todos los elementos que permitan entender el diseño de la instalación, es decir, la especificación completa y todos los planos y diagramas necesarios.

• Confiabilidad

Confiabilidad es la probabilidad de que un equipo o sistema desempeñe satisfactoriamente las funciones mínimas para las cuales fue diseñado, durante un período de tiempo especificado y bajo unas condiciones de operación determinadas.

• Mantenimiento

El mantenimiento de una instalación eléctrica en un edificio corporativo consiste en asegurar que todos los elementos de la instalación continúen desempeñando las funciones para las cuales fueron diseñados. 2.2 REQUISITOS BÁSICOS El diseño y la construcción de una instalación eléctrica deben garantizar una operación segura tanto para las instalaciones propias del usuario, como para las instalaciones y equipos de la empresa de servicios.

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Es obligatorio para las instalaciones eléctricas que el diseño, construcción, supervisión, operación y mantenimiento sean realizados por una persona calificada con matrícula profesional vigente, que lo autorice para ejercer dicha actividad y sea responsable de todo lo referente al proyecto. Todos los materiales y equipos necesarios para la instalación eléctrica deben cumplir con las normas del ICONTEC en cuanto a su especificación de construcción y uso. El montaje de los materiales, accesorios, tuberías, conductores y equipos se deben realizar de acuerdo con las mejores prácticas de ingeniería, teniendo en cuenta recomendaciones generales de normas establecidas y especificaciones de los fabricantes. 2.3 NIVELES DE TENSIÓN Dentro del concepto genérico de instalación eléctrica se pueden catalogar a todo tipo de instalaciones, desde la generación hasta la utilización de la energía eléctrica, pasando por las etapas de generación, transmisión y distribución. En el país, y dependiendo de la región, es posible encontrar varios niveles de tensión nominal de suministro para las instalaciones eléctricas alimentadas directamente desde las redes de distribución secundarias. A continuación se presenta un resumen de los principales niveles de tensión establecidos en la norma NTC 1340, así: • Extra alta tensión (EAT): Tensión nominal entre fases superior a 220 kV. • Alta tensión (AT): Tensión nominal mayor o igual a 57.5 kV y menor o igual a 220 kV. • Media tensión (MT): Tensión nominal superior a 1000 V e inferior a 57.5 kV. • Baja tensión (BT): Tensión nominal mayor o igual a 25 V y menor o igual a 1000 V. Toda instalación eléctrica debe asociarse a uno de los anteriores niveles. Si en la instalación existen circuitos o elementos en los que se utilicen distintas tensiones, el conjunto del sistema se clasificará, para efectos prácticos, en el grupo correspondiente al valor de la tensión nominal más elevada. 2.4 NORMAS Y CÓDIGOS DE APLICACIÓN Toda instalación eléctrica deber ser debidamente diseñada y construida para que cumpla con las leyes Colombianas que regulan la materia, con las disposiciones tarifarias y con la Norma Técnica Colombiana (NTC) 2050. De no encontrar información sobre algún tema específico en las normas mencionadas, se usarán las siguientes normas internacionales:

• International Electrotechnical Commission (IEC) • National Electrical Code (NEC)

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• American National Standards Institut (ANSI) • International Electrical Manufacturers Association (NEMA)

2.5 PLANOS Los planos son documentos importantes y fundamentales, tanto en la realización del proyecto como en la ejecución del mismo. Cada proyecto tendrá un número determinado de planos y tendrán el detalle suficiente para ser llevados a la práctica, no podrán generar dudas, como tampoco someterlos a ampliaciones, correcciones, etc., cuando la obra este en marcha. Es obligación de las empresas de servicios exigir para aprobación del proyecto, los planos que se indican a continuación: • Antes de iniciar los trabajos de una instalación eléctrica se deben hacer los diseños sobre

planos, en todos los casos deben hacerse como mínimo el plano de la instalación eléctrica interior y en casos especiales, se deberán hacer planos tanto de la instalación eléctrica interior como de la exterior.

• Deberá hacerse un plano de la instalación eléctrica exterior cuando se vayan a extender o

modificar las redes primarias y/o secundarias o cuando sea necesario instalar transformadores de distribución. En estos casos los planos deberán contener como mínimo la localización del proyecto, las redes primarias existentes y/o proyectadas, las cargas, la capacidad del transformador de distribución y su relación de tensiones, el diagrama unifilar, las convenciones y los medidores que se piensan utilizar de acuerdo con el reglamento de servicios.

• El plano de la instalación eléctrica interior debe contener la dirección de la edificación, el

diagrama unifilar hasta los tableros de distribución, los diagramas de los tableros, las convenciones y la planta arquitectónica. Sobre el plano de la planta arquitectónica se marcará la entrada de la acometida con la localización del medidor y el tablero de interruptores, la localización de los tomas para uso común, los interruptores, las lámparas y los tomas o salidas para equipos especiales como: estufas, calentadores de agua, unidades de aire acondicionado o calefacción, bombas de agua, etc., incluyendo en cada caso, la información sobre las alturas de instalación, el número del circuito al cual pertenece la salida, dimensiones de los ductos y la cantidad de conductores por ducto. Igualmente se consignarán en este plano los detalles especiales de construcción.

Los planos serán presentados en un tamaño de papel apropiado para que todos los detalles de la instalación queden claros. En la tabla No. 2 se presentan los límites definidos por la Norma NTC 1687 o la Costumbre Nacional.

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MEDIDAS DE LOS PLANOS

Tipo Tamaño NTC 1687 Costumbre Nacional AO 0,841 X 1,189m 0.70 X 1.00 A1 0,594X0,841 m 0.50 X0.70 A2 0,420X0,594m 0.35 X0.50 A3 0,297X0,420m 0.25 X0.35 A4 0,210 X 0,297 m 0.175 X 0.25

Tabla No. 2 Medidas reglamentarias de los planos

Los planos deben tener convenciones que son el conjunto de símbolos acordados para representar los elementos eléctricos en el plano y que facilitan la interpretación de éste. El diseñador debe acogerse a la simbología contenida en normas internacionales como el IEC, ANSI o NEMA. En el cuadro de cargas se debe indicar la carga para cada uno de los circuitos ramales, el calibre de los conductores del circuito ramal y su protección. Como especificaciones del equipo de medida se debe indicar como mínimo la siguiente información:

• Número de fases e hilos. • Tensión nominal de servicio. • Corriente nominal y sobre corriente soportada. • Clase de precisión. • Tipo de medidor (energía activa o reactiva). • Tipo de registro de información (ciclométrico o electrónico).

El rótulo del plano debe contener el nombre, la dirección y el teléfono de la obra, el nombre de la entidad o persona responsable o dueña del proyecto con su número telefónico, el nombre del diseñador con su número de matrícula, tarjeta profesional o licencia y su firma, la escala del plano, la fecha de la elaboración y el número del plano. 2.6 VIDA ÚTIL DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA Es fácil entender que la vida de una instalación es el tiempo que transcurre desde su construcción hasta que se vuelve inservible, conocer esta información resulta muy útil porque permite saber cuanto durará la inversión. Sin embargo, es complejo precisar la vida útil de una instalación eléctrica ya que influyen muchos factores como: ejecución del proyecto, condiciones de uso, mantenimiento y medio ambiente.

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3. CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO PARA EDIFICOS CORPORATIVOS

En este capítulo se indica todo el fundamento técnico basado en el Código Eléctrico Nacional y prácticas recomendadas para efectuar los diseños de las instalaciones eléctricas de edificios corporativos. El correcto diseño de un sistema eléctrico es muy importante para las instalaciones que tendrá el edificio, ya que es la plataforma que soportará eléctricamente las cargas sensibles. El funcionamiento fiable y apropiado de las cargas sensibles depende de proporcionar un sistema de distribución eléctrico diseñado específicamente e instalado para reunir los requerimientos de potencia necesarios. El sistema eléctrico debe garantizar un mínimo de interrupciones y prever crecimiento de demanda, así como mantenimiento de la red de distribución. 3.1 CONFIGURACIÓN DE LA SUBESTACIÓN El arreglo del sistema juega un papel importante en la confiabilidad, flexibilidad y mantenimiento de un sistema eléctrico. El tipo de arreglo del sistema seleccionado es típicamente afectado por la necesidad de balancear los costos vs. Confiabilidad y flexibilidad. El arreglo de distribución eléctrica en un edifico depende de factores como la selección de voltaje del sistema y la configuración del sistema de potencia, también depende de los tipos y características de las cargas sensibles. Las cargas electrónicas son sensibles a las variaciones de voltaje y requieren de fuentes ininterrumpibles de potencia (UPS), como también de dispositivos que mejoren la calidad de la potencia. Otros equipos pueden tener características que pueden afectar otras cargas en el mismo circuito, estas cargas pueden ser lineales, como motores con sus corrientes de arranque asociadas y cargas no lineales, como conversores de potencia estática y sus distorsiones armónicas asociadas. Típicamente, como la necesidad de confiabilidad aumenta, los costos asociados del sistema también aumentan. La selección del arreglo del sistema de potencia, la construcción eléctrica de distribución del edificio y las ramas de los circuitos deben servir para minimizar interacciones adversas entre las cargas de la instalación. La práctica recomendada por la Norma IEEE Std. 1100-99 es alimentar todos los equipos por separado (ventilación, aire acondicionado, equipos de refrigeración, etc.), de esta forma las cargas se alimentarán independientemente y no se verán afectadas entre ellas. A continuación se detallan los principales arreglos que se pueden implementar en un edificio corporativo.

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• Configuración primaria simple

La configuración primaria simple puede ser completamente vulnerable a interrupciones por fallas en la red de distribución. Requiere de una planta para soporte cuando la subestación esté en mantenimiento. Este tipo de instalación pude ser usada como una base para estimar los costos de subestaciones. Ver Figura 1.

Figura 1. Configuración primaria simple

• Configuración doble

La configuración doble es un doblaje del arreglo primario, este sistema tiene las mismas desventajas del arreglo primario simple, sin embargo, aislando un transformador, el mantenimiento de la subestación puede ser realizado. Su costo es el doble del arreglo simple primario. Ver figura 2

Figura 2. Configuración doble

Red de distribución

Breaker

Breaker

Transformador

Cargas

Red de distribución

Breaker

Breaker

Transformador

Cargas

Red de Distribución

Breaker

Breaker

Transformador

Cargas

Red de Distribución

Breaker

Breaker

Transformador

Cargas

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Transformador

Breaker

Red de Distribución

Beacker de enlace

Cargas

Breaker

Breaker Breaker

Transformador

Breaker

Red de Distribución

Beacker de enlace

Cargas

Breaker

Breaker Breaker

Breaker No. 1 Breaker No. 2Red de Distribución

Breaker

Transformadores

Breaker

Breaker Breaker

Cargas

Breaker No. 1 Breaker No. 2Red de Distribución

Breaker

Transformadores

Breaker

Breaker Breaker

Cargas

• Configuración doble enlazada con breaker

Este tipo de configuración mejorada tiene la ventaja de alimentar a un transformador por un lado de la malla de la línea de distribución cuando una falla ocurre en el sistema. Ver figura 3.

Figura 3. Configuración doble enlazada con breaker

• Configuración usando dos breakers en la malla de transmisión

En este tipo de configuración, dos breakers son insertados en el sistema de distribución, este arreglo facilita la seccionalización de la falla en el sistema de la línea de distribución y le permite a los dos transformadores ser alimentados por un lado del sistema cuando la falla ocurre. Ver figura 4.

Figura 4. Configuración usando dos breakers en la malla de transmisión

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Red de Distribución Breaker No. 1

Breaker No. 2 Breaker No. 3

Breaker No. 4

Transformadores

Breaker Breaker

Cargas

Red de Distribución Breaker No. 1

Breaker No. 2 Breaker No. 3

Breaker No. 4

Transformadores

Breaker Breaker

Cargas

• Arreglo de doble enlace de breakers

En esta configuración que es el ideal, el sistema principal es dividido por el breaker No.1 En cualquiera de los lados del breaker No. 1 se alimenta cada transformador a través de los normalmente cerrados breakers No.2 y No.3. Si una falla ocurre en el lado del sistema de la línea de distribución del breaker de enlace No.1, esta viajaría a través del breaker correspondiente No.2 o No.3, el transformador en el lado de la falla continuará en servicio a través del normalmente cerrado breaker No.4. Si una falla ocurre en el transformador que este funcionando, el breaker No. 4 enlaza con el apropiado No. 2 o No. 3, esto ofrece una muy alta confiabilidad en la alimentación, pero tendría un costo muy alto. Ver figura 5.

Figura 5. Configuración doble enlazada con breaker

3.2 CIRCUITOS LATERALES Los circuitos laterales son el conjunto de conductores de la instalación eléctrica que se sitúan entre el último dispositivo de protección de sobrecorriente y la salida. El circuito lateral está constituido por la protección de sobrecorriente, el conductor y el dispositivo de salida (toma). Los circuitos laterales para diferentes cargas se clasifican de acuerdo con su protección contra sobrecorriente, estos pueden ser de 15, 20, 30 y 50 Amperios. Cuando la carga que se va a conectar al circuito lateral es conocida, pueden usarse circuitos de capacidad que corresponda a dicha carga. Las cargas mayores de 50 A deberán alimentarse por circuitos laterales individuales. Los conductores de los circuitos laterales deberán tener una capacidad portadora de corriente mayor que la máxima carga a alimentar. Adicionalmente, los conductores de los circuitos laterales que alimenten varias tomas deberán tener una capacidad portadora de corriente mayor que la de su dispositivo de protección de sobrecorriente, el calibre de estos conductores no

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deberá ser menor que 14 AWG. La caída de tensión para los circuitos laterales no debe exceder el 3%. En cuanto a los dispositivos para salidas de energía, estos deberán ser de una capacidad mayor a la de la carga a servir, así: • Los portalámparas que se conecten a circuitos laterales de más de 20 A, deberán tener una

capacidad mayor de 660 VA. • Las tomas instaladas en un circuito lateral individual deberán ser de una capacidad mayor

a la del circuito lateral. • Los tomas instalados en un circuito lateral que alimente varias salidas serán de una

capacidad menor a 15 A si el circuito lateral es de 15 A, de 15 o de 20 A si el circuito lateral es de 20 A, de 30 A si el circuito es de 30 A, de 40 o 50 A si el circuito es de 40 A y de 50 A si el circuito es de 50A.

• Cálculo de la carga de los circuitos laterales

Para determinar la cantidad mínima de circuitos laterales en los edificios corporativos, la carga de cada uno de ellos deber calcularse de la siguiente manera: a. Cargas de iluminación Para edificios corporativos la carga de iluminación y tomas comunes se debe considerar una carga unitaria de iluminación mayor que la especificada en la tabla 220-2(b) de la Norma NTC 2050. b. Otras cargas En todo edificio, la carga mínima para cada toma o salida de uso general, no debe ser menor que lo relacionado a continuación: • Salidas para equipos específicos: igual a la del equipo a servir. • Salidas para motores: según el artículo 430 de la Norma NTC 2050. • Salidas para portalámparas. • Otras salidas.

• Cálculo de la cantidad de circuitos laterales requeridos

En la solución de cierto tipo de problemas en las instalaciones eléctricas de edificios es necesario calcular el número de circuitos laterales que se requieren para alimentar una carga dada.

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El número mínimo de circuitos laterales deber ser determinado de la carga total calculada, dividida por el tamaño o capacidad del circuito lateral utilizado, esto debe hacerse para cada piso. El número de circuitos laterales debe ser suficiente para alimentar la carga que se va a servir.

circuito cada de Capacidadpisopor totalCarga

ramales circuitos de No =

3.3 ALIMENTADORES El alimentador es el conjunto de conductores que se encuentran entre el equipo de acometida y los dispositivos de sobrecorriente de los circuitos laterales. La caída de tensión recomendada para el alimentador no debe exceder el 2%. A continuación se describen los requisitos para calcular el calibre y capacidad mínima del conductor del alimentador que atenderá la carga de los circuitos laterales calculados en el numeral anterior.

• Tamaño y capacidad mínima del conductor

En general, los conductores del alimentador deberán tener una capacidad no inferior a la requerida para alimentar las cargas. El conductor del alimentador para un edificio corporativo no tiene que ser mayor que el conductor de entrada de acometida. La capacidad del alimentador no deber ser menor que la de la acometida cuando el alimentador conduzca la totalidad de la carga servida. Se permitirá neutro común hasta para 3 grupos de alimentadores de 3 hilos o hasta para 2 grupos de alimentadores 3 fases 4 hilos. El cálculo de este neutro común se hará de acuerdo a lo indicado mas adelante. Cuando se use neutro común, todos los alimentadores deberán ir por la misma tubería. En los diagramas unifilares, suministrados con los planos a la empresa de servicios antes de su instalación, se debe indicar el detalle de los alimentadores. El plano debe mostrar el área en metros cuadrados cubierta por cada alimentador, la carga total conectada antes de aplicarle los factores de demanda, el factor de demanda usado, la carga total calculada después de aplicarle los factores de demanda y el calibre y tipo de conductor a utilizar. Lo recomendado por la norma IEEE std. 1100 es proporcionar circuitos de alimentación con conductores de fase, neutro, tierra y tierra aislada (donde sea aplicable) y utilizar canalización metálica para estos conductores.

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• Cálculo de la carga de los alimentadores

Los conductores de los alimentadores deberán tener suficiente capacidad portadora de corriente para atender la carga conectada. En ningún caso la carga calculada de un alimentador será inferior a la suma de las cargas de los circuitos laterales que atiende el alimentador tal como se determinó anteriormente y después de aplicarles los factores de demanda que más adelante se indican.

• Cálculo de la carga de iluminación general

Los factores de demanda dados en la tabla No.2 serán aplicados a la carga general de alumbrado y tomas de servicio general, calculadas de los circuitos laterales, pero no se aplicarán para calcular la cantidad de circuitos laterales.

TABLA DE FACTORES DE DEMANDA

Parte de la carga de iluminación a la cual se aplica el factordemanda (vatios)

Factor de demanda

Primeros 3000 vatios o menos 100% Los siguientes hasta 120000 vatios 35% Exceso de 120000 vatios 25%

Tabla No. 3 Factores de Demanda

• Cálculo de la carga de tomas

En los edificios corporativos la carga calculada de un tomacorriente, se toma como 180 VA por salida, será permitido adicionar esta carga a la de alumbrado general y aplicarle los factores de demanda de iluminación general que se encuentran en la tabla 220-11 de la Norma NTC 2050, o utilizar las cargas para iluminación general indicadas en la tabla 220-3(b) de la misma norma.

• Motores

La carga de los motores deberá calcularse de acuerdo con las secciones 430-24, 430-25 y 430-26 de la Norma NTC 2050.

• Carga del conductor neutro del alimentador

La carga del neutro de alimentador será la máxima carga desbalanceada y ésta se calcula como la máxima carga total entre el neutro y una cualquiera de las fases. No habrá reducción de la capacidad del neutro para la parte de la carga que corresponda a

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alumbrado con lámparas, computadores, equipos electrónicos de procesamiento de datos o equipos similares y que está alimentado por un sistema trifásico en estrella de 4 hilos. 3.4 ACOMETIDAS Se define como acometida a los conductores que se extienden desde las redes de distribución de la empresa de servicios hasta el registro de corte del edificio. Las acometidas que alimentan un edificio no deben pasar por el interior de otros a menos que los edificios sean del mismo suscriptor. Por el ducto que lleva los conductores de la acometida no deben alojarse otro tipo de conductores, estos conductores deberán tener suficiente capacidad portadora de corriente para soportar la carga, sin que se presenten aumentos de temperatura que deterioren el aislamiento.

• Acometidas aéreas

Una acometida aérea esta compuesta por los conductores que van desde el último poste u otro soporte aéreo, incluyendo los empalmes si los hay, hasta el punto en que estos conductores entran a la canalización del edificio. De este punto en adelante se denominan “conductores de entrada de la acometida” al edificio. Las acometidas aéreas no estarán a menos de 3 m de altura de las aceras accesibles únicamente a peatones, ni a menos de 3,7 m en las áreas no sujetas a tráfico de camiones, ni a menos de 5,5, m en las vías públicas.

• Acometidas subterráneas

La acometida subterránea está compuesta por los conductores subterráneos que están entre la calle o transformador y el primer punto de conexión del edificio, el primer punto de conexión son los conductores de entrada de acometida, los cuales llegan al equipo de medida u otro gabinete dentro o fuera del edificio. Las acometidas subterráneas deberán estar protegidas contra daños mecánicos de acuerdo con las técnicas indicadas en los métodos de alambrado de las instalaciones eléctricas.

• Conductores de entrada de la acometida

Los conductores de entrada de la acometida son los que están localizados entre las terminales del equipo de medida o desconexión general y el punto de conexión con los conductores de las acometidas aéreas o subterráneas. Cada acometida aérea o subterránea debe alimentar un solo conjunto de conductores de

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entrada de acometida. Los conductores de entrada de la acometida no deberán tener empalmes y deberán estar protegidos contra daños mecánicos de acuerdo con las técnicas correspondientes.

• Cálculo de la acometida

Tanto la acometida como los conductores de entrada de la acometida tendrán el mismo calibre y se calcularán tal como se indica a continuación. Los conductores de la acometida tendrán suficiente capacidad portadora de corriente para manejar la carga calculada según los métodos indicados para el alimentador. El calibre de los conductores de la acometida no podrá ser inferior al No. 8 AWG El conductor neutro no será menor que el mínimo calibre especificado en la tabla 250-94 de la Norma NTC 2050. 3.5 CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO El calentamiento excesivo como resultado de una corriente excesiva, causa que el aislamiento del conductor se deteriore rápidamente, lo que conduce a una falla del aislamiento y al subsecuente corto circuito de línea a tierra o de línea a línea (entre conductores). Por otra parte, las corrientes de corto circuito pueden tener tal magnitud que producen explosiones en los tableros y grandes daños en los equipos, con riesgo frecuente para el personal. Estos daños en los equipos y riesgo para el personal se pueden prevenir con una adecuada protección. El cálculo de las corrientes de corto circuito representa un elemento fundamental en el proyecto de las instalaciones eléctricas en edificios corporativos, ya sea para el dimensionamiento de los dispositivos que se deben usar para interrumpir estas corrientes o bien para el dimensionamiento de las partes auxiliares de la instalación. 3.6 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA La instalación eléctrica de un edificio corporativo, debe disponer de un Sistema de Puesta a Tierra (SPT), en tal forma que cualquier punto del interior o exterior, normalmente accesible a personas que puedan transitar o permanecer allí, no estén sometidos a tensiones de paso de contacto que superen los umbrales de soportabilidad, cuando se presente una falla. Los objetivos de un SPT son: la seguridad de las personas, la protección de las instalaciones, protección de equipos y la compatibilidad electromagnética.

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Las funciones de un sistema de puesta a tierra son: • Garantizar condiciones de seguridad a las personas. • Permitir a los equipos de protección despejar rápidamente las fallas. • Servir de referencia al sistema eléctrico. • Conducir y disipar las corrientes de falla con suficiente capacidad. • En algunos casos, servir como conductor de retorno. • Transmitir señales de RF en onda media. La tensión máxima de contacto aplicada al ser humano, que se acepta en cualquier punto de una instalación, está dada en función del tiempo de despeje de la falla a tierra, según la siguiente formula adoptada de la instrucción técnica complementaria MIE-RAT 13 del Ministerio de Industria y Energía de España.

nc tK

V =

Siendo:

cV = tensión máxima aplicada al ser humano. 72=K y 1=n para tiempos inferiores a 0.9 segundos.

5.78=K y 18.0=n para tiempos superiores a 0.9 segundos e inferiores a 3 segundos. =t Duración de la falla en segundos.

Nota: Salvo casos excepcionales y justificados no se deben tomar tiempos inferiores a 0.1 segundos. Para efectos del diseño de una puesta a tierra, se pueden emplear las siguientes expresiones, para el cálculo de las tensiones de paso y de contacto máximas admisibles, las cuales toman como base una resistencia del cuerpo de 1000 Ohmios, cada pie como una placa de 200 centímetros, una fuerza de 250 N y sρ como resistividad de la capa superficial.

( )VtK

V snpaso

+=

10006

110 ρ

( )VtK

V sncontacto

+=

10005,1

1ρ

Se debe tener presente que el criterio fundamental para garantizar la seguridad de los seres humanos, es la máxima corriente que pueden soportar, debida a las tensiones de paso o de contacto y no el valor de resistencia de puesta a tierra tomado aisladamente. Sin embargo, un

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bajo valor de la resistencia de puesta a tierra es siempre deseable para disminuir el máximo potencial de tierra.

• Diseño de un sistema de puesta a tierra

El diseñador de un sistema de puesta a tierra, deberá comprobar mediante el empleo de un procedimiento de cálculo reconocido por la práctica de la ingeniería actual, que los valores máximos de las tensiones de paso y de contacto aplicadas al ser humano, que calcule para la instalación proyectada, no superen los umbrales de soportabilidad; para ello se debe seguir el siguiente procedimiento básico:

• Investigación de las características del suelo. • Determinación de la corriente máxima de falla a tierra, que debe ser entregada por el

operador de Red para cada caso particular. • Determinación del tiempo máximo de despeje de la falla por los dispositivos de

protección, sin que sobre pase 0,15 segundos. • Investigación del tipo de carga. • Cálculo preliminar de la resistencia de puesta a tierra. • Cálculo de las tensiones de paso y contacto en la instalación. • Evaluar el valor de las tensiones de paso y contacto calculadas con respecto a la

soportabilidad del ser humano. • Investigar las posibles tensiones transferidas al exterior, debidas a tuberías, mallas,

conductores de neutro, blindaje de cables, circuitos de señalización, además del estudio de las formas de mitigación.

• Ajuste y corrección del diseño inicial hasta que se cumpla los requerimientos de seguridad.

• Diseño definitivo.

• Requisitos generales

Los requisitos básicos para instalar un sistema de puesta a tierra en los edificios corporativos son:

• Los elementos metálicos que no formen parte de las instalaciones eléctricas, no podrán ser incluidos como parte de los conductores de puesta a tierra. Este requisito no excluye el hecho de que se deben conectar a tierra, en algunos casos.

• Todos los elementos metálicos que actúan como refuerzo estructural de una edificación

deben tener una conexión eléctrica permanente con el sistema de puesta a tierra general.

• Las conexiones que van bajo el nivel del suelo en puestas a tierra, deben ser realizadas

mediante soldadura exotérmica o conector certificado.

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• Se debe construir una caja de inspección de 30 cm. x 30 cm., o circular de 30 cm. de

diámetro para que las conexiones principales con la puesta a tierra sean accesibles e inspeccionables.

• No se permite el uso de aluminio en los componentes de las puestas a tierra.

• Para sistemas trifásicos de baja tensión con cargas no lineales el neutro puede

sobrecargarse, esto puede conllevar un riesgo por el recalentamiento del conductor, máxime si, como es lo normal, no se tiene un interruptor automático. Por lo anterior, el conductor de neutro, en estos casos debe ser dimensionado con por lo menos el 173% de área respecto de las fases.

• No se debe utilizar en las instalaciones eléctricas el suelo como camino de retorno de

la corriente en condiciones normales de funcionamiento, por lo tanto, no se permitirá el uso de sistemas monofilares, es decir, donde se tiende sólo el conductor de fase.

• Cuando por requerimientos de una edificación o inmueble existan varias puestas a

tierra, todas ellas deben estar interconectadas eléctricamente, según criterio adoptado de IEC-61000-5-2, tal como aparece en la figura 6.

Figura 6. Sistema de puesta a tierra

Fuente RETIE

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• Materiales

Los materiales indispensables para instalar un sistema de puesta a tierra en edificios son: • Electrodos de puesta a tierra Los electrodos de puesta a tierra, deben cumplir los requisitos mostrados en la tabla No.3, adoptados de la norma internacional IEC 60364-5-54 y de la NTC 2050.

REQUISITOS PARA ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA

Divisiones Mínimas Tipo de Electrodo

Materiales Diámetro

mm Área mm2

Espesor mm

Recubrimiento µ m

Cobre 12,7 Acero inoxidable 10 Acero galvanizado en caliente

16 70

Varilla

Acero con recubrimiento electrodepositado de cobre

14 100

Cobre 20 2 Acero inoxidable 25 2

Tubo

Acero galvanizado en caliente

25 2 55

Cobre 50 2 Acero inoxidable 90 3

Fleje

Cobre cincado 50 2 40 Cobre 1,8 para

cada hilo 25

Cable Cobre estañado 1,8 par

cada hilo 25

Cobre 20000 1,5 Placa Acero inoxidable 20000 6

Tabla No.4 Requisitos para electrodos de puesta a tierra

• Los electrodos deben estar constituidos por uno o varios de los siguientes tipos: varillas, tubos, placas o cables.

• El material utilizado debe garantizar la resistencia a la corrosión mínimo por 15 años.

• Los electrodos tipo varilla, deben cumplir los ensayos de doblado y rasgado

establecidos en la norma técnica NTC 2206.

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• El electrodo tipo varilla o tubo debe tener mínimo 2,4 m de longitud y estar enterrado a

2,4 m., además debe estar identificado con el nombre del fabricante, la marca registrada o ambos y sus dimensiones, esto debe hacerse dentro de los 30 cm. de su parte superior, según criterio adoptado de la norma técnica NTC 2206.

• La parte superior del electrodo enterrado debe quedar a mínimo 15 cm. de la

superficie. • Conductor del electrodo de puesta a tierra El conductor para baja tensión, se debe seleccionar con base en la tabla No 250-94 de la NTC 2050. El conductor debe ser seleccionado con la siguiente formula, la cual fue adoptada de la norma ANSI/IEEE 80-2000.

9737,12

cfmm

tIKA =

En donde:

2mmA Sección del conductor en mm2. I Corriente de falla a tierra, suministrada por el OR (rms en kA).

fK Es la constante de la tabla 21, para diferentes materiales y varios valores e Tm.

mT Es la temperatura de fusión. Se aplica para temperatura ambiente de 40°C.

ct Tiempo de despeje de la falla a tierra. La tabla No.4 describe las principales características de los electrodos.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ELECTRODOS

Material Conductividad (%)

Tm Kf

Cobre blando 100 1083 7 Cobre duro 97 1084 7,06 Cobre duro 97 250 11,78 Alambre de acero recubierto de cobre 40 1084 10,45 Alambre de acero recubierto de cobre 30 1084 14,64 Varilla de acero recubierta de cobre 20 1084 14,64 Aluminio grado EC(1) 61 657 12,12 Aleación de aluminio 5005(1) 53,2 652 12,41

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Aleación de aluminio 6201(1) 52,5 654 12,47 Alambre de acero recubierto de aluminio(1)

20,3 657 17,2

Acero 1020 10,8 1510 15,95 Varilla de acero galvanizado 9,8 1400 14,72 Varilla de acero con baño de cinc 8,6 419 28,96 Acero inoxidable 304 2,4 1400 30,05

Tabla No.5 Características de los electrodos • Conductor de puesta a tierra de equipos El conductor de puesta a tierra para los equipos de los edificios corporativos debe cumplir con las siguientes características:

• El conductor para baja tensión, debe cumplir con la tabla No 250-95 de la NTC 2050. • El conductor para media tensión, alta tensión y extra alta tensión, deben seleccionarse

de igual manera que se selecciona el conductor del electrodo de puesta a tierra.

• Los conductores del sistema de puesta a tierra deben ser continuos, sin interruptores o medios de desconexión y cuando se empalmen, estas uniones deben ser certificadas.

• El conductor de puesta a tierra de equipos, debe acompañar los conductores activos

durante todo su recorrido y por la misma canalización.

• La corriente máxima admisible en los conductores del sistema de puesta a tierra, en condiciones de operación normal, no debe sobrepasar los siguientes valores, según criterios adoptados de las normas ANSI/IEEE 80, del Std IEEE 1100 y de la FIPS Pub 94:

o 0,1 amperios, si el circuito es exclusivo para cargas electrónicas y es atendido

sólo por personas calificadas. o 25 mA si el circuito no tiene cargas electrónicas. o 10 A, para subestaciones de alta y extra alta tensión. o Estos valores deben entenderse como asociados a corrientes inevitables, y no

bajo condiciones de funcionamiento anormal, debidas a instalaciones defectuosas.

• Los conductores de los cableados de puesta a tierra que por disposición de la

instalación se requieran aislar, deben ser de aislamiento color verde, verde con rayas amarillas o identificadas con marcas verdes en los puntos de inspección y extremos.

• Antes de efectuar trabajos de conexión o desconexión en los conductores del sistema

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de puesta a tierra, se debe verificar que el valor de la corriente sea cero. • Valores de resistencia de puesta a tierra Un buen sistema de puesta a tierra debe tener una baja resistencia de puesta a tierra para minimizar la máxima elevación de potencial. En este manual, se adoptan los valores máximos de resistencia de puesta a tierra mostrados en la tabla No.5, según normas ANSI/IEEE 80, NTC 2050, NTC 4552.

VALORES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA

Uso para Valor máximo de resistencia de puesta a tierra

Estructuras de líneas de transmisión 20 Ω Subestaciones de alta y extra alta tensión 1 Ω Subestaciones de media tensión en poste 10 Ω Subestaciones de media tensión de uso interior 10 Ω Protección contra rayos 10 Ω Neutro de acometida en baja tensión 25 Ω

Tabla No.6 Valores de resistencia de puesta a tierra

Cuando por valores altos de resistividad del terreno, de elevadas corrientes de falla a tierra o tiempos de despeje de la misma, o que por un balance técnico-económico no resulte práctico obtener los valores de la tabla No.6, se deben medir las tensiones de paso y de contacto y tomar medidas adicionales como:

• Hacer inaccesibles zonas donde se prevea la superación de la tensión de contacto. • Instalar pisos o pavimentos de gran aislamiento. • Aislar todos los dispositivos que puedan ser sujetados por una persona. • Establecer conexiones equipotenciales en las zonas críticas. • Aislar el conductor del electrodo de puesta a tierra a su entrada en el terreno. • Disponer de señalización en las zonas críticas. • Dar instrucciones al personal sobre el tipo de riesgo. • Dotar al personal de elementos de protección personal aislantes.

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4. ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES 4.1 GENERALIDADES Los materiales y elementos mencionados en este manual deben cumplir con las Normas NTC correspondientes, o con las normas internacionales mencionadas en el capítulo 2. No es objetivo de este capítulo establecer las especificaciones de fabricación de un determinado artículo o material utilizado en una instalación eléctrica. El propósito aquí es mencionar algunos parámetros que den al instalador o al propio usuario, elementos para reconocer un determinado artículo o material y juzgar si cumple con los requisitos mínimos para el uso que se le va a dar. 4.2 CONDUCTORES

• Generalidades y clasificación

Todos los conductores deben cumplir con los ensayos a los cuales se refiere la Norma NTC 1099, aplicable a sistemas con tensiones inferiores a 600 V entre fases. El aislamiento termoplástico mencionado en este documento es un compuesto sintético cuyo elemento básico es el cloruro de polivinilo (PVC) o un copolímero de cloruro de vinilo y acetato de vinilo. Básicamente los aislantes termoplásticos más empleados son:

• El denominado clase T, que es un aislante no inflamable y de uso para casos en que la temperatura no supere los 60C.

• El clase TW, resistente a la humedad, no inflamable y de uso permitido si no se somete a temperaturas mayores de 60C.

• El clase THW, resistente al calor y a la humedad, no inflamable y de uso permitido si no se somete a temperaturas mayores de 90C.

• El clase THWN, resistente al calor y a la humedad y de uso permitido cuando no está sometido a una temperatura superior a 90C. Posee cubierta de nylon.

• El clase THHN, resistente a altas temperaturas y humedad, de uso permitido cuando no está sometido a una temperatura superior a 90C. Posee cubierta de Nylon.

• Marcación o identificación de los conductores

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Todos los conductores deberán estar marcados de fábrica con la siguiente información.

• Tensión máxima de funcionamiento para la cual ha sido aprobado. • Las letras apropiadas según el tipo de aislamiento del alambre o cable. • El nombre o distintivo mediante el cual se puede identificar fácilmente al fabricante u

organización responsable del producto. • El calibre (en mm2 o sistema AWG).

Los conductores (alambres y cables) mono multipolares con aislante de caucho o termoplástico deben estar identificados con marcas permanentes en su superficie a intervalos no mayores de 0,60 m. 4.3 TUBOS Y TUBERÍAS A continuación, se presentan las principales características de fabricación de los tubos y tuberías comúnmente utilizados en la construcción de las instalaciones eléctricas.

• Tubo metálico

Este tubo, que puede ser del tipo rígido (o pesado) o del tipo intermedio (o liviano), es un tubo al cual después de cortarse en el proceso de fabricación, se le ha aplicado un procedimiento de roscado en sus extremos. Los tubos fabricados en materiales ferrosos o no ferrosos, deberán tener una longitud normalizada de 3 m, incluyendo su unión; su interior debe ser completamente liso y sin rugosidades. Su acabado exterior podrá ser, para el caso de los fabricados en acero, en pintura o galvanizado dependiendo del tipo de aplicación o condiciones del medio en el cual van a instalarse. Si son de material no ferroso resistente a la corrosión, deben llevar marcas adecuadas. Además deben estar clara y permanentemente identificados.

• Tubo rígido no metálico

Este es un tubo de plástico, generalmente PVC, rígido, resistente a los químicos atmosféricos, a la humedad, a los impactos y a deformación por calor. La unión a los accesorios, a las cajas y los empalmes se hace con solventes y pegantes apropiados, especificados para este fin. Debe tener una marca permanente, clara y durable, por lo menos cada 3 m. El tipo de material debe estar también incluido en la marca, a menos que sea identificable a la vista. Para el tubo rígido no metálico admitido para uso no subterráneo (el de PVC), estas marcas serán permanentes; si es para uso subterráneo, dichas marcas serán lo suficientemente durables

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para permanecer legibles hasta que el material esté instalado. El espesor de los tubos debe ser uniforme y no debe ser inferior, para cada diámetro respectivo, al indicado en la Norma NTC 1630, para el caso de los tubos de PVC.

• Tubería eléctrica metálica

Es una canalización de sección circular uniforme, también denominada tubería eléctrica liviana o EMT, construida con material ferroso o no ferroso que se acopla mediante accesorios prefabricados para instalación por medio de tornillos que hacen presión sobre la tubería, ya que esta tubería no permite el roscado. Los tramos rectos de tubería deberán tener una longitud normalizada de 3 m. Tanto la tubería como las curvas prefabricadas, deben tener una sección circular uniforme y su interior estar libre de rugosidades. La tubería deberá tener un acabado exterior tal que permita a lo largo del tiempo, diferenciada del tubo metálico rígido después de la instalación. Además dicho tratamiento debe garantizar una gran durabilidad. Para el caso de las tuberías de acero fabricadas en el medio local, el acabado exterior es galvanizado.

• Tubería eléctrica no metálica

Es una canalización construida en PVC, resistente a la humedad y los químicos, de sección circular, flexible y corrugada, con accesorios integrados o asociados. Debe estar especificada claramente la temperatura para la cual está diseñada; no debe instalarse a temperaturas superiores a 50C. El material debe ser homogéneo a través de la pared y uniforme en color y densidad. La superficie debe estar exenta de grietas, fisuras, perforaciones o incrustaciones de material extraño o defectos que puedan dañar los conductores. Deber cumplir con los requisitos y ensayos estipulados en las Normas NTC 979 y NTC 1630.

• Tubería metálica flexible

Como su nombre lo indica, es un tipo de canalización metálica, flexible, de sección circular, impermeable y desprovista de chaqueta exterior, la cual es utilizada para ciertas aplicaciones especificas, particularmente en las señaladas en los artículos 300-22 (b) y (c) del Código Eléctrico Nacional, relacionados con el cableado por ductos, y otros espacios para el manejo de aire acondicionado, pues al no estar dotada de cubierta exterior, previene que en caso de incendio puedan introducirse a los recintos, a través de los sistemas de ventilación, gases tóxicos de combustión, como pudiera ocurrir con otras tuberías flexibles impermeables, tales como el tubo metálico flexible hermético a los líquidos. Igualmente es muy utilizada como

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canalización de los conductores derivados para la alimentación de los artefactos de alumbrado, desde las cajas de conexión correspondientes.

• Tubo metálico flexible

A diferencia de la tubería metálica flexible, el tubo metálico flexible es una canalización no hermética, pues está construida mediante un proceso de arrollamiento helicoidal de fleje metálico. Este tubo es básicamente la cubierta de un cable armado (ver sección 333 de la Norma NTC 2050).

• Tubo metálico flexible hermético a los líquidos

Este tipo de tubo, extensivamente utilizado en aplicaciones industriales, es simplemente un tubo metálico flexible recubierto con una chaqueta no metálica hermética a los líquidos y resistente a los rayos del sol, el cual está especialmente indicado para utilización en sitios húmedos o expuestos a vapores o aceites minerales, con una temperatura no mayor de 60C. No está aprobado para utilización en sitios donde esté expuesto a gasolina o a cualquier otro solvente similar que pueda atacar su cubierta, a menos que esté identificado expresamente para ello.

• Tubo no metálico flexible hermético a los líquidos

Es una canalización de sección circular de cualquiera de los siguientes tipos: Una superficie interior lisa, con una cubierta exterior independiente superpuesta y con anillos metálicos de refuerzo entre una y otra; un cuerpo integral con su superficie interior lisa y con un refuerzo metálico incorporado dentro de l; o una superficie corrugada, tanto externa como internamente, sin refuerzos metálicos incorporados. Este tubo debe estar fabricado con materiales resistentes al fuego. 4.4 CAJAS A continuación se presenta un resumen de las características mínimas de fabricación que deben tener las cajas utilizadas en una instalación eléctrica para las salidas, empalme o paso, según su uso, tanto metálicas como no metálicas.

• Cajas metálicas

Las cajas y accesorios metálicos utilizados con ellas deberán ser resistentes a la corrosión o deberán estar galvanizados, esmaltados o recubiertos en forma apropiada tanto por fuera como por dentro para impedir la corrosión. Las cajas utilizadas en salidas para aparatos de alumbrado y tomacorrientes serán

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especialmente diseñadas para ese uso. En toda salida para uso exclusivo en alumbrado, la caja deber estar fabricada de forma tal que pueda fijarse a ella el aparato de alumbrado. Las cajas para salidas no tendrán una profundidad interior menor de 13 mm. Las cajas destinadas a contener artefactos de montaje a ras, tendrán una profundidad interior no menor de 2.4 mm. Las chapas de acero para cajas y accesorios de un volumen no mayor de 1,6 dm3 deberán tener un espesor no menor de 1,6 mm. La pared de una caja de hierro maleable y fundido o moldeado permanentemente fundido en aluminio, latón o bronce ser de un espesor no menor de 2,4 mm. Otras cajas de metal fundido tendrán un espesor no menor de 3,2 mm. Las cajas metálicas de volumen mayor de 1,6 dm3 deberán protegerse por dentro y por fuera contra la corrosión. Su diseño y construcción será tal que asegure una amplia resistencia y rigidez. Si son construidos con láminas de acero, el espesor del metal no ser menor de 1,5 mm. Las tapas pueden ser de láminas planas de una sola pieza, aseguradas a las cajas por tornillos o pernos en lugar de bisagras. Las cajas que tengan tapas de esta forma se podrán utilizar solamente para contener empalmes de conductores o para facilitar el tiro de conductores y cables. No estarán destinadas para contener suiches, cortacircuitos, contactores u otros dispositivos de control. Las tapas metálicas serán de un espesor no menor que el especificado para las paredes de las cajas o accesorios correspondientes del mismo material con las cuales estén diseñadas, o estarán recubiertas de material aislante sólidamente adherido de un espesor no menor de 0,8 mm. Podrán utilizarse tapas de porcelana o de otro material aislante aprobado, si son de forma y de espesor tales que ofrezcan la protección y solidez requerida.

• Cajas no metálicas

Las cajas no metálicas con un volumen no mayor de 1,6 dm3 podrán usarse exclusivamente en los siguientes casos: Instalaciones a la vista con los conductores sobre aisladores, instalaciones ocultas con los conductores sobre aisladores o en tubería, instalaciones con conductores con cubierta no metálica, con tubería eléctrica no metálica y con tubos rígidos no metálicos. Las cajas no metálicas con un volumen mayor de 1,6 dm3 podrán utilizarse con canalizaciones metálicas y cables con cubierta metálica. En este caso, se deberán proveer medios de unión integral entre todas las entradas roscadas. Los soportes u otros medios de montaje para cajas no metálicas estarán fuera de la caja, o la caja deber construirse de manera tal que impida el contacto entre los conductores y los tornillos de fijación. Las cajas para salidas en las cuales se instalarán artefactos, estarán dotadas de fábrica de los receptáculos adecuados para los tornillos de fijación. El sistema y material de estos receptáculos deber garantizar que no se altere su rosca con varias operaciones de instalación del artefacto.

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Las cajas deberán estar fabricadas en un material resistente al impacto y auto extinguible y estarán aprobadas para su utilización en la aplicación que se les piense dar.

• Identificación con marcas

Todas las cajas deben marcarse de manera visible y duradera con el nombre del fabricante o la marca registrada. 4.5 BANDEJAS PORTACABLES Un sistema de bandejas portacables, que incluye bandejas tipo escalera, bandejas tipo canal ventilado, bandejas de fondo sólido, canales y otras estructuras similares, es una unidad o conjunto de unidades o secciones y sus accesorios formando un sistema estructural rígido, usado para soportar conductores eléctricos. El sistema portacables estar conformado por las bandejas propiamente dichas y por los elementos complementarios, tales como: codos, curvas, derivaciones, cruces, reducciones, etc., de tal forma que se conforme un sistema integral mecánicamente continuo y uniforme. Las bandejas portacables son fabricadas generalmente en lámina metálica, pero se permite la utilización de bandejas no metálicas en áreas corrosivas y en aquellos casos en los cuales se requiera aislamiento de tensión. Las bandejas deben tener una resistencia y rigidez suficientes para proporcionar el soporte adecuado para todo el cableado que van a contener. No deben presentar bordes cortantes, rebabas o salientes que puedan llegar a dañar el aislamiento o cubierta de los conductores y deberán estar dotadas de rieles laterales o elementos estructurales equivalentes, los cuales tendrán como mínimo una altura libre de 50 mm. Las bandejas tipo escalera deberán fabricarse en tramos rectos de 2.4 m de longitud y en anchos normalizados entre 0.1 y 0.6 m, la distancia máxima entre peldaños será de 0.25 m. Según los requerimientos del medio en el cual se van a instalar las bandejas, ellas podrán tener un acabado en galvanizado o en pintura. En el primer caso, éste será del tipo de galvanizado en caliente, aplicado según la Norma NTC 2076; en el segundo caso, el tipo de pintura y sistema de aplicación dependerá fundamentalmente de las condiciones de la instalación. 4.6 DISPOSITIVOS

• Suiches o interruptores no automáticos

Un suiche o interruptor no automático, es el dispositivo de accionamiento manual capaz de conectar o desconectar la corriente eléctrica de un circuito de alumbrado o similar.

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Los interruptores deben estar fabricados con materiales que garanticen un buen funcionamiento, durabilidad y diseñados de manera que cumplan con los requisitos establecidos en la Norma NTC 1337. Su construcción debe ser tal que en condiciones normales de operación, las partes vivas no las alcance a tocar la persona que lo accione; la tapa que los cubre debe estar bien sujeta para que no se desplace ni se mueva de su sitio. Si se usa una caja metálica que contenga el mecanismo de operación, debe estar recubierta de material aislante, resistente al arco que se produce durante la operación. No debe desarrollarse cortocircuito o falla a tierra en el momento de producirse el arco en la operación. Los terminales para conexión de alambres o cables deben ser tales que éstos se puedan conectar apropiadamente. Cuando se utilicen los tornillos para asegurar el alambre o el cable con su cabeza, deben ser tornillos para metal, de cabeza cilíndrica ranurada con la parte inferior de la cabeza diseñada de forma que permita asegurar firmemente el conductor. El tornillo debe ser e! apropiado para la corriente nominal que maneja el equipo. Los tornillos terminales no se deben utilizar para fijación de otras partes, a menos que estén provistos de un medio que no permita que se afloje la unión de estas partes mientras se conecta o desconecta un alambre o cable. Los terminales de los interruptores de 3 y 4 vas deben marcarse claramente para evitar conexiones erróneas de los conductores. Los aisladores para soportar los accesorios conductores de corriente deben ser de porcelana, resinas fenólicas, resinas ricas o materiales similares altamente no higroscópicos, resistentes al calor y no inflamables. El materia! del dispositivo de operación manual debe cumplir con los requisitos de la Norma NTC 1337 Las distancias entre los huecos de anclaje a la caja deben estar de acuerdo con lo especificado en la Norma NTC 1337 Las distancias de aislamiento no deben ser menores de 3 mm, exceptuando las partes metálicas fijas sobre las cuales no haya peligro de depósitos de limaduras de metal, donde la distancia puede ser hasta de 1,5 mm, excepto en los puntos de conexión de los conductores.

• Tomacorrientes y clavijas

Se entiende por tomacorriente al dispositivo de contacto tipo hembra instalado en una salida para que un equipo se conecte a el; y por clavija, al dispositivo de contacto terminal tipo macho de un equipo, a través del cual éste se alimenta del tomacorriente. Este numeral cubre las clavijas (enchufes), tomacorrientes, tomas múltiples (de varias salidas),

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tomacorrientes a prueba de agua que no sean de usos especiales y tomacorrientes a prueba de inmersión. Los valores nominales y la disposición de polos deben ser los especificados en la Norma NTC 1650 y los elementos deben estar fabricados con materiales que cumplan con los requisitos establecidos en dicha norma. Los contactos hembra y macho deben estar fabricados y diseñados de tal forma que garanticen una correcta conexión eléctrica. Su construcción debe ser tal que en condiciones normales de servicio las partes vivas no las alcance a tocar la persona que los opere. Las partes fijas como las metálicas conductoras y los accesorios del cuerpo, deben estar montadas firmemente de tal forma que no se aflojen en condiciones normales de servicio. El orificio de entrada de los cables o alambres no debe causar daos al aislamiento de los mismos. En las clavijas y tomacorrientes desarmables, las partes de ensamble deben encajar perfectamente entre s, asegurando su montaje. Los terminales y tornillos terminales a los cuales se conecten los cables o alambres, deben estar construidos de manera que el calibre de los cables y alambres estén de acuerdo con la corriente nominal y puedan conectarse en forma apropiada. Los tornillos terminales deben ser de bronce o latón; sin embargo, los tornillos diseñados para no soportar directamente el paso de corriente, pueden ser de acero cincado. Los tornillos de fijación de los conductores no pueden servir para la fijación de otros elementos. En ningún caso un tornillo debe cumplir mas de una función. Las dimensiones de los tornillos terminales y de puesta a tierra deben ser los apropiados para manejar la corriente nominal del equipo. Los accesorios metálicos conductores de corriente as como los remaches y similares que sean utilizados para la unión entre partes conductoras de corriente, deben ser de cobre o con aleaciones de cobre con un mínimo de 70% de cobre. Los accesorios de puesta a tierra a los cuales se fijen los contactos (hembra o macho) de puesta a tierra y las partes metálicas de fijación de accesorios que no soporten el paso de la corriente, deben ser de metal inoxidable o de acero galvanizado electrolíticamente con un espesor mínimo de 3,8 x 10-3mm. Las partes de resorte o aprisionamiento deben ser de acero, bronce fosforado o acero inoxidable. Los tomacorrientes a prueba de lluvia, además de lo especificado anteriormente deberán cumplir con lo siguiente:

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• Las aberturas para las entradas de conductores, para el montaje y en general para cualquier tipo de abertura en el cuerpo del enchufe, deben haberse diseñado de modo que no permitan la penetración de agua en el interior del elemento.

• El tomacorriente debe estar diseñado de forma que cuando no esté conectada una clavija, se impida el paso de agua a través de los agujeros de los contactos hembra por medio de una tapa o por cualquier método adecuado.

Los elementos a prueba de inmersión, además de lo especificado anteriormente deberán cumplir con lo siguiente:

• Su construcción debe ser tal que bajo condiciones normales de servicio se impida la penetración del agua en el interior del elemento.

• Al conectar la clavija en el tomacorriente, ésta debe asegurarse mediante una unión roscada o similar, en tal forma que no pueda retirarse mediante una simple tensión mecánica hacia afuera.

• El material usado como sellante debe ser caucho sintético o similar, resistente al envejecimiento y al deterioro. Los materiales metálicos expuestos al agua deben ser resistentes a la oxidación o previamente tratados con un método anticorrosivo.

• Rosetas

La roseta o portalámpara es un equipo eléctrico que da soporte mecánico a una bombilla y continuidad eléctrica para que la bombilla pueda alimentarse de un circuito dado. Salvo que se instalen a una altura no menor de 2,40 m por encima del piso, las rosetas, as como otros aparatos de alumbrado, no deberán tener partes activas normalmente descubiertas. La cubierta exterior debe estar fabricada con material aislante; porcelana o material similar, no inflamable, resistente al calor y a la humedad. El casquillo debe estar fabricado de forma que garantice un contacto eléctrico óptimo con el casquillo de la bombilla que alberga. Debe tener el tamaño apropiado para las dimensiones de las bombillas indicadas en la Norma NTC 189. La parte roscada y el contacto central deben estar construidos de material no ferroso y similar al material del casquillo de la bombilla, de modo que su contacto no propicie la acción galvánica. La parte externa del casquillo y la cabeza deben tener un revestimiento de material aislante que impida que una persona se ponga en contacto con ellas, al instalar la bombilla. El revestimiento debe prevenir que cualquier parte de la base de la bombilla que transporte corriente quede descubierta cuando esté colocada.

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No deben instalarse rosetas con fusibles ni rosetas desarmables en las que pueda cambiarse la polaridad. Las rosetas empleadas en lugares húmedos o mojados deben ser aprobadas y estar marcadas para instalación a la intemperie. La capacidad de las rosetas ser como mínimo de 660 vatios, su tensión nominal de 250 voltios y su corriente nominal de 6 amperios como mínimo. Las rosetas para instalaciones a la vista estarán provistas de bases que tengan por lo menos dos orificios para los tornillos de soporte, tendrán suficiente altura para mantener los conductores y terminales a, por lo menos, una distancia de 13 mm de la superficie sobre la cual está hecha la instalación y dispondrán de un saliente de material aislante debajo de cada terminal para evitar que la distancia entre los conductores y la superficie de tendido llegue a ser menor de 13 mm. Las rosetas para uso con cajas o canalizaciones tendrán bases suficientemente altas para mantener los conductores y terminales al menos a 10 mm de la superficie de tendido. 4.7 TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN Se refiere este numeral a las especificaciones mínimas de fabricación que deben tener los gabinetes de los tableros de distribución, en los cuales se instalarán los interruptores para protección de los circuitos laterales.

• Lámina

La lámina debe ser de acero, fabricada con el proceso de estirado en frío y debe ser como mínimo calibre No. 18USG para la caja y No. 20USG para la tapa. Debe aplicarse el mismo tratamiento de pintura y tropicalización dado a los gabinetes de medida y garantizarse que el material tenga las mismas características que el especificado para éstos.

• Estructura

Deben tener una estructura completamente rígida y auto soportada. El proceso de elaboración debe garantizar protección contra la corrosión en bordes y uniones. No deben tener ningún tipo de acabado con esquinas cortantes o rebabas que puedan causar daños en el revestimiento de los conductores. Las paredes deben tener pretroquelados (“knock-outs”) para el paso de tubos de canalización eléctrica y la tapa debe tener pretroquelados (ventanas) para los interruptores que puedan removerse fácilmente dependiendo del circuito a utilizar, o incluir tapas plásticas de fácil remoción, para retirar de acuerdo con la cantidad de circuitos que se utilicen o reponer en caso de necesidad.

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La tapa también debe ser de fácil remoción, de modo que el cambio o reparación de cualquier componente interno se pueda hacer con seguridad, facilidad y rapidez. En la puerta debe proveerse el medio adecuado para identificación de los circuitos.

• Barras

Deberán fabricarse en platinas de cobre electrolítico, con una capacidad de corriente nominal de acuerdo con la aplicación específica. Las barras deben estar rígidamente montadas y colocadas de forma que no corran peligro de daño ni de sobrecalentamientos por efectos inductivos. Las barras de un tablero trifásico deberán disponerse de forma que, mirando el tablero de frente, la secuencia de fases sea A, B, C del frente hacia atrás, de arriba hacia abajo o de izquierda a derecha. Adicionalmente a las barras para las fases, se deber instalar barras independientes para el neutro y para la tierra. La barra para el neutro ser aislada, ir montada en la parte inferior del tablero, estar dotada de las terminales o tornillos necesarios para la conexión de los conductores de neutro, tanto de acometida como de cada uno de los circuitos laterales, y tendrá como mínimo una capacidad de corriente igual al 50% de la capacidad de las barras para las fases. Los gabinetes serán puestos a tierra de la forma especificada en la sección 250 o el artículo 384-3 (c) de la Norma NTC 2050; se proveer y colocar dentro del gabinete, una barra terminal aprobada como conductor de puesta a tierra del equipo, para la conexión de todos los conductores de puesta a tierra de los alimentadores y de los circuitos laterales, cuando el tablero se usa con canalizaciones no metálicas o cuando existan conductores separados de puesta a tierra. La barra deber estar conectada físicamente a la estructura del tablero y deber tener los terminales o tornillos necesarios para la conexión de todos los conductores de puesta a tierra.

• Espacio y separaciones mínimas

El espacio para curvatura de los conductores y acomodamiento de los mismos en el tablero deber cumplir con lo especificado en el artículo 384-25 de la Norma NTC 2050. Las separaciones mínimas entre componentes del tablero deberán ser las indicadas en el artículo 384- 26 de la Norma NTC 2050.

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5. CARACTERIZACIÓN DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA La necesidad de la potencia eléctrica comienza a ser importante cuando se ve la necesidad de proteger los equipos a las perturbaciones. Un alto nivel de calidad de potencia eléctrica es entendido como un nivel bajo de perturbaciones, sin embargo, un alto grado de tolerancia del equipo a estas perturbaciones puede ser una solución eficaz. 5.1 GENERALIDADES La calidad de la potencia eléctrica esta definida como el grado en el cual la distribución y utilización de potencia eléctrica afecta el rendimiento de las cargas. Calidad de servicio es un mejor término, debido a que calidad de la potencia eléctrica sugiere que la potencia puede ser buena o mala. La potencia es simplemente la razón de generación o razón de flujo de energía. En la práctica, la energía puede ser medida en unidades como: Joule (J), Watio-segundo (Ws), Kilowatio-hora (kWh), Caloría (cal) o unidad térmica Británica (Btu). La calidad de la potencia eléctrica es concebida propiamente como la calidad de un producto, el cual es la energía eléctrica. En el estudio de la Calidad de la Potencia Eléctrica se incluyen los fundamentos que justifican la necesidad de revisar distintos conceptos relacionados con la operación de los sistemas eléctricos, dentro de estos conceptos se tienen como relevantes las variaciones de voltaje que se presentan y afectan los dispositivos con microelectrónica. Otros problemas son las distorsiones de voltaje y corriente (armónicos), los transitorios (descargas atmosféricas, desconexión de bancos de capacitores) y los flickers en las instalaciones. 5.2 ORIGEN DE LAS PERTURBACIONES

Los problemas asociados con calidad de la potencia poseen diferentes orígenes:

• Medio ambiente o factores externos

Relacionado con los fenómenos atmosféricos a los que está expuesta cualquier red eléctrica. (Descargas eléctricas asociadas con la probabilidad de incidencia de rayos).

• El sistema eléctrico

Cuando los problemas o perturbaciones se originan en el mismo sistema eléctrico, se pueden clasificar como de falla natural de equipos de la red de potencia (transformadores, cables,

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aislantes, seccionadores, interruptores de potencia, etc), perturbaciones por maniobras de equipos o la propagación de armónicos en fenómenos de resonancias y de transmisión de impulsos en la red de suministro.

• Usuarios

Las perturbaciones producidas por los usuarios conectados al sistema eléctrico, son problemas asociados con armónicos, asimetría de cargas, flickers y en general consecuencias propias de las cargas conectadas a la red.

En general los problemas de calidad de energía en los sistemas eléctricos están asociados con fenómenos tales como:

• Descargas eléctricas atmosféricas: rayos. • Actividades de maniobra en alta, media y baja tensión. • Corto circuitos. • Sobretensiones y subtensiones. • Switcheo de bancos de condensadores. • Armónicos. • Efectos de resonancia y ferroresonancia. • Variaciones abruptas de carga. • Interferencia electromagnética (ruido de modo normal y modo común). • Interferencia por radiofrecuencia. • Variaciones de frecuencia. • Tensiones desequilibradas. • Flicker. • Interrupciones de corta dirección. • Interrupciones de larga dirección. • Mala coordinación de protecciones. • Sistemas de puesta a tierra deficientes. • Asimetría de cargas.

5.3 NORMATIVIDAD DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA Las normas más utilizadas en el mundo son las americanas y las europeas. Las americanas son recomendaciones del IEEE, no tienen característica de código o norma de cumplimiento obligatorio. Las europeas provienen de dos entidades de normalización: IEC (Comisión Internacional Electrotécnica) y CENELEC (Comité Europeo de Normalización Electrotécnica). Las normas europeas son recomendaciones de acuerdo al estado del arte, son la base de la armonización entre las leyes en todos los países miembros de la CE y su legislación y aplicación en esos países es de carácter obligatorio.

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Las normas europeas e internacionales (IEC-EN) se refieren a la emisión, inmunidad y los problemas de compatibilidad electromagnética. En cuanto las recomendaciones del IEEE lo hacen hacia el control de emisión y calidad y seguridad de las instalaciones para prevenir problemas de calidad de la potencia. La directiva de compatibilidad electromagnética (EMC Directive 89/336/EEC) de la CEE (Comunidad Económica Europea) establece que los aparatos producidos en los países de la comunidad deben construirse de tal manera que las perturbaciones electromagnéticas que generan estén por debajo de un nivel que les permita a los equipos de radio y telecomunicaciones y a otros aparatos sensibles operar normalmente. 5.4 TRANSITORIOS DE VOLTAJE La mayoría de problemas con los equipos sensibles en voltajes son ocasionados por perturbaciones severas de tipo transitorio, momentáneo, cambios rápidos en el voltaje o interrupciones momentáneas. Estos equipos también requieren que la frecuencia se mantenga dentro de ciertos limites (±0.5 Hz), la tasa de variación de la frecuencia menor de 1 Hz/seg., la distorsión de la onda dentro del 5% y el desbalance de voltaje menor que 3%. En el estudio de transitorios de voltaje es importante estudiar las descargas atmosféricas ya que estas generan sobrevoltajes o alteraciones importantes en la onda de voltaje. Ciertas maniobras dentro de las instalaciones de los usuarios, pueden causar perturbaciones que afectan la calidad del voltaje y del servicio, estas perturbaciones pueden magnificarse cuando en el caso de una operación de un banco de condensadores la oscilación transitoria excita el circuito LC formado por el transformador del usuario y el condensador de bajo voltaje, en cuyo caso una oscilación de alta magnitud puede ocurrir en el barraje del usuario. Los transitorios magnificados tienen una energía significativa que puede causar fallas en los dispositivos de protección, equipos electrónicos, condensadores y otros aparatos.

• Tipos de transitorios

• Impulso Es un cambio repentino de potencia a una frecuencia distinta de la fundamental, es unidireccional en su polaridad (+ ó -). Normalmente son caracterizadas por sus tiempos de cresta y cola, la causa más común son las descargas atmosféricas. Ellos involucran altas frecuencias, por esto son amortiguados rápidamente por la componente resistiva del circuito y no son conducidos a largas distancias desde su fuente. Pueden excitar la resonancia de los circuitos y producir transitorios oscilatorios.

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• Oscilatorios Son transitorios cuyo valor instantáneo de voltaje cambia rápidamente de polaridad. Siempre son ocasionados por maniobra de equipos, tales como desconexión de líneas y bancos de capacitares, cada uno de ellos tiene un rango de tiempo y de frecuencia característica, tal como se muestra en la siguiente tabla.

CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSITORIOS OSCILATORIOS

CATEGORÍA MAGNITUD DURACIÓN TÍPICA Baja frecuencia < 5 kHz 0.3 – 50 uMs

Media frecuencia 5 – 500 kHz 20 us Alta frecuencia 0 – 5 kHz 5 us

Tabla No.7 Clasificación de los transitorios oscilatorios

Tanto los impulsos como los oscilatorios tienen un efecto destructivo ya que involucran grandes cantidades de energía. 5.5 DISTORSIÓN DE LA FORMA DE ONDA Es una deformación de la onda senoidal ideal a la frecuencia fundamental, principalmente caracterizada por el contenido espectral de la desviación. Los principales tipos de distorsión en la forma de onda son:

• Componente de CD

Es la presencia de corriente directa en un sistema de corriente alterna, este fenómeno puede ser causado por la presencia en la red de rectificadores de media onda o aparatos que incluyan diodos.

• Armónicos

Los armónicos son corrientes o voltajes senoidales con frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Por ejemplo si la frecuencia fundamental es 60 Hz, entonces la segunda armónica es 120 Hz, la tercera es 180 Hz, etc. Los armónicos son creados por cargas no lineales que despliegan pulsos abruptos de corrientes en lugar de una sinusoidal. Estos pulsos causan distorsión en la forma de onda de corriente la cual en el retorno causa armónicos de corriente por flujo en otras partes del sistema de potencia.

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• Notching

Es un disturbio periódico del voltaje causado por la operación normal de aparatos de electrónica de potencia cuando se realiza la conmutación de una fase a otra. La causa más común de este fenómeno son los convertidores trifásicos, ya que al realizar la conmutación entre cada fase, se está provocando un corto circuito.

• Ruido

La corriente eléctrica no siempre es lo único que fluye por las líneas de transmisión de energía; también es posible que viaje interferencia electromagnética (EMI) e interferencia de radiofrecuencias (RFI). Esa interferencia, llamada ruido, perturba las ondas de electricidad; y en ocasiones es tan fuerte que, según Tripp Lite, ocasiona errores en los archivos ejecutables y de datos del computador, daña los componentes del disco duro (el dispositivo del PC en el que se guarda la información y los programas) y genera estética y 'nieve' en los televisores y en el monitor del computador.

Son señales eléctricas en un ancho de banda menor a 200 kHz superpuestas a la señal fundamental de corriente o voltaje del sistema. En los sistemas de potencia, puede ser ocasionado por aparatos de electrónica de potencia, circuitos de control y cargas con rectificadores de estado sólido. El ruido provoca incorrectas transferencias de datos, errores de impresión, teclado, ratón, monitores, programas, corrupción de datos y pueden dañar las propias fuentes de alimentación de los ordenadores. Existen dos clases de ruido, estos se describen a continuación:

• Ruido de modo común: Este tipo de ruido es más frecuente, debido a que es provocado por otras cargas conectadas directamente a la misma instalación eléctrica, que no cuenta con tierra física adecuada o existen desbalances de cargas. Esto puede ocasionar que cuando se enciendan o apaguen cargas dentro de la misma línea, los picos y transientes de voltaje sean conducidos por el propio neutro o tierra física hasta los equipos electrónicos, ocasionando con esto daños considerables a sus inversiones.

• Ruido de modo normal: El ruido de modo normal es provocado básicamente por encendidos y apagados de cargas en la red eléctrica con el que se crean fuertes picos y transitorios de voltaje.

5.6 ARMÓNICOS

Los problemas por distorsión armónica no son nuevos ni para las compañías de distribución eléctrica ni para los sistemas industriales. De hecho, la distorsión fue observada por los

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operadores de las compañías de distribución a principios de la primera década de este siglo. Típicamente, la distorsión era ocasionada por cargas no lineales conectadas a la red de distribución.

La introducción de convertidores de potencia confiables y eficientes ha ocasionado un aumento elevado en el número de dispositivos generadores de armónicos lo que ha resultado en su dispersión sobre todo el sistema de potencia. El término "convertidor estático de potencia", se refiere al dispositivo semiconductor que convierte potencia de una frecuencia en potencia de otra frecuencia. Los tipos de convertidores mas comunes en la industria son el rectificador, convertidor de potencia ac en dc, y el inversor que convierte potencia dc en ac.

Los armónicos son corrientes o voltajes senoidales con frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Por ejemplo si la frecuencia fundamental es 60 Hz, entonces la segunda armónica es 120 Hz, la tercera es 180 Hz, etc. Los armónicos son creados por cargas no lineales que despliegan pulsos abruptos de corrientes en lugar de una sinusoidal. Estos pulsos causan distorsión en la forma de onda de corriente la cual en el retorno causa armónicos de corriente por flujo en otras partes del sistema de potencia.

• Clasificación de los armónicos

Cada armónico tiene un nombre, frecuencia y secuencia. La secuencia se refiere al fasor de rotación con respecto a la fundamental (F), por ejemplo, en un motor de inducción, una secuencia positiva de armónica generara un campo magnético que rotara en la misma dirección de la fundamental. Una secuencia de armónica negativa rotara en la dirección inversa. Las primeras nueve armónicas con sus efectos son listadas a continuación: Nombre F 2da. * 3ra. 4ta. * 5ta. 6ta. * 7ma. 8va. * 9na. Frecuencia 60 120 180 240 300 360 420 480 540 Secuencia + - 0 + - 0 + - 0

Tabla No.8 Clasificación de los armónicos

Armónicas pares desaparecen cuando las ondas son simétricas (típicos en circuitos eléctricos). Secuencia Rotación Efectos Positiva Hacia adelante Calentamiento de conductores, circuitos breakers, etc. Negativa Reversa Sobrecalentamiento + problemas del motor

Cero Ninguna Calentamiento, + adición en el neutro de un sistema de 3 fases.

Tabla No.9 Efectos de los armónicos según su secuencia

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• Efectos de los armónicos

Los efectos de los armónicos se pueden dividir en la siguiente forma: • En Bancos de Condensadores:

o Sobretensiones o Mayores pérdidas o Sobrecalentamiento o Efecto corona o Pérdida de vida útil o Quema de fusibles

• En Máquinas rotatorias: o Sobrecalentamiento o Oscilaciones mecánicas o Mayores corrientes de Eddy o Cambios en la distribución del flujo magnético

• En Transformadores:

o Mayores pérdidas en el cobre y núcleo o Sobrecalentamiento o Cambio en la capacidad nominal del transformador

Los voltajes y las corrientes armónicas en sistemas de potencia son responsables de: • Quema de fusibles • Falla de aislamiento de equipos • Sobrecalentamiento • Operación y daño de pararrayos • Inducciones peligrosas en estructuras metálicas • Interferencia con PLC • Interferencia telefónica • Mayores pérdidas • Interferencias con señales de control • Problemas de operación en interruptores • Malfuncionamiento en relés de protección • Excesivas corrientes por neutros Las principales normas actualmente en vigencia en cuanto al tratamiento de armónicos son la IEEE 519 e IEEE 555. Ambas manejan de manera especial a los clientes industriales. Entre sus diferencias se encuentra que la IEEE 519 especifica la impedancia de armónicos mientras la IEEE 555 supone una impedancia constante. La IEEE 519 es más completa contando con aspectos como el limite de armónicos que cada equipo debe cumplir, considera los armónicos

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producidos por cargas individuales y cubre los niveles de emisión y compatibilidad (mas no inmunidad), mientras que la IEEE 555 no tiene nada a este respecto. 5.7 FLUCTUACIONES DE VOLTAJE Se dice que hay fluctuaciones de voltaje cuando se producen variaciones periódicas o series de cambios aleatorios en la tensión de la red eléctrica. A su vez, las variaciones de voltaje se definen como las variaciones del valor eficaz o valor de pico de voltaje entre dos niveles consecutivos que se mantienen durante un tiempo finito no especificado. Las fluctuaciones de voltaje regularmente no exceden el rango de 0.95 – 1.05 p.u. Comúnmente, se expresan como un porciento del valor de la fundamental. Este efecto es provocado por cargas que presentan variaciones continuas y rápidas de corriente, especialmente en la componente reactiva. Los arcos de fundición así como las soldadoras, son la causa más común de las variaciones de voltaje en el sistema de transmisión y distribución. El “flicker” es una fluctuación de voltaje, se conoce como la percepción de la variación de la luminosidad de una lámpara, ocasionada por fluctuaciones de voltaje en la red de alimentación eléctrica. El “flicker” depende fundamentalmente de la amplitud, frecuencia y duración de las fluctuaciones de voltaje que lo ocasionan. Estas oscilan entre 0.5 Hz y los 30 Hz de frecuencia. Las fluctuaciones de voltaje pueden afectar a gran cantidad de consumidores que reciben suministro eléctrico de la misma red. Estas fluctuaciones de voltaje no suelen tener una amplitud superior a +/- 10%, por lo que muchos equipos no se ven afectados por ellos. El “flicker” que no se puede evitar, es el efecto mas perjudicial. 5.8 INTERRUPCIONES (APAGONES)

Este tipo de falla no necesita presentación. Es cuando se corta por completo el suministro de energía; en otras palabras, cuando 'se va la luz'. Los efectos de un corte de energía pueden ser dramáticos. Por alguna extraña ley de la mala suerte, los apagones siempre ocurren cuando uno lleva más de una hora sin almacenar el documento que debe entregar al día siguiente, cuando está terminando de bajar un programa de Internet (generalmente cuando lleva más de 95 por ciento bajado) o cuando está en la mitad de la instalación de una nueva versión de Windows.

Si se corta la energía, perderá irremediablemente todo lo que no haya almacenado en el disco duro (es decir, lo que temporalmente estaba guardado en la insegura memoria RAM). Incluso, en ocasiones se pierde información que ya se había almacenado previamente en un documento abierto; esto sucede debido a que el computador no se apagó correctamente.

También existe el riesgo de que se dañe el disco duro o que se pierdan todos los datos. Esto último podría suceder -de acuerdo con el fabricante de equipos de protección eléctrica

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American Power Conversion (APC)- si al apagarse intempestivamente el PC se daña la tabla de asignación de archivos (FAT) del sistema, lo cual ocasiona la pérdida de

Los datos almacenados en el disco duro (esta es una tabla que el sistema operativo usa para saber en donde están almacenados los archivos en el disco duro). Otro peligro de los apagones es que el restablecimiento de la energía a veces viene acompañado de sobretensiones o picos de voltaje.

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6. PROTECCIONES

En las instalaciones eléctricas diseñadas para edificios corporativos hay que tener en cuenta de manera invariable las protecciones, tanto para sobrecorrientes, corto circuitos y para efectos de calidad de la potencia eléctrica. En este capítulo se describen los dispositivos de protección para cada uno de los casos, teniendo en cuenta recomendaciones y normas establecidas para tal caso. 6.1 PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTES Y CORTO CIRCUITO Los fusibles e interruptores son los dispositivos que se usan normalmente para proteger las instalaciones eléctricas y los equipos contra sobrecorrientes y corto circuitos, operan básicamente abriendo (liberando) los circuitos en los que están conectados antes de que los valores de corriente excedan la corriente permisible en los conductores. A continuación se hace una breve descripción de las características de los dispositivos de protección y sus aplicaciones recomendadas en las instalaciones eléctricas de los edificios corporativos

• Dispositivos de protección

Entre los dispositivos de protección en las instalaciones eléctricas se tienen aquellos que deben satisfacer las normas y recomendaciones dadas para tales efectos, que en términos generales son los siguientes: Se debe proveer de circuitos separados para alumbrado general, contactos y aplicaciones especiales. Las ramas de los circuitos con más de una salida no deben tener una carga que exceda al 50% de la capacidad de conducción. Los laterales deben ser individuales por cada circuito respetando los valores máximos de carga indicados en el capitulo 3. De acuerdo con la capacidad de carga de cada circuito no se deben instalar tableros de distribución con tantos circuitos como sea necesario. Para cumplir con las disposiciones anteriores se debe contar con los siguientes elementos: § Interruptores en caja de lámina También conocidos como interruptores de seguridad, son interruptores de navaja con puerta y palanca exterior para la operación.

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§ Tableros de distribución Estos tableros también son conocidos como centros de carga, consisten en dos o mas interruptores de navaja con palanca o con interruptores automáticos termomagnéticos. Estos interruptores se instalan cerca de los centros de carga, en lugares accesibles donde la apariencia del tablero no perjudique la decoración y resulte práctico. § Fusible Los fusibles son elementos de protección que constan de un alambre o cinta de una aleación de plomo y estaño con un bajo punto de fusión, que se funde cuando se da el límite para el cual fue diseñado, ocasionando la salida del circuito. Se fabrican para operación en dos tipos:

o Fusible de tapón o Fusible tipo cartucho

§ Interruptores termomagnéticos Estos interruptores están diseñados para abrir el circuito de forma automática cuando ocurre una sobrecarga, accionado por una combinación de un elemento térmico y uno magnético. El elemento térmico consta especialmente de la unión de dos elementos metálicos de diferentes coeficientes de dilatación, conocido también como par-térmico, el cual, al paso de la corriente se calienta y por lo tanto se deforma, produciendo un cambio de posición que es aprovechado para accionar el mecanismo de disparo del interruptor. Operan desde el punto de vista de tiempo de apertura con curvas características de tiempo – corriente. El elemento magnético consta de una bobina cuyo núcleo es movible y que puede operar o disparar el mecanismo del interruptor, el circuito se abre en forma instantánea cuando ocurre una sobrecorriente. Operan con sobrecargas con elemento térmico y por sobrecorrientes con el elemento magnético para fallas. § Interruptores termomagnéticos instantáneos Los interruptores termomagnéticos llamados instantáneos para uno de los dos tipos que se usan normalmente en las instalaciones eléctricas, son energizados por el circuito magnético de las corrientes de sobrecarga o de corto circuito y se usan normalmente como elementos de protección de los circuitos derivados de motores, ya que la protección contra sobrecarga del motor es el elemento térmico en un elevador, que se considera por separado. Los interruptores termomagnéticos especiales se diseñan para soportar un 100% de la corriente nominal de carga y para disipar entre 101 y 120% de la corriente nominal de carga.

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§ Interruptores termomagnéticos de tiempo inverso Un interruptor termomagnético de tiempo inverso, es el tipo de interruptor equivalente al fusible de tiempo retardado, tiene un elemento magnético que responde en forma instantánea a las corrientes de corto circuito severas o a valores excesivos de sobrecarga en el arranque. El elemento térmico proporciona protección para los circuitos derivados (a excepción de los circuitos derivados para motores grandes), cuando se presentan sobrecargas, ésta protección la realiza por medio de dispositivos térmicamente activados, tal como ocurre con los elementos bimetálicos. Para los circuitos derivados de metales, la protección contra sobrecarga se separa frecuentemente. 6.2 PROTECCIONES PARA CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA El concepto de protección implica prevención en un ambiente hostil que puede afectar equipos sensibles. La protección de los equipos sensibles a ese ambiente es la meta de la tecnología de compatibilidad electromagnética (EMC). Estos temas se puede hacen referencia las normas IEEE Std 519-1992 y IEEE Std C62.41-1991. Un aspecto a tener en cuenta en las estrategias de protecciones es la tasa de cambio de voltaje, esta tasa de cambio es importante en dos aspectos:

o Una tasa de cambio rápida tiene una mayor capacidad de producir una perturbación en circuitos adyacentes por capacitancia y acoplamiento inductivo.

o Una tasa de cambio lenta puede hacer ineficaz un dispositivo de protección, que

puede ser una inductancia en serie a la línea de poder. Para efectos de calidad de la potencia eléctrica se tienen dispositivos de protección para cada problema que hace referencia el tema, a continuación se describen los elementos de protección necesarios en sistemas eléctricos de edificios corporativos.

• Transformador de aislamiento

Los transformadores de aislamiento son uno de los dispositivos de protección ampliamente usados. La Figura No. 7 muestra la configuración de un transformador de aislamiento.

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Figura 7. Configuración Trafo. de aislamiento

Estos transformadores tienen varias funciones: tienen la habilidad de transformar o cambiar la entrada al nivel de voltaje de rendimiento, típicamente de 480 V se transforma a 120 V o 208 V (aunque su relación de voltaje puede ser 1:1). Otra función de los T.A es establecer la referencia a tierra cerca del punto de uso, esto reduce enormemente el problema de ruido de modo común inducido a través de las “mallas de tierra” o voltaje neutro tierra. Estos dispositivos pasivos introducen corriente mínima de distorsión hacia la fuente de entrada. Además, pueden reducir las corrientes armónicas (correspondientes a la secuencia cero), retroalimentadas a la fuente a través de cargas no lineales trifásicas. Para que los transformadores de aislamiento funcionen adecuadamente, deben equiparse con escudos electrostáticos entre los bobinados del primario y del secundario como se muestran en la Figura No. 8.

Figura 8. Escudos del Trafo. de aislamiento

Un escudo electrostático es una hoja conductora de material no magnético (cobre o aluminio) conectado a tierra, esto reduce el efecto capacitivo del interbobinado que acopla los bobinados del primario con los del secundario y mejora la habilidad del transformador para aislar la carga del ruido de modo común. Los transformadores de aislamiento no proporcionan ninguna regulación de voltaje de línea y pueden causar degradación de regulación de voltaje debido a sus impedancias en serie, tienden a ser eficaces entre el 95 y 98%, pueden instalarse por separado o con circuitos protectores de distribución, estos tienen la ventaja de que están cerca de la carga.

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El transformador que se instale deberá ser apto para el manejo de cargas no lineales, es decir que tengan manejo de temperatura por aumento de perdidas esto se especifica con el factor K. Deberá tener apantallamiento, deberán ser secos en configuración Delta-Y, conexión DY5. Deberán tener certificado de calidad ISO 9000, UL o equivalente. El factor K relaciona la capacidad del transformador para servir diferentes grados de cargas no lineales sin exceder los límites de temperatura. Para una carga lineal el factor K siempre es uno (en por unidad), para cargas no lineales, si las componentes de corrientes armónicas son conocidas, el factor K puede calcularse y ser comparado con el factor K que está impreso en la placa del transformador, desde que el factor K calculado no exceda el de la placa, este está operando de acuerdo con los requisitos del NEC.

• Supresores de transientes (TVSS)

Los transientes están relacionados con los fenómenos de sobretensiones y subtensiones con efectos de amortiguamiento, con valores pico equivalentes a 2 o más veces el valor RMS, producidos por sobretensiones externas, maniobra de interruptores de potencia, suicheo en correctores de factor de potencia, cargas de motores, compresores, etc.

En este tópico podemos resaltar los transientes asociados con fenómenos externos, tales como las descargas eléctricas propias de los fenómenos atmosféricos, en las cuales se alcanzan niveles de tensión del orden de los 6KV, asociados con corrientes de 3 KA, con pendientes de crecimiento representativas y tiempos de alcance del valor pico de la onda de 1.2µs con duraciones totales de 50µs.

En cuanto a los transientes ocasionados por fenómenos internos, estos se presentan con valores pico de 6KV, asociados con corrientes de 500 A, tiempos de crecimiento de 0.5µs y periodos de onda amortiguada de 100 µs, inherentes a frecuencias del orden de los 100kHz.

El supresor de transientes, de voltaje, 4 hilos en estrella, homologado UL, con tecnología de seguimiento de la onda de voltaje a 60 Hz ("Sine Wave Tracking"), unidades de supresión fase-tierra y fase-fase del tipo intercambiables en campo, protegidas mediante fusibles igualmente reemplazables, con un tiempo de respuesta menor que 5 ns e indicadores tipo "led" de estado de funcionamiento para cada unidad de supresión. El supresor se deberá conectar al barraje de fases del tablero mediante interruptor termomagnético trifásico, cuya capacidad nominal deberá ser definida por el fabricante del supresor y con capacidad de cortocircuito escogida teniendo en cuenta la capacidad de cortocircuito del sitio de instalación del tablero. La característica de protección del interruptor se deberá coordinar con el totalizador del tablero y los fusibles internos, de tal forma que por falla en algún componente del supresor actúe en primera instancia el fusible, como respaldo el

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interruptor termomagnético y en última instancia el totalizador del tablero. Adicionalmente, con este interruptor se aislará el supresor para labores de mantenimiento. El supresor deberá instalarse de tal manera que las longitudes de los cables de conexión sean mínimas. Estas se deberán realizar con cable de cobre no menor que No. 2 AWG, THW 600 V. La instalación del supresor en el tablero deberá permitir la visualización de las indicaciones sin necesidad de abrir la puerta del tablero. El reemplazo de cualquier fusible o unidad de supresión se deberá realizar sin sacar de servicio el tablero y estas operaciones no deberán afectar las cargas conectadas al tablero.

• Protección al ruido, elevaciones y sags

El ruido se entiende como una perturbación de baja amplitud, un pequeño fragmento del voltaje del sistema, mientras una elevación se entiende como una perturbación de fragmento más grande o un múltiplo del voltaje del sistema. El límite entre estos dos fenómenos no es claro. Los efectos del ruido son más notables en el dominio de la frecuencia. En los siguientes documentos se pueden encontrar prácticas recomendadas para la reducción de ruido: IEEE Std 518-1982, Morrison [B17], y Ott [B18]. Las elevaciones tienen muchos efectos sobre los equipos y pueden ocasionar daños de componentes. Para lograr un desarrollo normal del equipo existen 3 alternativas: erradicar las causas de las elevaciones, adquiriendo un equipo que sea inmune a cualquier nivel de elevaciones o encontrar la mejor solución económica. Para mas información de protecciones a elevaciones, se puede consultar la norma IEEE Std C 64-41 de 1991. La protección a los sags consiste en proporcionar alguna fuente de energía para reemplazar momentáneamente la pérdida de entrada de potencia. Se puede consultar las normas IEEE Std 446-1995 y IEEE Std 1346 – 1998.

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7. CONFIABILIDAD, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD En la actualidad, las empresas que desarrollan sus actividades en edificios corporativos tienen como principal objetivo brindar protección a sus activos y al personal que labora dentro de este, los activos están relacionados con equipos y demás infraestructura necesaria para poder ser más productivos y competitivos dentro del mercado en el cual se desenvuelven. Dentro de esta infraestructura se encuentra el sistema eléctrico del edificio, necesario en gran porcentaje para el desarrollo de todas las actividades. Por esta razón, cuando se habla de confiabilidad de un sistema eléctrico, inmediatamente se relaciona el mantenimiento y la seguridad del mismo, los tres factores interrelacionados proporcionan un adecuado funcionamiento del sistema, y una vida útil más prolongada de equipos y demás elementos que componen el sistema eléctrico. En este capítulo se estudiarán la confiabilidad, el mantenimiento y la seguridad de una instalación eléctrica en los edificios corporativos. 7.1 CONFIABILIDAD Confiabilidad es la probabilidad de que un equipo o sistema desempeñe satisfactoriamente las funciones mínimas para las cuales fue diseñado, durante un período de tiempo especificado y bajo unas condiciones de operación determinadas. La confiabilidad de un sistema eléctrico depende de: § Las exigencias que se hagan sobre el desempeño del sistema. § El período de tiempo considerado. § Las condiciones de operación especificadas.

Un sistema eléctrico confiable es el que presta un servicio con pocas interrupciones involuntarias a sus consumidores.

• Objetivos de la confiabilidad

Los objetivos de la confiabilidad son: § Preservar la adecuación, seguridad e integridad del sistema. § Limitar la extensión de las fallas. § Permitir la restauración rápida del servicio.

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• Principios de confiabilidad

Los principios de confiabilidad se plantean para cada una de las etapas de desarrollo de un sistema. § Planeamiento del sistema: Dentro del planeamiento de un sistema eléctrico se deben

tener en cuenta: pronósticos de demanda, evaluación de medios de contingencia (teniendo en cuenta el número de interrupciones), aplicar los.

§ Diseño del sistema: El sistema deberá ser diseñado para minimizar los riesgos de

propagación de los efectos adversos de las perturbaciones. § Operación del sistema: Principios de operación confiables y metodologías para

establecer políticas de operación. Se establecen los criterios para mantenimiento. 7.2 MANTENIMIENTO El mantenimiento de una instalación eléctrica en un edificio corporativo consiste en asegurar que todos los elementos de la instalación continúen desempeñando las funciones para las cuales fueron diseñados. De un buen mantenimiento de todos y cada uno de los elementos del sistema eléctrico depende la confiabilidad del mismo. En la actualidad el concepto de mantenimiento ha cambiado y se ha divido en varios tipos, mas adelante se explicará cada uno de ellos.

• Objetivos del mantenimiento

El principal objetivo del mantenimiento es asegurar la competitividad de la empresa por medio de:

o Garantizar la disponibilidad y confiabilidad planeadas de la función de la instalación eléctrica diseñada.

o Satisfacer todos los requisitos del sistema de calidad de la empresa. o Cumplir todas las normas de seguridad y medio ambiente.

• Clases de mantenimiento

§ Mantenimiento Predictivo o Basado en la Condición, consiste en inspeccionar los equipos a intervalos regulares y tomar acción para prevenir las fallas o evitar las consecuencias de las mismas según la condición. Incluye tanto las inspecciones objetivas (con instrumentos) y subjetivas (con los sentidos), como la reparación del defecto (falla potencial).

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§ Mantenimiento Preventivo o Basado en el Tiempo, consiste en reacondicionar o sustituir a intervalos regulares un equipo o sus componentes, independientemente de su estado en ese momento.

§ Mantenimiento Detectivo o Búsqueda de Fallas, consiste en la inspección de las

funciones ocultas, a intervalos regulares, para ver si han fallado y reacondicionarlas en caso de falla (falla funcional).

§ Mantenimiento Correctivo o A la Rotura, consiste en el reacondicionamiento o

sustitución de partes en un equipo o instalación una vez que han fallado, es la reparación de la falla (falla funcional), ocurre de urgencia o emergencia.

§ Mantenimiento Mejorativo o Rediseños, consiste en la modificación o cambio de las

condiciones originales del equipo o instalación. Metodología RCM El RCM se centra en la relación entre la organización y los elementos físicos que la componen, por ello se necesita saber qué tipos de elementos físicos existen en la empresa y decidir cuáles deben estar sujetos al proceso de revisión del RCM. En muchos casos estos significa que debe realizarse un registro de equipos completo si no existe ya uno. Posteriormente, el RCM hace una serie de 7 preguntas básicas acerca de cada uno de los elementos seleccionados. A continuación se hace una explicación a cada una de las preguntas y cual es su desarrollo. • Funciones y sus estándares de funcionamiento Antes de que sea posible aplicar un proceso usado para determinar que debe hacerse para asegurar que cualquier activo físico continúe haciendo lo que quisieran sus usuarios que realizara en su actual contexto de funcionamiento, existe la necesidad de hacer dos cosas:

o Determinar lo que quisieran sus usuarios que hiciera. o Asegurarse de que es capaz de hacer lo que desean sus usuarios.

Esta es la razón por la que el proceso RCM comienza definiendo las funciones y los estándares de comportamiento funcional asociados a cada elemento de los equipos en su contexto operacional. Los elementos que conforman los equipos deben haberse adquirido para unos propósitos determinados, esto quiere decir que deberán tener una función o funciones específicas. La pérdida total o parcial de estas funciones afecta a la organización en cierta manera. Lo que los usuarios esperan que los activos puedan realizar, se puede dividir en dos partes:

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Funciones primarias: Resumen por qué el activo fue adquirido, esta categoría de funciones cubre tópicos como velocidad, producción, capacidad de almacenamiento, calidad del producto y servicio al cliente. Funciones secundarias: Las cuales reconocen que cada activo realice más que simplemente sus funciones primarias. Los usuarios también tienen expectativas en áreas como la seguridad, control, comodidad, integridad estructural, protección, eficiencia operacional, integridad ambiental entre otros. • Fallas funcionales Una vez que las funciones y los estándares de funcionamiento de cada equipo se hayan definido, los objetivos de mantenimiento se especifican. Se sugiere que el mantenimiento alcance los objetivos, adoptando un acercamiento conveniente al manejo de fallas. Sin embargo antes de que se pueda aplicar cualquier mezcla conveniente de herramientas de manejo de fallas, se debe identificar que fallas pueden ocurrir. El proceso RCM lo hace a dos niveles:

o Identificando que circunstancias ascienden al estado de falla. o Preguntando que acontecimientos pueden causar que el activo consiga llegar al

estado de falla.

De esta forma el paso siguiente es identificar como puede fallar cada elemento en la realización de sus funciones. Esto lleva al concepto de una “falla funcional”, que se define como la incapacidad de un activo (elemento o componente de un equipo) para satisfacer un estándar de funcionamiento deseado. • Modos de Falla (Causas de Falla) El paso siguiente es tratar de identificar todos los acontecimientos que son razonablemente probables a causar cada estado de falla. En otras palabras, son todos aquellos eventos que tienen más posibilidad de causar la perdida de una función. A estos acontecimientos se les definimos como “modos de falla”. Esto permite comprender exactamente que es lo que se puede estar tratando de prevenir. Un modo de falla “racionalmente probable”, incluye aquellas fallas que han ocurrido en el mismo o en un equipo similar funcionando en el mismo contexto, fallas que se están previniendo actualmente por regimenes existentes de mantenimiento y fallas que no han sucedió todavía pero que son consideradas a ser posibilidades reales en el contexto en cuestión. Cuando se esta realizando este paso, es importante identificar cual es la causa origen de cada falla. Esto asegura que no se malgaste el tiempo y el esfuerzo tratando los síntomas en lugar de las causas.

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• Efectos de las fallas Cuando se identifica cada modo de falla, los efectos de las fallas también deben registrarse (en otras palabras, lo que pasaría si ocurriera). Este paso permite decidir la importancia de cada falla, y por lo tanto que nivel de mantenimiento (si lo hubiera) seria necesario. Durante la ejecución de este paso se debe describir toda la información necesaria para apoyar la evaluación de las consecuencias de falla, como por ejemplo:

o Que evidencia existe (si la hubiera) que la falla ha ocurrido. o De que maneras (si la hubiera) plantea una amenaza a la seguridad o el

ambiente. o De que maneras (si la hubiera) afecta la producción u operaciones. o Que daño físico (si lo hubiera) es causado por la falla. o Que se debe hacer para reparar la falla.

El proceso de contestar solo a las cuatro primeras preguntas produce oportunidades sorprendentes y a menudo muy importantes para mejorar el funcionamiento y la seguridad. • Consecuencias de las fallas Una vez que se hayan determinado las funciones, las fallas funcionales, los modos de falla y los efectos de los mismos en cada elemento significativo, el siguiente paso en el proceso del RCM es preguntar como y cuanto importa cada falla. El RCM clasifica las consecuencias de las fallas en cuatro grupos:

o Consecuencias de las fallas no evidentes (escondidas): Las fallas que no son evidentes no tienen impacto directo, pero exponen a la organización a otras fallas con consecuencias serias, a menudo catastróficas. Un punto fuerte del RCM es la forma en que se tratan las fallas que no son evidentes, primero reconociéndolas como tales, en segundo lugar otorgándoles una prioridad muy alta y finalmente adoptando un acceso simple, practico y coherente con relación a su mantenimiento.

o Consecuencias en la seguridad y el medio ambiente: Una falla tiene

consecuencias sobre la seguridad, si puede afectar físicamente a alguien. Tiene consecuencias sobre el medio ambiente, si infringe las normas corporativas, regionales, nacionales o internacionales relacionadas con el medio ambiente. El RCM considera las repercusiones que cada falla tiene sobre la seguridad y el medio ambiente, y lo hace antes de considerar la cuestión del funcionamiento. Pone a las personas por encima de la problemática de la producción

o Consecuencias Operacionales: Una falla tiene consecuencias operacionales si

afecta la producción (capacidad, calidad del producto, servicio al cliente o costos industriales en adición al costo directo de la reparación) Estas consecuencias cuestan dinero y lo que cuesten sugiere cuanto se necesita gastar en tratar de prevenirlas.

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o Consecuencias que no son operacionales: Las fallas evidentes que caen dentro de esta categoría no afectan ni a la seguridad ni a la producción, por lo que el único gasto directo es el de la reparación.

Si una falla tiene consecuencias significativas en los términos de cualquiera de estas categorías, es importante tratar de prevenirlas. Por otro lado, si las consecuencias no son significativas, entonces no merece la pena hacer cualquier tipo de mantenimiento sistemático que no sea el de las rutinas básicas de lubricación y servicio. Por eso en este punto del proceso del RCM, es necesario preguntar si cada falla tiene consecuencias significativas. Si no es así, la decisión normal a falta de ellas es un mantenimiento que no sea sistemático. Si por el contrario fuera así, el paso siguiente seria preguntar que tareas sistemáticas (si las hubiera) se deben de realizar. Sin embargo el proceso de selección de la tarea no puede ser revisado significativamente sin considerar primero el modo de falla y su efecto sobre la selección de los diferentes métodos de prevención. Las técnicas de manejo de fallas están divididas en dos categorías:

o Tareas Preactivas: Estas son tareas emprendidas antes de que ocurra la falla para evitar que el elemento llegue a un estado de falla. Estas son conocidas tradicionalmente como “predictivas” y “preventivas”.

o Acciones por Defecto: Estas se ocupan del estado de falla y se eligen cuando no es posible identificar una tarea preactiva eficaz.

• Proceso de selección de tareas de RCM El proceso RCM aplica una alta estructura de evaluación y política de consecuencias en la selección de un algoritmo para cada modo de falla. Este algoritmo incorpora criterios exactos y fácilmente entendibles para decidir a cual (si lo hubiera) de las tareas preactivas es técnicamente factible en cualquier contexto, para decidir cuan a menudo y por quien, las tareas deben ser realizadas. 7.3 SEGURIDAD La seguridad eléctrica es la mayor preocupación al momento de realizar un diseño eléctrico. La seguridad está básicamente gobernada por códigos eléctricos, normas adoptadas por entidades gubernamentales, entidades comerciales y la realización de un buen diseño por parte del ingeniero. Los requerimientos de seguridad no están comprometidos a satisfacer las condiciones necesarias de funcionamiento de las cargas electrónicas. En la mayoría de ocasiones los fabricantes de equipos no tienen en cuenta las consideraciones de seguridad. Por esta razón, cuando se habla de seguridad, se habla de la seguridad de las personas que están en contacto directo con el sistema eléctrico del edificio.

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• Seguridad para las personas

La seguridad del personal que labora en un edificio corporativo es vital para el bienestar, desarrollo y productividad de las empresas, a continuación se muestra una matriz de análisis de riesgo en donde se describen los posibles riesgos que se pueden tener.

MATRIZ DE ANÁLISIS DE RIESGO

Figura 9. Matriz de riesgo

Fuente. RETIE De la matriz anterior se puede concluir que el grado de riesgo siempre será alto para los riesgos considerados, por lo que las medidas de seguridad que se establezcan deben ser obligatorias, para que se puedan controlar los riesgos eléctricos mas comunes.

• Riesgos eléctricos mas comunes

Un riesgo es una condición ambiental o humana cuya presencia o modificación puede producir un accidente o una enfermedad ocupacional. Por regla general, todas las instalaciones eléctricas tienen implícito un riesgo y ante la imposibilidad de controlarlos todos en forma permanente, se seleccionan algunos de lo mas comunes, que al no tenerlos presentes ocasionan la mayor cantidad de accidentes. El tratamiento preventivo de la problemática del riesgo eléctrico obliga a saber identificar y valorar las situaciones irregulares, antes de que suceda algún accidente. Por ello, es necesario conocer claramente el concepto de riesgo de contacto con la corriente eléctrica. A partir de ese conocimiento, del análisis de los factores que intervienen y de las circunstancias particulares, se tendrán criterios objetivos que permitan detectar la situación de

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riesgo y valorar su grado de peligrosidad. Identificado el riesgo, se han de seleccionar las medidas preventivas aplicables. En la siguiente tabla se ilustran algunos de los riesgos eléctricos mas comunes, sus posibles causas y medidas de protección.

RIESGOS MAS COMUNES

Riesgo: Arcos eléctricos. Causas: Malos contactos, cortos circuitos, apertura de interruptores con carga, apertura o cierre de seccionadores. Medidas de protección: Utililizar materiales envolventes resistentes a los arcos, mantener una distancia de seguridad, usar gafas de protección contra rayos ultravioleta.

Riesgo: Ausencia de electricidad. Causas: Apagón, no disponer de un sistema ininterrumpido de potencia (UPS), no tener transferencia. Medidas de protección: Disponer de UPSs y plantas de emergencia con transferencia automática

Riesgo: Contacto directo. Causas: Fallas de aislamiento, mal mantenimiento, falta de conductor de puesta a tierra. Medidas de protección: Separación de circuitos, uso de muy baja tensión, distancias de seguridad, conexiones equipotenciales, sistema de puesta a tierra, mantenimiento preventivo y correctivo.

Riesgo: Corto circuito. Causas: Fallas de aislamiento, accidentes externos, vientos fuertes, humedades. Medidas de protección: Interruptores automáticos con dispositivos de disparo de máxima corriente o corta circuitos fusibles.

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Riesgo: Electricidad estática. Causas: Unión y separación constante de materiales como aislantes, conductores, sólidos o gases con la presencia de un aislante. Medidas de protección: Sistema de puesta a tierra, conexiones equipotenciales, eliminadores eléctricos y radiactivos, pisos conductivos.

Riesgo: Equipo defectuoso. Causas: Mal mantenimiento, mala instalación, mala utilización, tiempo de uso, transporte inadecuado. Medidas de protección: Mantenimiento predictivo y preventivo, construcción de instalaciones siguiendo las normas técnicas.

Riesgo: Rayos. Causas: Fallas en el diseño, construcción, operación, mantenimiento del sistema de protección. Medidas de protección: Pararrayos, puesta a tierra, equipotencialización, apantallamientos, topología de cableados.

Riesgo: Sobrecarga. Causas: Superar los límites nominales de los equipos o de los conductores, instalaciones que no cumplen con las normas técnicas, conexiones flojas, armónicos. Medidas de protección: Interruptores automáticos con relés de sobrecarga, cortacircuitos, fusibles.

• Situaciones de alto riesgo

En los casos o circunstancias en que se observe inminente peligro para las personas, se debe interrumpir el funcionamiento de la instalación eléctrica. En una situación de inminente riesgo

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de accidente, personal calificado, puede solicita a la autoridad civil o de policía, adoptar las medidas provisionales que eliminen el riesgo, dando cuenta inmediatamente al organismo de control.

• Sistemas de seguridad

Básicamente los sistemas de seguridad protegen las vidas de las personas y las propiedades de daños causados por múltiples causas. El tema de la seguridad personal se cubre con mayor rigor en el NEC y en otras normas. Los sistemas de seguridad pueden ser tan simples como operar una emergencia manualmente con un interruptor o puede ser un complejo sistema interconectado, sin embargo estos complejos sistemas de seguridad tienen una alta probabilidad de fallar. Algunos sistemas de seguridad pueden ser:

o Protección al fuego y al humo o Control del medio-ambiente o Descargas de humo o Extinguidotes o Iluminación de emergencia

La interfaz de un sistema de seguridad es única y requiere de un buen diseño. Por lo general los sistemas de seguridad operan a 120V o 24V de AC y a 24 o 12V de corriente DC. Las perturbaciones en el suministro de energía pueden causar problemas en estos sistemas.

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8. VERIFICACIÓN DE LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA 8.1 GENERALIDADES El control de calidad de una instalación eléctrica se denomina supervisón eléctrica. La supervisión eléctrica es un proceso que debe estar presente en todas las fases de la ejecución de una obra eléctrica y especialmente cuando esta ha concluido y se entrega para el servicio. La supervisión eléctrica es una evaluación constante de la calidad y seguridad del trabajo realizado. La seguridad de los usuarios de la instalación y de sus bienes es el producto de un trabajo efectuado con idoneidad y ética profesional. Considerando que muchas etapas de una instalación solo serán conocidas por quienes la ejecuten, es de vital importancia que la labor técnica sea bien realizada. 8.2 INSPECCIÓN DE LA INSTALACIÓN Los técnicos encargados de la supervisión de la instalación eléctrica, cuando esta ha finalizado, deberán disponer para su labor de toda la documentación relacionado con la obra, esto es: • Planos definitivos de la instalación. • Esquemas y diagramas eléctricos. • Tablas, características y especificaciones técnicas de los componentes de la instalación. • Memoria de cálculo del proyecto. • Elementos de inspección (escalas, herramientas o instrumentos para desarrollar las

mediciones finales, como: megger, fluke, entre otros). Durante la realización de la inspección y de los ensayos o pruebas a la instalación, deben tomarse todas las precauciones que garanticen la seguridad de las personas encargadas de la supervisión, como asimismo, las que eviten daños al equipamiento y a la propiedad. 8.3 INSPECCIÓN VISUAL La inspección visual de la instalación procede a las pruebas finales y es realizada a través de la inspección física de la instalación, esto es, recorriéndola desde el punto de empalme hasta el último elemento de cada circuito de la instalación. La inspección visual permite hacerse una idea globalizada de la instalación y de las condiciones técnicas de la ejecución, revisando los siguientes aspectos: • Punto de empalme (OR con la edificación) Verificar que se encuentren los conductores, tableros, cajas y puesta a tierra especificados en el plano eléctrico. En este punto se debe verificar además, la posición de los tableros, que el

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alambrado sea ordenado, no haya residuos de la obra, que haya ausencia de rebabas en los ductos, etc. • Tableros de protección Verificar las condiciones técnicas de:

o Estructura de la caja: pintura, terminación y tamaño. o Ubicación: altura de montaje, fijación y presentación. o Componentes: protecciones, alambrado, barras, llegada y salida de ductos,

boquillas, tuercas, etc. • Circuitos Al momento de revisarlos se debe verificar:

o El dimensionamiento de líneas: revisar el calibre de los conductores. o Los ductos: sus diámetros y las llegadas a cajas. o Las cajas de derivación: inspeccionar la continuidad de líneas, el estado mecánico

de los conductores, la unión y aislamiento de las conexiones, el espacio libre, el código de colores, el estado mecánico de los ductos y la limpieza.

o Las cajas de interruptores y tomas: el estado mecánico de unión al elemento, la llegada de ductos y la calidad de los dispositivos.

o La puesta a tierra: al inspeccionar la puesta a tierra hay que verificar el calibre de los conductores, la calidad de las uniones a la puesta de tierra, la llegada al tablero, la unión a las barras de tierra.

8.4 MEDICIONES Y ENSAYOS DE LA INSTALACIÓN Dentro de los ensayos y mediciones se recomienda considerar las siguientes: • Continuidad de los conductores de tierra y de las conexiones equipotenciales. • Separación eléctrica de los circuitos. • Resistencia de aislamiento de la instalación. • Resistencia de pisos. • Medición de la resistencia de electrodos de la puesta a tierra. • Verificación de las características de los dispositivos de protección contra contactos

indirectos y directos. • Verificación de las características de los dispositivos contra cortocircuito y sobrecarga. • Verificación de las características de los dispositivos de protección contra perturbaciones

(calidad de la potencia eléctrica). • Verificación de polaridades. • Ensayos de tensión. • Ensayos de funcionamiento.

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Los ensayos o pruebas antes mencionadas, además de asegurar el correcto funcionamiento de un sistema o circuito eléctrico, están destinados a proteger al operador, evitando que corra el riesgo de quedar sometido a tensiones peligrosas por contacto directo o indirecto. Por esto es fundamental que se cumplan la Normas y recomendaciones establecidas al respecto. 8.5 MEDICIONES DE AISLAMIENTO Y PUESTA A TIERRA • Mediciones de aislamiento Las pruebas o ensayos de aislamiento que se deben realizar durante la supervisión eléctrica, son:

o Aislamiento entre cada conductor activo y tierra. o Aislamiento entre conductores activos.

Para hacer estas mediciones, la instalación debe estar en las siguientes condiciones:

o Sin tensión. o Ningún receptor conectado, es decir, sin equipos conectados a las tomas. o Los interruptores que controlan a los receptores deben estar conectados, para

continuidad eléctrica de la instalación. Para realizar la prueba de aislamiento, se debe contar con un instrumento llamado megger, que mide resistencia de aislamiento. Posee un generador de corriente continua accionado por medio de una manivela, con tensiones de medida de 500 y 1000 Voltios. • Medición de la puesta a tierra Para efectuar el ensayo de medición de una puesta a tierra, se deben tener presente las siguientes condiciones previas:

o La instalación debe estar desenergizada. o Se debe desconectar la conexión del conductor de puesta a tierra, con la toma a

tierra principal (electrodo o barra). o La medición se efectúa utilizando un instrumento especial para la evaluación de

puesta a tierra.

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9. GLOSARIO

ACCESORIO: Pieza de una instalación eléctrica que realiza una función mas mecánica que eléctrica. ACOMETIDA: Los conductores y el equipo para portar la energía eléctrica desde un sistema de suministro eléctrico al sistema de alambrado de la propiedad servida. AISLAMIENTO (Eléctrico): Resistencia eléctrica tan elevada que no permite la circulación de corriente entre dos cuerpos, impidiendo que escape la electricidad de ellos. AISLANTE: Sustancia o cuerpo cuya capacidad de conducir corriente es nula o, en la práctica muy poca. ALAMBRADO: Montaje, distribución y conexión de conductores de modo que por ellos pueda transmitirse energía eléctrica desde una fuente hasta una carga dada. ALAMBRE: Conductor sólido formado por un solo hilo. ALIMENTADOR: Todos los conductores de un circuito entre el equipo de acometida o la fuente de un sistema derivado y el último dispositivo de sobrecorriente del circuito lateral. ARTEFACTO O APARATO ELÉCTRICO: Equipo de utilización generalmente deseado en tamaños normalizados para instalarse como una unidad para cumplir una o mas funciones, tales como lavado de ropa, acondicionador de aire, mezclador de alimentos, etc. ARTEFACTO O APARATO PORTÁTIL: Equipo con cordón y enchufe deseado para conectarse a los tomacorrientes de servicio general de una instalación. AUTOMÁTICO: Que actúa por si mismo, gracias a su propio mecanismo, sin intervención humana, cuando detecta una magnitud dada de la variable. CABLE: Conductor formado por varios hilos concéntricos. CABLE ARMADO: Conjunto de conductores aislados dentro de una envoltura formada con armadura flexible de cinta metálica. CANALIZACIÓN: Conducto cerrado deseado especialmente para contener alambres, cables o barras. CAPACIDAD DE CORRIENTE: Capacidad de los conductores eléctricos para transportar corriente, expresada en amperios.

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CAPACIDAD DE INTERRUPCIÓN NOMINAL: La máxima corriente a tensión nominal que tiene previsto interrumpir en condiciones especificadas de ensayo, un dispositivo de protección contra sobrecorriente. CARGA CONTINUA: Carga cuya corriente máxima se prevé que se mantiene durante tres horas o mas. CIRCUITO LATERAL: Conductores del circuito entre el último dispositivo de sobrecorriente que los protege y la(s) salida(s). CIELO FALSO: Estructura de acabado arquitectónico que generalmente se da en los pisos de oficinas y que está por debajo del nivel de los techos o losas CLAVIJA: Dispositivo de contacto tipo macho a través del cual se alimenta un equipo. CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL (CEN): Norma NTC 2050, oficial y de obligatorio cumplimiento cuyo objeto es proporcionar márgenes mínimos de seguridad al usuario de la energía eléctrica. CONDICIONES NORMALES DE SERVICIO: Condiciones de utilización del servicio de energía bajo las cuales no se exceden los límites establecidos para los equipos que se usan, ni se viola ninguna restricción. CONDUCTOR AISLADO: Que está dentro de un material de composición y espesor aceptado como medio aislante. CONDUCTOR DESNUDO: Que no tiene cubierta ni aislante eléctrico de ninguna especie. CONDUCTOR DEL ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA: Este conductor, denominado en inglés”GROUNDING ELECTRODE CONDUCTOR”, es el que une al electrodo de puesta a tierra con el bloque de unión de neutros o barra en el equipo de acometida. CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS: Esta expresión se usa para describir cualquiera de los caminos conductores que unen (o mantienen unidos) los encerramientos metálicos no portadores de corriente del equipo eléctrico en un sistema eléctrico. Este termino, cuyo equivalente inglés es”EQUIPMENT GROUNDIG CONDUCTOR”, incluye conductores desnudos o aislados, canalizaciones metálicas y las chaquetas metálicas del cable, cuando la Norma NTC 2050 permite que tales canalizaciones sean usadas como puesta a tierra de equipos. Este conductor, llamado comúnmente “tierra”, debe tener aislamiento verde, verde con rayas amarillas o estar señalizado con cintas de color verde.

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CONDUCTORES DE ENTRADA DE ACOMETIDA: Los conductores de la acometida entre los terminales de equipo de acometida y el punto de conexión con los conductores (aéreos o subterráneos) que se derivan de la red pública hacia el inmueble. CONDUCTOR NEUTRO: Conductor que sólo transporta corriente de desequilibrio de los conductores del circuito. CONDUCTOR PUESTO A TIERRA: O también “GROUNDED CONDUCTOR”, por su equivalente inglés, es el conductor de un sistema eléctrico que está intencionalmente conectado a un electrodo de puesta a tierra (“GROUNDING ELECTRODE”) en la acometida de la propiedad, en el secundario del transformador o en la fuente generadora de potencia eléctrica. Este es comúnmente el conductor neutro y debe tener aislamiento de color blanco. CONTINUIDAD (Eléctrica): Condición de una instalación, equipo o material, que permite la circulación de la corriente eléctrica entre dos puntos. CORRIENTE NOMINAL: Corriente que resulta de un equipo cuando éste funciona a la carga y tensión marcadas en la placa de características del equipo DEMANDA: Cantidad de potencia requerida por un usuario o suscriptor en un período de tiempo dado, expresada en kilovatios o kilovoltioamperios. DISPOSITIVO: Elemento de un sistema eléctrico que está destinado a transportar pero no a utilizar energía eléctrica. ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA: Un elemento metálico conductor que se pone en contacto con la tierra física ubicado lo más cerca posible del área de conexión del conductor de puesta a tierra al sistema. Puede ser una varilla destinada específicamente para ese uso o el elemento metálico de la estructura, la tubería metálica de agua con 3 m o más en contacto directo con la tierra o un anillo o formado por un conductor desnudo destinado a este uso, etc. ENCERRADO: Rodeado por una caja, cubierta, cerca o paredes que impiden que las personas puedan tocar accidentalmente las partes energizadas. ENCHUFE: Dispositivo de contacto que por su inserción e un tomacorriente, establece la conexión entre los conductores de un cordón flexible y los conductores conectados permanentemente en el receptáculo. EQUIPO: Término general que abarca material, accesorios, dispositivos, artefactos, luminarias, aparatos y similares que se usan como parte de la instalación eléctrica o conectados a ella. EQUIPO DE UTILIZAClÓN: El que utiliza la energía eléctrica para usos mecánicos, químicos, caloríficos, lumínicos u otros.

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FACTOR DE DEMANDA: Relación entre la demanda máxima de un sistema o parte de un sistema la carga conectada al mismo. Este factor es siempre menor que la unidad. GABINETE: Un encerramiento diseñado para montaje de superficie o empotrado, provisto de un marco o pestaña en el cual hay o pueden colocarse puertas de bisagra. HERMÉTICO: Construido de modo que, dependiendo del tipo de hermeticidad, no permita el paso de determinada sustancia como agua, líquido o polvo en condiciones de ensayo definidas. INMUEBLE: Estructura fija, aislada de las demás y con límites determinados. Se usa en el contexto de este manual para designar una casa, local o edificio. ICONTEC: Instituto Colombiano de Normas Técnicas. IDONEIDAD: Manera apropiada para desarrollar una actividad cumpliendo cabalmente los requisitos requeridos por ella. INSTALADOR: Persona natural o jurídica que contrata con el usuario la realización de la instalación eléctrica interna. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO: Dispositivo diseñado para abrir y cerrar un circuito por medio manual o electromecánico, que abre el circuito automáticamente a una corriente dada sin daño para el mismo cuando se le usa dentro de sus capacidades nominales. LUGAR HÚMEDO: Lugares parcialmente protegidos bajo aleros o toldos, porches y corredores techados y abiertos, lugares similares y ambientes interiores con un grado de humedad moderado, tales como algunos sótanos, graneros y depósitos refrigerados. LUGAR MOJADO: Instalación bajo tierra, o en losas o mampostería que están en contacto directo con tierra, y lugares sometidos a saturación con agua u otros líquidos, tales como áreas de lavado de vehículos v lugares expuestos a la intemperie y no protegidos. LUGAR SECO: Lugar no sometido normalmente a mojadura ni humedad. Un lugar clasificado como seco puede estar temporalmente sometido a mojadura o humedad, como es el caso de un inmueble en construcción. MARCADO (aplicado a un equipo): Que por una marca puede reconocerse como adecuado para determinado propósito. MEDIO DE DESCONEXIÓN: Dispositivo o grupo de dispositivos por los cuales los conductores de un circuito pueden desconectarse de su fuente de suministro. MEDIO DE PUESTA A TIERRA: Cualquier elemento o sistema que brinde un camino a

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tierra permanente y continuo de baja impedancia, con suficiente capacidad para transportar por l la corriente de falla que circule. Por ejemplo, para la puesta a tierra de equipos, puede ser un conductor de material resistente a la corrosión o un sistema de canalización metálica. NO AUTOMÁTICO: Cuyo funcionamiento necesita la intervención de personas. NORMALIZADO: Material o equipo fabricado con las especificaciones de una norma aceptada. NTC: Sigla que identifica la Norma Técnica Colombiana; este manual se refiere en especial a la NTC 2050, también denominada Código Eléctrico Nacional. PARTES ACTIVAS - PARTES VlVAS: Cualquier elemento del sistema que tenga alguna diferencia de potencial a tierra y a neutro, diseñado para transportar energía eléctrica. PERSONA CALIFICADA: Aquella que está familiarizada con la construcción y manejo del equipo así como de los riesgos existentes. RED PUBLICA (De distribución): Conjunto de líneas que llevan la energía desde una subestación a toda un rea de consumo. RESGUARDADO: Cubierto, apantallado, cercado, encerrado o protegido de alguna manera, por medio de cajas o tapas adecuadas, barreras, rieles, pantallas, placas o plataformas que suprimen el riesgo de contacto peligroso o acercamiento de personas u objetos a un punto peligroso. SALIDA (De energía): Punto en el sistema de alambrado donde se toma corriente para alimentar el equipo utilizado. SOLIDAMENTE ATERRIZADO: Conectado a tierra de manera permanente a través de una conexión de puesta a tierra que tenga una impedancia suficientemente baja, para que la corriente de falla a tierra que pueda ocurrir no cause la aparición de tensiones peligrosas para las personas. SOBRECARGA: Funcionamiento de un equipo excediendo su capacidad normal o de plena carga nominal, o de un conductor con exceso de corriente sobre su capacidad nominal, cuando tal funcionamiento, de persistir por suficiente tiempo, causa daos o sobrecalentamiento peligroso. Una falla a tierra, no es una sobrecarga. SOBRECORRIENTE: Cualquier valor de corriente sobre la corriente nominal de un equipo, o sobre la capacidad de corriente de un conductor. SUSCRIPTOR: Persona natural o jurídica que celebra el contrato con la entidad (la empresa de servicios) que presta el servicio público domiciliario.

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TABLERO: Un panel, o grupo de paneles individuales diseñados para constituir un solo panel; incluye barras, dispositivos automáticos de protección contra sobrecorriente y puede tener o no, suiches para controlar los circuitos de fuerza, iluminación o calefacción y está diseñado para instalarse dentro de una caja o gabinete, colocado, embutido o adosado a una pared o tabique y ser accesible sólo por el frente. TENSIÓN (de un circuito): Es el mayor valor eficaz de la diferencia de potencial entre dos conductores cualesquiera del circuito al que pertenecen. TENSIÓN NOMINAL DE SUMINISTRO: Valor nominal asignado al circuito o sistema para la denominación de su clase de tensión de modo que la tensión real vare dentro de una banda sobre éste, que permita un funcionamiento satisfactorio del equipo. TIERRA: Conexión conductora intencional o accidental entre un circuito o equipo eléctrico y la tierra física. TOMA (Tomacorriente): Dispositivo de contacto instalado en una salida para que un equipo tome energía de él a través de la conexión de un sólo enchufe. USUARIO: Persona natural o jurídica que hace uso del servicio de energía eléctrica.

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REFERENCIAS

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO. CIDET. Manual de diseño y construcción de instalaciones eléctricas. 1995. REGLAMENTO TÉCNICO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS. RETIE. República de Colombia. Ministerio de Minas y Energía. Octubre de 2002. NORMA NTC 2050. CÓDIGO ELÉCTRICO COLOMBIANO. Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación 1994. GUIDELINE ON ELECTRICAL POWER FOR ADP INSTALLATIONS. FIPS. FIPS PUB 94. Nacional Bureau of Standards. GILBERTO ENRÍQUEZ HARPER, El ABC de la Calidad de la Potencia. Limusa Noriega Editores, México, 1995 WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION. Electromagnetic Transient Program (EMTP) Application Guide. Electric Power Research Institute 1986. IEEE POWER ENGINEERING SOCIETY. IEEE Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic Equipment. IEEE 1100 Marzo de 1999. IEEE POWER ENGINEERING SOCIETY. IEEE Recommended Practice on Surge Voltajes in Low-Voltage AC Power Circuits. IEEE C62.41 Febrero de 1991. IEEE POWER ENGINEERING SOCIETY. IEEE Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality. IEEE Std 1159 1995.

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ANEXO 1, EJEMPLO CÁLCULO DE CORRIENTES DE CORTO CIRCUITO

MUESTRAS DE CÁLCULO 1. SISTEMA NORMAL DE SUMINISTRO DE ENERGÍA 1.1 DATOS DEL TRANSFORMADOR

KVP 300= KVUl p 4.11= (Tensión de línea en el primario)

VUls 208= (Tensión de línea en el secundario) VUfs 120= (Tensión de fase en el secundario) AIn p 2.15= (Calculada)

AIns 833.0= (Calculada) %5.4=Zcc (Dato nominal de placa = KU ) WU R 3575= (Dato nominal)

1.2 VALORES BASE PARA EL CALCULO DE Zcc e Icc EN POR UNIDAD (p.u.)

KVAPB 300= VUlU sB 208== AInI sB 833.0==

BB

Bs IA

UP

In ==×

=×

= 833.02083000.300

3

Ω=→=== 144.0000.300

2083

22

BB

B

BB Z

PU

IU

Zφ

1.3 CALCULO DE LA RESISTENCIA E INDUCTANCIA DE CORTOCIRCUITO DEL TRANSFORMADOR

0192.0000.300

3575=→= RR UU %92.1=RU %07.422 =→−= XRKX UUUU

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1.4 CALCULO DE LA RESISTENCIA E INDUCTANCIA DE LOS CONDUCTORES (CABLES Y BARRAJES), TRAMO TRAFO – TGD

§ Conductor del tramo Conductor fase: 4 x 250 MCM

4102766.4

.4−×

=Kcond (Tabla de constantes de regulación CODENSA)

41006915.1. −×=Kcond

mL 5=

( ) ( )KmKm

CcRd /03475.04

/139.0º20.. Ω=

Ω= (NTC2050 Tabla Nº.8)

( ) 018.1..... =caacdKconv (NTC2050 Tabla Nº.9)

( ) ( )KmKmcRa /034924.0005.1/03475.0.. Ω=×Ω=

( )%12.0..%100

144.01000

5/0349.0

.%.%1001000..

%. =→×

×Ω

=→×

×

= cRammKm

cRaZ

mLcRa

cRaB

( ) ( )φ

φSEN

COScRaKcondKvcXa

...10..

−×= , con ( )mR /Ω y 9.0=φCOS

( ) ( )( )( ) ( )KmcXa

ARCOSSENcXa /033.0..1000

9.09.0100349.01024493.1208.010

..342

Ω=→×

××−×××=

−−

( )%11.0..%100

144.01000

5/033.0

.%.%1001000..

%. =→×

×Ω

=→×

×

= cXammKm

cXaZ

mLcXa

cXaB

§ Barraje en TGD Barraje mmmmm 4.01050 ×× ( )longitudLespesorbanchoh =×=×=

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010.1=K

(Interpretación en Tabla Normas de Construcción de Acometidas – CODENSA)

25001050sec mmmmmmciónS =×==

SLK

cRa××

=01978.0

.. L en metros y S en 2mm

%011.0144.0500

%1004.0000.101978.0%100.... =

××××

=×Ω

=BZ

cRacRa

BZLX

cXa%100

..××

= Se asume una barra de cobre pintada E Cu-F30;

( )mX /10075.0 3 Ω×= −

%021.0144.0

%1004.010075.0..

3

=×××

=−

cXa

§ Total conductor y barraje

( ) %131.0..%011.012.0.. =→+= cRacRa

( ) %131.0..%021.011.0.. =→+= cXacXa 1.5 CALCULO DE CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO (Icc)

ACOMETIDA R. TOT. % X. TOT. % Zcc % Icc p.u Icc

(KA) ORIG. DEST. LONG (m) PARC. ACUM. PARC. ACUM. (4*) (3*) (3*)

TRAFO 7 1.920 4.070 TRAFO TGD 5 0.132 2.052 0.135 4.205 4.68 21.37 17.80

TGD BYPASS-UPS 8 0.216 2.268 0.342 4.547 5.08 19.68 16.39 BYPASS-UPS UPS 6 0.167 2.436 0.261 4.808 5.39 18.55 15.45 UPS BYPASS-UPS 6 0.265 2.701 0.282 5.090 5.76 17.35 14.46 BYPASS-UPS TUPS 19 0.792 3.493 0.848 5.938 6.89 14.52 12.09 TUPS PDU1 8 0.346 3.839 0.369 6.307 7.38 13.54 11.28 TUPS PDU2 8 0.346 4.185 0.369 6.677 7.88 12.69 10.57

TGD TN 22 2.016 4.068 1.220 5.425 6.78 14.75 12.28

PLANTA TGD 30 3.810 3.810 15.500 15.500 15.96 6.27 5.22

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2. SISTEMA DE SUMINISTRO DE ENERGÍA DE EMERGENCIA

2.1 DATO DE LA PLANTA DE EMERGENCIA (NOMINALES)

KVAP 366= VUls 208= (Tensión de línea en el secundario)

VUfs 120= (Tensión de fase en el secundario)

AIns 015.1= (Calculada) %5.4=Zcc (Dato nominal de placa = KU ) %81.3=RU (Dato nominal) %5.15=KU (Dato nominal)

KVAPB 366=

VUlU sB 208== AInI sB 015.1==

2.2 VALORES BASE PARA EL CÁLCULO DE Zcc e Icc en (p.u.)

BB

Bs IA

UP

In ==×

=×

= 015.12083000.366

3

Ω=→=== 118.0000.366

2083

22

BB

B

BB Z

PU

IU

Zφ

ACOMETIDA R. TOT. % X. TOT. % Zcc % Icc p.u Icc (KA) ORIG. DEST. LONG (m) PARC. ACUM. PARC. ACUM. (4*) (3*) (3*)

PLANTA TGD 30 3.810 3.810 15.500 15.500 15.96 6.27 5.22

METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS BAJO PARÁMETROS DE CALIDAD DE LA

POTENCIA ELÉCTRICA EN LOS EDIFICIOS CORPORATIVOS

Información del proyecto Condiciones de diseño Normas básicas Requisitos básicos

CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO

Especificaciones de carga Red de media tensión Configuración subestación Circuitos laterales Alimentadores Acometidas Regulación de voltaje Corriente de corto circuito Coordinación de protecciones Sistema de puesta a tierra

ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES

Origen de las perturbaciones Normatividad Transitorios de voltaje Ruido Armónicos Fluctuaciones de voltaje Interrupciones Sistema de puesta a tierra

PROTECCIONES

CARACTERIZACIÓN DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA

Protección integral contra sobretensiones Protección contra transitorios de voltaje Protección contra ruido Protección contra armónicos Protección contra transitorios de voltaje Protección contra interrupciones Soluciones a problemas de puesta a tierra

CONFIABILIDAD, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD

Confiabilidad Mantenimiento Seguridad

Conductores Tubos y tuberías Cajas Dispositivos Gabinetes para medidores Tableros de distribución Ubicación de equipos Trazado de conductores

VERIFICACIÓN DE LA INSTALACION ELECTRICA

Inspección visual Mediciones y ensayos Mediciones de aislamiento y puesta a tierra

DISPOSICIONES GENERALES

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METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS BAJO PARÁMETROS DE CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA EN LOS

EDIFICIOS CORPORATIVOS 1. DISPOSICIONES GENERALES 1.1 Información del proyecto Antes de iniciar cualquier diseño de una instalación eléctrica en un edificio corporativo, es necesario tener cierta información acerca del proyecto, la cual es indispensable para el buen desarrollo del mismo. La información debe contemplar: Edificio construido Edificio en construcción • Nombre de la empresa • Breve descripción de la empresa • Ubicación • Planos arquitectónicos y eléctricos • Tipo de carga instalada y a instalar

(centros de computo, aires acondicionados, iluminación, entre otros.)

• Nombre de la empresa • Breve descripción de la empresa • Ubicación • Planos arquitectónicos • Tipo de carga a instalar (centros de

computo, aires acondicionados, iluminación, entre otros.)

Para tener más información acerca de las características de los edificios corporativos se puede referir al capítulo 1 del documento adjunto. 1.1 Condiciones de diseño Las condiciones de diseño necesarias para realizar instalaciones eléctricas en los edificios corporativos son: 1.2.1 Seguridad, no debe representar riesgos para los usuarios ni para los equipos que

alimenta o que están cerca. 1.2.2 Eficiencia, se deben evitar consumos innecesarios. 1.2.3 Economía, el ingeniero proyectista debe pensar en realizar el diseño de tal forma que

su realización implique la menor inversión posible. 1.2.4 Flexibilidad, la instalación a diseñar debe poder adaptarse a cambios en un futuro. 1.2.5 Accesibilidad, la instalación debe permitir el acceso a todas aquellas partes que puedan

requerir mantenimiento, como también que se cuente con todos los elementos que permitan entender el diseño de la instalación.

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1.2.6 Calidad de la potencia, se deben tener en cuenta las protecciones necesarias para mejorar la calidad de la potencia que suministra los equipos sensibles.

1.2.7 Mantenimiento, de un buen mantenimiento de todos y cada uno de los elementos del

sistema eléctrico depende la confiabilidad del mismo. Deben tenerse en cuenta las cinco clases de mantenimiento.

Para complementar, se puede referir al numeral 2.1 del documento adjunto. 1.3 Normas básicas Además de tener en cuenta las normas citadas en el numeral 2.4 del documento adjunto, también se deben poner en práctica las siguientes normas: • IEEE Std. C 62-41 Recommended Practice on Surge Voltages in Low-Voltage AC Power

Circuits. • IEEE Std. 1100-1999 Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic

Equipment. • IEEE Std. 142-1991 Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial

Power Systems. • IEEE Std. 519 Recommended Practice Standard and Requirements for Harmonic Control

in Electrical Power Systems. 1.4 Requisitos básicos Para empezar a trabajar, es necesario cumplir con algunos requisitos que se deben cumplir para evitar inconvenientes durante el desarrollo del diseño. Estos requisitos son: 1.4.1 Personal calificado, es obligatorio para las instalaciones eléctricas que el diseño,

construcción, supervisión, operación y mantenimiento sean realizados por una persona calificada con matrícula profesional vigente, que lo autorice para ejercer dicha actividad y sea responsable de todo lo referente al proyecto.

1.4.2 Documentación, los proyectos de instalaciones eléctricas en edificios corporativos son

proyectos serie 3, los cuales requieren instalar una subestación eléctrica con transformadores de mas de 100 KVA.

Los documentos necesarios que se deben presentar ante el operador de red (CODENSA) para este tipo de proyectos son los siguientes:

o Planos radicados en planeación. o Licencia de construcción. o Preliminar. o Memoria de cálculo.

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o Planos del proyecto. o Carta de compromiso y mantenimiento de la subestación. o Certificado de representación legal. o Protocolo, carta de garantía y factura de compra del transformador. o Planos del proyecto eléctrico. o Constancia de provisional de obra. o Certificado de libertad y tradición. Estos documentos se presentan ante CODENSA, la vigencia de la preliminar es de un año.

1.4.3 Planos, los planos son documentos importantes y fundamentales, tanto en la

realización del proyecto como en la ejecución del mismo. Cada proyecto tendrá un número determinado de planos y tendrán el detalle suficiente para ser llevados a la práctica, no podrán generar dudas, como tampoco someterlos a ampliaciones, correcciones, etc., cuando la obra este en marcha. Para obtener mas información con respecto a los planos se puede referir al numeral 2.5 del documento adjunto.

2. CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO Una vez cumplidas las disposiciones generales y siendo estrictos con cada una de ellas, se procede a desarrollar el diseño de la instalación eléctrica requerida, para esto, se tienen en cuenta cada una de las etapas de diseño que se siguen a continuación. 2.1 Especificaciones de cargas Es indispensable y necesario tener un inventario de todas las cargas que se van a instalar en el edificio, esto con el objetivo de seleccionar el transformador y UPS que van a ser requeridos para la instalación que se está diseñando, como también para tener especificada la carga que se va a instalar en cada piso y así poder establecer la carga de los circuitos laterales y alimentadores. Los cuadros de cargas por piso deben especificar: • Alumbrado • Uso general • Equipo sensible (Interrumpible y UPS) • Calefacción • Fuerza • Aire acondicionado El cálculo de la carga se hace dependiendo si se está calculando un alimentador o un circuito ramal, se puede referir al numeral 2.4 y numeral 2.5 de la guía para detallar el método de cálculo, estos métodos incluyen factores de demanda a aplicar.

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Una vez obtenidos los cuadros de carga por piso se hace un cuadro general de cargas, para totalizar la carga instalada y de esta forma saber la capacidad del transformador y de la UPS. 2.2 Red de media tensión Como ya se ha establecido la ubicación del edificio o del lugar donde va a ser construido, el ingeniero proyectista debe darse cuenta de la red de media tensión que alimenta el sistema, es decir, la entrada del sistema eléctrico. Esto se hace teniendo en cuenta dos posibles alternativas: 1. Existencia de la red de media tensión, si el edificio corporativo ya está construido, la red

de media tensión ya existe o debe existir, entonces, se deben seguir los siguientes pasos para constatar que el diseño e instalación de esta, cumplen con los requisitos dados en la NORMA DE CONSTRUCCIÓN DE CABLES SUBTERRÁNEOS (CS) de CODENSA, de la siguiente forma:

• Verificar distribución de ductos y cámaras (CS 150 – CS 160). • Verificar cámaras y ducterías (CS 200 – CS 293). • Verificar instalación de cables, empalmes y terminales (CS 300 – CS 345). 2. Ausencia de la red de media tensión, si el edificio corporativo está en construcción o por

alguna razón la red de media tensión no existe, se deben seguir los siguientes pasos para el diseño y construcción de esta de acuerdo con la Norma CS de CODENSA:

• Conocer las generalidades de los ductos y cámaras (CS 150 – CS 160). • Construcción de cámaras y ducterías (CS 200 – CS 293). • Instalación de cables, empalmes y terminales (CS 300 – CS 345). • Si por alguna razón es necesario hacer alguna adecuación para pasar de circuito aéreo a

subterráneo, se debe referir a la Norma CS 400 hasta la CS 453. 2.3 Configuración de la subestación Para el diseño de la subestación se deben tener en cuenta configuraciones recomendadas (Ver numeral 3.1 del documento adjunto). Dependiendo de las necesidades del usuario se escoge la configuración y aplicando las NORMAS DE CONSTRUCCIÓN DE CENTROS DE TRANSFORMACIÓN DE REDES SUBTERRÁNEAS (CTS) de CODENSA se realiza el diseño y montaje de esta. Teniendo en cuenta la Norma CTS de CODENSA, los pasos para el diseño de la subestación se hacen de acuerdo a la escogencia de esta, de la siguiente forma: 1. Centros de transformación generales (CTS 500 – CTS 510). 2. Centros de transformación capsulados (CTS 511 – CTS 519). 3. Centros de transformación de pedestal (CTS 520 – CTS 533). 4. Centros de transformación subterráneos (CTS 534 – CTS 535). 5. Centros de transformación de local (CTS 537 – CTS 549).

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6. Centros de transformación industriales de 34,5 kV (CTS 550 – CTS 566). Las convenciones para los planos de levantamiento y diseño de redes con centros de transformación se encuentran en la Norma CTS 603 de CODENSA. 2.4 Circuitos laterales En el numeral 3.2 del documento adjunto se encuentra la descripción de los circuitos laterales, los pasos para el cálculo de los circuitos laterales se hacen teniendo en cuenta la Norma NTC 2050 sección 220-3 apartados a) al d). • Obra civil La obra civil de circuitos laterales, alimentadores y acometidas, incluye la verificación y/o construcción de los canales para la tendida de los conductores necesarios, se debe cerciorar que estos canales estén debidamente construidos y cumplan condiciones de seguridad establecidas en el RETIE. 2.5 Alimentadores En el numeral 3.3 del documento adjunto se encuentra la descripción de los alimentadores, los pasos para el cálculo de los alimentadores se hacen teniendo en cuenta la Norma NTC 2050 secciones 220-10 y 220-11. 2.6 Acometidas En el numeral 3.4 del documento adjunto se encuentra la descripción de las acometidas, en la sección 230 de la Norma NTC 2050 se encuentra mas información al respecto. Los pasos para el cálculo de las acometidas se hacen teniendo en cuenta la Norma NTC 2050 secciones 220-10 y 220-11. 2.7 Regulación de voltaje Como ya se ha establecido la carga de circuitos laterales, alimentadores y acometidas, el paso a seguir es establecer el calibre de los conductores, esto se hace teniendo en cuenta la regulación de voltaje. Las normas técnicas para las instalaciones eléctricas recomiendan que la máxima caída de voltaje (desde la alimentación hasta la carga) no debe exceder el 5%; 3% para los circuitos laterales (del tablero principal a la salida) y 2% para el alimentador (de la alimentación al tablero principal). Las constantes de regulación para cada calibre se encuentran en las normas de CODENSA, para el cálculo del calibre de los conductores teniendo en cuenta la regulación de voltaje, se puede hacer uso de la siguiente aplicación: Aplicación cálculo de conductores con regulación de voltaje.

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2.8 Corriente de corto circuito El cálculo de las corrientes de corto circuito representa un elemento fundamental en el diseño de las instalaciones eléctricas en edificios corporativos, ya sea para el dimensionamiento de los dispositivos que se deben usar para interrumpir estas corrientes o bien para el dimensionamiento de las partes auxiliares de la instalación. Los pasos para el cálculo de la corriente de corto circuito se pueden encontrar en el Anexo 1 del documento adjunto, este anexo es un ejemplo de cómo hacer una memoria de cálculo, documento que se necesita para realizar los trámites ante CODENSA (Ver numeral 1.4) Adicionalmente, se pueden calcular las corrientes de corto circuito con sus protecciones con la siguiente aplicación: Aplicación cálculo de corrientes de corto circuito. 2.9 Coordinación de protecciones Selectividad: Coordinación de los dispositivos de corte automático, de tal forma que sólo la parte en defecto de la red sea puesta fuera de tensión por la apertura del aparato situado inmediatamente aguas arribas del defecto. La selectividad de las protecciones es un elemento esencial que debe tenerse en cuenta desde la concepción de una instalación, con el fin de garantizar a los usuarios la mejor disponibilidad de la energía eléctrica. La selectividad es importante en todas las instalaciones para el beneficio de los usuarios, pero es fundamental en las instalaciones que alimentan procesos industriales. Una instalación no selectiva está expuesta a riegos de diversa gravedad: • Imperativos de producción no respetados. • Ruptura de fabricación con:

o Pérdida de producción. o Riesgo de daño en los equipos de producción. o Obligaciones de reanudación de procedimientos. o Parada de motores de seguridad, tales como bombas de lubricación, extractor

de humo, entre otros. Existen tres clases de selectividad, con el siguiente ejemplo se ilustran cada una de ellas:

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• Selectividad total: Para todos los valores del defecto, desde la sobrecarga hasta el

cortocircuito, la distribución es totalmente selectiva si D2 se abre y D1 permanece cerrado. • Selectividad parcial: La selectividad es parcial si la condición anterior no se cumple hasta

la máxima corriente de cortocircuito, sino solamente hasta un valor inferior. Este valor se conoce como límite de selectividad.

• Sin selectividad: En caso de defecto, el interruptor automático D1 puede abrirse. Filiación, Pendiente información. 2.10 Sistema de puesta a tierra En el numeral 3.6 del documento adjunto se encuentran las características y recomendaciones generales de un Sistema de Puesta a Tierra (SPT), los pasos para el diseño de un sistema de puesta a tierra son los siguientes: 1. Investigación de las características del suelo. 2. Determinación de la corriente máxima de falla a tierra, que debe ser entregada por el

operador de Red para cada caso particular. 3. Determinación del tiempo máximo de despeje de la falla por los dispositivos de

protección, sin que exceda 0,15 segundos. 4. Investigación del tipo de carga. 5. Cálculo preliminar de la resistencia de puesta a tierra. 6. Cálculo de las tensiones de paso y contacto en la instalación. 7. Evaluar el valor de las tensiones de paso y contacto calculadas con respecto a la

soportabilidad del ser humano. 8. Investigar las posibles tensiones transferidas al exterior, debidas a tuberías, mallas,

conductores de neutro, blindaje de cables, circuitos de señalización, además del estudio de las formas de mitigación.

9. Ajuste y corrección del diseño inicial hasta que se cumpla los requerimientos de seguridad.

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En la Norma NTC 2050 sección 250 se encuentra todo lo relacionado con sistemas de puesta a tierra, además de tener en cuenta las recomendaciones de la Normas IEEE Std. 1100 para este diseño. 3. ESPECIFICACIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES Una vez escogidos los conductores de la acometida, alimentador y circuitos laterales, se deben escoger los materiales necesarios para su instalación. A continuación se describen los materiales requeridos para instalaciones eléctricas en edificios corporativos. 3.1 Conductores En el numeral 4.2 del documento adjunto se encuentran las generalidades de los conductores necesarios para las instalaciones eléctricas en los edificios corporativos. En la tabla No. 8 de la Norma NTC 2050 se encuentran las propiedades de los conductores. 3.2 Tubos y tuberías En el numeral 4.3 del documento adjunto se encuentran las principales características de los tubos y tuberías requeridas en las instalaciones eléctricas, a continuación se describe cada uno de ellos. 3.2.1 Tubo (CONDUIT) metálico intermedio • Generalidades → Sección 345-1 a 345-3 NTC 2050. • Instalación→ Sección 345-5 a 345-15 NTC 2050. • Especificaciones de construcción → Sección 345-16 a 345-17 NTC 2050. 3.2.2 Tubo (CONDUIT) metálico rígido • Generalidades → Sección 346-1 a 346-2 NTC 2050. • Instalación→ Sección 346-3 a 346-14 NTC 2050. • Especificaciones de construcción → Sección 346-15 NTC 2050. 3.2.3 Tubo (CONDUIT) rígido no metálico • Generalidades → Sección 347-1 a 347-4 NTC 2050. • Instalación→ Sección 347-5 a 347-16 NTC 2050. • Especificaciones de construcción → Sección 347-17 NTC 2050. 3.2.4 Tubería eléctrica metálica (EMT) • Generalidades → Sección 348-1 a 348-2 NTC 2050. • Instalación→ Sección 348-4 a 348-14 NTC 2050. • Especificaciones de construcción → Sección 348-15 NTC 2050.

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3.2.5 Tubería metálica flexible • Generalidades → Sección 349-1 a 349-4 NTC 2050. • Construcción e instalación→ Sección 349-10 a 349-20 NTC 2050. 3.2.6 Tubo (CONDUIT) de metal flexible • Generalidades → Sección 350-1 a 350-5 NTC 2050. • Instalación→ Sección 350-10 a 350-24 NTC 2050. 3.2.7 Tubo (CONDUIT) no metálico flexible hermético a los líquidos • Generalidades e instalación → Sección 351-22 a 351-30 NTC 2050. 3.3 Cajas En el numeral 4.4 del documento adjunto se encuentra una descripción general de las cajas utilizadas en una instalación eléctrica, en la sección 370 del NTC 2050 se encuentra una descripción mas detallada, con procesos de instalación y especificaciones de construcción. 3.4 Dispositivos Dentro de los dispositivos usados en las instalaciones eléctricas se encuentran: • Suiches o interruptores no automáticos. • Interruptores automáticos. • Tomacorrientes y clavijas. • Rosetas. La descripción de cada uno de ellos se encuentra en el numeral 4.6 del documento adjunto, esta descripción incluye:

• Generalidades • Construcción • Instalación

3.5 Gabinetes para medidores En el numeral 4.7 del documento adjunto se encuentra la descripción de los gabinetes para medidores, adicionalmente, en la sección 373 del NTC 2050 se encuentra como debe ser la instalación y construcción de estos gabinetes. 3.6 Tableros de distribución En el numeral 4.8 del documento adjunto hay una información detallada de los tableros de distribución, la sección 384 del NTC 2050 da una información mas detallada al respecto.

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3.7 Ubicación de equipos y trazado de conductores La ubicación de equipos y el trazado de conductores son dos aspectos muy importantes que van de la mano a la hora de llevarlos a cabo. De los dos depende que se optimice el espacio, que haya ahorro de dinero a la hora de transportar los conductores, que se eviten o se hagan obras civiles para adecuación. Para esto se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: 1. Ubicación en planos arquitectónicos de los canales para el transporte de conductores. 2. Posible ubicación de los equipos de producción y de la instalación. 3. Tendidas adicionales de conductores. Al coordinar los anteriores aspectos se puede llegar a la optimización de la ubicación de los equipos y del trazado de conductores dentro del edificio. 4. CARACTERIZACIÓN DE LA CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA EN EL

PROYECTO En la actualidad, es de suma importancia tener en cuenta en cualquier diseño de sistemas eléctricos la calidad de la potencia que es suministrada a todas las cargas de la instalación, en especial a los equipos sensibles a perturbaciones. Por esta razón, es vital que en el diseño de instalaciones eléctricas en edificios corporativos se tengan en cuenta las siguientes consideraciones. 4.1 Origen de las perturbaciones • Medio ambiente o factores externos • El sistema eléctrico • Usuarios En el numeral 5.2 del documento adjunto se encuentra las generalidades de cada uno de los orígenes de las perturbaciones. Además de identificar los posibles orígenes de las perturbaciones, para caracterizar los problemas de calidad de la potencia eléctrica en el edificio corporativo (construido o en construcción), se deben tener en cuenta las cargas instaladas o a instalar (referirse al numeral 1.1 de la guía). Con base en esta información, la cual debe ser detallada y precisa, se procede a evaluar los posibles problemas que pueden generar estas cargas. 4.2 Normatividad Para efectos de conocimiento e información sobre los problemas que trae la mala calidad de la potencia, se deben tener a la mano normas y recomendaciones establecidas para estos efectos, en el numeral 5.3 del documento adjunto se relacionan tales normas.

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4.3 Transitorios de voltaje La descripción de los transitorios de voltaje se encuentra en el numeral 5.4 del documento adjunto, las principales fuentes de transitorios se describen a continuación: 1. Descargas atmosféricas. 2. Suicheo (conmutación) de bancos de condensadores, tanto del operador de red como

dentro de la edificación. 3. Maniobras de conmutación de las redes. 4. Arranque y parada de motores (ascensores, aire acondicionado, máquinas, iluminación

fluorescente). 5. Operación de equipos de soldadura. 6. Operación de equipos de oficina (impresoras láser, fotocopiadoras). Para proteger las cargas a los transitorios generados por las fuentes mencionadas anteriormente se deben instalar las protecciones descritas en el numeral 5.2 de la guía. 4.4 Ruido En el numeral 5.5 del documento adjunto se encuentra descrito el problema del ruido, este problema hace parte del grupo de problemas de distorsión de la forma de onda. Las principales fuentes de ruido son: 1. Descargas atmosféricas. 2. Aparatos de electrónica de potencia. 3. Circuitos de control. 4. Cargas con rectificadores de estado sólido. Es probable que en el edificio, se vayan a instalar o estén instalados equipos con las características anteriormente descritas, si es así, puede referirse al numeral 5.3 de la guía para ver las posibles soluciones a este problema. 4.5 Armónicos En el numeral 5.6 del documento adjunto se encuentra la descripción de los armónicos, a continuación se mencionan las fuentes que pueden generarlos: 1. Transformadores. 2. Cargas no lineales (computadores, fax, fotocopiadoras). 3. Hornos y soldadoras de arco. 4. Convertidores de potencia

• Conmutadores de línea (rectificadores). • Autoconmutadores (inversores que usan celdas de combustible o baterías).

5. Cicloconvertidores.

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6. Controladores estáticos. 7. Reactores saturables. Si alguno de estos equipos está instalado o se piensa instalar, se deben instalar las protecciones adecuadas para evitar que los armónicos generados por estos equipos afecten las cargas sensibles (ver numeral 5.4 de la guía). 4.6 Fluctuaciones de voltaje Las principales características de las fluctuaciones de voltaje se encuentran descritas en el numeral 5.7 del documento adjunto. Las razones por las cuales se presentan fluctuaciones de voltaje son las siguientes: 1. Arranque y parada de cargas grandes (ascensores, motores). 2. Uso de máquinas de soldadura. 3. Uso de hornos de arco. Las protecciones contra las fluctuaciones de voltaje se encuentran en el numeral 5.5 de la guía. 4.7 Interrupciones (apagones) Las principales características de las interrupciones se encuentran descritas en el numeral 5.8 del documento adjunto. Las interrupciones pueden ser causadas por: 1. Descargas atmosféricas. 2. Fallas en los equipos. 3. Interruptores y fusibles. 4. Accidentes. 5. Mantenimiento de la red eléctrica. La solución al problema de las interrupciones se encuentra en el numeral 5.6 de la guía. 4.8 Sistema de puesta a tierra Los problemas que puede presentar un sistema de puesta a tierra son: 1. Diferencial de voltaje entre neutro y tierra. 2. Ruido de alta frecuencia. Las soluciones a estos problemas se encuentran en el numeral 5.7 de la guía.

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5. PROTECCIONES 5.1 Protección integral contra sobretensiones En el numeral 6.1 del documento adjunto se encuentran descritos los principales dispositivos de protección contra sobrecorrientes y corto circuitos, entre ellos se encuentran: • Interruptores en caja de lámina. • Fusibles. • Interruptores termomagnéticos. La especificación de estos dispositivos de protección se encuentra en los folletos de los diferentes distribuidores de tales dispositivos. 5.2 Protección contra transitorios de voltaje El dispositivo recomendado para proteger los equipos sensibles contra transitorios de voltaje, es el supresor de transientes (TVSS). En el numeral 6.2 del documento adjunto se encuentra la descripción y como debe ser la instalación de este dispositivo de protección. Los TVSS deben cumplir: • La Norma IEEE C 62-41. • Su tecnología debe ser Sin Wave Tracking. • El estándar de seguridad UL 1449. 5.3 Protección contra ruido Existen dos dispositivos de protección para reducir el ruido, estos son: • Transformador de aislamiento con doble o triple blindaje para reducir el ruido de modo

común. • Filtros EM/RFI para reducir el ruido de modo normal, esta protección es recomendable

para centros de cómputo. 5.4 Protección contra armónicos Dentro de los dispositivos de protección para proteger las cargas a los efectos de los armónicos, se encuentran: • Transformador de aislamiento (Norma IEEE Std. 1100). • Filtros (Norma IEEE Std. 519) Algunas recomendaciones para eliminar armónicos son:

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• Suprimir posibles fuentes de armónicos. • Dimensionar los conductores considerando armónicos • Disminuir las corrientes que van por el neutro, mediante balance de cargas. • Utilizar tableros separados para equipos sensibles. • Usar transformadores tipo K. 5.5 Protección contra fluctuaciones de voltaje La solución más eficaz contra las fluctuaciones de voltaje es la instalación de reguladores dependiendo del ambiente, sin embargo, se pueden tener en cuenta las siguientes recomendaciones: • Instalar estabilizadores electrónicos o magnéticos de reactancia saturable. • Conectar condensadores en serie, aumentando así, artificialmente la potencia de

cortocircuito. • Evitar la simultaneidad de pulsaciones de las máquinas de soldadura con circuitos de

control ademados. 5.6 Protección contra interrupciones Las interrupciones ocasionadas por diversas causas, pueden ser manejadas utilizando un sistema ininterrumpido de potencia (UPS) o contar con una planta de emergencia, en la Norma IEEE Std. 1100 se encuentra información y recomendaciones con respecto a las UPS. En el mercado se pueden encontrar las siguientes tecnologías de UPS: • Standby (off line) sin regulación. • Standby (off line) con regulación. • Conversión sencilla. • Conversión doble. La selección de la UPS se hace teniendo en cuenta las necesidades del usuario y la disponibilidad económica. 5.7 Soluciones a los problemas de puesta a tierra Las soluciones a los problemas de puesta a tierra son: 1. Para el problema de diferencial de voltaje entre neutro y tierra: • Disminución de las corrientes por el neutro mediante balance de cargas. • Disminución de las corrientes por el neutro mediante filtros mediante filtros o

transformadores de aislamiento.

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2. Para el problema de ruido de alta frecuencia: • Supresores de ruido en las principales fuentes de generación de ruido radioeléctrico. • Supresores de ruido a la llegada de la red pública. 6. CONFIABILIDAD, MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD 6.1 Confiabilidad Todo lo relacionado con confiabilidad de sistemas eléctricos se encuentra en el numeral 7.1 del documento adjunto. Algunas de las acciones que se pueden hacer para mejorar la confiabilidad del sistema eléctrico en los edificios corporativos son: § Disponer elementos en paralelo en el sistema: Esta alternativa consiste en diseñar el

sistema eléctrico de tal forma que si falla un componente el sistema continúe funcionando. § Evitar los elementos en serie del sistema: Consiste en evitar que el funcionamiento de un

sistema dependa de la operación simultánea de varios elementos de confiabilidad baja. § Mejorar la confiabilidad mediante el empleo y diseño de tecnologías adecuadas: En

este aspecto, son varias las acciones que se pueden llevar a cabo:

o Mejoramiento de las instalaciones eléctricas. o Mejoramiento de los sistemas de compensación de factor de potencia. o Mejoramiento de los sistemas de puesta a tierra y cables de neutro. o Disponer de reservas de abastecimiento de potencia y energía mediante múltiples

fuentes. o Aplicar y cumplir las normas y recomendaciones pertinentes.

6.2 Mantenimiento En el numeral 7.2 del documento adjunto, se pueden revisar las generalidades del mantenimiento de sistemas eléctricos. En la actualidad, existe una metodología llamada RMC (Reliability Centered Maintenance). El mantenimiento Centrado en Confiabilidad (MCC) es una metodología utilizada para definir el plan de mantenimiento de los activos de un proceso productivo. Es un método organizado, lógico y documentado, para construir o modificar un plan de mantenimiento, conservando el balance optimo entre su costo y la confiabilidad del servicio. El RCM se realiza mediante siete preguntas básicas: 1. ¿Cuáles son las funciones y estándares de ejecución asociados con el activo en su actual

contexto operacional?

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2. ¿En que forma puede fallar el equipo, con respecto a la función que cumple en el contexto operacional?

3. ¿Qué causa cada modo de falla funcional? 4. ¿Qué ocurre cuando sucede cada falla? 5. ¿Qué pasa si ocurre la falla? 6. ¿Qué se puede hacer para predecir o prevenir cada modo de falla? 7. ¿Qué puede hacerse si no se conoce una tarea de prevención adecuada a esta falla? La explicación a cada pregunta se encuentra en el numeral 7.2 del documento adjunto.

6.3 Seguridad El tema de seguridad se encuentra desarrollado en el numeral 7.3 del documento adjunto. Básicamente los sistemas de seguridad protegen las vidas de las personas y las propiedades de daños causados por múltiples causas. Los sistemas de seguridad pueden ser tan simples como operar una emergencia manualmente con un interruptor o puede ser un complejo sistema interconectado, sin embargo estos complejos sistemas de seguridad tienen una alta probabilidad de fallar. Algunos sistemas de seguridad pueden ser: 1. Protección al fuego y al humo 2. Control del medio-ambiente 3. Descargas de humo 4. Extinguidotes 5. Iluminación de emergencia La interfaz de un sistema de seguridad es única y requiere de un buen diseño. Las perturbaciones en el suministro de energía pueden causar problemas en estos sistemas. El RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas) se centra en todo el tema de seguridad de sistemas eléctricos, es una buena herramienta que hay que tener en cuenta para realizar el diseño. 7. VERIFICACIÓN DE LA INSTALACIÓN Finalmente, después de un proceso que se ha llevado a cabo, teniendo en cuenta la metodología dada y siendo estrictos con cada uno de los pasos dados anteriormente, la instalación eléctrica del edificio corporativo ha sido concluida, claro, ahora es el momento de verificar que todo ha quedado como se estimó desde sus inicios.

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Toda instalación eléctrica, antes de ser puesta en servicio, debe ser inspeccionada y sometida a diversas pruebas o ensayos, a fin de verificar que ella ha sido bien realizada y cumple con los estudios y especificaciones inherentes al proyecto. La inspección de la instalación eléctrica se hace teniendo en cuenta los aspectos relacionados a continuación. 7.1 Inspección visual La inspección visual permite hacerse una idea globalizada de la instalación y de las condiciones técnicas de la ejecución, revisando los siguientes aspectos: • Punto de empalme (OR con la edificación) • Tableros de protección • Circuitos Las especificaciones de lo que se deber verificar en cada uno de los anteriores aspectos se encuentra en el numeral 8.3 del documento adjunto. En resumen, la inspección visual y análisis de la documentación entregada, tiene el objetivo de verificar si los componentes o elementos permanentemente conectados cumplen las siguientes condiciones: • Los requisitos de seguridad normalizados por reglamentos legales. • Materiales correctamente seleccionados e instalados de acuerdo con las disposiciones de

las Normas correspondientes. • Materiales y equipos instalados en buenas condiciones estructurales, es decir, no dañados

visiblemente, de modo que puedan funcionar sin falta de la seguridad necesaria. • Medidas de protección contra choques eléctricos por contacto directo e indirecto. • Conductores dimensionados adecuadamente y con sus correspondientes dispositivos de

protección a las sobrecargas. • Accesibles para la operación y mantenimiento de sus instalaciones y elementos. 7.2 Mediciones y ensayos En esta etapa de la supervisión se recurre al uso de instrumentos para verificar, entre otros detalles, el estado de la instalación y puesta a tierra, factores de gran importancia para la seguridad de los usuarios de la instalación. En el numeral 8.4 del documento adjunto se encuentran detallados los ensayos y mediciones que se deben considerar para evaluar el estado en que quedó la instalación.

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7.3 Mediciones de aislamiento y puesta a tierra En el numeral 8.5 del documento adjunto se encuentran las pruebas o ensayos de aislamiento que se deben realizar durante la supervisión eléctrica, como también, las condiciones previas que se deben tener presente para efectuar el ensayo de medición de una puesta a tierra.