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CAPÍTULO 2

Elementos de una Instalación Eléctrica

2.0. INTRODUCCIÓNUna instalación eléctrica es un conjunto de elementos y equipos que tiene como finalidad llevar la energía eléctrica desde el punto de alimentación o fuente de energía, hasta los elementos o equipos eléctricos que requieren de este tipo de energía para su funcionamiento.

Las instalaciones eléctricas pueden ser clasificadas desde muy variados puntos de vista. Si se toma en consideración el tipo de consumidor el cual es servido las instalaciones quedan agrupada en tres grandes grupos: Instalación Residencial: destinada a permitir

solo la utilización de artefactos y equipos eléctricos domésticos o del hogar (lámparas, radio, Televisión, plancha, etc.).

Instalación Industrial: Esta se encarga de hacer llegar la energía eléctrica a equipos con una mediana o gran exigencia de energía eléctrica. (motores, hornos, etc.)

Instalaciones Comerciales: comprende una categoría entre las dos anteriores, en la que se utiliza la energía eléctrica entre los limites anteriores.

Otra clasificación de las instalaciones eléctricas puede ser lograda si se toma en cuenta al tipo de ambiente que se alimenta con la energía eléctrica. Instalación Publica: Utilizada para alimentar

sectores de uso público, como por ejemplo avenidas, urbanizaciones, salas de espectáculos, campos deportivos, escuelas, hoteles, bancos, áreas comunes de edificios residenciales, etc.

Instalación Privada: Es aquella a la que solo son utilizada por un muy reducido y especifico grupo de personas.

2.1. ESTRUCTURA ELEMENTAL DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Una instalación eléctrica es la serie de elementos que se encarga de hacer transitar la energía eléctrica desde la fuente o punto de suministro hasta los equipos o carga.

FIGURA 1Estructura Típica y Elemental de una Instalación Eléctrica

Fuente: González, F. (1998)

La fuente de energía eléctrica en la práctica queda representado por dos posibles alternativas: Empresa Eléctrica (Power Utility): Toda y

cada una de las empresas dedicadas a proveer el servicio de eléctrico, su función es proveer la energía eléctrica en cantidad suficiente que el consumidor requiera y en las condiciones que este indique. El servicio eléctrico ha de poseer tres características muy importante: económico, de calidad y confiable. Cada empresa eléctrica se encarga de los tres procesos básicos de la potencia eléctrica: generar, transmitir y distribuir la electricidad. En Venezuela las empresas del sector eléctrico son de naturaleza pública y privada, estas últimas un muy reducido grupo. Entre las más importantes empresas eléctricas de Venezuela se encuentran: CADAFE, C.A. La Electricidad de Caracas, Energía Eléctrica de Venezuela, etc.

Sistema de Generación Propio: Se refiere a equipos encargados de tomar una energía primaria y transformarla en electricidad. En aquellos sistemas eléctricos donde se requiera un flujo ininterrumpido de energía eléctrica es común encontrar en el consumidor su propio sistema de respaldo o principal de generación. Hoy por hoy, en Venezuela, como consecuencia de los continuos aumentos en el precio de la electricidad algunas industrias se han visto atraídos por la idea de la autogeneración de electricidad, pero lo cierto es que la evaluación de estos proyectos debe ser muy delicada.

Finalmente en lo sucesivo cuando se enfrente el término la fuente de energía eléctrica queda confinado a: empresas eléctricas y sistemas de

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FUENTE INSTALACIÓN CARGA ELÉCTRICA

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generación; en la presencia de uno de ellos o la combinación.

A escala residencial, la fuente siempre queda representado por la empresa prestataria del servicio eléctrico, que por lo general es una Empresa Regional de Distribución y Comercialización (ERDC), cuya única labor es servir al consumidor. En Venezuela son muchas las ERDC, comenzando por la filiares de CADAFE: Electricidad del centro (ELECENTRO), Electricidad de Occidente (ELEOCCIDENTE), Electricidad de Oriente (ELEORIENTE),C.A. Electricidad de los Andes (CADELA), La Electricidad de Valencia (ELEVAL), C.A. Luz y Fuerza Eléctrica (CALIFE), etc. Todas estas empresas prestan el servicio eléctrico, es decir, suministran la potencia y la energía eléctrica al suscriptor, de acuerdo a las condiciones de un contrato de servicio.

Por otra parte los equipos eléctricos alimentados por las instalaciones eléctricas son comúnmente denominados cargas. En Venezuela el Ministerio de Energía y Minas define una carga como “… el valor de potencia eléctrica requerida o entregada en cualquier punto de un sistema eléctrico…”. En las instalaciones eléctricas se suele utilizar el término carga para definir cualquier elemento, equipo que consuma energía eléctrica.

Las cargas en las instalaciones eléctricas son los puntos finales donde se pretende hacer llegar la energía eléctrica; estas pueden ser de muy variados tipos y seguir igual cantidad de clasificación.

Algunos autores han coincidido en clasificar en el caso de las instalaciones eléctricas en tres grandes categorías: Cargas Generales: Aquellas cargas que

pueden tener una utilización muy variada, tal es el caso de los tomacorrientes de uso general dentro de las instalaciones.

Cargas de alumbrado, corresponden a todos loe elementos eléctricos utilizados en la iluminación.

Cargas de Fuerza: corresponden a cargas cuyo consumo energético es considerable, o aquellas que poseen requerimientos especiales de diseño. Un ejemplo lo constituyen la utilización de unidades de aire acondicionado central, sistemas de bombeo de agua, etc.

2.2. ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

La instalación eléctrica esta constituida por la agrupación de una serie de elementos que ínter actúan para llevar a cabo el transporte de la energía eléctrica desde el punto de suministro hasta las cargas. Las instalaciones eléctricas, como ya se menciono, poseen una amplia clasificación, y

evidentemente cada una de ellas ha de poseer elementos específicos a su tipo, pero por otra parte existe una gran cantidad de elementos que son comunes a las instalaciones de tipo residencial, comercial e industrial.

Los elementos básicos de una instalación eléctrica son:

Acometida Equipos de medición. Interruptor principal. Tablero principal. Subtableros. Alimentadores Circuitos ramales. Canalizaciones eléctricas.

Cada una de estos elementos serán punto especial de estudio a lo largo de este curso.

FIGURA 2Esquema Típico de una Instalación Eléctrica Residencial

Fuente:

2.3. ACOMETIDALa acometida es el punto de comienzo de la

instalación eléctrica, de hecho es la conexión entre la compañía de servicio eléctrico (o el sistema de generación propio) y la instalación eléctrica.

El Código Eléctrico Nacional (CEN) en su sección 100, definiciones, establece el concepto de una acometida como “… Los conductores y el equipo para dar energía desde un sistema de

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suministro eléctrico, al sistema de alambrado de la propiedad servida…”

La acometida, es el comienzo de responsabilidad del ingeniero de instalaciones eléctricas,

El CEN dedica completamente una sección a la especificación de las acometidas, Sección 23, donde se establece todos lo requerimientos mínimos para garantizar la seguridad que debe proveer la acometida.

Una instalación eléctrica debe poseer una acometida o varias, (CEN sección 230-2) pudiendo ser esta desde dos puntos de vista: aéreas o subterráneas.

2.4. EQUIPOS DE MEDICIÓN E INTERRUPTOR PRINCIPAL

Las empresas que prestan el servicio eléctrico, deben contabilizar por algún mecanismo la cantidad de energía que es comprada por el suscriptor, y es donde tiene aplicación los equipos de medición.

Los equipos de medición son muy variados, pudiendo ser desde muy simplistas como los de las instalaciones residenciales, hasta muy complejos en los industriales.

En las instalaciones eléctricas de tipo residencial, el equipo de medición de energía es único, siendo pudiendo ser el caso de un medidor mecánico constituido por un Watt-horimetro (vatiohimetro medidor de Kwh) de disco o mecánico o en el caso más modernos de estado sólido digitales.

En el caso particular de Venezuela, la acometida es responsabilidad de la empresa eléctrica que presta el servicio al igual que el medidor de energía y el interruptor principal (vulgarmente llamado cuchilla en el caso residencial) llegando su responsabilidad hasta el punto de conexión interna de la instalación eléctrica. De hecho el calculo de los conductores que salen del interruptor principal son responsabilidad del suscriptor.

El contador eléctrico o vulgarmente denominado medidor, es propiedad de la empresa eléctrica, por lo cual cualquier alteración o desperfecto que se le ocasiones (en el caso de Venezuela), puede provocar inconvenientes legales.

La instalación eléctrica tema esencial del estudio presente trabajo comienza en el interruptor principal de servicio, y esta plenamente bajo la responsabilidad del suscriptor.

Un instructor debe ser interpretado en su forma más sencilla, como un dispositivo diseñado para abrir o cerrar un circuito por medios no automáticos y que puede actuar en forma automática en condiciones de operación anormal del circuito (Estos será estudiados a plenitud, en el

estudio de protecciones contra sobrecorrientes, que el CEN asigna la sección 240).

FIGURA 3Componentes de una Acometida Eléctrica

2.5. TABLERO PRINCIPALEn toda instalación eléctrica han se existir,

uno o varios tableros principales, punto central de la instalación, el cual tiene tres funciones: Distribuir la energía eléctrica a varios circuitos

ramales. Proteger cada circuito ramal de fallas

(cortocircuitos o sobrecorrientes). Proveer la posibilidad desconectar de la

instalación cada uno de los circuitos.

El tablero principal contiene una serie de elementos que garantizan el cumplimiento de las tres funciones antes mencionadas tales como: interruptores automáticos o manuales, fusibles, etc.

El CEN en su sección 100 establece que un tablero es “…un panel o grupo de paneles individuales diseñados para constituir un solo panel: incluye barras, dispositivos de protección, y puede tener o no swiches para controlar los circuitos…”

2.6. SUBTABLEROS Y ALIMENTADORESEn aquellas instalaciones eléctricas de una

extensión considerable, es común utilizar varios tableros como apoyo al principal, cumpliendo las

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mismas funciones de distribución, maniobra y protección de los circuitos.

Estos subtableros se suelen ubicar a una distancia equilibrada de cada una a las cargas que sirven (centro de cargas o área de distribución), los conductores con lo cual son alimentados estos subtableros desde el tablero principal recibe el nombre de alimentadores (feeder).

El CEN dedica la sección 240 a los requisitos completos de los alimentadores en una instalación eléctrica.

2.7. CIRCUITOS RAMALESLos circuitos ramales están constituidos

conductores que parten de los tableros de distribución y transportan la energía hasta los puntos de alimentación. Los circuitos ramales pueden ser compartidos o individuales, es decir, exclusivos para una carga. Un ejemplo de un circuito ramal, lo constituyen los conductores que alimentan los tomacorrientes en una instalación residencial, siendo de tipo compartido, y un circuito ramal exclusivo, lo puede constituir la alimentación de un motor de gran potencia en sistemas industriales.

El CEN en su sección 100, define un circuito ramal como “… los conductores del circuito entre el último dispositivo contra sobrecorriente que protege el circuito y las salidas…”

Por su parte la sección 225 del CEN se dedica a los requisitos para los circuitos ramales y circuitos de instalación exterior.

FIGURA 4Tipos de Circuitos Ramales

Figura 3. Tipos de Circuitos ramales.

FIGURA 5Tipos de Circuitos Ramales

2.8. CANALIZACIONES ELÉCTRICASLas canalizaciones eléctricas son los

elementos utilizados para conducir los conductores eléctricos entre las diferentes partes de la instalación eléctrica. Las instalaciones eléctricas persiguen proveer de resguardo, seguridad a los conductores a la vez de propiciar un camino adecuado por donde colocar los conductores.

2.9. ELEMENTOS ESPECIALES DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Además de los elementos básicos de una instalación eléctrica, existen unos elementos adicionales específicos:

Sistema Telefónico Intercomunicadores Sistema de antena de TV. Sistema de antena de Radio.

El sistema de teléfono, antenas de TV y radio, son especiales, el CEN provee tres secciones que abocan al estudio de cada uno de estos sistemas. Sección 800: Circuitos de comunicación, sección 810: Equipos de radio y televisión, sección 820: antenas de televisión y sistema de distribución de radio.

2.10. CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS RAMALES

Los circuitos ramales, han sido clasificados inicialmente en dos grandes tipos: individuales o exclusivos y uso variado.

Pero por otra parte de acuerdo al uso más común que se le suele dar a los ramales se suelen distinguir:

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Circuitos de alumbrado: son los circuitos utilizados para alimentar las luces de uso general y algunos artefactos de poca potencia, conectados directamente o por medio de tomacorrientes o enchufes.

Circuito de Tomacorrientes, es utilizado para alimentar a los artefactos portátiles de poco o mediana potencia. Los artefactos se conectan por medio de tomacorrientes y enchufes.

El CEN en su sección 100, establece que un tomacorriente es un dispositivo de contacto instalado en una salida para la conexión de un solo enchufe.

Por otra arte, el CEN (sección 100) define un enchufe como el dispositivo que, por su inserción en un tomacorriente, establece la conexión entre los conductores de un cordón flexible.

2.11. INTRODUCCIÓN AL PROYECTO DE INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Cuando se realiza un proyecto de construcción de una instalación residencial sin duda alguna el punto focal del diseño es complacer al usuario de la instalación eléctrica, brindado la mayor cantidad posible de beneficios que la técnica y lo económico permitan.

El objetivo fundamental que sustenta la realización del proyecto de instalación eléctrica es obtener la aprobación de los organismos oficiales competentes para lograr la permisología, a la vez lograr un desarrollo ordenado y completamente planeado de la obra minimizando los costos en la proporción que la técnica y la comodidad lo permitan.

2.12. PROYECTO DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Un proyecto de instalación eléctrica persigue en primera instancia el logro de la permisología correspondiente para lograr llevar a cometido la obra, para ello el proyecto debe estar plenamente basado en las normativas de seguridad eléctrica que se encuentran contenidos en el CEN. Por otra parte cuando se realizan el proyecto, se llevan a cabo computo métricos con lo cual se tiene una cuantificación de los materiales mínimos necesarios para emprender la obra, lográndose así poder realizar presupuestos con los diferentes proveedores y obtener una decisión técnica y económica ajustada a la realidad del proyecto.

Por último un correcto proyecto de instalaciones eléctricas, reivindica con creces su trabajo; logrando una instalación suficientemente especificada y bien diseñada, que en el momento de la realidad de la construcción, será ejecutada sin

inconvenientes y que evitará las improvisaciones o modificaciones de última hora, que pueden llegar a ser costosas o hasta devastadoras en el acabado final de la obra.

Por último es conveniente señalar, que un correcto proyecto de instalación eléctrica, permite llevar a cabo una obra sin retrasos, todo esto claro está, de la mano de la experiencia teórica y práctica.

2.13. CLASIFICACIÓN DE LOS PROYECTOS DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Una clasificación muy variada puede ser realizada de las instalaciones eléctricas, algunas de las cuales ya han sido presentadas, en ocasiones anteriores, (por extensión, nivel de tensión, por ubicación, etc.). Por otra parte el autor Oswaldo Penissi (1987), en su texto, Canalizaciones Eléctricas Residenciales, clasifica los proyectos según su complejidad en:

Viviendas Unifamiliares (rural, interés social, clase media y alta).

Viviendas Multifamiliares (Interés social, clase media y media alta).

Edificios de Oficina (económico o de lujo). Edificios Comerciales (Económico, lujo, tiendas

por departamento, centros comerciales). Edificios Educacionales. Edificios de Hoteles (por estrellas). Edificios de Sanidad (medicaturas, centros de

salud, ambulatorios, hospitales). Edificios industriales (pequeña, mediana y

pesada).

La clasificación adoptada por Penissi, obedece básicamente a la complejidad en función de los tipos de ambiente, usos, aplicaciones diversas y especializadas, y “no” desde el punto de vista de la estructura civil, que no es de nuestra incumbencia. La dificultad en el proyecto de instalaciones eléctricas, proviene en gran medida de la parte arquitectónica, y por el otro del tipo de actividad a desempeñar en la instalación y el valor de la inversión. La clasificación presentada, provee un grado de dificultad en los proyectos, por los criterios de diseño y otra gran cantidad de detalles que ha de tomar el proyectista.

Es importante reiterar que todo proyecto de instalación eléctrica, debe cumplir con los cinco aspectos fundamentales:

Seguridad. Confiabilidad. Flexibilidad. Facilidad de Operación. Mantenimiento. Costo Inicial.

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2.14. REQUERIMIENTOS PARA LA ELABORACIÓN DE UNA PROYECTO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS

La electricidad dentro de cualquier instalación se transforma en un servicio, y como tal, su efectividad queda demostrada, en función de la satisfacción del consumidor o usuario. Por ello, el primer paso a llevar cabo en cualquier proyecto de instalaciones eléctricas, independiente mente de su tipo, es mantener una reunión con el futuro propietario, o bien el equipo técnico que se fije para tal fin; Ingenieros y arquitectos. Es de vital importancia este contacto, ya que provee valiosa información, tal como nivel de vida de los ocupantes, hábitos, requerimientos, usos, futuros cambios, etc.

La entrevista primaria, permite cuantificar o inventariar los equipos o cargas que se vayan a instalar, esto logra establecer en primera instancia los requerimientos de la instalación eléctrica.

Por otra parte, una vez realizado esto, se procede a verificar la disponibilidad y accesibilidad al servicio eléctrico, en el lugar o zona donde se emprende el proyecto. En caso de no existir el acceso, se debe consultar a la empresa eléctrica que sirve a la zona, la viabilidad de obtener el suministro. Capital importancia, reciben los estudios de instalaciones eléctricas, en los casos de Edificaciones multifamiliares, sanitarios, e industriales, donde se debe tener con carácter obligatorio una reunión con la empresa de servicio eléctrico, para realizar las coordinaciones la instalación de una nueva carga.

En cualquier instalación eléctrica, independientemente del tipo o complejidad, es importante, mantener un contacto desde el nivel de proyecto hasta la ejecución, con los ingenieros que intervienen en la obra, para lograr detectar y satisfacer todos los requerimientos de servicio eléctrico de la obra.

Los pasos antes mencionados, constituyen lo que se conoce como etapa de observación y diagnóstico, etapa de singular importancia ya que sienta las bases de los pasos futuros del proyecto, y que además le provee la forma a la obra.

Aunque no se ha legislado en cuento a la estructura que ha de disponer un informe de proyecto de instalación eléctrica, algunas empresas dedicadas a este ramo y algunos autores coinciden en una estructura muy semejante. Por tanto, citando al reconocido autor, Oswaldo Penissi (1987), en resumen y en forma muy general, las partes del proyecto de canalizaciones o instalaciones eléctricas son:

Memoria Descriptiva. Cálculos de Iluminación.

Cálculos Eléctricos. Estudio de Cargas. Diseño de Sistema de Comunicaciones

y señalización. Especificaciones Generales. Cómputos métricos. Planos.

La estructura y envergadura de cada una de estas partes del proyecto, va a depender en forma particular del tipo de obra que sé este tratando.

La memoria descriptiva, en muy sencillas palabras, corresponde a un resumen del proceso de observación y diagnóstico, en el cual se provee un brief, de las especificaciones generales de la instalación eléctrica.

Los cálculos de iluminación, corresponden a todos los estudios y resultados de este para proveer de iluminación artificial a la instalación.

Por su parte los cálculos eléctricos, se refiere al dimensionamiento correcto de los conductores y elementos pertenecientes a los circuitos ramales.

Mientras que con el estudio de cargas, se logrará obtener la demanda requerida para el calculo y selección de las características del tablero y protección general asociado, además de la acometida. Para la elaboración de este item, es vital realizar completamente los cálculos anteriores.

Los sistemas de señalizaciones y comunicación pueden ir desde lo más sencillo hasta los más complejo, en función del tipo de instalación que se emprenda, pero para ello se requiere de un completo asesoramiento de los requerimientos por parte del usuario de los equipos a instalar, es muy común en este aspecto que sirvan de ayuda proyectos previamente realizados en la misma rama, o simplemente múltiples normativas extranjeras para tal fin (IEEE, RCA, AT&T).

La etapa de especificaciones generales se refiere a la establecer por completo las características (cualitativamente por individual) de todos y cada uno de los elementos que compondrán la instalación (potencia, voltaje y frecuencia, corrientes nominales y de cortocircuito, factor de potencia, tipo de servicio, etc.).

Los cómputos métricos, son de una mayúscula trascendencia, ya que ellos instituyen el punto de partida para los estudios económicos de la instalación eléctrica y además son el sustento de la lista de materiales de la obra, con lo que se nutre la evolución de la misma.

Los planos son el punto de comienzo y final del proyecto. Hito de comienzo, ya que se deben conocer por completo las obras civiles que se pretenden abastecer de servicio eléctrico, para ellos se han de disponer de planos de plantas, cortes, y

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fachadas. Es común que se utilicen planos en escalas de 1:50 o 1:100 dependiendo de la envergadura de la obra. En los planos se ha de plasmar gran parte del trabajo del proyectista, como la ubicación y forma de alimentación de cada carga, además de otras informaciones importantes. Para homologar la información planteadas en los planos, se regirá (al menos en Venezuela) por la NORMA COVENIN 398-84.

Es importante señalar, que los proyectos de instalaciones eléctricas, deben ser realizadas por personas que se encuentren capacitadas para tal fin, profesionales en el ejercicio legal de su profesión, además los planos y especificaciones que componentes en el proyecto de las instalaciones debe estar reglamentada por el CEN, tanto de una obra nueva como de modificaciones y expansiones; esto queda completamente establecido en la SECCIÓN 90-7a del CEN.

Todos los documentos técnicos del proyecto tendrán que llevar firma del profesional responsable del proyecto. SECCIÖN 90-7b, CEN.

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L.Capitulo 2: Elementos de una Instalación Eléctrica

OBJETIVO GENERAL: Identificar los principales elementos que conforman una instalación eléctrica

Contenido

Elementos de una Instalación Eléctrica..........................................................................................12.0. Introducción......................................................................................................................... 12.1. Estructura Elemental de una Instalación Eléctrica..............................................................12.2. Elementos de una Instalación Eléctrica...............................................................................22.3. Acometida........................................................................................................................... 22.4. Equipos de Medición e Interruptor principal........................................................................32.5. Tablero principal.................................................................................................................. 32.6. Subtableros y Alimentadores...............................................................................................32.7. Circuitos ramales................................................................................................................. 42.8. Canalizaciones Eléctricas....................................................................................................42.9. Elementos Especiales de una Instalación Eléctrica............................................................42.10. Clasificación de los Circuitos Ramales..............................................................................42.11. Introducción Al Proyecto de Instalación Eléctrica..............................................................52.12. Proyecto de una Instalación Eléctrica................................................................................52.13. Clasificación de los Proyectos de Instalaciones Eléctricas................................................52.14. Requerimientos para la elaboración de una Proyecto de Instalaciones Eléctricas............6

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