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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DIQILABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESIQIE



DIQI

PRACTICAS DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELECTRICA Y ELECTRONICA.



PRACTICA N°5INSTALACIONES ELÉCTRICAS RESIDENCIALES



PRACTICA N°5

Instalaciones Eléctricas Residenciales

OBJETIVO GENERAL



Conocer el tipo de corriente y dispositivo que se utilizan en una industria residencial, así como las medidas de seguridad que se deben tomar para no tomar riesgos de mal funcionamiento o de corto circuito, además saber identificar los tipos de instalaciones.Conocer los dispositivos de seguridad que se emplean para abrir los circuitos y evitar sobrecalentamiento o un posible comienzo de incendio.Además se determinaran las corrientes que consumen lámparas incandescentes de distintas potencias, tener la capacidad suficiente para armar circuitos en Instalaciones Residenciales.



MATERIAL EMPLEADO

a) Fuente de corriente alterna (127 V de C.A.)b) Socketsc) Interruptor sencillo o apagador sencillod) Contactos sencillose) Resistencia de 100Ω (Use un foco o calefactor)f) Multímetro digitalg) Voltímetro individual



h) Amperímetro individuali) Caimanes o conexionesj) Tabla de perfocel de 40 x 40 cmk) Alambre de calibre 14 o 16l) Focos incandescentes de 40, 60 y 100 Wattm)Terminales hembra y machon) Cinta de aislaro) Pinzas de corte de electricistap) Desarmador planoq) Pinzas de corte y de pico



r) Tubo conduit flexible de PVC (un metro)

CONSIDERACIONES TEÓRICASLa distribución de energía en un circuito, es algo de suma importancia, ya que de ello depende el tipo de alimentación que se necesita, por ejemplo en el sistema eléctrico de un automóvil se utilizan corriente directa en cambio en



instalaciones residenciales, comerciales e industriales se utiliza corriente alterna, debido principalmente a que es más fácil de distribuir y además de que se puede incrementar o reducir con los transformadores.La idea básica de las instalaciones residenciales se muestra en la figura 1, donde un lado de la línea (del par de conductores) se le llama neutro, el cual siempre está conectado a tierra, en la entrada del panel, en las casa la tierra es un pedazo de metal grande



enterrado en la tierra (la cual generalmente es buena conductora); algunas veces también es conectada a la tubería. Los electricistas se refieren a ella para conectar las líneas mencionadas como corriente neutro, las instalaciones modernas tienen dos líneas de corriente las cuales tienen polaridad opuesta con respecto al neutro.



El voltaje en Norteamérica es de 120 volts, en Europa usualmente es 240 volts, la cantidad de corriente (I) que necesita determinado dispositivo se determina mediante su potencia, por ejemplo para un foco de 100 watt.

P=IV

I= PV

=100watt120 volts

=0.83 Amperes



La potencia que consume el foco se determina por su resistencia R, la cual en este caso a la temperatura de operación es:

P=I V=V2

R=I 2 R

R=V2

P=120volts

2

100watt=144Ω

Similarmente una plancha que es de 1500 watt, consume una corriente de 12.5 A, y su resistencia de operación a la temperatura de



operación es de 9.6 Ω, esto es porque depende de la resistividad con respecto a la temperatura, la resistencia de los dispositivos eléctricos es mucho menor cuando están fríos. Si se mide la resistencia de un foco de 100 watt con un óhmetro (que no maneja una corriente considerable que incremente la temperatura), probablemente se encontrara un valor de 10 Ω. Cuando se enciende el foco tiene una corriente diferente a la calculada, esto mientras se calienta el filamento del foco.



La máxima corriente para un circuito está limitada para la resistencia de los conductores, la potencia disipada en los cables, causa un calentamiento de estos en casos muy extremos se pueden incendiar o incluso fundirse.Es por eso que para instalaciones residenciales es conveniente manejar un conductor de calibre 12, el cual tiene un diámetro de 2.05 mm y puede soportar sin calentarse una corriente de 20 A. más gruesos como lo son calibre 8 (3.26 mm) o 6 (4.11 mm) se usan para dispositivos que necesitan una corriente más alta, y calibre del 2



(6.54 mm) generalmente se utilizan para las entradas de alimentación a residencias.Como protección para sobrecargas o para sobrecalentamiento se utilizan los fusibles o circuitos que corten la corriente. Un fusible tiene una aleación plomo-estaño con un arreglo con una laminilla con espesor delgado la cual tiene una temperatura baja de fusión, el fusible se funde cuando la corriente nominal es excedida. Un breaker es un dispositivo electromecánico que tiene la misma función, usando electromagneto o un strip bimetálico, la corriente es interrumpida



cuando la corriente excede cierto valor predeterminado, o cuando hay un calentamiento excesivo. Si la instalación que se maneja tiene fusibles y se conectan demasiados dispositivos de alta corriente en la misma línea, el fusible se romperá, no se debe reemplazar el fusible con uno de mayor capacidad, ya que se corre el riesgo de un fuerte sobrecalentamiento, y se puede comenzar un incendio. La única solución segura es distribuir los dispositivos en varios circuitos, las cocinas modernas tienen tres o cuatro circuitos por separado.



Si se ponen en contacto los alambres de corriente y neutro, se causa un corto circuito, el cual puede ser causado, por un mal aislamiento, o cualquier mal funcionamiento mecánico, esto provee de una resistencia muy baja, y el paso de una corriente muy grande puede fundir el conductor, y si no se quema el fusible, o si no es interrumpido por un breaker, el aislante puede prenderse. Otro caso muy peligroso, es cuando el alambre esta semiroto, y el falso contacto puede causar chispas.



Los fusibles y los breakers, se deben conectar en el lado de la corriente, y nunca en el neutro, de otra manera el corto circuito podría desarrollarse, ya que tal vez el neutro quede desconectado, sin embargo el conductor con la corriente, aun está vivo y si alguien toca el dispositivo y un objeto que haga tierra, podría dar una descarga eléctrica.Como mayor seguridad, se utiliza un tercer conductor, que corresponde a la pata redonda en los conectores, esta es conectada a la línea neutra del panel, generalmente no lleva corriente pero



conecta el panel a tierra. Si por accidente el conductor de corriente toca accidentalmente, la carcasa o cubierta de dispositivos, el tercer conductor mencionado, provee una ruta para que fluya la corriente, y posteriormente el fusible se rompe, sin el tercer conductor la corriente seguirá viva, y si se toca y se hace tierra, lo cual causara un shock muy fuerte.



Las casas más modernas utilizan, la alimentación de tres conductores que provee la compañía de luz, uno es neutro, los otros dos son de 120 volts con respecto al neutro pero de diferente polaridad, dando los dos un voltaje de 240 volts. Este arreglo es el trifásico, en contraste con el arreglo de los dos cables (además el tercer conductor para hacer tierra), con un sistema de tres conductores, las lámparas de 120 volts se conectan al neutro y a un alambre con corriente, para dispositivos que requieren 240



volts, como los hornos eléctricos, son conectados entre las dos líneas de corriente.



DESARROLLO EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO 1

1.-Construir el circuito mostrado en la figura 5, y tomar las intensidades de corrientes, para llenar la tabla 1, según sea el foco o focos que correspondan, aislando perfectamente los amarres realizados, para evitar accidentes, además de colocar en el circuito



las terminales hembra mostradas, para medir la intensidad de corriente total.



Medición

F1 (40w)

F2 (60w)

F3 (100w)

I (A)

1 ☼2 ☼3 ☼4 ☼ ☼5 ☼ ☼6 ☼ ☼Tabla 1 Mediciones de la Intensidad



de Corriente

Donde ☼ son la lámpara o lámparas incandescentes que se les debe medir la intensidad de corriente eléctrica.

EXPERIMENTO 22.- Realizar experimentalmente las mediciones de los parámetros señalados en los circuitos de la figura 6, de las instalaciones eléctricas residenciales, así como también sus cálculos teóricos, y llenar la tabla 2.



IR2=V R2

R2IR2 = IT = IF1

V F1=PI=RF 1∗I

ℜ=V T

IT=R2+RF1

RF1 = Re – RVF1 = RF1 * IR2



Parámetro

Valor teórico

Valor exp.

% Error

ITVF1VR2Tabla 2. Resultados obtenidos del experimento 2

EXPERIMENTO 3



3.-Determinar experimentalmente las respectivas mediciones de la figura 7, de los siguientes parámetros y sus cálculos teóricos de dicha instalación eléctrica, y llenar tabla 3.



VF= VR3 =VF1=VF2=128 voltsIF1=

PV

IF 2=PV

IR3=VR3

IT= I F1= IF2= IR3



Realizar la comprobación para el valor de la corriente total, mediante el cálculo de la resistencia equivalente.

RF1=PI2

RF2=PI 2

Re=1

1RF1

+ 1RF2

+ 1R3



I=VℜParámetro

Valor teórico

Valor exp.

% Error

ITIF1IR2IR3VF2Tabla 3. Resultados obtenidos del



experimento 3

CUESTIONARIO

1.- Dadas las siguientes cargas monofásicas alimentadas a 127 volts para una casa habitación, calcular la carga para el servicio.

Alumbrado general 4465 VAContactos 4000 VA



Aparatos fijos 6790 VABomba de agua 27 VA



2.- Como se determina el tamaño de los conductores del servicio de entrada a una casa habitación o a una habitación en general, así como el número de circuitos derivados que se requieren para alimentar las cargas y que normas se utilizan.



3.-Calcular la carga de alumbrado general para una casa habitación de 18 m x 15 m (Nota.- Según la tabla 6.1 de cargas de alumbrado general en locales es de 20 Watt/m2).



4.-Suponiendo un local en el que, por razones de trabajo se tienen 4 cargas colocadas sin guardar lineamiento alguno. Calentar el centro de carga y la distancia de este a la toma de corriente de acuerdo a la figura 8.



Cargas: W1 = 5000wattW2 = 4000wattW3 = 6000 wattW4= 4000 watt

OBSERVACIONES____________________________________________________________________________________________________________________________________________



____________________________________________________________________________________________________________________________________________

CONCLUSIONES______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



BIBLIOGRAFIA

Chester L. DawesTratado de electricidad tomo I y II

Young-Freedman, University PhysicsEdit. Adisson Wesley, EU 1996

Gilberto Enríquez HarperInstalaciones eléctricas industrialesEdit. Limusa



En esta práctica armamos un circuito de focos en paralelo, se cumplieron los objetivos propuestos, ya que pudimos conocer cómo se utilizan los circuitos en los hogares y como las medidas que se deben tomar para que no ocurra ningún corto circuito, y determinamos las corrientes que consumían los focos a diferentes potencias.

Vimos cuales son los diferentes tipos de protecciones a los circuitos, para evitar cortos circuitos en las casas habitación, como los fusibles de plomo estaño, los



braker que utiliza un electromagneto cuando la corriente excede algún valor o se calienta demasiado.

Al realizar un circuito con fusibles no se deben conectar demasiados dispositivos en la misma línea. También hay que revisar el estado de los cables, ya que uno en mal estado puede causar accidentes.



Para conocer la intensidad, se deben conocer el voltaje de la corriente y la

potencia del foco. Dependiendo de la intensidad obtenida se elegirá el número

del calibre del cable, para que no ocurra ningún accidente.

Al realizar el circuito debíamos ser muy cuidadosos al conectar los cables y que

estos estuvieran en el orden correcto como se indicaba en el diagrama ya que

cualquier equivocación podía provocar un corto. También al medir la intensidad



con el multímetro debíamos colocar las puntas de prueba en A en lugar de mA,

para que no se dañara.

Con los datos teóricos calculamos el porcentaje de error y los datos fueron

aceptables ya que ningún valor fue mayor a 10%, con lo que se concluye que la

practica fue realizada con éxito.

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