Electricidad Básica

"En el verdadero éxito, la suerte no tiene nada que ver; la suerte es para los improvisados y aprovechados; y el éxito es el resultado obligado de la constancia, de la responsabilidad, del esfuerzo, de la organización y del equilibrio entre la razón y el corazón". Lic. CARAZAS QUISPE Edgar

lunes, 10 de marzo de 2014

¿Cómo funciona un circuito electrónico?


Antes de explicar lo que es un circuito electrónico, daremos un repaso a lo que es   un circuito eléctrico primero. Cuando estás usando una batería, un grupo electrógeno o una placa solar para producir electricidad, hay tres cosas que siempre son iguales:
        El origen de la electricidad tendrá dos terminales: un terminal positivo y un terminal negativo.
        El origen del flujo eléctrico – ya sea un generador, batería, etc. – querrá empujar los electrones fuera de su terminal negativo a un cierto voltaje. Por ejemplo, una pila AA normalmente quiere empujar esos electrones  a 1,5 voltios.
        Los electrones tendrán que fluir desde el terminal negativo al terminal positivo por medio de un cable de cobre u otro tipo de conductor. Cuando hay un camino que va desde el terminal negativo al positivo, tienes un circuito, y los electrones pueden fluir por el cable.
        Puedes incluir una carga de cualquier tipo (una bombilla, un motor, una televisión, etc.), en el centro del circuito. La fuente de electricidad alimentará la carga, y la carga hará su función (crear luz, generar imágenes, arrancar un motor, etc.).



Los circuitos electrónicos se pueden volver muy complejos, pero a un nivel muy básico, siempre tienes la fuente de la electricidad (batería), la carga y dos cables para conducir la electricidad entre la batería y la carga. Los electrones se mueven desde el origen, por la carga y de vuelta al origen.



Los electrones que se mueven tienen energía. Según los electrones se mueven de un punto a otro, pueden realizar un trabajo. Por ejemplo, en una bombilla de filamento incandescente, la energía de los electrones se usa para crear calor, y el calor a su vez para crear luz. En un motor eléctrico, la energía en los electrones crea un campo magnético, y este campo puede interactuar con otros (por atracción y repulsión magnética) para crear movimiento.



El circuito electrónico:
Basándonos en lo explicado hasta el momento, un circuito electrónico es un circuito eléctrico que también contiene dispositivos tales como transistores, válvulas y otros elementos electrónicos. Los circuitos electrónicos pueden hacer funciones complejas utilizando las cargas eléctricas, aunque se gobiernan con las mismas leyes que los circuitos eléctricos. Los circuitos electrónicos se pueden clasificar en tres grupos, los cuales son:
Circuitos analógicos – Son aquellos en que las señales eléctricas varían continuamente para corresponderse con la información representada. El equipamiento electrónico como los amplificadores de voltaje o de potencia, radios, televisiones, suelen ser analógicos con la excepción de muchos dispositivos modernos que suelen usar circuitos digitales. Las unidades básicas de los circuitos analógicos son pasivos – resistencias, capacitadores, inductores – y activos, fuentes de energía independientes y fuentes de energía dependientes.


Circuitos digitales – En estos circuitos, las señales eléctricas obtienen unos valores discretos para mostrar valores numéricos y lógicos que representen la información a procesar. Los transistores se utilizan principalmente como conmutadores para crear pasarelas lógicas. Algunos ejemplos de equipos electrónicos que utilizan circuitos digitales son las calculadoras, PDAs y los microprocesadores.



Circuitos mixtos – Estos circuitos son híbridos y contienen elementos tanto analógicos como digitales. Algunos ejemplos de estos circuitos son los convertidores de analógico a digital y viceversa.
Un circuito eléctrico básico está formado por los siguientes elementos u operadores:



    Operadores que producen la corriente eléctrica o generadores, como, por ejemplo, una pila o un conjunto de pilas.
    Operadores que conducen la corriente eléctrica. Básicamente son los hilos conductores.
    Operadores que transforman la corriente eléctrica. Producen calor, luz (bombilla), movimiento, etc.
    Operadores que controlan el paso de la corriente eléctrica. Permiten o impiden el paso de la corriente eléctrica por el circuito, como, por ejemplo, los interruptores.
    Operadores que protegen a los receptores. Los fusibles son elementos que protegen a los aparatos cuando hay subidas inesperadas de tensión.
Su funcionamiento es muy sencillo. Por ejemplo, si el aparato que deseamos proteger no puede soportar una intensidad mayor de 0,5 A, intercalamos en el circuito un fusible que se funda a esa intensidad. Si aumenta la intensidad por encima de ese valor, el fusible se calienta tanto que se funde, interrumpiendo así el paso de la corriente eléctrica. De esta forma, el fusible se funde protegiendo así al aparato. Solo tendremos que cambiar el fusible.

domingo, 27 de marzo de 2011

Origen de la Electricidad

Un hecho real es que todo objeto se compone de átomos y cada átomo posee igual número de electrones y protones
La electricidad o energía eléctrica se produce porque la materia se puede cargar eléctricamente. ¿Qué significa esto?

Veamos: los electrones poseen una carga negativa y los protones una carga positiva. Estas cargas se contrarrestan unas a otras para que el objeto resulte neutro (no cargado). Pero al frotar, por ejemplo, un globo sobre un polerón los electrones saltan del polerón al globo y éste se carga de electricidad. El globo pasa a tener más electrones que protones y se carga negativamente; mientras el polerón, con más protones que electrones, se carga positivamente.

¿Qué ha pasado? Hemos producido electricidad
Ahora bien, la electricidad se puede trasmitir de un punto a otro conduciéndola a través de distintos objetos o materiales.

Todos los cuerpos pueden trasmitir energía eléctrica, pero existen unos que son mejores trasmisores de energía eléctrica (conductores, como los metales) que otros, a los cuales les cuesta más o simplemente no permiten el paso de ella (aisladores o malos conductores).

Para generar energía eléctrica necesitamos de motores eléctricos, pilas, generadores, los cuales hacen que se pueda cargar un objeto y así poder transferir la electricidad.

Los efectos de la electricidad son múltiples y en la actualidad, conocidos y controlados, se ocupan para muchos usos.
Magnético (Electroimanes)
Mecánico (Motores)
Químico (Electrólisis)
Luminosos
Calóricos
Sin embargo, a lo largo de la historia, el hombre ha atribuido explicaciones de carácter místico o religioso a determinados fenómenos naturales como el rayo, los fuegos de San Telmo o la piedra imán.

Los primeros descubrimientos de los cuales se tiene noticia en relación con los fenómenos eléctricos, fueron realizados por los griegos en la Antigüedad. El filósofo y matemático Tales de Mileto en el siglo V antes de Cristo observó que un trozo de ámbar, después de ser frotado con una piel de animal, adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros (como trozos de paja y pequeñas semillas).William Gilbert

Tuvieron que pasar varios siglos antes de que William Gilbert publicara en 1600 su obra De Magnete, en la que realiza el primer estudio científico del magnetismo. Este científico observó que algunos otros cuerpos se comportan como el ámbar al frotarlos, y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier otro cuerpo, aun cuando no sea ligero.

Como la designación griega que corresponde al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a usar el término “Eléctrico” para referirse a todo cuerpo que se comportaba como el ámbar, con lo cual surgieron las expresiones “Electricidad”, “Electrizar”, “Electrización”, etc...

Éste fue el punto de partida de la historia de la electricidad, cuyo estudio y desarrollo durante los siglos XVII y XVIII se limitó únicamente a los fenómenos electrostáticos. Ya en la época moderna surgieron los gabinetes de física y con ellos los primeros modelos de máquinas eléctricas, fuentes productoras de grandes cantidades de carga eléctrica.

Desde que Otto von Guericke construyó en la segunda mitad del siglo XVII su máquina eléctrica, primer ingenio de estas características, son numerosos los modelos y diseños que los diferentes investigadores llevaron a la práctica con éxito.

Dos investigadores aportaron una contribución esencial a la electrostática: Stephen Gray (1670-1736) descubrió la electrización por influencia (por frotamiento) y la conductividad eléctrica; por su parte, Du Fay (1698-1739) reveló la existencia de dos electricidades de diferentes naturalezas, que llamó “resinosa” (negativa) y “vítrea” (positiva). Un discípulo suyo, el abate Nollet (1700-1770), se hizo famoso popularizando experimentos de electrostática: hacía que las chispas crepitaran en los salones de la alta sociedad, donde las damas hacían cola para ser electrizadas por el abate. El entusiasmo se desbordó cuando apareció el primer condensador eléctrico, capaz de almacenar la misteriosa energía: una simple botella con agua con tapón atravesado por un clavo, la Botella de Leiden. Este dispositivo parece haber sido inventado simultáneamente, en 1745, por Ewald G. von Kleist (1700-1748) y Petrus van Musschenbrock (1692-1761), profesor de la Universidad de Leiden.

Años después, en el siglo XVIII Benjamín Franklin, un científico norteamericano, propuso una teoría para explicar los fenómenos eléctricos que se derivaban del frotamiento. Cuando se frota una sustancia como el vidrio, dicho cuerpo gana “fluido eléctrico” y queda cargado positivamente (+). En el caso del ámbar, pierde “fluido eléctrico” y queda cargado negativamente (-). Franklin fue, entonces, el primero en hablar de cuerpos cargados positiva y negativamente. La explicación actual del fenómeno se basa en la Teoría atómica de la materia. Los electrones –partículas cargadas negativamente– giran alrededor del núcleo del átomo, específicamente en la corteza o envoltura del átomo. El átomo puede ganar o perder electrones. Si pierde electrones su carga será positiva, por pérdida de partículas negativas; si gana electrones, su carga será negativa, por ganancia de partículas negativas.

El electrón fue descubierto por Joseph J. Thomson.

En el siglo XIX aparece una nueva forma de electricidad. Alessandro Volta consiguió en 1800, gracias a su pila, producir corrientes eléctricas de manera continua. Éste es el origen de la electrodinámica, con el que se abre todo un mundo de experiencias. En 1820 Hans Christian Oersted demostró experimentalmente la relación entre electricidad y magnetismo. Es en este momento cuando surgen las primeras nociones acerca del electromagnetismo, cuyo desarrollo ha permitido algunos de los mayores avances tecnológicos de la humanidad.

El ovoide prolongado es un aparato de metal que sirve para mostrar la distribución de la carga eléctrica en su superficie; el electroscopio de Volta, de gran importancia en la historia de la electricidad, se trata de un dispositivo utilizado para estudiar los mecanismos de adquisición de carga eléctrica en los distintos cuerpos; en el granizo eléctrico observamos cómo la conexión de dos placas metálicas a una diferencia de potencial causa el revoloteo de unas pequeñas bolitas de médula de saúco; el campanario eléctrico se vale de un efecto similar al anterior para hacer que dos bolitas golpeen una campana en un proceso continuo de carga-repulsión/descarga-atracción; el efecto eléctrico en puntas demuestra la acumulación de cargas en los extremos de los objetos metálicos, lo que ocasiona el giro de las aspas al ionizar el aire de su entorno.

La generación de carga eléctrica en abundancia se consigue por medio de las máquinas electrostáticas, con las que se conseguían diferencias de potencial suficientes para efectuar determinados experimentos.

Para almacenar la electricidad producida por estas máquinas se contaba con las botellas de Leiden, cuya forma varió a lo largo del tiempo. Otro sistema de almacenamiento de carga eléctrica era el condensador de Aepinus.

El estudio de la electricidad pronto trajo consigo la observación de las "chispas". Cuando dos conductores a diferente potencial se situaban a corta distancia, era posible hacer saltar una chispa entre ambos. Existen distintos aparatos que hacen uso de esta propiedad con finalidades diferentes.

El excitador de Henley se utilizaba para estudiar los efectos de las descargas eléctricas en objetos, seres vivos incluidos, colocados entre los dos conductores; el perforador de tarjetas se utilizaba para un fin análogo: se colocaba un naipe o una tarjeta entre los dos conductores, de manera que al saltar la chispa, la tarjeta quedaba perforada; el termómetro de Kinnersley permitía probar el desprendimiento de calor en las chispas; el cuadro mágico y la pirámide centelleante son ejemplos de juegos científicos de carácter experimental: en ambos casos las descargas producían efectos visuales y la formación de figuras brillantes.
Los tubos de Geissler consisten, por lo general, en un fino tubo de cristal que contiene un gas enrarecido en su interior. Al producirse una descarga de alta tensión, tienen lugar diversos efectos radiantes, dependiendo del gas y la presión a la que esté sometido. Algunos de estos tubos están coloreados y producen efectos ópticos especialmente llamativos.

William Crookes, al igual que Geissler, empleaba condiciones de vacío y descargas de alta tensión en tubos de vidrio. Sus experimentos le llevaron a identificar la naturaleza eléctrica de los rayos catódicos, fuente de otro tipo de radiación completamente distinta, a la que Röntgen denominó rayos X, debido a su carácter desconocido. Röntgen los descubrió accidentalmente al observar un haz de electrones (radiación catódica) que incidía en la superficie de vidrio de un tubo de descarga.

La necesidad de controlar la corriente eléctrica llevó a la creación de las cajas de resistencias, que permitían controlar la intensidad de la corriente. El reóstato de Wheatstone es una resistencia variable que hace uso de la buena conducción eléctrica de unas piezas gruesas de metal.

La medida de la corriente eléctrica se realiza utilizando fenómenos eléctricos y magnéticos. El multiplicador de Schweigger es una aplicación de la experiencia de Oersted, en la cual una aguja imanada es desviada por una corriente. Es el primer galvanómetro de la historia, ya que el ángulo de desviación está relacionado con la intensidad de la corriente. Los demás galvanómetros son instrumentos similares, pero más precisos y probablemente más complejos.

Si con la pila de Volta y otros generadores como el de Faraday se conseguía corriente continua, ahora la corriente alterna podía conseguirse con las máquinas magnetoeléctricas, como por ejemplo la de Gramme.
El movimiento de unas bobinas en un campo magnético fijo induce una corriente alterna, que puede utilizarse como tal o transformarse en corriente continua con facilidad. El transformador de corriente alterna nace de la necesidad de transportar energía eléctrica a grandes distancias. Desde los primeros aparatos destinados a elevar la tensión como la bobina de Ruhmkorff o el resonador de Oudin, antecesores de los actuales transformadores, este tipo de instrumentos han sufrido no pocas modificaciones, si bien en esencia su funcionamiento se basa en los mismos principios que llevaron a Michael Faraday a enunciar, en 1832, su ley de la inducción.

En la actualidad sabemos que todas las sustancias pueden presentar un comportamiento similar al del ámbar; es decir, pueden electrizarse al ser frotadas con otra sustancia. Por ejemplo, una regla de plástico se electriza cuando la frotamos con seda y puede atraer una bolita de “plumavit”; un peine se electriza cuando se le frota contra el cabello y luego puede atraer a éste, o bien, a un hilo de agua; la ropa de nailon también se electriza al friccionarse con nuestro cuerpo; los automóviles en movimiento adquieren electrización por su rozamiento con el aire, etc...
Hoy la electricidad se define como un flujo continuo de electrones a través de un conductor.

Importancia de la electricidad
La electricidad, junto con el vapor, ha sido un gran agente de transformación en la industria y en el comercio. A fines del siglo XIX se transformó en una fuente de luz, de calor y de fuerza motriz, dando origen, junto con el empleo del petróleo, a un impulso de la industria tan considerable que se ha dicho que en la última parte del siglo XIX, el mundo experimentó una segunda revolución industrial.

El invento de la dínamo-eléctrica, que transforma el trabajo mecánico en energía eléctrica, fue el acontecimiento más importante. Poco después se combinó esto con el aprovechamiento de las caídas de agua (energía hidroeléctrica).

La electricidad ha hecho posible el telégrafo (1833), después el teléfono (1876) y, posteriormente, la telegrafía y la telefonía sin hilos, con la trasmisión de la palabra. El sabio alemán Gauss sacó de los descubrimientos teóricos de Ampere y de Aragó la telegrafía eléctrica. El primer aparato práctico fue construido en Estados Unidos por Morse; el aparato y su alfabeto todavía son de uso universal. El teléfono fue inventado por el francés Bourseul, un empleado de telégrafos; pero no fue utilizado, sino mucho más tarde (1876), gracias al norteamericano Graham Bell. (Ver Cronología de la electricidad)

Desde 1836 Inglaterra y Estados Unidos empezaron a construir su red telegráfica.

Más tarde se inventó la telefonía sin hilos, que no tardó en industrializarse y ser usada en la vida diaria, disminuyendo las distancias y poniendo rápidamente en comunicación a todas las personas de nuestro planeta.

Y suma y sigue.
Resultaría monumental la tarea de seguir describiendo los avances hasta el momento en materia de electricidad o de sus posteriores aplicaciones tecnológicas. Pero no sería exagerar si dijéramos que la civilización actual volvería a un estado primitivo de no existir el conocimiento de esta forma de energía. Imagine su propia vida sin electricidad. Desde ya no habría luz eléctrica, ni teléfono o cualquier modo de comunicación a distancia que no sea la imprenta. No habría computadoras, ni cine. Tampoco automóviles porque para ello se necesitó del paso de la pistola de Volta, precursor de las bujías. La medicina retrocedería a sus orígenes, sin rayos X, resonancia magnética, ecografías, etc. El mundo de la alimentación sufriría un gran embate sin la refrigeración. Sin satélites de comunicación ni computadoras la meteorología sería incapaz de predecir huracanes o fenómenos como la Corriente del Niño. Si no hay automóviles, tampoco habrá máquinas de construcción. ¿Habría edificios, puentes, túneles? Tal vez muy pocos. Es verdad, no tendríamos que vernos con los problemas que acarrearon estos avances. ¿Pero, a qué precio?

Imagine un mundo así. No se trata de ver si ese mundo sería mejor o peor, eso es muy difícil de evaluar, tan solo se trata de notar la diferencia.

Obtención de la electricidad
La electricidad se obtiene a gran escala a través de las Centrales Hidroeléctricas o Termoeléctricas, fuente de energía térmica (combustibles, geotermia, energía solar, energía nuclear) o energía mecánica (energías eólica, hidráulica, mareomotriz), la cual acciona unos aparatos motores, por ejemplo, turbinas. Las turbinas, acopladas a alternadores, convierten su energía mecánica en energía eléctrica, que luego es distribuida a la red. En la actualidad, las únicas instalaciones de gran potencia son las centrales termoeléctricas (que funcionan con combustibles como carbón, petróleo o gas) y las centrales hidroeléctricas (que funcionan por la fuerza de la caída de aguas en las grandes represas o los caudales de ríos).

sábado, 1 de noviembre de 2008

TEMA 32. Criterios en Instalaciones Eléctricas Residenciales.

Realizar una instalación eléctrica de cualquier tipo y nivel implica la aplicación de criterios.
¿Qué es un criterio? Es la forma personal de resolver un problema. El criterio es el juicio, razonamiento, o sabiduría que tiene cada electricista para realizar una instalación. Puede haber dos casos exactamente iguales de instalaciones eléctricas y dos soluciones diferentes para resolverlas partiendo de dos criterios diferentes y ambos estar bien. Todo depende del objetivo que se pretenda lograr. Por ejemplo. Hay electricistas que utilizan conductor calibre No. 14 AWG para contactos en instalaciones eléctricas de muy bajo consumo, en donde se está seguro que los aparatos conectados a ellos serán de muy baja capacidad. En este caso el criterio que se está siguiendo es el de la economía. Sin embargo la mayoría de los instaladores electricistas utilizan conductor calibre No. 12 AWG para lo mismo y hay otros que instalan calibre No 10 AWG. ¿Cual de los tres está bien? LOS TRES. Todo depende de la carga que alimente el contacto.
Los criterios importan… revisemos los más usuales en la alimentación de una casa habitación. Veámoslo por partes. Atiende al siguiente diagrama.
1. Acometida. Fase y Neutro calibres No. 8 AWG y en algunos casos calibres No. 6 AWG. (Conductores de aluminio). Negro, Azul o Rojo para la Fase y Blanco o Gris para el Neutro. Tubo conduit de fierro galvanizado pared gruesa de 1_1/4″ de diámetro y 3 Mts. de Longitud. 2. Medidor, registro, watthorimetro, contador. Monofásico, tipo enchufe de 15 Amperes, 1 fase, 2 hilos, 120 Volts. Neutro aterrizado. Varilla de tierra mínimo de 1.5 Mts. según la CFE. El cable de tierra puede ser calibre No. 10 AWG, para circuitos derivados puede ser No. 12 AWG o incluso No. 14. Para tierra tubo conduit pared delgada de 1/2″. 3. Conductores del medidor al Interruptor principal… Mismo calibre de los que llegan al medidor (No. 8 AWG). 4. Interruptor Principal. ¿Necesariamente tiene que ser una caja con cartuchos fusibles (2×30 Amperes, 250 Volts. 2 polos 1 tiro, caja a prueba de agua cuando quede a la intemperie)? No. Puede ser también un interruptor termomagnético de 30 Amperes. Esto es lo común. Si es de cartuchos fusibles. Se calculan en base a la carga total existente en la instalación. Comúnmente la corriente obtenida a partir de la división de la carga total entre 114.3 se multiplica por 1.25 luego se busca el cartucho fusible más cercano a dicho valor. Caja tipo NEMA 1 uso general. Los cartuchos fusibles pueden ser comunes o bien de retardo, en cuyo caso resultan de menor capacidad que los interruptores termomagnéticos que controlan los circuitos al interior de la instalación eléctrica. Si es una pastilla termomagnética general. Se calcula en base a la corriente total existente en la instalación, multiplicada por 1.25. 5. Cables del Interruptor principal al centro de carga. Dos criterios. Ponerlos del mismo calibre de los que van del medidor al interruptor principal o bien calcular su calibre en función de la carga a alimentar multiplicada por el factor de demanda. 6. Centro de carga. Puede contener más de un interruptor. La capacidad de los interruptores dependerá de la corriente que circule hacia él, según el Código de Electricidad - Vigente: *A menos que se permita otra cosa específicamente en otro lugar de esta norma, la protección contra sobrecorriente de los conductores marcados con un asterisco (*), no debe superar 15 A para 2,08 mm2 (14 AWG); 20 A para 3,31 mm2 (12 AWG) y 30 A para 5,26 mm2 (10 AWG), 15 A para los de aluminio o aluminio recubierto de cobre para 3,31 mm2 (12 AWG) y 25 A para 5,26 mm2 (10 AWG). 7. Cables al interior de la instalación. Sus calibres dependen de la carga a alimentar. Mínimo calibre No. 12 AWG. Para alimentación exclusiva de lámparas puede utilizarse calibre No. 14 AWG. Si es un solo circuito utilizar preferentemente calibre No. 10 para alimentadores principales. Diámetro de la tubería mínimo de 3/4″.

TEMA 31. Lectura de medidores de energía eléctrica.

Estas alturas con tanta tecnología electrónica abrumándonos por todos lados, este tipo de medidores ya deberían estar en los museos. Sin embargo ahí están, “casi” en todos los hogares resistiendo el paso del tiempo. Por esta razón decidí escribir algunos temas al respecto, aunque -sinceramente- me parece que al hacerlo trabajo sobre lo que ya es historia.
Leer el consumo eléctrico registrado por un medidor (watthorimetro, registro o contador) es bastante simple. Implica observar el acomodo de las agujas y escribir el menor dígito al que apuntan (con excepción del Cero que puede tomarse como 0 o como 10 según esté la manecilla entre: 0 y 9 o entre 0 y 1). Observa en la figura el orden en que se mueven las agujas, va de acuerdo a los dígitos impresos en la carátula. Los contadores de consumo eléctrico pueden ser del tipo reloj que incluyen 4 o 5 “manecillas” que se mueven opuestamente en carátulas impresas con escalas del 0 al 9 y en los cuales la cantidad total de energía eléctrica consumida se obtiene a partir de la escritura de los dígitos que marquen dichas carátulas en el mismo orden en que se obtienen. También los hay de tipo tambor, rotor o cilindro rotatorio, en los cuales los dígitos se encuentran impresos en el tambor y es posible obtener la lectura directamente del número que forman, todos pertenecen a la categoría de watthorímetros del tipo de motor de inducción. Si quieres practicar haciendo lecturas te dejo el siguiente enlace a la CFE en donde tienen un pequeño programa que te permite hacerlo…. Un contador de servicio es el dispositivo que mide la energía total consumida en un circuito eléctrico, ya sea doméstico, comercial, industrial, etc. Es parecido al vatímetro, pero se diferencia de éste en que la bobina móvil se reemplaza por un rotor. El rotor, controlado por un regulador magnético, gira a una velocidad proporcional a la cantidad de potencia consumida. El eje del rotor está conectado con engranajes a un conjunto de indicadores que registran el consumo total en vatios por hora. Los watthorímetros se pueden clasificar de acuerdo al número de fases que registran, en este sentido pueden ser: Monofásicos, bifásicos y trifásicos. Puede darse el caso de que en sistemas bifásicos en lugar de un solo aparato se utilicen dos monofásicos y en sistemas trifásicos tres aparatos monofásicos. Respecto a su forma física pueden ser cuadrados o redondos. Las mediciones obtenidas en este tipo de aparatos, son el producto de la potencia por el tiempo de servicio. Ee=Pt Energía es igual a potencia por tiempo. Las unidades:E (kWh); P (kW); t (hrs).

TEMA 30. Ahorro de energía eléctrica.

Alguna vez me pidieron que escribiera acerca del ahorro de energía eléctrica. Por trabajar en otros temas no lo había hecho, aunque -lo confieso- tenía desinterés en hacerlo porque en Internet hay muy buenas páginas con excelentes”tips” respecto del ahorro de electricidad.
Lector(a) si lo que buscas son recomendaciones, tip´s o sugerencias sobre cómo ahorrar energía con estas dos páginas bastaría, pero bueno… escribiré también mi punto de vista al respecto tratando de ir un poco más allá de la simple instrucción. Para ahorrar energía se necesita CONCIENCIA… Conciencia para apagar luces si no las necesitas. En todo caso hay sensores de movimiento, para prender y apagar una o más lámparas. Conciencia para apagar la TV si nadie la está viendo. Si quieres escuchar “ruido” puedes prender un radio e igual escuchas música o noticias y además distrae menos tu atención al realizar tus actividades. Conciencia para no gastar energía en calentar agua pudiendo bañarse con agua calentada al sol. Conciencia para apagar la PC si nadie la está utilizando. Conciencia para gastar menor cantidad de energía, no importando que la pagues. Etc, etc, etc. Además de lo anterior revisa si tienes fugas a tierra, para verificarlo apaga todas las luces de tu casa y desconecta todos los aparatos de los contactos. Observa si el disco del medidor sigue girando, si gira entonces tienes una fuga a tierra. En este caso contrata a un electricista para que corrija el problema.

TEMA 29. Sistema de Tierra (Puesta a Tierra).

Vaya… este es otro de los temas que había evadido porque igual tiene muchos…, que si la tierra física, que si el neutro aterrizado, que si 25Ω, que si 1 Volt, bla, bla, bla. Sin embargo, tenía que llegar el día y llegó. El Código de Electricidad vigente especifica que los sistemas de tierras en las instalaciones eléctricas deben tener un máximo de 25Ω de resistencia y de este valor hacia abajo hasta 5Ω Un buen sistema de tierras tiene un valor máximo de 5Ω, pero se da el caso de instalaciones eléctricas en donde existen aparatos electrónicos muy sensibles que requieren valores de resistencia a tierra de menos de 1Ω Medición de la resistencia del sistema de tierra. La medición de la resistencia del sistema de tierra, debe efectuarse desconectando el electrodo, del neutro del sistema. Resistencia a tierra de electrodos.
Disposiciones generales. El sistema de tierras debe consistir de uno o más electrodos conectados entre sí. Debe tener una resistencia a tierra baja para minimizar los riesgos al personal en función de la tensión eléctrica de paso y de contacto (se considera aceptable un valor de 10Ω; en terrenos con alta resistividad este valor puede llegar a ser hasta de 25Ω. b) Sistemas de un solo electrodo. Los sistemas con un solo electrodo deben utilizarse cuando el valor de la resistencia a tierra no exceda de 25Ω en las condiciones más críticas. Para instalaciones subterráneas el valor recomendado de resistencia a tierra es 5Ω. 3) El electrodo de puesta a tierra se debe instalar de modo que tenga en contacto con el suelo un mínimo de 2,4 m. Se debe clavar a una profundidad no inferior a 2,4 m excepto si se encuentra roca, en cuyo caso el electrodo de puesta a tierra se debe clavar a un ángulo oblicuo que no forme más de 45º con la vertical, o enterrar en una zanja que tenga como mínimo 800 mm de profundidad. El extremo superior del electrodo de puesta a tierra debe quedar a nivel del piso, excepto si el extremo superior del electrodo de puesta a tierra y la conexión con el conductor del electrodo de puesta a tierra está protegido contra daño físico. Resistencia de electrodos de varillas, tubería y placas. Un electrodo que consista en una varilla, tubería o placa, debe tener una resistencia a tierra de 25Ω o menor una vez enterrado. En caso de que la resistencia a tierra sea mayor que 25Ω debe complementarse con uno o más electrodos adicionales de cualquiera de los tipos especificados, hasta obtener este valor de resistencia permisible. Cuando se instalen varios electrodos de barras, tubos o placas para cumplir los requisitos de esta Sección se deben colocar a una distancia mínima de 1,8 m entre sí y deben estar efectivamente conectados entre sí. El valor de la resistencia a tierra de los electrodos no debe ser mayor que 25Ω para casas habitación, comercios, oficinas o locales considerados como de concentración pública. NOTA: La instalación en paralelo de varillas de más de 2,4 m aumenta la eficiencia si se separan más de 1,8 m. Electrodos de puesta a tierra. El electrodo de puesta a tierra debe ser permanente y adecuado para el sistema eléctrico de que se trate. Un electrodo común (o sistema de electrodos) debe emplearse para conectar a tierra el sistema eléctrico y las envolventes metálicas de conductores y al equipo servido por el mismo sistema. Electrodos existentes. Para efectos de esta Sección, se entiende por “electrodos existentes” aquellos elementos metálicos instalados para otros fines diferentes al de puesta a tierra. a) Sistemas de tubería metálica para agua. Los sistemas subterráneos de tubería metálica para agua fría, pueden usarse como electrodos de puesta a tierra. NOTA: Estos sistemas normalmente tienen muy baja resistencia a tierra. Se recomienda su uso cuando estén fácilmente accesibles. Las tuberías de agua con uniones aislantes no son adecuadas para usarse como electrodos de puesta a tierra. b) Sistemas locales de tuberías de agua. Las tuberías metálicas enterradas, conectadas a pozos y que tengan baja resistencia a tierra, pueden usarse como electrodos de puesta a tierra. c) Varillas de refuerzo de acero en cimientos o bases de concreto. El sistema de varillas de refuerzo de un cimiento o base de concreto, que no esté aislado del contacto directo con la tierra y se extienda cuando menos 1 m abajo del nivel del terreno, constituye un efectivo y aceptable electrodo de puesta a tierra. Electrodos especialmente construidos. Cuando no se disponga alguno de los electrodos especificados, debe usarse uno o más de los electrodos especificados en los incisos a continuación, en ningún caso el valor de resistencia a tierra del sistema de electrodos de puesta a tierra debe ser superior a 25 Ω. a) Sistema de tubería metálica subterránea de gas. No se debe usar como electrodo de puesta a tierra un sistema de tubería metálica subterránea de gas. Instalación. Los conductores de puesta a tierra deben instalarse como se especifica en los siguientes incisos: a) Conductor del electrodo de puesta a tierra. Un conductor del electrodo de puesta a tierra o su envolvente debe sujetarse firmemente a la superficie sobre la que va instalado. Un conductor de cobre o aluminio de 21,2 mm2 (4 AWG) o superior debe protegerse si está expuesto a daño físico severo. Se puede llevar un conductor de puesta a tierra de 13,3 mm2 (6 AWG) que no esté expuesto a daño físico, a lo largo de la superficie del edificio sin tubería o protección metálica, cuando esté sujeto firmemente al edificio; si no, debe ir en tubo (conduit) metálico tipo pesado, semipesado, ligero, en tubo (conduit) no metálico tipo pesado o un cable armado. Los conductores de puesta a tierra de tamaño nominal inferior a 13,3 mm2 (6 AWG) deben alojarse en tubo (conduit) metálico tipo pesado, semipesado, ligero, en tubo (conduit) no metálico tipo pesado o en cable armado. c) No debe ser inferior a 8,37 mm2 (8 AWG). En ningún caso el conductor del electrodo de puesta a tierra debe ser inferior a 8,37 mm2 (8 AWG) de cobre o de 13,3 mm2 (6 AWG) de aluminio.

TEMA 28. Instalación de dos lámparas fluorescentes controladas con un apagador sencillo.

Fueron varios lectores los que me solicitaron que escribiera acerca de la conexión y control de lámparas fluorescentes. Puesto que un porcentaje “limitado” de Instalaciones Eléctricas Residenciales las incorporan y además existen diversas configuraciones en su instalación, no me había dado la oportunidad de terminar un breve artículo al respecto, también –siendo honesto- lo creía innecesario debido a que en los “balastros” (balastras o balastos) están perfectamente claras las conexiones que deben realizarse para ponerlas a funcionar.
Hay varias páginas que explican el funcionamiento de las lámparas fluorescentes, te dejo una aquí… http://www.asifunciona.com/electrotecnia/af_fluorescentes/af_fluorescentes_1.htm Un ejemplo de la colocación de un juego de lámparas está aquí… http://www.balastros.net/secuenciadebases/basesdebalastros.htm
En fin… aquí está el artículo, aunque sea breve. El diagrama de conexiones para un par de lámparas de encendido instantáneo de 32 Watts, con “balastro” electrónico es el que te muestro. El conductor negro del “balastro”, se conecta a la FASE a través de un interruptor sencillo. El conductor gris se conecta directamente al Neutro de la línea. La carga total (o potencia total) de ambas lámparas es de 32×2=64 Watts, sin embargo, y aunque se supone que el “balastro” no consume energía, en los hechos disipa un porcentaje aproximado al 10% del total de Watts –un poco menos por ser un balastro electrónico, pero es mejor considerarlo así-. Por lo tanto, para efectos de cálculos en Instalaciones Eléctricas considera un aproximado de 70 Watts totales para el par de lámparas…
Los balastros electrónicos presentan mayores ventajas que los electromagnéticos (convencionales). Menor tamaño, mayor eficiencia, eliminación del parpadeo de la lámpara al encenderla, menor ruido, mayor vida de la lámpara, y algunos tienen la posibilidad de utilizar reguladores de intensidad luminosa. Su desventaja principal es su costo y se dice –no me consta, pero puedo conceder que es cierto-, que son más sensibles a las variaciones de voltaje en la línea de alimentación dado que incorporan elementos electrónicos.
Toda la conexión hazla en calibre No. 14 AWG. Si en la caja (”chalupa”) del apagador tienes un contacto “baja” la FASE en calibre No. 12 AWG y has un puente entre ambos dispositivos. NOTA. Si además de los conductores mostrados en el “balastro” hay un cable verde, conéctalo a tierra física o bien a una estructura metálica.

TEMA 27. ¿Qué es una carga eléctrica? - Conductores alimentadores

Todo aquello que consume -o que utiliza- electricidad es una carga eléctrica. Las cargas eléctricas pueden ser de tres tipos: resistivas (R), inductivas (L) o capacitivas (C). Con los tres tipos de cargas mencionados podríamos formar un cuarto tipo combinándolas y les llamaríamos cargas mixtas. Son cargas resistivas todas aquellas que consumen electricidad y por lo general producen calor y/o luz, por ejemplo: parrillas eléctricas, focos, horno eléctrico, cafetera, sandwichera. Su consumo se mide en Watts. Son cargas inductivas aquellas que utilizan la electricidad pero no la disipan, por ejemplo los motores eléctricos (motobomba, refrigerador, extractor de jugos) en los cuales se crean campos magnéticos que interactúan, a partir de los cuales se produce movimiento (energía mecánica). Su “consumo” se mide en VA (Volts Amperes).
Son cargas capacitivas aquellas que utilizan la electricidad pero no la disipan, simplemente la absorben y luego la devuelven al sistema, por ejemplo los capacitores o condensadores que tienen la propiedad de “acumular” energía eléctrica para luego descargarla al sistema. Su “consumo” se mide en VAR (Volts Amperes Reactivos). Son cargas mixtas las que resultan de la combinación entre los tres tipos de cargas principales… En realidad la carga total de una casa-habitación es una combinación de los tres tipos principales, pero en la mayoría de los casos se omiten las inductivas (VA) y capacitivas (VAR) y simplemente se atiende al consumo en Watts para toda la residencia, esto es, se convierten los VA a Watts y en base al total se calcula el calibre del conductor eléctrico. Siempre que realices una instalación eléctrica debes hacerla acorde a tu carga. Si tienes mucha carga entonces circulará más corriente y los conductores deben tener un mayor calibre para soportarla, por el contrario si tienes poca carga y sabes que en un lugar específico no se incrementará en el futuro entonces utiliza conductor más delgado. Los conductores siempre deben partir -del punto de alimentación o acometida- de mayor a menor o de igual a igual NUNCA al contrario. Por ejemplo en una instalación eléctrica residencial común la acometida tiene conductores calibre No. 8 AWG, luego continua con calibre No. 10 AWG en los alimentadores generales, enseguida utiliza calibre No. 12 AWG para circuitos derivados y contactos, y termina con calibre No. 14 AWG para retornos (recuerda que cuanto mayor sea el número es más delgado el conductor). Puedes proteger un área particular por ejemplo la sala o cualquier otro lugar con una pastilla termomagnética exclusiva para ese lugar y colocarla en su respectiva caja en donde consideres apropiado, dentro o fuera del recinto que deseas proteger.
Para obtener el total de Watts existentes en una casa-habitación solo has una simple suma. 1. Empieza a contar todos los contactos que tengas (o que vayas a colocar), luego el total multiplícalo por 180. 2. Al resultado anterior súmale los Watts existentes de alumbrado (cada lámpara tiene en sus datos impresos la cantidad de Watts que consume). 3. Luego suma los Watts indicados en la motobomba. Si es de 1/4 H.P. considera 186 Watts, si es de medio H.P. considera 373 Watts, si es de 3/4 H.P. considera 560 Watts, si es de 1 H.P. considera 746 Watts. 4. Si tienes un sistema de clima artificial por cada “tonelada” considera 1,800 Watts. Si es de mayor capacidad te conviene manejarlo en forma “separada” del sistema, esto es, podrías utilizar una fase exclusiva para el clima y otra para el resto de la instalación eléctrica, en este caso tendrías que derivar un circuito particular para él y proceder a realizar los cálculos correspondientes. Si rebasas 5,000 Watts tu instalación debe ser bifásica, esto significa que tendrás que hacer un contrato con la CFE para que te proporcionen dos Fases (3 hilos, -2 Fases y un Neutro-). Si rebasas 10,000 Watts tu instalación debe ser trifásica por lo cual la CFE te deberá proporcionar tres Fases y un hilo Neutro. Si tu instalación no rebasa los 5,000 Watts (como es el caso de aproximadamente un 80 por ciento de las instalaciones eléctricas del país) utiliza los siguientes conductores. Calibre No. 10 AWG para los alimentadores principales. Calibre No. 10 o 12 AWG (según lo requieras) para circuitos derivados y contactos. Calibre No. 14 AWG para retornos y para conectar apagadores de 3 vías (de escalera). La Fase siempre se “baja” a los apagadores en calibre No. 12, igual deben ser los puentes que se realicen en contactos.
onductores alimentadores generales. ¿Qué son los alimentadores principales/generales de una Instalación Eléctrica? Son los que proporcionan toda la energía eléctrica a una casa habitación. Soportan toda la carga, a partir de ellos (FASE y NEUTRO principal) se distribuyen “ramales” llamados circuitos derivados hacia los diferentes espacios de una residencia.
Los alimentadores principales/generales debes ubicarlos por el centro de la casa (tal como te lo muestro en la figura) formando una especie de cien-pies en donde las múltiples extremidades (patas) del animal son circuitos derivados. Para una casa habitación (vivienda, residencia o casa de interés social), “común” de hasta de 8 por 30 metros (aproximados), utiliza calibre No. 10 AWG como alimentadores principales. Lo anterior no sucede en todos los casos, pues habrá algunos en donde incluso casas más pequeñas requieran conductores de mayor calibre porque su carga es mayor, en tal caso deben calcularse obteniendo la carga total (tema anterior) y el total dividirse entre 114 Volts, con la corriente obtenida se busca en tablas de acuerdo al tipo de conductor que se quiera utilizar y ahí se obtiene el calibre. Pero en el 90 por ciento de los casos son calibre No. 10 AWG. Si los conductores alimentadores principales no pueden tenderse por el centro hasta el fondo de una residencia, entonces se busca la mejor manera de colocarlos evitando curvas y regresos al interruptor principal, en tal caso la carga puede separarse en circuitos. La razón de esto es para evitar un fenómeno llamado caída de tensión/voltaje el cual se presenta cuando el conductor es más largo. Pensando entonces en que fueran completamente rectos (30 metros) la caída de tensión que se presenta no representa problema. La caída de tensión es una disminución del voltaje existente en la casa-habitación. Recuerda que una instalación funciona bien si el voltaje se mantiene dentro del rango de los 110 a los 130 Volts. Más abajo o más arriba genera problemas en los aparatos de consumo, a corto, mediano y largo plazo… El voltaje que suministra la CFE en teoría es de 127 Volts, pero por la distancia que hay del poste o del punto de alimentación hasta la mufa de tu casa (acometida) -la cual se supone que no debe exceder de 35 metros- se presenta una disminución del voltaje y si además agregas una instalación mal hecha con vueltas y más vueltas de conductor, entonces puedes llegar a ocasionar una baja sustancial del mismo llegando a tener menos de los 110 Volts requeridos como mínimo para que la mayoría de aparatos de consumo eléctrico funcionen bien. Una forma de detectar si tu instalación eléctrica está bien hecha es midiendo el valor del voltaje existente en ella, puedes verificarlo con tu multímetro (selecciona Volts) en todos los contactos. Si la diferencia entre la lectura mayor y menor no va más allá de los 5 Volts. y el voltaje promedio no es menor a los 110 Volts, entonces la instalación eléctrica funciona bien en lo que respecta al nivel de voltaje. Si la diferencia es menor de 5 Volts y el voltaje promedio es de 120 Volts, está excelente. Pero si es mayor de 5 Volts y el voltaje registrado en uno o varios contactos es menor de 110 Volts, te convendría que la revisara un especialista o que informaras a la CFE porque seguro tendrás problemas.

miércoles, 29 de octubre de 2008

Tema 26. Equipo de seguridad para instaladores, montadores,linieros electricistas y Fallas en los Centros de Luz.

La imagen incluye lo que a mi juicio debe conocer un técnico electricista en materia de implementos de seguridad posibles de ser utilizados por él.
¿Hay más implementos de seguridad? Si. Hay muchos más, pero si aprendes los que ves, es un buen principio para ti que estudias tu educación media superior.
Fallas en los Centros de Carga. Algo más de teoría… En una instalación eléctrica ocurren diferentes fallas desde el punto de la acometida hasta el último dispositivo eléctrico conectado, incluso pueden provenir de lugares que no tienen relación aparente con la instalación por ejemplo descargas atmosféricas. Por todo lo anterior es necesario protegerlas al máximo contra cualquier causa o acto accidental o intencional.
Sistemas de protección hay muchos, pero lo común para Instalaciones Eléctricas Residenciales es utilizar cartuchos fusibles e interruptores termomagnéticos y diferenciales colocados en cajas que conforman los denominados Interruptores generales (o principales) y/o Centros de Carga.
Muchas instalaciones tienen los dos sistemas (fusibles y termomagnéticos), otras cualquiera de ellos, incluso algunas disponen solamente de un “switch” simple de base de porcelana y tapones fusibles. El sistema de protección siempre depende de la economía y de la seguridad que se quiera tener. Para proteger a los aparatos de consumo eléctrico existen reguladores y supresores de picos. Pero por mucho que se proteja a una Instalación tarde o temprano falla. Observa la imagen de al lado, es un caso de sobrecalentamiento de los conductores ¿producto de qué? Las causas pueden ser diversas. Falta de mantenimiento. Humedad y suciedad generan problemas en las instalaciones eléctricas, pero más lo hacen en los centros de carga. La acumulación de grasa o suciedad en los puntos de conexión de los cables de alimentación que llegan a un centro de carga como el de la figura impiden la disipación del calor. Esto provoca un sobrecalentamiento de estos puntos llegando incluso a carbonizarse el material aislante, “soldándose” a veces el cable a los opresores. Cabe mencionar que siempre que circula corriente eléctrica por un conductor se presenta calor, esto es “normal” pero cuando este es excesivo es señal de que algo no está funcionando como debiera. La humedad junto con el calor provoca el deterioro de las conexiones resultando una especie de “soldado” en los puntos de conexión de los centros de carga… Sobrecargas en los conductores. Originalmente las instalaciones eléctricas se diseñan para satisfacer el abastecimiento de energía en el momento en que se construyen. Sin embargo suele suceder que con el tiempo por una u otra razón la carga se incrementa conectando más y más aparatos ocasionando que circule más corriente por conductores y ya debes saber a estas alturas que un exceso de corriente siempre produce un sobrecalentamiento. Para evitar que los conductores alimentadores lleguen pronto a su punto de saturación suele incrementarse en un 25% la carga conectada en el momento en que se calculan los conductores, esto es, se contempla que en un futuro inmediato la demanda de energía eléctrica crezca hasta este valor, aunque, en honor a la verdad, este es solo un criterio. Calibres inadecuados o muy ajustados al momento de construir la instalación eléctrica. A más de un electricista he oído decir “utilicemos calibre 14 al fin que si aguanta”. Las consecuencias: calentamiento de los conductores alimentadores principales mismo que al final es transportado por contacto hasta las terminales de los centros de carga. Falsos Contactos. Los falsos contactos producen chisporroteos y esto a su vez producirá un sobrecalentamiento en las terminales de los centros de carga. Esta es una de las razones por las que se calientan los interruptores termomagnéticos. Si notas que una de las pastillas de tu centro de carga se calienta excesivamente y las demás no, conviene que revises si los tornillos o mordaza que la sujetan a la caja hacen contacto correctamente con ella. Fallas a tierra. O también llamadas “fugas a tierra” ocasionan que se “bote” la pastilla al accionar alguno de los aparatos de mayor potencia que protegen, esto es, circula por ellas una corriente mayor producto de la corriente que se fuga a tierra sumada a la que demanda el aparato de consumo. Las anteriores solo son algunas de las causas de fallas más comunes en los centros de carga, pero no son todas ya que existen otras no tan evidentes pero que igual ocasionan problemas.
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TEMA 25. Elementos de una acometida.

Especificación para servicio MONOFÁSICO con carga hasta 5,000 Watts en baja tensión, área urbana, red aérea, con barda frontal. A cargo del usuario. 1. Mufa intemperie de 32 mm (1 1/4″) de diámetro.
2. Tubo conduit de fierro galvanizado pared gruesa de 32 mm (1 1/4″) de diámetro y con 3000 mm de longitud.
3. Cable de cobre THW calibre 8.367 mm2 (8 AWG) desde la mufa hasta el interruptor, el forro del conductor neutro de color blanco y el de la fase diferente al blanco.
4. Base enchufe de 4 terminales, 100 amperes.
5. Interruptor termomagnético (preferente) o de cartucho fusible de 2 polos, 1 tiro, 250 volts, 30 amperes, a prueba de agua cuando quede a la intemperie.
6. Reducción de 32 mm (1 1/4″) a 12,7 mm (1/2″). 7. Tubo conduit pared delgada de 12,7 mm (1/2″) de diámetro. 8. Alambre o cable de cobre calibre 8.367 mm2 (8 AWG) mínimo. 9. Conector para varilla de tierra. 10. Varilla de tierra para una resistencia máxima de 25 ohms. A cargo de la EMPRESA… 11. Medidor tipo enchufe de 15 amperes, 1 fase, 2 hilos, 120 volts (f121). 12. Aro para base enchufe de acero inoxidable.13. Sello de plástico.
Notas… A. La preparación para recibir la acometida debe estar como máximo a 35 metros del poste desde el cual se dará el servicio.
B. El conductor del neutro debe conectarse directo a la carga sin pasar por algún medio de protección (fusible o termomagnético ).
C. La preparación para recibir la acometida debe estar al límite de propiedad, empotrada o sobrepuesta.
D. Evitar que la acometida cruce otro terreno o construcción. E. La altura de la mufa para recibir la acometida es de 4800 mm. F. El interruptor estará a una distancia no mayor a 5000 mm del medidor. G. Marcar el número oficial del domicilio en forma permanente.
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TEMA 24. ¿Qué es un Diagrama de Conexiones?

Son similares a los diagramas unifilares, solo que en este caso en los esquemas siempre se hace referencia a las fases a las cuales estarán conectados todos los circuitos. Pueden incluir símbolos de interruptores termomagnéticos indicando su capacidad de protección para los circuitos que protegen. Los Diagramas de Conexiones son el complemento ideal para los diagramas unifilares, con ambos esquemas los electricistas que “leen” un plano pueden saber fácilmente como se distribuye la energía eléctrica al interior de una residencia o comercio. En la figura puedes observar que el Neutro pasa limpiamente hacia el interior de la instalación eléctrica.
Cuando se trata de instalaciones eléctricas monofásicas no aportan información por lo que se prescinde de ellos. No hay una Norma Oficial que regule su elaboración por lo que se deja a criterio del electricista la forma de realizarlos. Pueden hacerse en forma horizontal y/o vertical, también pueden incluir los lugares que alimentan cada una de las derivaciones conectadas a las fases.

TEMA 23. ¿Qué es un Diagrama Unifilar?

UNIFILAR se refiere a una sola línea para indicar conexiones entre diferentes elementos, tanto de conducción como de protección y control.
Los diagramas son muy útiles cuando se trata de interpretar de manera sencilla por donde se conduce y hasta donde llega la electricidad. Generalmente incluyen dispositivos de control, de protección y de medición, aunque no se limiten solo a ellos. El uso de Diagramas Unifilares se recomienda en planos de Instalaciones Eléctricas de todo tipo, sobre todo cuando estas incluyen varios circuitos o ramales. Se complementan de manera esencial con los Diagramas de Conexiones. Con ambos esquemas quien realiza una instalación eléctrica sabe perfectamente por donde “tender” cada uno de los conductores físicamente. No existe una Norma Oficial respecto de la elaboración de estos diagramas, por lo tanto la forma de hacerlos se deja prácticamente a criterio del técnico electricista, pero si, respetando siempre la simbología oficial en materia de Instalaciones Eléctricas. Puedes hacerlos en forma vertical (como en la figura) o bien horizontalmente.
Para el caso, te muestro dos formas de diagramas unifilares que esencialmente significan lo mismo. Seguramente si investigas en internet encontrarás más formas con variaciones tanto en símbolos como en su diseño.
En la figura puedes ver elementos tales como:… ACOMETIDA.MEDIDOR, REGISTRO, WATTHORIMETRO O KILOWATTHORIMETRO.INTERRUPTOR DE SEGURIDAD, INTERRUPTOR PRINCIPAL O INTERRUPTOR GENERAL.CENTRO DE CARGA O TABLERO DE DISTRIBUCIÓN. Tal como se muestra en la imagen, el interruptor de seguridad y el centro de carga pueden ser expresados de diferente manera, por lo general las capacidades de los fusibles y las pastillas termomagnéticas que incluyen, se escriben a un lado del dispositivo que los incluye.

TEMA 22. ¿Qué importa más en una Instalación Eléctrica: la economía, la seguridad, o la estética?

CRITERIOS A ELEGIR… Uno de los problemas de las instalaciones eléctricas es la decisión que debe tomar el instalador respecto del criterio a seguir en su construcción.
¿Cómo debe ser la Instalación Eléctrica? Debe ser: económica, segura y con nivel de iluminación acorde a las necesidades específicas y a los estandares oficiales existentes. Puede haber más factores, de hecho los hay, pero lo que trato de plantear aquí es el problema de la elección ¿por donde debe irse un electricista?
Lo ideal sería respetar todos los criterios, si no completamente por lo menos parcialmente, pero en los hechos a veces esto resulta complicado, a menos que se dijera: economía “en donde se pueda”, estética “en donde se pueda” y seguridad “en donde se pueda”.
A continuación expondré mi punto de vista al respecto, -y es solo eso, una opinión-. Incluiré el aspecto de iluminación como parte de la Instalación… 1. Si la instalación es pequeña -menor de 3,000 Watts, me guiaría por el criterio de la economía, sacrificando estética y niveles de iluminación, pero teniendo en mente el aspecto de la seguridad, aunque prevalecería sobre este último la economía. 2. Si la instalación es mayor de 3,000 Watts y hasta -digamos- 5,000 Watts, trataría de equilibrar los factores principales, economía y seguridad, dándole un poco más de atención al aspecto de seguridad, y empezaría a tomar en cuenta el aspecto de la estética. 3. Si la instalación es mayor de 5,000 Watts y hasta -por ejemplo- 10,000 Watts, me inclinaría más por los aspectos de seguridad y estética por encima de la economía y buscaría aplicar el factor de niveles de iluminación requeridos en los espacios del proyecto. 4. Para una Instalación mayor de los 10,000 Watts, definitivamente desplazaría al último el aspecto de la economía y me guiaría por los aspectos de: seguridad, estética y niveles de iluminación acordes a los espacios. Trataría de equilibrarlos.
Claro que hay casos especiales en donde el cliente decide el criterio a seguir, también los hay en donde existen cargas especiales que rebasan fácilmente los 10,000 Watts y al que paga le importe un cacahuate el aspecto de la estética y de los niveles de iluminación. En estos “casos especiales” el electricista siempre estará sujeto a criterios ajenos. Igual existen casos para viviendas de interés social en donde el único criterio a seguir es el de la economía con la más elemental seguridad.

TEMA 21. Herramientas y Equipo para Electricistas.

¿Cuáles son las principales herramientas de un electricista? BÁSICAS… A menos que tus uñas, dedos, manos y dientes sean muy fuertes para hacer amarres, apretar tornillos y pelar cables -lo digo porque lo he visto-, cuando conectes lámparas y contactos siempre ocuparás: Destornillador, pinzas de electricista y navaja (con estas herramientas puedes construir otra, denominada lámpara de prueba).
Pero si vas a realizar más actividades además de las mencionadas, entonces necesitarás: Multímetro -digital o analógico- (para mediciones de voltaje y de continuidad), tester (detección de la fase en un grupo de conductores), pinzas pela-cables (desnudar puntas de los conductores), de punta (curvar las puntas de los conductores para colocarlos en los tornillos de algún dispositivo) y de corte (esencialmente para cortar conductores), doblatubos conduit (curvar tubería conduit metálica), ranuradora (corta la pared dejando dos líneas a cierta profundidad regulable con dos discos tipo sierra para después desprender con cincel y martillo la parte del centro de las ranuras dejando un canal para alojar manguera o tubo conduit) , guía jala-cable (te permite jalar los cables para alojarlos en la tubería conduit), martillo (varios usos), pistola para soldar (para soldar uniones con el propósito de evitar falsos contactos), taladro -y brocas para concreto- (perforar los muros para alojar diferentes accesorios), porta-herramienta, escalera de tijera, casco, cinta métrica, si tienes todo esto ¡felicidades! de lo contrario empieza a comprar cosa por cosa si es que vas a dedicar tu vida a construir instalaciones…
Desde luego que hay más herramientas, pero no son muy usuales, por ejemplo, termómetros de rayo láser que permiten detectar el calor existente en un conductor o en el centro de carga, testers de diferentes tipos (unos funcionan con solo acercarlos al conductor), aparatos de láser que permiten medir distancias los cuales se utilizan para determinar un aproximado de los metros de conductor que utilizarás en una instalación eléctrica, aparatos que te permiten “rastrear” las líneas ocultas en paredes, etc. Si puedes comprar todo el paquete hazlo, es una buena inversión aunque como ya te dije estos últimos no son muy comunes. Claro que algunos aparatos que mencioné requieren accesorios adicionales, por ejemplo la pistola para soldar ocupa soldadura de estaño, el taladro requiere además de brocas y la ranuradora de muros, discos.

TEMA 20.EL CÁLCULO DEL CALIBRE DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS ALIMENTADORES PRINCIPALES DE UNA I.E.R.

PRIMER CASO: INSTALACIÓN MONOFÁSICA, menor de 5,000 Watts. Te recomiendo que antes de estudiar este tema revises, el Tema 4 en donde realicé un ejercicio elemental sin considerar factores de corrección por temperatura y agrupamiento. Tampoco determiné el diámetro de la tubería (poliducto) para lo cual se aplica el factor de relleno. Supongamos que la carga total en una Instalación Eléctrica Residencial es de 4,900 Watts, resultado de sumar cargas monofásicas fijas, alumbrado, contactos (180 W.), motobomba, y hasta un timbre. Entonces la instalación es monofásica (menor de 5,000 W.). Consideremos un f.p. de 0.9, un factor de demanda o utilización de 0.7 y una temperatura ambiente de 35º (un lugar templado). P=4,900 W. I=4,900/(220×0.9)=24.74 A.Ic=24.74×0.7=17.32A. En tablas de Viakon, a 75 ºC como temperatura máxima de operación- resulta alambre o cable calibre No. 10 que pueden conducir hasta 35 A. suficientes en este caso y además con un buen margen de seguridad. Sin embargo…Como la temperatura ambiente es de 35 ºC, lo cual significa una disminución real de la conducción de corriente para cualquier conductor que esté a más de 30 ºC. de Secciones/Categorías: Instalaciones Eléctricas, en donde resulta el dato 0.94, igual a la temperatura máxima de operación de 75 ºC, entonces los 35 Amperes del alambre o del cable Viakon en la práctica solo son: I real=35×0.94=32.9 Amp. Lo que debemos hacer ahora es comparar este nuevo dato con la corriente corregida (Ic) que habíamos obtenido que era de 30 Amp. Podemos ver que la corriente real que puede conducir el conductor Viakon calibre 10 aun supera a la corriente corregida Ic de 30 Amp, en casi 3 Amperes. Por lo tanto concluimos que dicho conductor hasta este punto es adecuado como alimentador principal. Pero… todavía hace falta considerar el factor de corrección por agrupamiento el cual depende directamente del número de conductores alojados en la tubería, ya que al estar juntos se genera calor que influye otra vez sobre la capacidad de conducción del conductor eléctrico. Supongamos entonces que por cualquier tramo de tubería por necesidad están alojados los 2 conductores alimentadores principales calibre 10, pero además están alojados otros 6 conductores, 4 de los cuales son alambre calibre 12 y los otros 2 son calibre 14 igual de alambre. En total son 8 conductores, y al revisar la tabla , resulta un 70% de disminución efectiva de la capacidad de cualquier conductor en estas condiciones de agrupamiento, entonces la capacidad del conductor Viakon que ya se había reducido a 32.9 por el factor de corrección por temperatura se reduce todavía más a: I definitiva=32.9×0.7=23.03 Amp. Puedes observar entonces que el calibre 10 Viakon debido a las condiciones de temperatura y agrupamiento reduce drásticamente su capacidad de conducción hasta 23 Amperes por lo cual concluimos que ese calibre no es apropiado para transportar los 30 Amperes que resultaron en la corriente corregida. Por lo tanto aumentamos un calibre resultando No. 8, el cual está diseñado para conducir hasta 50 Amperes a 75 ºC como temperatura máxima de operación. Ahora a manera de comprobación realicemos la misma operación para este nuevo calibre ( 8 ) aplicando los factores de corrección por temperatura y de agrupamiento. I real=50×0.94=47 Amp.I definitiva=47×0.7=32.9 Amp. Resultan 32.9 Amperes, existiendo un excedente de 2.9 Amperes para los 30 que habíamos calculado en la corriente corregida. En conclusión para este caso se utilizan 2 conductores (Fase, Neutro) Viakon calibre No. 8 Alambre o Cable a 75 ºC como temperatura máxima de operación. Si se quiere colocar un alambre adicional para conectar a tierra todos los contactos y aparatos que lo requieran entonces debe llevarse desde el interruptor principal un conductor calibre No. 10 en color verde, considerando una protección con interruptores termomagnéticos de 30 Amperes. Ahora bien, para el cálculo del diámetro del poliducto retomemos el tramo por donde pasan los 8 conductores comunes más el conductor de tierra. Tenemos en total 9 conductores de los siguientes calibres: 2 No. 8; 1 No. 10, 4 No. 12 y 2 No. 14. Sumando áreas resulta : No. 8; Área = (Πx5.5²)/4 = 23.75 mm², en dos conductores resultan: 47.5 mm²No. 10; Área = (Πx4.1²)/4 = 13.20 mm²No. 12; Área = 10.17 mm², en cuatro conductores resultan: 40.71 mm²No. 14; Área = 8.04 mm², en dos conductores resultan: 16.08 mm² En total resultan: 117.49 mm². Revisando la tabla para diámetros de tubería para más de dos conductores (40% utilizable), resulta que el diámetro ¾ puede alojar hasta 137 mm² con lo cual se concluye que este es el diámetro adecuado, aunque si se desea puede utilizarse poliducto un poco mayor pudiendo ser de 1 pulgada.

TEMA 19. Conexión de un timbre, campana musical o zumbador.

Conectar un timbre es igual que conectar un foco. Se hace llegar la fase al “botón” del timbre, luego se conecta un alambre de retorno a la “chicharra” y finalmente se cierra la conexión con el Neutro. Hay diferentes tipos de timbres, entre los más comunes (y más baratos) están unos semejantes físicamente a los apagadores, que funcionan con 220 Volts directamente. Otros incluyen un pequeño transformador interior que convierte los 220 Volts a valores más pequeños para el dispositivo, algunos no se conectan a la línea de alimentación porque son de baterías, etc. El sonido es otra de las características de los timbres ya que mientras unos suenan como campanas musicales, otros tienen sonido similar a las “chicharras” y algunos emiten un zumbido por tal razón les denominan zumbadores. En fin… hay variedad. En este caso toda la instalación puedes hacerla en cable o alambre calibre 14, incluso, 16 o 18, debido a que los conductores por lo común solo se utilizan para alimentar al dispositivo y nada más.

TEMA 18. Distribución de lámparas en el anteproyecto de una Instalación Eléctrica Residencial.

Cuando las instalaciones eléctricas son pequeñas por lo regular las lámparas se acomodan sin atender a aspectos de distribución de la iluminación, solo se ven los espacios y se coloca ahí un foco sin mayores cálculos. Sin embargo cuando corresponden a residencias más grandes en donde la estética y la funcionalidad tienen valor entonces las lámparas deben acomodarse de tal manera que cubran ambos requisitos además de uniformidad en la distribución de la luz, o dicho de otra manera que no queden espacios obscuros (a menos que deliberadamente se busque crear ese efecto). Cabe mencionar que hay diferentes tipos de iluminación: directa, indirecta, difusa, etc. y para cada caso existirá un tipo de luminaria que de el efecto deseado. Pero volviendo al caso común de una instalación eléctrica residencial en donde se utilizaran lámparas comunes para iluminar todas las áreas de una casa-habitación, sean recámaras, baños, pasillos, estudio, sala, cocina y comedor, es necesario saber donde ubicar una o más lámparas de tal manera que queden perfectamente “centradas” consiguiéndose así una adecuada distribución luminosa. De hecho hay asignaturas que tratan este tema de manera particular (proyectos de alumbrado), en donde se estudian los diferentes tipos de iluminación, pero en nuestro caso solo revisaremos lo más elemental que es el acomodo de las lámparas con el propósito de resolver situaciones comunes posibles de presentarse en instalaciones eléctricas residenciales. Ahora bien, te garantizo que si aprendes bien esto que es lo básico,… podrás resolver problemas mayores que se te presenten cuando realices instalaciones más grandes, ya que la colocación de lámparas es semejante en instalaciones: residenciales, comerciales, industriales o especiales. Caso 1. Si vas a colocar una lámpara en una recámara, baño, cocina, comedor, corredor o pasillo, colócala al centro. En el croquis de un anteproyecto utiliza el siguiente método que no requiere medir el espacio, simplemente traza dos diagonales y donde se crucen pon el símbolo de la lámpara. Los anteproyectos debes realizarlos en programa de diseño asistido por computadora CAD. Las líneas que te permiten ubicar el centro del rectángulo que representa un recinto se llaman: líneas auxiliares, las cuales se trazan y después que se ha colocado el símbolo de la lámpara se eliminan. Si por alguna razón tuvieras que localizar físicamente el centro de una habitación utiliza una cuerda impregnada de tiza (gris o cualquier polvo blanco), si se requiere mójala y extiéndela de una esquina superior a otra (contraesquina) de la habitación luego jálala de tal forma que golpee el techo para que quede impresa una marca. Haz lo mismo en las otras dos esquinas… Obvio, también puedes medir y encontrar el centro de la habitación. Caso 2. Si vas a colocar dos lámparas y quieres evitar medir el local, utiliza líneas auxiliares de la siguiente manera. Los números 1 y 2 de la figura te indican cuales son las primeras líneas auxiliares que debes trazar, las demás se obtienen por consecuencia. Observa las zonas en amarillo, ello te permite que tengas una idea acerca de la distribución de la luz. Obviamente este método te sirve para colocar cualquier número de lámparas pero siempre de 2 en 2. Si vas a colocar 2 lámparas en físico, te recomiendo que tomes medidas, resulta más fácil o menos enredoso que trazar y ver el montón de rayas en el techo de la residencia. El procedimiento para obtener la distancia a la que van colocadas las lámparas una de otra -ya sea físicamente o en el papel- te lo muestro enseguida. Caso 3. Supongamos que vas a colocar tres lámparas ya sea en físico o en un anteproyecto, hazlo de la siguiente manera. Aplica la siguiente fórmula. D.E.L.=D.M./NdeL En donde: D.E.L. Distancia Entre Lámparas. D.M. Distancia mayor. NdeL. Número de Lámparas. Entonces: D.E.L.=D.M./NdeL=6/3=2 Mts. Por lo tanto la distancia entre lámparas es de 2 Mts. Ahora bien, para las lámparas que van colocadas en los extremos simplemente divide: D.E.L. entre 2, quedando: 2/2=1 Mts. NOTA. Este procedimiento -con fórmulas- te sirve para cualquier número de lámparas.

TEMA 17. Conexión de una lámpara incandescente controlada por dos apagadores de escalera con tomas de corriente en las cajas.

MÉTODO DE PUENTES. En otro tema expliqué como se realizan las conexiones para controlar una lámpara incandescente desde dos lugares utilizando el método de puentes, sin embargo a sugerencia de un estudiante y partiendo de la idea de que es mejor que la mayoría de los casos o situaciones queden explicadas, decidí añadir nuevamente esta conexión pero con una variante: agregando un contacto en la caja que contiene al apagador (caben hasta dos contactos en la misma caja además del apagador, en cuyo caso solo hay que “puentear” de uno al otro). Agregar un contacto en una instalación es sumamente sencillo para el que sabe, pero para el que desconoce puede ser fatal. “AQUÍ DESCANSA PANCRAZIO JUVENALES (1968-1993). BUEN ESPOSO, BUEN PADRE, MAL ELECTRICISTA CASERO“. El pobre murió electrocutado por una falla en una instalación que realizó. La historia es verídica y la inscripción en su tumba también. MÉTODO DE CORTO CIRCUITO. Para el caso del método de Corto Circuito, como ya debes saber te permite ahorrar conductor, solo tienes que hacer “puentes” en cada apagador para hacer llegar la fase y el neutro a los contactos. Cabe mencionar que debes tener precaución al realizar las conexiones, ya que cualquier error producirá efectivamente un Corto Circuito. Debido a que la fase y el neutro se “puentean” del apagador hacia cada contacto en las cajas, es necesario utilizar alambre calibre No. 12 para los conductores que van de un apagador a otro, también denominados puentes. Recordemos que el mínimo calibre para contactos es No. 12 No te recomiendo este tipo de conexión a menos que estés completamente seguro de lo que estás haciendo (igual sugieren en algunos libros). Hay por lo menos diez formas de que salga mal y solo una es la correcta.

lunes, 27 de octubre de 2008

TEMA 16. Caída de Tensión en Instalaciones Eléctricas.

Es un fenómeno que se presenta en los conductores eléctricos cuando se alimenta a una carga a cierta distancia del punto de alimentación. Esto quiere decir que cuando se va a suministrar energía eléctrica por ejemplo a un foco (lámpara incandescente), no es lo mismo que el foco esté a tres metros del alimentador que a cincuenta. Para comprobarlo puedes hacer lo siguiente. Selecciona Volts de C.A. en un multímetro y mide el voltaje que tienes en el contacto que esté más cerca del interruptor principal de tu casa, anótalo, luego haz lo mismo pero con el contacto más lejano (al fondo de tu casa).
Cuando compares las dos cantidades encontrarás lo siguiente… A. El voltaje en el lugar más cercano al interruptor principal es mayor que el otro (considera que el voltaje varía constantemente por lo que a veces es necesario promediarlo). Si sucede lo contrario, una de dos, o te equivocaste en las lecturas o el electricista que realizó la instalación no estaba en sus cinco sentidos. Ahora bien, B. Si la diferencia es grande (10, 15 Volts), lo siento amigo, puedo decirte que la instalación la realizó un aprendiz de electricista y te garantizo que problemas no te faltarán, en cambio si la diferencia es pequeña dos o tres Volts, estuvo bien hecha, pero si es de cero Volts, felicítalo de mi parte. En una buena instalación eléctrica residencial, la diferencia entre los voltajes no debe ir más allá de los dos o máximo tres Volts, de la entrada de la casa hasta la última habitación. Hay viviendas en donde el voltaje es el mismo en la entrada que hasta el fondo. Se supone que la empresa que suministra la energía eléctrica (en nuestro caso la C.F.E.) debe hacernos llegar un voltaje de 220 Volts a nuestras casas, cosa que sería muy rara a menos que tuviéramos el transformador que alimenta a la zona frente a nuestra residencia. Por lo regular este aparato que es el alimentador general para un conjunto de casas, está ubicado a 10, 20, 30, 50, 80, o más metros de nuestra residencia. Por esta razón se utilizan líneas de distribución aéreas que distribuyen la energía eléctrica hacia todas las casas utilizando conductores eléctricos colocados en postes, o bien tuberías especiales cuando las líneas de distribución son subterráneas en las grandes ciudades. En cualquier caso hay conductores eléctricos que van del transformador hasta una casa-habitación.
Si la distancia entre el transformador y la residencia es muy grande la cantidad de conductor utilizado para hacerte llegar la energía eléctrica es muy grande por lo que existirá una mayor caída de tensión, y si es menor entonces si tendrás los 220Volts.
Ahora bien, todos los aparatos eléctricos están diseñados para funcionar a voltajes ligeramente inferiores o superiores al que muestran en su etiqueta de datos (o placa de datos), la cual generalmente consigna un voltaje de 220 Volts (¿Por qué 215 y no 220 Volts? Respuesta.- porque los fabricantes ya consideran que a tu casa no van a llegar los 220 Volts, precisamente por la caída de tensión).
Si se diera el caso de que tuvieras conectado un aparato al contacto más lejano al interruptor principal de tu casa con un voltaje de 200 Volts, el aparato puede funcionar pero no óptimamente, por ejemplo, si se trata de una lámpara la intensidad luminosa será menor (aunque no lo percibas a simple vista), si se trata de un aparato que tenga motor el rendimiento de éste será menor llegando incluso a detenerse o a sobrecalentarse al funcionar, y si se tratara de una televisión podría darse el caso de que la imagen se redujera en la pantalla.
Peor aun, si tuvieras menos de los 200 Volts, te recomiendo que contrates a un buen electricista que reconstruya tu instalación eléctrica antes de que te suceda un problema más grande que ver la televisión a media pantalla.
Concluyendo entonces. Existe caída de tensión del transformador a tu casa, y dentro de tu casa del punto más cercano al interruptor principal al punto más lejano a él y todo por causa del conductor eléctrico.
La forma de “controlar” la caída de tensión es incrementando el grosor del conductor, o sea aumentando un calibre después de hacer el cálculo del mismo. Asume como regla lo siguiente: “Para una determinada corriente eléctrica a mayor longitud del conductor, mayor es la caída de tensión. También a menor grosor del conductor, es mayor la caída de tensión”.
Así que, cuando realices una instalación eléctrica sea del tipo que fuere, evita las vueltas, curvas y todo aquello que lo único que hace es que el conductor sea más largo y tengas por consiguiente una mayor caída de tensión.