Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 1 Unidad 3: Instalaciones de Circuitos de Alumbrado y Tomacorriente. Carta de Instruccin 4: Complementacin terica sobre: Acometida de Baja Tensin. Metrocontador, esquemas de conexin. Lmparas Fluorescentes, principio de funcionamiento, modo de operacin, conexin. Simbologa. Prctica: Montaje Lmpara Fluorescente controlada por un interruptor, con dos tomacorrientes dobles uno de 120 V y otro de 240 V. Montaje de lmpara Fluorescente controlada por dos interruptores simple polo doble tiro y tomacorrientebifsicode240V.Montajedeunmetrocontadormonofsicobifilarenconexinsimtricay asimtrica con carga de lmpara fluorescente. Objetivo:Aplicarlasconexionesestudiadasenclaseylosempalmesparamontarcircuitosdealumbrado controlados por interruptores en diferentes configuraciones y ajustarlo a las necesidades del cliente. COMPONENTENTE TERICO: Acometida de Baja Tensin. Una instalacin elctrica residencia parte del tablero del metrocontador, la energa elctrica llega a este desde las lneas de distribucin de la CDE por lo que conocemos como acometida. La acometida no es ms que la derivacin que se realiza de las lneas de distribucin hacia los inmuebles donde se har uso de la energa elctrica. Las acometidas segn las necesidades del usuario pueden ser de dos tipos: de baja tensin (BT) o de alta tensin (AT). La acometida de BT finaliza como dijimos en la caja general de proteccin del inmueble la cual contiene bsicamente el medidor de consumo o metrocontador y la proteccin general del inmueble ya sea un breaker o un machete con fusibles, o si se requiere un interruptor automtico de caja moldeada. Las acometidas de AT finalizan en el centro de transformacin del usuario (en la mayora de los casos no es ms que un banco de transformadores o una pequea sub estacin), la cual se considera el inicio de las instalaciones internas del inmueble o del usuario. En la Figura vemos la representacin de una acometida de BT donde: N es el neutro, F1 y F2 son las lneas de fase. Acometida Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 2 Como apreciamos en la figura luego del interruptor o proteccin general del inmueble tenemos el centro de carga o panel de distribucin. En el mismo se encuentran las protecciones de los dos sistemas principales de una instalacin residencial:Elsistemadelucesoalumbrado:Comprendetodotipodelmparasyluminariasempleadasenel alumbradodelainstalacin.SecontrolanyprotegenconBreakers(interruptoresautomticosdebaja tensin), tambin pueden usarse desconectores manuales (machete). Elsistemadefuerza:Comprendeelrestodelascargasdelacasa,especialmente,motores,hornosy cualquier otra carga de alto consumo. Es necesario sealar que los equipos o herramientas de alto consumo debenprotegersedeformaindependiente.Estoquieredecirquecadaacondicionadordeaire,cocinau hornoelctrico,secadora,etc;tendrsupropiobrakerprotegiendocadaunadelasfacesconquese alimenta, si es monofsico de 220 ser doble, si trifsico triple, etc. Para esto se emplean Interruptores automticos de BT. Nota: El Breaker o la cuchilla del tablero principal Algunas consideraciones sobre el cableado: Refrescandoeltemasobreconductores:enelcableadoelblancoogris,eneuropayequipos electrodomsticos deestaprocedenciaelazulclaroeselcolordelneutro,elverde overdeyamarillo (tambin puede ser uno sin revestimiento aislante) es el conductor de tierra y finalmente los conductores de fase sern de cualquier color distinto del de tierray elneutro. El calibre mnimo empleado en las instalaciones de luz y fuerza debe ser de 14 AWG. En instalaciones de alumbrado el calibre mnimo de los conductores ser 14 AWG. Y en los tomacorrientes ser de 12 AWG. Siseemplean tubosno metlicos paracanalizar loscablesserecomienda quelascajaselctricas sean tambin no metlicas. En caso de que los tubos sean no metlicos y las cajas sean metlicos estas deben ser conectadas a tierra (aterradas) para proteger la vida de los usuarios. En el caso de instalaciones de alumbrados o aquellas que estn controladas o protegidas por un interruptor, el conductor de fase se conectardirectamente al interruptor y el neutro al portalmparas o a la carga que se controla o protege. Losequiposquefuncionenenpresenciadeaguaoenambienteshmedos.Porejemplo:Lavadoras, acondicionadores de aire, neveras, etc. Debern tener una conexin efectiva a tierra, ya sea esta una varilla de cobre enterrado en lugar idneo para ello o conectado a una tubera metlica de agua. E estos casos el calibre mnimo del conductor de tierra debe ser 8 AWG. Bajo ningn concepto deber aplicarse pintura metlica a las tuberas y cajas elctricas, esto provocara por induccin electromagntica, calentamiento en el tubo, pequeas descargas elctricas entre el tubo y los conductores que podran daar su revestimiento y provocar un corto circuito (en adelante CC) o un incendio. En ningn caso se canalizaran por un mismo tubo cables de alta y de baja tensin, estn tenciones deben ser canalizadas fsicamente separadas. Esto puede provocar CC entre los conductores de alta y los de baja tensin. Los tubos de canalizacin no deben estar ocupados por los conductores ms de un 40%, debido a que el paso de la corriente elctrica provoca que los conductores se calienten y el espacio vaco del 60% se emplea para que se refrigeren por ventilacin natural. Losfusiblesybreakersqueprotegenelcircuitodeberntenerlamismacapacidadenamperesquelos conductoresaellosconectados.Yaquesilosconductorestienemenorcapacidadpuedenocurrir sobrecargasyCCylasproteccionesnooperar,enelcasoinverso,sedispararanlasprotecciones innecesariamente. En las cocinas pueden colocarse los tomacorrientes a la altura de los interruptores con el fin de que estn accesibles desde la meseta. Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 3 Instalacin del metrocontador de energa: El Contador de energa y la proteccin principal marcan la frontera entre la propiedad de la CDE y el usuario. Es importante conocer acerca de su instalacin, funcionamiento y lectura. Concepto: Los metrocontadores o contadores elctricos son dispositivos que sirven para medir el consumo elctrico de una vivienda, una empresa o cualquier institucin mediante todo un complejo sistema de funcionamiento. Existen metrocontadores electromecnicos y electrnicos. Los medidores electromecnicos utilizan bobinados de corriente y de tensin para crear corrientes parsitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnticos, produce un giro que mueve las agujas de la cartula. Los medidores electrnicos utilizan convertidores analgico-digitales para hacer la conversin. Principio de funcionamiento Los contadores elctricos de tipo analgico tienen un disco de aluminio que gira horizontalmente en el entrehierro de un electroimn. Este electroimn va conectado al circuito en paralelo (como el voltmetro) a ras de los polos de otro electroimn (que se conecta como un ampermetro), el cual est montado en serie con un hilo de lnea, en el entrehierro de un imn permanente. As, la corriente inducida en el disco por los electroimanes produce un par motor proporcional a la potencia consumida, mientras que la inducida por el imn permanente genera un par resistente, pero proporcional a la velocidad del disco. De este modo el nmero de vueltas que da el disco es proporcional a la energa absorbida por el circuito. El eje del disco transmite su movimiento a un cuentarrevoluciones que indica numricamente el consumo en hectovatios y kilovatios. Las tensiones mximas que soportan los metrocontadores son de aproximadamente 600 voltios y las corrientes mximas pueden ser de hasta 200 amperios. Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos lmites se requieren transformadores de medicin de tensin y de corriente. Se utilizan factores de conversin para calcular el consumo en dichos casos. Tambin es importante indicar que existe una bobina de sombra que es una chapita la cual esta cortocircuitada. Dicha bobina posee una resistencia despreciable y por ende en esta se generar una corriente muy importante, la cual al estar sometida a un campo generara un par motor que eliminara el coeficiente de rozamiento de los engranajes. El medidor comenzara a funcionar con el 1 % de la carga y entre un factor de potencia 0,5 en adelanto y atraso. Estructura El medidor est constituido por las siguientes partes: 1.Bobina de Tensin 2.Bobina de Intensidad 3.Estator 4.Disco 5.Freno magntico 6.Sistema de Transmisin 7.Cuenta revoluciones 8.Terminales de conexin Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 4 Los metrocontadores pueden ser monofsicos o trifsicos, a continuacin veremos el modo de conexin de los mismos. De acuerdo a las conexiones internas los metrocontadores pueden ser: concntricos (o simtricos) o excntricos (tambin llamados asimtricos). Estos difieren en el modo de conexin es necesario saber con qu tipo de metrocontador estamos tratando para conectarlo adecuadamente. Normalmente su modo de conexin se encuentra representado en la chapa del equipo. Contadores monofsicos: 1.Contadores monofsicos de dos hilos. Se emplean para medir el consumo de inmuebles que reciben servicio elctrico bifilar de 120 V, cuentan con un conductor de fase y un neutro. Conexin contador concntrico 8 Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 5 Conexin contador excntrico 2.Contador monofsico de tres hilos, para usuarios que reciben servicio de 120/240 V. Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 6 La contabilizacin de la energa en sistemas trifsicos la dejaremos para otro tema cuando realicemos una introduccin general sobre los sistemas trifsicos. Alumbrado con lmpara fluorescentes. En 1934 se desarroll la lmpara fluorescente en los Estados Unidos. Esta ofreca una fuente de bajo consumo de electricidad con una gran variedad de colores. La luz de las lmparas fluorescentes se debe a la fluorescencia de ciertos qumicos que se excitan por la presencia de energa ultravioleta. La primer lmpara fluorescente era a base de un arco de mercurio de aproximadamente 15 watts dentro de un tubo de vidrio revestido con sales minerales fluorescentes (fosforescentes). La eficiencia y el color de la luz eran determinados por la presin de vapor y los qumicos fosforescentes utilizados. Las lmparas fluorescentes se introdujeron comercialmente en 1938, y su rpida aceptacin marc un desarrollo importante en el campo de iluminacin artificial.Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 7 Concepto: Denominadas en el comercio tubos fluorescentes. Consisten en unos tubos de vidrio con dos electrodos en sus extremos, en cuyo interior hay pequeas cantidades de argn y vapor de mercurio; la superficie interna est revestida de sustancias fluorescentes (fsforos) que transforman las radiaciones ultravioletas en rojas, por lo que la luz que emiten es blanca. Funcionamiento Para poner en funcionamiento una fluorescente hay que calentar unos filamentos de tungsteno (como los de las bombillas) que se encuentran en ambos extremos del cilindro de vidrio. Estos filamentos al calentarse desprenden electrones que ionizan (cargan elctricamente) los gases inertes (argn y nen) haciendo que entren en un estado de materia llamado plasma (existen 4 estados de la materia, slido, liquido, gaseoso y plasma). Cuando los gases se encuentran en su estado de plasma se excitan los tomos de mercurio que producen una luz visible aunque la mayor parte se muestra como luz ultravioleta, poco til para nosotros. Sin embargo esta luz ultravioleta incide en el fsforo que reacciona emitiendo luz visible. Segn el tipo de luz deseada (ms azul o ms naranja) se usar un tipo de recubrimiento de fsforo u otro. Componentes elctricos Normalmente las lmparas fluorescentes se encuentran listas para montar, con todos sus dispositivos ya interconectados y fijados en una base y slo se debe hacer la conexin elctrica utilizando los siguientes materiales. Cebador. El cebador genera el impulso elctrico necesario para encender la fluorescente, despus de ese impulso y si ha logrado el objetivo de activar el proceso deja de funcionar. Por tanto su misin es corta en el tiempo, pero vital. Sin cebador no hay posibilidad de iluminacin fluorescente. Reactancia o Balastro. La reactancia tiene como fin controlar que la fluorescente no se destruya.Los gases cuanto ms calientes estn menos resistencia elctrica oponen con lo cual ms intensidad absorben. De este modo si se conectan directamente acabaran destruyndose. La funcin de la reactancia es no permitir ms intensidad que la tolerada por la lmpara. Condensador. En algunas instalaciones encontrars condensadores. La funcin del condensador es compensar el uso de las reactancias que usan un tipo de potencia llamada reactiva. La potencia reactiva obliga a las compaas elctricas a inversiones ms grandes en materiales y suele estar penalizada. Usando condensadores se disminuye esa potencia reactiva, con lo cual el consumo no se penaliza. No necesariamente hay que tener condensadores en las fluorescentes. En el caso de las Lmparas Fluorescentes de encendido rpido o encendido electrnico no se emplea el cebador por lo que se simplifica el circuito. Reactor o Balastro Porta cebador o base del cebador Cebador o Encendedor Porta tubo Unin para cables tipo prisionero o perrito Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 8 Explicacin del funcionamiento paso a paso: 1.Cuando activamos el interruptor de una lmpara de luz fluorescente que se encuentra conectada a la red domstica de corriente alterna, los electrones comienzan a fluir por todo el circuito elctrico, incluyendo el circuito en derivacin donde se encuentra conectado el cebador (estrter). 2.El flujo de electrones de la corriente elctrica al llegar al cebador produce un arco o chispa entre los dos electrodos situados en su interior, lo que provoca que el gas nen (Ne) contenido tambin dentro de la cpsula de cristal se encienda. El calor que produce el gas nen encendido hace que la plaquita bimetlica que forma parte de uno de los dos electrodos del cebador se curve y cierre un contacto elctrico dispuesto entre ambos electrodos. 3.Cuando el contacto del cebador est cerrado se establece el flujo de corriente elctrica necesaria para que los filamentos se enciendan, a la vez que se apaga el gas nen. 4.Los filamentos de tungsteno encendidos provocan la emisin de electrones por caldeo o calentamiento y la ionizacin del gas argn (Ar) contenido dentro del tubo. Esto crea las condiciones previas para que, posteriormente, se establezca un puente de plasma conductor de la corriente elctrica por el interior del tubo, entre un filamento y otro. 5.Laplaquitabimetlica(sedenominadeestemodoporqueestfabricadadedosmetalescondistinto coeficiente de dilatacin trmica, esto hace que al calentarse la placa se curve accionando el cebador) del cebador, al dejar de recibir el calor que le proporcionaba el gas nen encendido, se enfra y abre el contacto dispuesto entre los dos electrodos. De esa forma el flujo de corriente a travs del circuito en derivacin se interrumpe, provocando dos acciones simultneas: Losfilamentosdelalmparaseapagancuandodejadepasarlacorrienteelctricaporelcircuitoen derivacin. El campo electromagntico que crea en el enrollado del balasto la corriente elctrica que tambin fluye porelcircuitodondesteseencuentraconectado,seinterrumpebruscamente.Estoprovocaqueenel propio enrollado se genere una fuerza contraelectromotriz, cuya energa se descarga dentro del tubo de la lmpara, en forma de arco elctrico. Este arco salta desde un extremo a otro del tubo valindose de los filamentos, que una vez apagados se convierten en electrodos de la lmpara. 6.Bajo estas nuevas condiciones, la corriente de electrones, que en un inicio flua a travs del circuito en derivacin de la lmpara donde se encuentra conectado el cebador, comienza hacerlo ahora atravesando interiormente el tubo de un extremo a otro, valindose de los dos electrodos. 7.La fuerte corriente que fluye por dentro del tubo provoca que los electrones comiencen a chocar con los tomos del gas argn, aumentando la cantidad de iones y de electrones libres. Como resultado se crea un puente de plasma, es decir, un gas compuesto por una gran cantidad de iones y de electrones libres, que permite que estos se muevan de un extremo a otro del tubo. 8.Esoselectroneslibrescomienzanachocarconunapartedelostomosdemercurio(Hg)contenidos tambin dentro del tubo, que han pasado del estado lquido al gaseoso debido a la energa que liberan dichoselectronesdentrodeltubo.Loschoquesdeloselectroneslibrescontralostomosdemercurio excitan a sus electrones haciendo que liberen fotones de luz ultravioleta. 9.Los fotones de luz ultravioleta, invisible para el ojo humano, impactan a continuacin contra la capa de fsforo(P)querecubrelaparedinteriordeltubofluorescente.Elimpactoexcitaloselectronesdelos tomos fsforo (P), los que emiten, a su vez,fotones de luz visible, que hacen que el tubo se ilumine con una luz fluorescente blanca. 10. El impacto de los electrones que se mueven por el puente de plasma contra los dos electrodos situados dentro del tubo, hace que estos se mantengan calientes (a pesar de que los filamentos se encuentran ya apagados).Mantenercalienteesosdoselectrodossehacenecesarioparaquelaemisindeelectrones contine y el puente de plasma no se extinga. De esa forma, tanto el ciclo de excitacin de los tomos de vapor de mercurio como el de los tomos de fsforo dentro del tubo contina, hasta tanto activemos de nuevo el interruptor que apaga la lmpara y deje de circular la corriente elctrica por el circuito. Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 9 Conexin: La conexin de la lmpara fluorescente con encendido electrnico es mucho ms simple: Simbologa: Metrocontador: Smbolo multifilar Smbolo unifilarLmpara fluorescente: Smbolo unifilar Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 10 Smbolo multifilar Herramientas y materiales a utilizar: CategoraNombreCantidad Herramientas Alicate1 Pinza de Corte1 Pinza de punta redonda1 Destornilladores1 Pelacables1 Materiales Cinta aislante o Teipe1 Cajas elctricas rectangulares2 Cajas elctricas de salida de techo1 Cables Tornillos de sujecin (diablitos)10 Tubera elctrica Abrazadera para tubera elctrica Tomacorriente doble 120 V1 Interruptor de tres vas2 Interruptor simple1 Tomacorriente doble 240 V1 Lmpara fluorescente1 Metrocontador monofsico bifilar con su caja de montaje 1 Breakers bifsico 15-20 A 2 Normas de Seguridad: 1.Asistir a la prctica con la vestimenta adecuada: Bata, casco protector, zapatos cerrados con suela de hule o plstico pegada o cocida, no claveteada. 2.No traer ninguna prenda o accesorio metlico (anillos, aretes, pulseras, pulsos cadenas, yugos, manillas, etc.) 3.No traer ropas demasiado holgadas que puedan engancharse o ser aspiradas por mquinas rotatorias. 4.En caso de pelo largo o melenas, el cabello debe estar recogido de forma que quede protegido dentro del casco, sin mechones sueltos salientes que puedan ser aspirados por mquinas rotatorias, o engancharse en los equipos o entrar en contacto accidental con partes del circuito energizadas. 5.Nunca trabajar en el montaje, desmontaje o reparacin de un circuito o un dispositivo elctrico con las lneas energizadas (en caliente). 6.Nunca energizar un circuito o maquinaria sin la previa supervisin y aprobacin del profesor. 7.En cada conexin o empalme comprobar la solides y limpieza del contacto elctrico de la unin realizada. 8.En todos los casos las conexiones de alimentacin del circuito montado se realizar desde los contactos de salida de la proteccin general del panel. 9.Ante cualquier duda o laguna, no invente, pregunte. Instituto Politcnico Loyola. Educacin Continuada Electricidad Residencial 11 Simbologa. La estudiada en clases anteriores ms la nueva de tomacorrientes. Distribucin de cajas: Esquema elctrico: Se representar en clase como parte de un ejercicio. El esquema arquitectnico tambin comenzaremos a partir de esta clase a realizarlo poco a poco hasta poderlo disear por nuestros medios.