La electricidad llega a las casas como resultado de un complejo proceso de transformaciones de energía que comienza en una Central de Generación, donde otras formas de energía son convertidas en energía eléctrica y termina en la Acometida, el punto donde la casa se empalma o conecta con la Red de Distribución Pública. Esta red es el último eslabón del llamado Sistema Eléctrico Nacional.

Fig . Transmision eléctrica.

Un sistema eléctrico nacional se compone de tres subsistemas, cada uno de los cuales cumple funciones bien específicas:

· Las centrales de generación ( Subsistema de Producción ).

· Las líneas de transmisión.

· Las redes de distribución.

Las centrales o plantas generadores ( Subsistema de Producción ), son las encargadas de convertir en electricidad otras formas de energía y producir energía eléctrica que requiere el país.

Sea cual fuere el tipo de generación de energía, ésta mueve un generador eléctrico que produce un nivel de tensión relativamente alto, del orden de los 10KV a 35 KV generalmente alterno. La tensión de salida del alternador, mediante el empleo de transformadores, se convierte en una tensión más alta, alrededor de los 400 KV, con el fin de reducir las pérdidas de energía en la transmisión de la misma.

Las tensiones así transformados se conducen a través de cables aéreos especiales ( Líneas de Transmisión ) desde las distintas centrales hasta una Subestación de Transformación, donde se reduce la tensión del orden de los 34,5 KV y 13.8 KV. Las líneas de transmisión de alta tensión se soportan en torres elevadas por seguridad y constituyen el eslabón de conexión entre las centrales generadores y las subestaciones de transformación.

Desde estas últimas, la energía eléctrica se conduce a través de líneas de transmisión de mediana tensión a las Subestaciones de Distribución, encargadas de repartir y hacer llegar la electricidad a todos los usuarios o abonados del sistema eléctrico. Inicialmente, una subestación de distribución primaria convierte la tensión de entrada ( 132 KV ) en una tensión más baja ( 20 KV ) destinado a abonados o usuarios de media tensión. Esta misma red alimenta los subsistemas de distribución secundarios, formados por los Transformadores y Centros de Distribución, encargados de repartir y hacer llegar la energía eléctrica a todos los usuarios.

Esta última parte del sistema se le llama Red Pública de Distribución y maneja tensiones entre 110 V y 480 V. las redes de distribución pueden ser monofásicas o trifásicas y se acoplan a la caja general de protección de una edificación a través de una acometida aérea o subterránea.

De acuerdo con la norma, se clasifican los siguientes niveles de tensión para sistemas de corriente alterna:

EXTRA ALTA TENSION - EAT	Tensiones superiores a los 230 kV
ALTA TENSION - AT	Tensiones mayores o iguales a los 57,5 kV y menores o iguales de los 230 kV
MEDIA TENSION - MT	Tensiones mayores de 1 kV o 100 V e inferiores de los 57,5 kV
BAJA TENSION - BT	Tensiones mayores o iguales a 25 V y menores o iguales de los 1000 V
MUY BAJA TENSION - MBT	Tensiones menores de 25 V

1.1. CIRCUITOS ELECTRICOS DE UNA CASA

Las empresas de electricidad suministran la energía eléctrica a través de líneas aéreas u subterráneas llamadas Acometidas o Cables Alimentadores que llevan la electricidad desde el transformador de distribución más cercano a la casa.

Los elementos básicos que constituyen un sistema eléctrico casero consta básicamente de una acometida, un medidor, un panel de entrada de servicio, un centro de distribución y una serie de circuitos llamados Circuitos Derivados; estos últimos son los que finalmente alimentan los diferentes elementos eléctricos de la casa.

Fig . Llegada de líneas a zona residencial.

La parte del sistema que se extiende desde el exterior de la casa, hasta las líneas de distribución más cercanas, se denominan generalmente Ramal o Línea de Acometida. El número de conductores del ramal de acometida depende del número de Fases contratadas para la vivienda y de las características e importancia del suministro. En la actualidad, la mayoría de las instalaciones eléctricas emplean acometidas Monofásica o trifásicas.

Las Monofásicas a 120 VAC constan de dos conductores ( una fases y un neutro ) las monofásicas A 220 VAC constan de tres conductores ( dos fases y un neutro ) y las Trifásicas constan de cuatro conductores ( tres fases y un neutro ).

El sistema Monofásico de tres conductores proporciona dos tensiones de servicio diferentes. La tensión menor ( 120 V ) se obtiene entre cualquiera de las fases y el neutro; y la tensión mayor ( 240 V ) entre las dos fases. El sistema trifásico de cuatro hilos es muy utilizado en edificios, fábricas, etc, suministra dos tensiones de servicio diferente ( 120 V y 240 V ), pero es mucho más flexible.

En algunos países se emplea el sistema trifásico de 220V / 380 V. La mayoría de las acometidas aéreas utilizan cable triples constituidos por dos conductores aislados ( fases ) trenzados alrededor de un conductor desnudo ( neutro ). El cable de entrada ingresa a la vivienda a través de una pieza en forma de U llamada Mufa o Cabezal de Acometida. La Mufa protege al cable de entrada de la humedad y evita que el agua penetre al interior de la instalación

Los cables de entrada llegan después al medidor, localizado dentro o fuera de la edificación, para registrar la cantidad de energía eléctrica consumida por la edificación. Después de pasar por el medidor, los conductores del cable de entrada llegan al Panel de Servicio. En esta caja se encuentra siempre el mecanismo principal de desconexión ( generalmente un interruptor automático o breaker ), encargado de impedir que los daños en la instalación eléctrica del edificio afecten la red de distribución. Una vez dentro del panel de servicio, los dos conductores del cable de entrada ( fases ) se desconectan al mecanismo de desconexión general, el conductor del neutro se conecta directamente a una barra colectora metálica. Esta barra a su vez, se conecta a una varilla metálica larga enterrada físicamente en el suelo ( varilla de tierra ), constituyendo el llamado Sistema de Protección a Tierra de la instalación. El sistema de tierra puede ser reforzado conectando la barra colectora del neutro a las tuberías metálicas del suministro de agua de la vivienda.

Después del panel de servicio, el siguiente elemento de una instalación en el Centro de Distribución. Esta caja contiene los fusibles y breakers que controlan y protegen los circuitos derivados vea que en el centro de distribución, cada conductor de fase llaga a un barra colectora. Estas barras diseñadas para aceptar la máxima cantidad de corriente admitida por los fusible o breakers principales, permiten que la energía eléctrica pueda ser distribuida eficientemente a los circuitos derivados.

De acuerdo a las normas de identificación de conductores, para sistemas 120/240 V 0 120/208V, el neutro se reconoce por ser de color blanco o gris claro y la tierra por ser de color verde. En sistemas 220/380V, el neutro debe ser de color azul celeste y la tierra de color verde amarillo. Para las fases se utilizan otros colores, siendo los más comunes el rojo, marrón y el negro.

1.1.1. CIRCUITOS DERIVADOS

Son los que finalmente distribuyen la electricidad a los distintos elementos eléctricos de una instalación residencial. Está conformado por la totalidad de los dispositivos de iluminación y de tomacorrientes conectados a los conductores de fase, neutro y tierra provenientes del centro de distribución. Todos los circuitos derivados deben estar protegidos por fusibles o breakers. Dependiendo de la disposición del centro de distribución, un circuito derivado puede comenzar en el panel de entrada, muy empleado en circuitos residenciales, como se observa a continuación:

Fig 10. 5. Panel de distribución.

También puede ser un subpanel ( Circuitos Alimentador ), es decir, conjuntos de conductores que alimentan a un grupo de circuitos derivados. Son empleados en edificios y conjuntos residenciales.

Los circuitos derivados pueden ser de tres tipos:

· Circuitos Derivados de Propósito General: Alimentan salidas para iluminación y los tomacorrientes a los cuales se conectan radios, televisores, relojes eléctricos, lámparas de mesa, aspiradoras y otros elementos de bajo consumo. Se realizan generalmente con alambre de calibre AWG 14 o AWG 12 y se protegen con breakers o fusibles de 15, 20, 30, 40 0 50 Amp.

· Circuitos Derivados para Aparatos Pequeños: Alimentan los tomacorrientes a los que se conectan neveras, tostadoras, hornos de microondas, licuadoras, cafeteras y otros artefactos de consumo mediano. Se realizan generalmente con alambre AWG 12 y pueden estar protegidos con breakers o fusibles de 15, 20, 30, 40 y 50 Amp.

· Circuitos Derivados Individuales o Separados: Alimentan los tomacorrientes a los cuales se conectan lavadoras y secadoras de ropa, sistemas de calefacción y de aire acondicionado y otros artefactos de potencia superior a 1800 Watt. Se realizan con alambre AWG 12 o mas grueso y no tiene restricción en cuanto a la capacidad del breaker o fusible de protección.

De los circuitos derivados se lleva la energía por cables a los diferentes toma corrientes, interruptores u otros dispositivos que lo necesitan:

Ver video:

CABLES DE BAJA TENSION LLEGANDO A LAS INSTALACIONES DOMICILIARIAS Y SUS CONFIGURACIONES

1.2. CONDUITS O CAÑOS

En las instalaciones eléctricas, los alambres y cables corren por el interior de canalizaciones situadas dentro o fuera de las paredes y llegan a cajas donde se conectan entre sí y/o con interruptores, tomacorrientes, portalámparas, etc. Los conduits o caños son tubos metálicos o plásticos que se utilizan para contener y proteger de la humedad y el deterioro físico a los conductores de una instalación eléctrica.

Los tubos metálicos se construyen generalmente de acero, aluminio, zinc, etc. Los tubos plásticos por su parte son generalmente de PVC y algunas veces de polietileno. Actualmente, las instalaciones eléctricas residenciales, comerciales e industriales utilizan algunos de los siguientes tipos de tubo conduit.

1.2.1. CONDUIT METÁLICO RÍGIDO O DE PARED GRUESA

Son construidos en acero o en aluminio, viene roscado en ambos extremos. Las versiones en acero pueden ser galvanizadas o esmaltadas. Los tubos galvanizados ( GRCs ) son adecuados para instalaciones interiores y exteriores, tanto visibles como ocultas en concreto o mampostería. También pueden ser usados en el suelo, empotrados en concreto. Los tubos esmaltados ( negros ) se usan en instalaciones ocultas debido a que se oxidan cuando se exponen a la intemperie.

Los tubos de aluminio se emplean para las mismas condiciones que los acerados, con la ventaja que son más livianos, resistentes a la corrosión y fáciles de instalar. Tienen los inconvenientes que no son a prueba de explosiones y no se recomienda enterrarlos ni empotrarlos en concreto porque reaccionan químicamente con el medio.

1.2.2. CONDUIT METÁLICO INTERMEDIO O IMC

Es similar en su construcción al de pared gruesa, se instala de la misma forma y se emplea para las mismas aplicaciones, la diferencia es que sus paredes son más delgadas, y por tanto tienen un mayor volumen interno.

1.2.3. CONDUIT METÁLICO DE PARED DELGADA O EMT

Viene liso, sin rosca, y es mas liviano y fácil de usar comparándolo con el de pared gruesa. No es adecuado para lugares húmedos o donde pueda quedar expuesto a agentes químicos corrosivos. Tampoco debe roscarse pues pierde su resistencia mecánica.

1.2.4. CONDUIT METÁLICO FLEXIBLE ESTÁNDAR

Viene en forma de una cinta helicoidal de aluminio o acero galvanizado. No se recomienda para lugares húmedos o donde pueda estar expuesto a corrosión, tampoco debe enterrarse directamente en el suelo. Es comúnmente empleado en instalaciones industriales como tramos finales de conexiones de motores eléctricos.

3.2.5. CONDUIT METÁLICO FLEXIBLE RESISTENTE A LÍQUIDOS

Es similar en su construcción al conduit flexible metálico estándar, excepto por la adición de un revestimiento exterior no metálico, como el PVC.

3.2.6. CONDUIT NO METÁLICO RIGIDO O PVC

Vienen generalmente sin rosca y pueden ser curvados manualmente o en caliente. Se emplean para las mismas aplicaciones de los tubos de acero a aluminio. Pueden instalarse enterados o protegidos por una ligera capa de concreto.

Los tubos conduits se especifican de acuerdo a su diámetro interno ofreciéndose en tamaños desde ½” ( 13 mm ) hasta 6” ( 152 mm ).

Entre los accesorios para conduit de pvc están:

También se tienen tuberías pvc flexibles:

1.2.7. ACCESORIOS PARA CONDUIT METALICOS

Los conduits se conectan entre sí o a las cajas, ductos, gabinetes mediante accesorios de unión especiales como acopladores, adaptadores, codos, nicles, etc.

Entre otros accesorios para conduit metálicos están:

1.3. CAJAS

Son los elementos que alojan a los interruptores, tomacorrientes, portalámparas y demás dispositivos de alambrado e instalación o simplemente las uniones de unos cables con otros. Las cajas utilizadas en instalaciones eléctricas son generalmente metálicas y se fabrican de acero o hierro galvanizado, algunos están hecho de plásticos o porcelana.

Las cajas metálicas se especifican por su volumen o sus dimensiones geométricas y el diámetro de los tamaños de los tubos conduit que pueden admitir. El acceso a este último se realiza a través de perforaciones removibles ubicadas en los lados y en el fondo de las cajas.

Las presentación de las cajas pueden ser:

a) Cuadradas

b) Rectangulares

c) Octogonales

d) Redondas

CUADRO . Algunos tamaños de cajas metálicas.

TIPO DE CAJA	DIMENSIONES	CAPACIDAD MINIMA IN³	NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORES
TIPO DE CAJA	DIMENSIONES	CAPACIDAD MINIMA IN³	Nº 18	Nº 16	Nº 14	Nº 12	Nº 10	Nº 8	Nº 6
REDONDAS U OCTOGONALES	4 X 1 ¼	12.5	8	7	6	5	5	4	2
	4 X 1 ½	15.5	10	8	7	6	6	5	3
	4 X 2 1/8	21.5	14	12	10	9	8	7	4
CUADRADAS	4 X 1 ¼	18	12	10	9	8	7	6	3
	4 X 1 ½	21	14	12	10	9	8	7	4
	4 X 2 1/8	30.3	20	17	15	13	12	10	6
	4 11/16 X 1 ¼	25.5	17	14	12	11	10	8	5
	4 11/16 X 1 ½	29.5	19	16	14	13	11	9	5
	4 11/16 X 2 1/8	42	28	24	21	18	16	14	8
RECTANGULARES	3 X 2 X 1 ½	7.5	5	4	3	3	3	2	1
	3 X 2 X 2	10	6	5	5	4	4	3	2
	3 X 2 X 2 ¼	10.5	7	6	5	4	4	3	2
	3 X 2 X 2 ½	12.5	8	7	6	5	5	4	2
	3 X 2 X 2 ¾	14	9	8	7	6	5	4	2
	3 X 2 X 3 1/2	18	12	10	9	8	7	6	3
	4 X 2 1/8 X 1 ½	10.3	6	5	5	4	4	3	2
	4 X 2 1/8 X 1 7/8	13	8	7	6	5	5	4	2
	4 X 2 1/8 X 2 1/8	14.5	9	8	7	6	5	4	2

1.3.1. SELECCION DE CAJAS

Las cajas, deberán ser del tamaño suficiente para proporcionar espacio libre para todos los conductores contenidos en la misma. Los códigos eléctricos limitan el número máximo de alambres que pueden entrar en una caja ( de salida, de unión, condulets, etc ) dependiendo de la capacidad o volumen de esta misma, así como del tamaño de los alambres. En el siguiente cuadro se especifica el número máximo de conductores que pueden alojarse en cajas redondas, octogonales, cuadradas y rectangulares.

CUADRO . NUMERO MAXIMO DE ALAMBRES QUE PUEDEN ACOMODARSE EN CAJAS DE CONEXIÓN COMERCIALES.

TIPO DE CAJA	DIMENSIONES	CAPACIDAD MINIMA IN³	NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORES
TIPO DE CAJA	DIMENSIONES	CAPACIDAD MINIMA IN³	Nº 18	Nº 16	Nº 14	Nº 12	Nº 10	Nº 8	Nº 6
REDONDAS U OCTOGONALES	4 X 1 ¼	12.5	8	7	6	5	5	4	2
	4 X 1 ½	15.5	10	8	7	6	6	5	3
	4 X 2 1/8	21.5	14	12	10	9	8	7	4
CUADRADAS	4 X 1 ¼	18	12	10	9	8	7	6	3
	4 X 1 ½	21	14	12	10	9	8	7	4
	4 X 2 1/8	30.3	20	17	15	13	12	10	6
	4 11/16 X 1 ¼	25.5	17	14	12	11	10	8	5
	4 11/16 X 1 ½	29.5	19	16	14	13	11	9	5
	4 11/16 X 2 1/8	42	28	24	21	18	16	14	8
RECTANGULARES	3 X 2 X 1 ½	7.5	5	4	3	3	3	2	1
	3 X 2 X 2	10	6	5	5	4	4	3	2
	3 X 2 X 2 ¼	10.5	7	6	5	4	4	3	2
	3 X 2 X 2 ½	12.5	8	7	6	5	5	4	2
	3 X 2 X 2 ¾	14	9	8	7	6	5	4	2
	3 X 2 X 3 1/2	18	12	10	9	8	7	6	3
	4 X 2 1/8 X 1 ½	10.3	6	5	5	4	4	3	2
	4 X 2 1/8 X 1 7/8	13	8	7	6	5	5	4	2
	4 X 2 1/8 X 2 1/8	14.5	9	8	7	6	5	4	2

Estos valores se aplican asumiendo que al caja no contiene en su interior conductores de tierra ni dispositivos o accesorios de montaje tales como soporte de lámparas, mordazas de cables, casquillos, interruptores, tomacorrientes, etc. Los cálculos se basan en el conductor más grande que entra en la caja.

En la práctica, puede determinarse el tamaño de la caja, calculando el espacio que requieren los cables a emplear en la caja mediante el siguiente cuadro:

CUADRO . VOLUMEN REQUERIDO POR CONDUCTOR

TAMAÑO DEL CONDUCTOR	ESPACIO LIBRE DENTRO DE LA CAJA PARA CADA CONDUCTOR EN PULGADAS CUBICAS ( IN³ )
14	2
12	2.25
10	2.5
8	3
6	5

Después de calculado el volumen requerido, se consulta en la tabla el volumen de caja requerida; si no se encuentra en valor exacto de la tabla, se escoge el inmediato superior.

1.4. CONDULETS

Estos elementos permiten interconectar tramos de tubos, efectuar cambios de dirección, realizar empalmes, soportar componentes, y, en general, distribuir adecuadamente el alambrado de los circuitos derivados desde el centro de carga hasta los distintos elementos de instalación. Dependiendo de su función, pueden ser:

1.4.1. CONDULETS DE UNION

Se emplean para hacer conexiones. Una vez realizadas las conexiones en su interior, los condulet de unión deben taparse con cubiertas y empaques especiales que los proteja de la corrosión y la lluvia. Se designan de acuerdo a su función:

1.4.2. CONDULETS DE SALIDA

Se emplean para acomodar dispositivos de alambrado como para empalmar, derivar y halar conductores. Se ofrecen en varias versiones dependiendo del número de aberturas y su orientación:

Ver video:

TUBERIAS Y ACCESORIOS PARA CONDUCCION DE CABLEADOS

1.5. CALCULO Y SELECCIÓN DE CONDUCTORES ELECTRICOS

Los alambres se definen por su calibre AWG, un número especifica el diámetro del conductor desnudo y, por tanto, su área transversal.

CUADRO . DIAMETROS Y SECCIONES DE ALAMBRES COMUNES.

CALIBRE A.W.G	SECCION C.M.	SECCION mm²	DIAMETRO CABLE DESNUDO
CALIBRE A.W.G	SECCION C.M.	SECCION mm²	PULGADAS	MILIMETROS
20	1022	0.5176	0.03196	0.813
19	1290	0.6533	0.03589	0.912
18	1624	0.8232	0.04030	1.024
17	2052	1.040	0.04526	1.15
16	2583	1.3090	0.05082	1.291
15	3258	1.651	0.05707	1.45
14	4107	2.0810	0.06408	1.628
13	5184	2.627	0.07196	1.829
12	6530	3.3090	0.08081	2.053
11	8227	4.169	0.09074	2.3
10	10380	5.2610	0.1019	2.588
9	13090	6.633	0.11442	2.9
8	16510	8.3670	0.1285	3.264
7	20820	10.55	0.14429	3.665
6	26250	13.3030	0.1620	4.115
5	32760	16.76	0.18194	4.62
4	41470	21.1480	0.2043	5.189
3	52630	26.6700	0.2294	5.827
2	66370	33.6320	0.2576	6.543
1	83690	42.4060	0.2893	7.348
0	105500	53.4770	0.3249	8.252
00	133100	67.4190	0.3648	9.266
000	167800	85.0320	0.4096	10.403
0000	211600	107.2250	0.4600	11.684

NOTA:

1 MIL = 0.054 mm = 1000 * Diámetro en pulgadas

CM = CIRCULAR MIL

1 CM = 0.0005067 mm²

En el sistema AWG, los diámetros de los conductores se designan en milésimas de pulgadas o MILS y las áreas transversales en CIRCULAR MILS. Por Ejemplo el alambre Nº 14 tiene un diámetro de 0.064 in o sea 0.064*1000 Mils = 64 Mils.

Los conductores eléctricos están forrados por material aislante. Estos forros están clasificados de acuerdo con la temperatura de operación permisible, de tal forma que una misma sección de cobre puede tener diferente capacidad de conducción de corriente, dependiendo del tipo de aislamiento. El aislamiento de un conductor puede dañarse por calentamiento excesivo, dependiendo del tipo de aislamiento y grados de sobrecalentamiento. Algunos se derriten, otros se endurecen, algunos arden, etc.

La ampacidad especificada para cualquier tipo y tamaño particular de alambre, es la corriente que el mismo puede transportar en forma continua sin incrementar la temperatura de su aislamiento mas allá del punto de peligro.

CUADRO . TEMPERATURAS MAXIMAS DE OPERACION DE AISLAMIENTO EN UNA TEMPERATURA AMBIENTAL DE 30º

DESIGNACION AISLANTE	TEMPERATURA MAXIMA OPERACION EN ºC	TIPO DE MATERIAL DE AISLAMIENTO
RH	75	HULE RESISTENTE AL CALOR
RHH	90	HULE RESISTENTE AL CALOR
RHW	75	HULE RESISTENTE AL CALOR Y A LA HUMEDAD
RUH	75	HULE LATEX, RESISTENTE AL CALOR
RUW	60	HULE LATEX, RESISTENTE A LA HUMEDAD
T	60	TERMOPLÁSTICO, RETARDADOR DE LA LLAMA
TW	60	TERMOPLÁSTICO, RESISTENTE A LA HUMEDAD, RETARDADOR DE LA FLAMA
THHN	90	TERMOPLÁSTICO, RESISTENTE AL CALOR, RETARDADOR DE LA FLAMA
THW	75 - 90	TERMOPLÁSTICO, RESISTENTE AL CALOR Y HUMEDAD, RETARDADOR DE LA FLAMA
THWN	75	TERMOPLÁSTICO, RESISTENTE AL CALOR Y HUMEDAD, RETARDADOR DE LA FLAMA
XHHW	75 – 90	POLIETILENO VULCANIZADO, RESISTENTE A LA HUMEDAD Y AL CALOR
MTW	60 – 90	TERMOPLÁSTICO RESISTENTE A LA HUMEDAD, CALOR Y ACEITE
TA	90	TERMOPLÁSTICO Y ASBESTO
TBS	90	TERMOPLÁSTICO, DE MALLA EXTERIOR FIBROSA
SIS	90	HULE SINTÉTICO RESISTENTE AL CALOR
MI	85 – 250	AISLAMIENTO MINERAL
UF	60 – 75	SUBTERRANEO, PARA ALIMENTADORES Y CIRCUITOS DERIVADOS
USE	75	SUBTERRANEO, PARA ACOMETIDAS
SA	90 – 125	SILICON Y ASBESTO
FEP	90	ETILENO PROPILENO FLUORINADO
FEPB	200	ETILENO PROPILENO FLUORINADO
V	85	CAMBRAY BARNIZADO
AVA	110	CAMBRAY BARNIZADO Y ASBESTO
AVL	110	CAMBRAY BARNIZADO Y ASBESTO IMPREGNADOS
AVB	90	CAMBRAY BARNIZADO Y ASBESTO IMPREGNADOS
A	200	ASBESTO
AA	200	ASBESTO
AI	125	ASBESTO IMPREGNADO
AIA	125	ASBESTO IMPREGNADO
P	85	PAPEL

Los revestimientos de los alambres para instalaciones eléctricas se ofrecen en varios colores con el fin de facilitar su identificación. En particular, las normas ASA exigen reservar los colores blanco para identificar el neutro y verde para identificar la tierra. Los conductores que llevan corrientes de fase pueden ser negros, rojos, o en general de cualquier color distinto al blanco o verde.

En las normas europeas, los conductores neutros deben ser de color azul y los tierra de color verde/amarillo ( verde con bandas amarillas ).

Los alambres de cualquier tipo la identificación básica de sus características, como por ejemplo:

La ampacidad nominal de cada tipo y tamaño de alambre está basada en una temperatura ambiente de 30º C ( 86ºF ), la temperatura normal en un área donde hay corrientes fluyendo a través de los alambres. Los datos del cuadro anterior relaciona las temperaturas máximas permisibles para algunos tipos de aislamiento. Esta temperatura se alcanzará cuando el alambre esté trabajando a su ampacidad nominal en un recinto donde la temperatura ambiente sea de 30ºC.

Si la temperatura ambiental es mayor de los 30ºC y el alambre está trabajando a su ampacidad nominal, su temperatura real excederá su rating de temperatura de 60ºC, creando una situación de peligro. En estos casos debe recalcularse la ampacidad aplicando factores de corrección de la siguiente tabla:

CUADRO . FACTORES DE CORRECCION POR TEMPERATURA AMBIENTE ( FCT ) EN FUNCION DE LAS TEMPERTURAS MAXIMAS OPERACIÓN PERMISIBLE EN EL AISLANTE

TEMPERATURA AMBIENTE EN ºC	TEMPERATURA MAXIMA PERMISIBLE EN EL AISLAMIENTO
TEMPERATURA AMBIENTE EN ºC	60ºC	75ºC	85ºC	90ºC	110ºC	125ºC	200ºC
30 O MENOS	1	1	1	1	1	1	1
31 – 40	0.82	0.88	0.90	0.91	0.94	0.95	1
41 – 45	0.71	0.82	0.85	0.87	0.90	0.92	1
46 – 50	0.58	0.75	0.80	0.82	0.87	0.89	1
51 – 55	0.41	0.67	0.74	0.76	0.83	0.86	1
56 – 60		0.58	0.67	0.71	0.79	0.83	0.91
61 – 70		0.35	0.52	0.58	0.71	0.76	0.87
71 - 80			0.30	0.41	0.61	0.68	0.84
81 – 90					0.50	0.61	0.80
91 – 100						0.51	0.77
101 – 120							0.69
121 - 140							0.59

La ampacidad ahora se calcula mediante la siguiente forma:

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = AMPACIDAD NOMINAL / Factor de corrección de temperatura ambiente

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = AMPACIDAD NOMINAL / FCT

Ahora se necesita saber cual es la capacidad de corriente para conductores de cobre aislados, esto se obtiene en el siguiente cuadro.

CUADRO . AMPACIDAD NOMINAL DE CONDUCTORES AISLADOS LIBRES Y EN TUBOS ( MAXIMO TRES CONDUTORES POR TUBO A 30ºC ). Cortesia CEKIT.

En la tabla anterior se tiene las máximas capacidades de corriente por cada tipo de cobre y su aislamiento en estado libre o en un tubo. Por ejemplo si se desea calcular cual el máximo amperaje que se debe circular por un alambre Nº 12 tipo TW en conduit y a una temperatura ambiente de 50º se hace:

· Se halla la capacidad de amperaje del tipo de conductor en la tabla de capacidad de corriente. Para el caso es de 20 Amp.

· Debido a que la temperatura ambiente supera los 30ºC, se busca en la tabla de factores de corrección, el factor que corresponde a la temperatura ambiente de trabajo del cable, que para el caso a 50ºC corresponde un factor de corrección de 0.58.

· Reemplace los datos en la formula:

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = Ampacidad nominal / Factor de corrección de temperatura ambiente

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = 20 Amp / 0.58 = 34.4 Amp

Veamos el siguiente ejemplo para calcular o seleccionar cables de potencias:

Debes identificar las características de voltaje, fases y corriente RLA de las cargas a conectar:

Se analiza el sistema o esquema de conexión:

Se analiza las corrientes de trabajo del sistema:

Se desea seleccionar el cable adecuado para conducir esos 19 amperios con seguridad en cables protegido por tuberias; para ello hay que buscar la corriente nominal del cable o in.

I_NOMINAL = 1.25 * RLA DEL SISTEMA

Para el caso se tiene que:

I_NOMINAL = 1.25*19 Amp

I_NOMINAL = 23.75 Amp

Ahora se busca en la tabla, los cables que cumplen In de 23,75 Amperios para trabajo en tubo:

Analizando la tabla anterior, se tiene disponibles:

Si los cables van a trabajar en ambientes con temperaturas mayores de 30 grados Celsius, entonces su amperaje nominal In debe aumentarse, para evitar la degradación del aislamiento por calentamiento. Para ello se tiene la siguiente tabla de los factores de corrección por temperatura:

La fórmula de In se afecta por los factores de corrección de temperatura de la siguiente forma:

I_{NOMINAL
CABLE} = ( 1,25 * RLA SISTEMA )/ Factor de corrección por temperatura

Analicemos el ejercicio pasado, pero ahora se tendrá una temperatura ambiente de 55ºc

Se emplea la formula del in que tiene en cuenta el factor de corrección por temperatura ( FCT ):

In = 1.25 * RLA DEL SISTEMA / FCT

Se selecciona el valor del FCT en la tabla con temperatura ambiental de 55ºc:

Ahora se selecciona la temperatura del aislante con el que se desea trabajar, para el caso se escogerá aislante con temperatura de 75ºC, por lo tanto:

FCT = 0,67

Reemplazando en la fórmula se tiene que:

I_NOMINAL = 1.25*19 Amp / 0,67

I_NOMINAL = 35,44 Amp

Ahora se busca en la tabla, los cables que cumplen In de 31,76 Amperios, para trabajo en tubo y temperatura de aislante de 75ºC:

Ver video:

NOMENCLATURA Y SELECCIÓN DE CABLES

1.6. CAIDAS DE TENSION ( ΔV )

Es la diferencia de voltaje que existe entre el voltaje aplicado al extremo alimentador de una instalación y el obtenido en cualquier punto de la misma cuando esta circulando la corriente nominal. Por ejemplo si el nivel de voltaje aplicado en el extremo alimentador de una carga es de 120 V y el recibido es de 115 V, entonces la caída de voltaje es de:

( Δ V ) = Tensión Alimentador o fuente – Tensión Recibida

Caída Tensión ( Δ V ) = 120 V – 115 V = 5 V

Muchas veces se expresa en función de porcentaje y su formula es:

( Δ V% ) = [ ( Δ V ) / Tensión Alimentador ] * 100%

( Δ V% ) = ( 5 V / 120 V ) = 4.17 %

La caída máxima de tensión aceptada por las normas eléctricas es del orden del 3%; o sea, que para una tensión de entrada de 120 V, la tensión que se recibe a la llegada no debe bajar de los 116.4 V ( la caída Δ V es de 3.6 V ); para una tensión de entrada de 220 V, la tensión a la llegada no debe bajar de los 213.4 V ( la caída Δ V es de 6.6 V ). En general, en todas las instalaciones eléctricas, los conductores se deben dimensionar de manera que la caída de tensión que no exceda del 3%, para mayor seguridad puede calcular las caídas de tensión con base a un 2 a 1.5%

1.6.1. CALCULO DE CONDUCTORES POR CAIDAS DE TENSIÓN

Un método práctico y común para calcular las caídas de voltaje es usar la formula:

S ( CM ) = ( 22 * L * I )/ ( ΔV )

Donde:

S: Área del conductor en CM

L: Longitud del conductor en pies.

I: Corriente exigida en amperios.

ΔV: caída de tensión en voltios.

S ( CM ) = ( 72,18* L * I )/ ( ΔV )

Donde:

S: Área del conductor en CM

L: Longitud del conductor en metros.

I: Corriente exigida en amperios.

ΔV: caída de tensión en voltios.

Por ejemplo, se desea calcular el tipo de conductor sabiendo que la tensión alimentador es de 120V, se desea una caída máxima de tensión del 2% , una corriente de 4.2 Amp, la distancia de los cables es de 500 Ft.

Se calcula la caída de tensión en voltios:

ΔV = ( % Caída tensión / 100 ) * Tensión alimentador

ΔV = [ ( 2 / 100 ) * 120 V ] = 2.4 V

Se aplica la formula del S:

S ( CM ) = ( 22 * L * I )/ ( ΔV )

S ( CM ) = ( 22 *500 Ft * 4,2 Amp )/ ( 2.4 V ) = 19250 CM

Buscando en la tabla de las dimensiones del cable, se escoge cuya dimensión sea ligeramente superior al calculado, para el caso se escoge al alambre Nº 6 por tener un CM de 26500. ya que al anterior o sea, el Nº 8 tiene un CM de 16510 el cual no es suficiente.

Con la formula del S también se pueden encontrar las caídas de tensión de circuitos ya establecidos despejando ΔV:

ΔV = ( 22 * L * I ) / S ΔV = ( 72,18* L * I ) / S ( CM )

O la longitud máxima para crear una caída de tensión permitida, mediante la formula:

L = ( ΔV * S ) / (22 * I )

NOTA: Después de haber calculado el calibre del cable por el método de la corriente de trabajo, se debe verificar que la longitud de los mismos cumpla con la caída máxima de 3% en la tensión. Si los cálculos dan diferentes entre ambos cálculos, se escoge el conductor mas grueso o el siguiente cable con menor número AWG.

Si se desea una selección rápida, el siguiente cuadro puede ser de gran ayuda:

CAL AWG	CORRIENTE MAXIMA PERMITIDA	EXTENSION DEL CIRCUITO EN MTS
CAL AWG	CORRIENTE MAXIMA PERMITIDA	120 V MONOFASICO	220 V MONOFASICO	220 V TRIFASICO	440 V TRIFASICO
20	4	10	20	25	50
18	6	10	25	25	55
16	8	15	30	30	65
14	12	15	30	30	70
12	16	20	35	40	80
10	24	20	40	40	90
8	32	25	45	45	105
6	44	25	55	55	125
4	56	30	65	65	155
2	76	35	75	80	185
0	100	45	80	95	200

Ver video:

CAIDAS DE TENSIÓN EN CABLES

1.7. CABLES

Son estructuras formadas por dos o mas conductores aislados agrupados dentro de una envoltura exterior metálica o no metálica que actúa como chaqueta de protección y canalización.

En relación a la nomenclatura de colores se tiene:

El término cable se utiliza tambien para referirse a alambres de calibre superior a 4/0 o a alambres diseñados para ser enterados directamente en la tierra y otros propósitos especiales entre los cuales se tienen:

1.7.1. CABLES TIPO NM Y NMC

Están formados por dos o tres conductores aislados, con o sin alambre de tierra, encerrados dentro de una chaqueta termoplástico o de fibra tejida resistente a la humedad y a la llama. En los cables tipo NM, los alambres están individualmente forrados con una capa espiral de papel, mientras que en los cables tipo NMC están embebidos en un plástico sólido, sin ningún tipo de material absorbente de humedad entre ellos. El cable NM se especifica para sitios siempre secos, mientras que los NMC para secas y húmedas.

1.7.2. CABLE TIPO UF

Es similar en apariencia al cable NMC y puede ser utilizado en las mismas aplicaciones, con la diferencia que cuesta un poco más y puede ser enterrado en el suelo si se provee con un breaker. No debe ser empleado como cable de acometida.

1.7.3. CABLE TIPO SE

Empleado como cable de acometida. El conductor neutro en estos tipos de cables se forma a partir de los hilos desnudos que rodean los cables aislados

1.7.4. CABLE TIPO AC

También conocido como cable blindado o BX, está formado por dos a más alambres aislados envueltos individualmente en capas espirales de papel KRAFT y protegidos por una chaqueta exterior también espiral, de acero galvanizado o aluminio.

Todos estos cables vienen marcados de fábrica con el calibre y número de alambres que ellos contienen. Un cable con la designación 14 – 2, contiene dos alambres Nº 14; uno con la designación 10 – 3, trae tres alambres Nº 13.

1.8. CALCULO DEL TUBO O CONDUIT DE LOS CABLES

Para especificar el diámetro de tuberías debe verse cierta relación entra la suma total de las secciones o áreas transversales de los conductores ( incluyendo su aislamiento ) y el área transversal interior del tubo. Esta relación se conoce como FACTOR DE RELLENO ( Fr ) y puede expresarse como:

Fr = ( Área total de conductores ) / ( Área requerida del tubo )

Fr = ( Atc / Art )

Atc: Area total de conductores

Art: Área requerida del tubo

Los máximos factores de relleno aceptados por las normas eléctricas son:

NUMERO CONDUCTORES POR TUBO	FACTOR DE RELLENO ( Fr )
UN SOLO CONDUCTOR	55% O 0.55
DOS CONDUCTORES	30% O 0.3
TRES O MAS CONDUCTORES	40% O 0.4

Los valores anteriores se aplican a conductores alojados en conduits rígidos metálicos, conduits rígidos no metálicos ( PVC ), tubería eléctrica metálica ( EMT ), conduits metálico flexible y conduits metálico flexible resistente a líquidos. Note que el factor de relleno máximo admitido para dos conductores ( 0.3 ) es menor que el admitido para tres o mas conductores ( 0.4 ); lo anterior se debe a que, en el primer caso, la manera de tener cierta holgura para el cableado es que el diámetro interior del tubo sea un poco mas amplio que la suma de los diámetros de los dos conductores.

El siguiente cuadro relaciona el número máximo de conductores de diferentes calibres y con distintos tipos de aislamiento que pueden alojarse en tubos conduits de varios tamaños comerciales. Este cuadro está basado en factores de relleno de 40% para 3 conductores o mas, 30% para dos conductores y 55% para un conductor. El número incluye todos los alambres alojados en la canalización, sea que lleven o no corriente, o estén aislados o desnudos. Recordar que para mas de tres conductores por tubo deben aplicarse los factores de corrección por agrupamiento.

CUADRO . NUMERO DE CONDUCTORES EN TUBOS.

TIPO AISLAMIENTO	CALIBRE AWG	TAMAÑO COMERCIAL DUCTO EN PULGADAS
TIPO AISLAMIENTO	CALIBRE AWG	½	¾	1	1 ¼	1 ½	2	2 ½	3	3 ½	4	4 ½	5	6
TW T RUH RUW	14	9	15	25	44	60	99	142
	12	7	12	19	35	47	78	111	171
	10	5	9	15	26	36	60	85	131	176
	8	2	4	7	12	17	28	40	62	84	108
THW RHW	14	6	10	16	29	40	65	93	143	192
	12	4	8	13	24	32	53	76	117	157
	10	4	6	11	19	26	43	61	95	127	163
	8	1	3	5	10	13	22	32	49	66	85	106	133
T TW THW RUH ( 6 – 2 ) RUW ( 6 – 2 ) FEPB ( 6 – 2 )	6	1	2	4	7	10	16	23	36	48	62	78	97	141
	4	1	1	3	5	7	12	17	27	36	47	58	73	106
	3	1	1	2	4	6	10	15	23	31	40	50	63	91
	2	1	1	2	4	5	9	13	20	27	34	43	54	78
	1		1	1	3	4	6	9	14	19	25	31	39	57
	0		1	1	2	3	5	8	12	16	21	27	33	49
	00		1	1	1	3	5	7	10	14	18	23	29	41
	000		1	1	1	2	4	6	9	12	15	19	24	35
	0000			1	1	1	3	5	7	10	13	16	20	29
	250			1	1	1	3	4	6	8	10	13	18	23
	300			1	1	1	2	3	5	7	9	11	14	20
	350				1	1	1	3	4	6	8	10	12	18
	400				1	1	1	2	4	5	7	9	11	16
	500				1	1	1	1	3	4	6	7	9	14
	600					1	1	1	3	4	5	6	7	11
	700					1	1	1	2	3	4	5	7	10
	750					1	1	1	2	3	4	5	6	9

TIPO AISLAMIENTO	CALIBRE AWG	TAMAÑO COMERCIAL DUCTO EN PULGADAS
TIPO AISLAMIENTO	CALIBRE AWG	½	¾	1	1 ¼	1 ½	2	2 ½	3	3 ½	4	4 ½	5	6
THWN THHN FEP ( 14 – 2 ) FEPB (14 – 8) PFA ( 14 – 4/0) Z ( 14 – 4/0)	14	13	24	39	69	154
	12	10	18	29	51	70	114	164
	10	6	11	18	32	44	73	104	160
	8	3	5	9	16	22	36	51	79	106	136
	6	1	4	6	11	15	26	37	57	76	98	125	154
	4	1	2	4	7	9	16	22	35	47	60	75	94	137
	3	1	1	3	6	8	13	19	29	39	51	64	80	116
	2	1	1	3	5	8	12	18	25	33	43	54	67	97
	1		1	1	3	5	8	12	18	25	32	40	50	72
	0		1	1	3	4	7	10	15	21	27	33	42	61
	00		1	1	2	3	6	8	13	17	22	18	35	51
	000		1	1	1	3	5	7	11	14	18	23	29	42
	0000		1	1	1	2	4	6	9	12	15	19	24	35
	250			1	1	1	3	4	7	10	12	16	20	28
	300			1	1	1	3	4	6	8	11	13	17	24
	350			1	1	1	2	3	5	7	9	12	15	21
	400				1	1	1	3	5	6	8	10	13	19
	500				1	1	1	2	4	5	7	9	11	16
	600				1	1	1	1	3	4	5	7	9	13
	700					1	1	1	3	4	5	6	8	11
	750					1	1	1	2	3	4	6	7	11
XHHW	6	1	3	5	9	13	21	30	47	63	81	102	128	185
	600				1	1	1	1	3	4	5	7	9	13
	700					1	1	1	3	4	5	6	8	11
	750					1	1	1	2	3	4	6	7	10

Cuando se tienen diferentes tamaños de cables, como un método rápido de calculo, los de mayor numero AWG, se equiparan a los de menor número AWG:

CABLE AWG	EQUIVALENCIA EN TAMAÑO CON RESPECTO A
CABLE AWG	No 14	No 12	No 10	No 8	No 6
20	4	6	10	16	25
18	2	4	6	10	16
16	1	2	4	6	10
14	1	1	2	4	8
12		1	1	2	4
10			1	1	2
8				1	1

Por ejemplo:

Si por un tubo hay que conducir 3 cables THW No 10 y 8 cables No 20, es como conducir 4 cables No 10

Para comenzar con el cálculo de la tubería, se debe saber en primera instancia cuantos cables se van a introducir en el mismo. Después de ello se verifica cual es el área o sección transversal de cada cable y se suman sus cantidades para obtener el área total que ocupan los cables. Estas dimensiones se pueden hallar midiendo los diámetros de los cables y/o por tablas como la que se presenta a continuación:

Ver video:

NOMENCLATURA Y SELECCIÓN DE CABLES

Con la suma de las áreas de los conductores, se obtiene el valor de las áreas de conductores ( Atc ); dependiendo del numero de conductores dentro del tubo, se tiene el valor del factor de relleno ( Fr ), lo que se hace a continuación es hallar el área del tubo mediante al formula:

Área tubo = ( Área total de conductores / Factor de relleno ) = Atc / Fr

Como el área del tubo es circular, se puede hallar el diámetro interno del mismo despejándolo de su fórmula de área:

Área tubo = ( π D² / 4 )

è D = 2 * ( Área Tubo / π )^1/2 = 2 * ( Atc / Fr * π )^1/2

Se escoge entonces el diámetro del tubo obtenido; si el resultado de D no es un tubo comercial, se selecciona el inmediatamente superior comercial. Como el resultado es un número decimal, tenga en cuenta las equivalencias en fraccionarios del siguiente cuadro:

1.9. TOMACORRIENTES

Son dispositivos que permiten conectar equipos portátiles a fuentes de potencia. Se determinan por unas determinadas capacidades de voltaje y corriente, y se ofrecen en una gran variedad de presentaciones y configuraciones de contactos dependiendo del tipo de servicio eléctrico que prestan, tal como se puede observar en el siguiente cuadro

1.10. DISPOSITIVOS DE PROTECCION

Son los dispositivos que protegen a los circuitos cuando exista una sobrecorriente, variaciones de tensión, fallos a tierra, arcos, etc, que puedan afectar los equipos eléctricos que están conectados al circuito. Estos dispositivos interrumpen el circuito al presentarse el inconveniente. Entre los más comunes están los fusibles y los breakers o interruptores automaticos.

Tanto fusibles como breakers se especifican por su corriente nominal, es decir, la máxima corriente que pueden transportar en forma continua sin provocar la apertura del circuito que protegen. Las capacidades estándares de corrientes son: 15 A, 20 A, 25 A, 30 A, 35 A, 40 A, 45 A, 50 A, 60 A, 70 A, 80 A, 90 A, 100 A, 110 A, 125 A, 150 A, 175 A, 200 A. También se disponen de breakers hasta de 600 amperios para instalaciones grandes y de fusibles de 1, 3, 5 y 10 A, para protección de circuitos de amperaje pequeño.

1.10.1. FUSIBLES

Está constituido por un hilo o cinta de metal de corta longitud que puede transportar indefinidamente corrientes por debajo de un valor determinado, pero se funde cuando esta corriente es excesiva, abriendo el circuito eléctrico. Todos los fusibles tienen una característica de tiempo de inversa, es decir, el tiempo que duran para autodestruirse y abrir el circuito depende de la cantidad de sobrecarga. Un fusible de 30 A, soportará una sobrecarga del 10% o sea 33 A, durante algunos minutos; una sobrecarga del 20% o sea 36 A, durante un minuto y una sobrecarga del 100% o sea 60 A durante unas fracciones de segundo. Se consiguen en 1, 1.5, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 amperios, etc.

De acuerdo a la nomenclatura de fusibles se tiene:

En lo relacionado con las corrientes y los tiempos de destrucción de los fusibles, se toman como base sus curvas, que son característicos de cada tipo de fusible, tomemos este ejemplo cortesia Crady:

TIEMPO DE FUNCIONAMIENTO ANTES DE DESTRUIRSE	CORRIENTE
1 MINUTO	CORRIENTE NOMINAL FUSIBLE * 2.5
1 SEG	CORRIENTE NOMINAL FUSIBLE * 4.25
FRACCION DE SEGUNDO ( 0.1 seg )	CORRIENTE NOMINAL FUSIBLE * 6

NOTA: Los valores anteriores pueden variar de acuerdo a la marca y tipo de dispositivo.

Para calcular el amperaje nominal de un fusible, pueden emplear las siguientes formula:

I_{NOMINAL FUSIBLE} > 1.25 * I_{NOMINAL O DE TRABAJO DEL ARTICULO}

La anterior formula se aplica siempre y cuando se conozca la corriente nominal del artefacto eléctrico. Si se desea conocer la corriente máxima de trabajo del fusible, recuerde que la corriente de trabajo no debe exceder el 80% de la capacidad del fusible, entonces debe cumplirse que:

Corriente máxima segura de trabajo fusible = 0.8 * I_{NOMINAL FUSIBLE}

Para determinar la capacidad de este elemento de protección, el raciocinio lógico consiste en medir la corriente de trabajo del artículo o elemento y la corriente de arranque del mismo; dependiendo de esto y con las capacidades de cada elemento de protección se escoge el ideal para ello, sin que sea demasiado ajustado a las condiciones de trabajo y ni muy grande que no proteja al sistema eléctrico. Cuando no existe una corriente de arranque, existe una regla para determinar la capacidad de un fusible, se toma el valor de la carga total del circuito en amperios ( la suma de las corrientes máximas consumidas por el circuito que protege ) y multiplica ese valor por 1.25.

Capacidad o Corriente Nominal Fusible = 1.25 * I _{TRABAJO ARTEFACTO O SISTEMA}.

Cuando exista una corriente de arranque, el fusible debe estar en capacidad para soportar dicha corriente, recuerde que un fusible se funde en fracción de segundos cuando la corriente que pasa por el mismo es el doble de su capacidad nominal, por tanto:

I_{DESTRUCCION FUSIBLE
EN}0.1 SEG = ( 6 * I _{NOMINAL FUSIBLE} ) > I_{ARRANQUE DE LA CARGA}

En lo relacionado con su simbología, se pueden resumir en estos tipos:

En los sistemas fotovoltaicos, se usan mucho para protección de grupos de módulos solares, baterías, y cargas DC:

Ver video:

GENERALIDADES DE FUSIBLES

1.10.2. BREAKERS, DISYUNTORES O INTERRUPTORES AUTOMATICOS.

Son también llamados interruptores termomagnéticos, son dispositivos diseñados para permitir la conexión y desconexión manual de un circuito cuando la corriente a través del mismo está dentro de los límites permisibles, y desconectarlo automáticamente, sin destruirse, cuando ésta supera un valor predeterminado. Un breaker esta constituido internamente por una lámina bimetálica calibrada que se calienta por efectos del paso de la corriente. Cuando ésta última llega a su valor límite, la lámina se dobla lo suficiente para liberar un mecanismo que abre los contactos, interrumpiendo el circuito. También se dispone de breakers electrónicos cuyas condiciones de disparo pueden ser ajustadas o programadas por el usuario.

Los breakers, al igual que los fusibles, se especifican por su capacidad nominal de corriente en amperios. En las instalaciones residenciales se emplean breakers de uno o dos polos, con capacidades de 15 a 70 amperios. La mayoría de estos dispositivos pueden tolerar sobrecargas hasta del 50% durante un minuto, del 100% durante 20 segundos y del 200% durante 5 segundos gracias a un dispositivo de retardo que poseen. También se dispone de breakers tripulares, tetrapolares, etc para aplicaciones industriales y manejar corrientes de 600 amperios.

Pero las características reales las dan las curvas de disparo de estos equipos, que varian de acuerdo al fabricante y al tipo de los mismos:

Veamos el ejemplo de la siguiente tabla:

Como se observó en la figura anterior, las desconexiones de los breakers, dependen de su tipo de curva y de su corriente nominal:

Dependiendo del número de polos los hay:

Ahora, dependiendo del tipo de corriente nominal, los hay de:

También se les puede adicionar accesorios externos para volverlos más versátiles tales como:

Con relación a su simbología:

1.10.2.1. SELECCION DE INTERRUPTORES AUTOMATICOS TERMOMAGNETICOS O BREAKERS EN REFRIGERACION

Para determinar la capacidad de un breaker, o su corriente de referencia o nominal, hay una regla en la que se toma el valor de la carga total del circuito en amperios ( la suma de las corrientes máximas consumidas por el circuito que protege ) y multiplica ese valor por 1.12. La demanda de carga no debe exceder ( concepto personal ) el 90% de la capacidad del breaker. Sin embargo este calculo es muy relativo y mas bien depende de la corriente nominal y la corriente de arranque del aparato eléctrico.

Corriente máxima trabajo segura del breaker = 0.8 * I_{NOMINAL DEL BREAKER}

Cuando se requiere determinar el breaker para un articulo o artículos eléctricos, el raciocinio lógico consiste en medir la corriente nominal del artículo y la corriente de arranque del mismo; dependiendo de esto y con las capacidades de cada elemento de protección se escoge el ideal para ello, sin que sea demasiado ajustado a las condiciones de trabajo y ni muy grande que no proteja al sistema eléctrico. Cuando no existe una corriente de arranque, existe una regla para determinar la capacidad de un breaker, se toma el valor de la carga total del circuito en amperios ( la suma de las corrientes máximas consumidas por el circuito que protege ) y multiplica ese valor por 1.25.

Capacidad o Corriente Nominal Breaker = 1.25 * I _{TRABAJO ARTEFACTO O SISTEMA}.

Cuando exista una corriente de arranque, como en el caso de motores eléctricos, el breaker debe estar en capacidad de soportarla por el tiempo en que ésta, esté presente, recuerde que un breaker dispara o abre circuito dependiendo del tipo de curva y de su corriente nominal, para lo cual se tiene:

Breaker con curva B	I_{DISPARO INSTANTANEA BREAKER} = ( 3 )* I _{NOMINAL BREAKER}
Breaker con curva C	I_{DISPARO INSTANTANEA BREAKER} = ( 5 )* I _{NOMINAL BREAKER}
Breaker con curva D	I_{DISPARO INSTANTANEA BREAKER} = ( 10 )* I _{NOMINAL BREAKER}
Breaker con curva Z	I_{DISPARO INSTANTANEA BREAKER} = ( 2.4 )* I _{NOMINAL BREAKER}

Por tanto:

I DISPARO INSTANTANEA DEL BREAKER > LRA DEL SISTEMA

I TRABAJO MAXIMO DEL BREAKER > RLA DEL SISTEMA

Para resumir, dependiendo del tipo de curva de disparo del breaker:

Veamos el siguiente procedimiento:

· Se verifican previamente las características de tensión y numero de fases de las cargas:

· Se selecciona el tipo de curva del breaker, para el caso de refrigeración se usan las tipo B, C y D.

· Se identifican los valores de corriente RLA y LRA de las cargas.

· Se verifican las tensiones y corrientes de las cargas en paralelo conectadas.

· Se verifica ahora la conexión de las cargas:

· Analice y calcule las corrientes RLA y LRA del sistema.

· Se halla o selecciona el breaker con dos métodos:

En caso que se desee agregar una línea de tierra, el tamaño del alambre de cobre está en función del tamaño del dispositivo de protección mediante el siguiente cuadro:

CUADRO . CABLES PARA TIERRA SEGÚN LA CAPACIDAD DEL ELEMENTO DE PROTECCION.

CAPACIDAD DEL DISPOSITIVO DE PROTECCION DE SOBRECORRIENTE EN AMPERIOS	TAMAÑO
	ALAMBRE DE COBRE Nº	ALAMBRE DE ALUMINIO Nº
15	14	12
20	12	10
30	10	8
40	10	8
60	10	8
100	8	6
200	6	4
300	4	2
400	3	1
500	2	0
600	1	00
800	0	000

En lo relacionado en su simbología en los sistemas de diagramas eléctricos, aquí se tiene los mas comunes:

Ver videos:

GENERALIDADES BREAKERS O DISYUNTORES

SELECCIÓN BREAKERS EN REFRIGERACION

PRUEBA DE CORRIENTE DE DISPARO EN BREAKERS

1.10.3. INTERRUPTORES AUTOMATICOS TERMOMAGNETICOS PARA SISTEMAS DC

Es un dispositivo que tiene la particularidad de interrumpir la corriente a un circuito cuando la misma excede un valor definido en el mismo ( corriente de sobre carga ) o en caso de corto circuito, pero circuitos de corriente continua o DC. Usados en aplicaciones fotovoltaicas o eólicas, o cualquiera donde se generen energía tipo DC y se tenga que convertir a tipo AC. Estos equipos poseen ciertas diferencias con los de AC tales como:

• Disparo rápido de los contactos de potencia..

• Elevada capacidad de limitación de corrientes de fallas.

• Efecto de reducción de sobretensión.

De acuerdo al numero de polos se dividen en:

En cuanto a las curvas de desconexión son muy similares a los de los sistemas AC:

Dependiendo del tipo de curva de disparo se tiene los siguientes limites:

Veamos otros parámetros que muestra el breaker:

En lo relacionado con sus capacidades nominales se tienen:

Entre sus usos principales en los sistemas fotovoltaicos están como control de las corrientes de los arreglos de paneles:

En el control de las corrientes DC a baterías o bancos de baterías

Ver video:

GENERALIDADES DE LOS DISYUNTORES, BREAKERS O INTERRUPTORES AUTOMATICOS DC

1.10.4. INTERRUPTORES AUTOMATICOS MCCB DE CAJA MOLDEADA PARA DC

Son dispositivos de protección para sistemas DC que se caracterizan por los altos voltajes y altas corrientes de operación. Se ajustan mucho a sistemas de grandes capacidades de generación solar fotovoltaica.

Estos equipos vienen de vario polos o puertos, para diferentes corrientes y voltajes de operación, tal como se muestra:

Entre las aplicaciones en las cuales se usan, están para la protección de arreglos de módulos solares para grandes capacidades de tensión y corriente, tal como se muestra:

También se emplean en la protección de bancos de baterías, tal como se muestra:

Ver video:

GENERALIDADES DE TOTALIZADORES O DISYUNTORES MCCB PARA SISTEMAS DC

1.10.5. INTERRUPTORES DIFERENCIALES O RCCB

Son breakers o interruptores automáticos de construcción especial que protegen a las personas y circuitos derivados de una instalación eléctrica en caso de contactos directos o indirectos, desconectándose automáticamente cuando detectan una corriente de defecto superior a su valor especificado. Esta última puede ser tan baja como 4 mA, indetectable para un breaker o interruptor automático normal. La desconexión se hace en menos de 1/40 de segundo.

En otras palabras, la base del funcionamiento de este equipo está en la medición del valor de la corriente que entra en un circuito y el valor de la que sale del mismo. Si la medición es la misma, o sea diferencial igual a cero, significa que la corriente no se pierde por ningún sitio y que la instalación es correcta, pero si la medición es distinta, o hay diferencia de valores entre ambas corrientes, significa que la intensidad se está perdiendo por algún sitio o comúnmente llamada “fugas de corriente”.

Por ejemplo, si en el circuito eléctrico de nuestra vivienda, compuesto por las protecciones principales, un interruptor diferencial, varios enchufes y la iluminación. Cuando se está utilizando alguno de estos aparatos eléctricos, entra en la instalación una intensidad I. Si por cualquier causa, una persona toca la instalación, cierta intensidad de corriente circulará a través de esta persona hasta el suelo, por lo que la medición de la intensidad realizada por el interruptor diferencial a la salida del circuito será la diferencia entre la que entraba y la que va a tierra a través del cuerpo de esa persona. De esta forma, al ser diferente la intensidad de entrada y la de salida, el dispositivo automático abrirá el circuito, cortando el paso de corriente al interior de la instalación y evitando la muerte de esa persona.

Entre las características a tener en cuenta para su selección están :

En los sistemas actuales se emplean unidos a los interruptores automáticos principales, aunque también pueden estar en circuitos derivados de menos potencia. Pueden venir de 4 polos ( incluyendo el neutro ), dos polos ( incluyendo el neutro ).

En lo relacionado con las conexiones, trabaja junto a los SPD y a otros interruptores automáticos, tal como se observa a continuación:

En lo relacionado con su simbología en los diagramas eléctricos, se tienen:

Ver video:

INTERRUPTORES DIFERENCIALES

1.10.6. PROTECTORES DE SOBRETENSION TRANSITORIAS, SPD O DPS.

Es un dispositivo de protección eléctrico contra picos de tensión que pueden afectar los equipos que conforman los sistemas de generación solar. Estas sobretensiones ocurren en pequeños lapsos de tiempos pero con valores del orden de las decenas de kilovoltios, por lo general por impactos de rayos cerca de la instalación. Se usan tanto para sistemas AC como DC.

En los relacionados con los que operan con los sistemas AC, se tiene los siguientes tipos de acuerdo con el número de polos:

Entre los parámetros de protección que se deben tener en cuenta para su selección están:

En lo relacionado con las corrientes, hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

Cuando trabajan junto a los interruptores automáticos, tenga en cuenta la siguiente tabla para su selección:

1.10.6.1. TIPOS DE PROTECTORES DE SOBRETENSION TRANSITORIAS, SPD O DPS.

Existen tres ( 3 ) tipos de SDP o DPS:

Tipo I:

• Probados con un impulso de onda de 10/350 µs, que simula la corriente de un impacto directo.

• Capacidad para derivación de a tierra de altas corrientes, ofreciendo una protección Up alto.

• Se recomiendan estar trabajando en compañía de SPD tipo II.

• Para uso en tableros generales de instalaciones eléctricas con alto riesgo de impacto

TIPO II:

· Probados con un impulso de onda de 8/20 µs, que simula la corriente de un impacto indirecto.

· Capacidad para derivación de a tierra de altas corrientes, ofreciendo una protección Up medio.

· Para uso en tableros generales de instalaciones eléctricas aguas debajo de protectores tipo I con riesgo de impacto reducido

Tipo III:

· Probados con un impulso de onda de 1,2/30 µs a 8/20 µs, que simula la corriente y tensión que pueden llegar a los equipos a proteger.

· Capacidad para derivación de a tierra de corrientes medias, ofreciendo una protección Up bajo.

· Se recomiendan para protección de equipos sensibles.

En lo referido a sus conexiones, de acuerdo al número de tipos mencionados se tienen:

En relación a su simbología para los diagramas eléctricos se tienen:

En lo relacionado con los SPD para sistemas DC, en especial los de generación fotovoltaica, se tienen dos tipos:

También se usan para proteger los sistemas de generación solar fotovoltaica tanto on grid como off grid tal como se observa:

Ver video:

GENERALIDADES DE LOS PROTECTORES DE SOBRETENSION TRANSITORIOS O SPD EN SISTEMAS AC Y DC

1.10.7. AFCI ( COMBINATION ARC FAULT CIRCUIT INTERRUPTER )

Los interruptores de protección AFCI, son imprescindibles para los sistemas eléctricos tanto AC como en los sistema fotovoltaico DC, porque evitan riesgos que pueden dañar la integridad física de tus clientes o instaladores, debido a arcos en las redes eléctricas

Para los sistemas fotovoltaicos, éste dispositivo se recomienda para sistemas con Voc mayores de 80 voltios.

En relación a los tipos se encuentra tres:

• AFCI branch/feeder: Este tipo permite detectar y neutralizar los distintos fallos de arco, como el de línea a línea, línea a tierra y de línea a neutral.

• Combinación de AFCI a GE: Este brinda una protección paralela, protección en serie, protección de tierra, protección de sobrecarga y de cortocircuito.

• Combinación AFCI: Protege todas las áreas de la casa o edificio como dormitorios, sala de espera, sótano, comedor sala de juegos, etc.

Para los sistemas fotovoltaicos se prefieren los de tipo AFCI a GE, por el doble propósito de protección de arcos y fallas de tierra.

Se seleccionan teniendo en cuenta:

· Corriente nominal y tipo de curva de disparo.

· Numero de puertos o polos.

Puede reemplazar al breaker o interruptor automático principal en los circuitos domiciliarios:

1.10.8. PROTECTORES DE TENSION Y CORRRIENTES MONOFASICOS Y TRIFASICOS DIGITALES.

Son equipos para el control de problemas que se presentan con las tensiones y corrientes de línea y ofrecen las siguientes protecciones

• Protección contra sobre tensiónes.

• Protección contra bajas tensiones.

• Protección contra sobre corriente.

• Protección contra el desbalance de las corrientes trifásicas ( Trifásico ).

• Protección por inversiones de fase ( Trifasico ).

• Protección contra rotura de linea.

• Protección contra fallos de fase

En lo relativo a las conexiones, para los sistemas monofásicos se tienen las siguientes opciones:

Puede eliminarse el interruptor termomagnético principal, quedando los siguientes esquemas:

Para los sistemas trifásicos, se poseen las siguientes conexiones:

Si se desea prescindir del breaker principal, los esquemas son:

En lo relacionado con la programación de los equipos monofásicos:

Ver video:

GENERALIDADES DEL PROTECTOR DE TENSION Y CORRIENTE MONOFASICO DIGITAL

1.10.9. CONTACTOS AUXILIARES PARA INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS

Son accesorios con contactos que se colocan en posición lateral al interruptor termomagnético. Estos poseen un contacto de tres puestos: el común el normalmente abierto y el normalmente cerrado

Entre sus conexiones comunes están la de encender pilotos o testigos para determinar el estado de activación del interruptor termomagnético.

Ver video:

GENERALIDADES DE LOS CONTACTOS AUXILIARES PARA INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS

1.10.10. INTERRUPTORES DE ACCIONAMIENTO INHALAMBRICO.

Son interruptores que además de tener un accionamiento manual, se pueden activar o desactivar con una aplicación APP de celular , usando la red WIFI del domicilio; son muy usados en sistemas domóticos.

Son equipos que admiten tensiones desde los 90 a los 250 VAC y corrientes hasta de 10 amperios. Por tanto no soportan altas corrientes.

Para controlar cargas de baja potencia, se tienen las siguientes configuraciones:

Puede colocar un interruptor de activación manual en caso de falla de la electricidad, tal como se muestra:

Si se desea operar con corrientes de más de 10 amperios, se recomienda que el interruptor, controla la bobina de un contactor modular, tal como se observa a continuación:

Ver video:

INTERRUPTOR DE ACTIVACION REMOTA POR WI FI O INHALÁMBRICA PARA USO EN CONTROLES DE REFRIGERACION

1.10.11. CONTACTORES MODULARES DE MONTAJE EN RIEL.

Son equipos para el control de cargas de uso domésticos para montaje en riel. En relación a sus datos técnicos se tiene:

En relación a sus puertos de conexión y tipos tenemos:

Estos equipos también usan bloques auxiliares de montaje lateral, tal como se observa:

Con respecto a las conexiones, se poseen varias configuraciones:

El bloque de los contactos auxiliares se usan para activación de pilotos o testigos, tal como se observa:

Ver video:

GENERALIDADES DE LOS CONTACTORES MODULARES DE MONTAJE EN RIEL DE USO DOMESTICO

1.10.12. INTERRUPTORES DE CREPUSCULO O CREPUSCULARES.

Es un interruptor para montaje en riel, que posee una fotocelda para el encendido de luces, ya sea de forma manual, con u interruptor o cuando las condiciones de luminosidad externa sean bajas. Admiten tensiones de operación desde los 110 a 240 VAC y cargas lumínicas desde los 300 Watts( Leds ) hasta 400 Watts ( fluorescentes ). Posee tres modos de operación:

OFF: No hay encendido de luces

AUTO: Encendido de luces de acuerdo a la luminosidad ambiental

ON: Luces siempre encendidas

En relación a sus puntos de conexión:

En cuanto a sus conexiones, podemos conectar las cargas directamente, dependiendo la potencia de las cargas lumínicas, para altas cargas lumínicas, hay que usar contactores, tal como se muestra:

Ver video:

GENERALIDADES DEL INTERRRUPTOR CREPUSCULAR O DE CREPUSCULO EN EL CONTROL DE LUMINARIAS

1.10.13. INTERRUPTORES DE PROTECCION RCBO + SPD.

Es un interruptor para montaje en riel, que posee varias funciones de protección RCBO + SPD:

• Tiene funciones de interruptor diferencial de corriente residual ( RCCB )

• Tiene funciones de interruptor termomagnético ( MCB ).

• Tiene funciones de SPD

En relación a sus características físicas:

Con respecto a sus conexiones eléctricas, para este tipo monofásico se tienen:

Para sistemas alimentados con inversores:

Ver video:

GENERALIDADES DEL INTERRUPTOR DE PROTECCION ELECTRICO RCBO Y SPD

1.12. HERRAMIENTAS PARA CORTAR Y PELAR CABLES

Hay muchos tipos de herramientas para cortar y extraer el aislamiento de los cables los cuales poseen valores y técnicas de uso diferentes, entre los cuales se tienen:

Ver video:

HERRAMIENTAS CORTACABLES Y PELACABLES EN REFRIGERACION

1.13. CONECTORES Y PINZAS PARA TERMINALES

Para el empalme de cables con otros accesorios y con mismos cables, se requiere el empleo de conectores, los cuales facilitan este proceso. Estos conectores se unen a cables por medio de pinzas prenzadoras para cada tipo de conector. Entre las mas comunes se tienen:

Para el empalme o unión de terminales se requieren de pinzas entre las cuales identificamos tres tipos:

Pinza ponchadora de terminales con base no aislada

Pinza ponchadora de terminales con base asilada

Pinza ponchadora de terminales huecos de base aislada

Ver videos:

USO DE PINZAS PONCHADORAS DE TERMINALES ELECTRICOS AISLADOS

USO DE PINZAS PONCHADORAS PARA TERMINALES ELECTRICOS NO AISLADOS

1.14. UNIONES O EMPALMES DE CABLES

En los diferentes trabajos, muchas veces hay que hacer la unión de dos o más cables, para ello hay varias formas de unir cables y asegurar esta unión con accesorios.

Estos empalmes se pueden asegurar con un poco de soldadura de estaño y/o con accesorios tales como:

Ver video:

DIFERENTES FORMAS DE EMPALME O UNION DE DOS CABLES ELECTRICOS

1.15. CONECTORES RAPIDOS DE CABLES

Son accesorios que permiten la conexión de cables, que pueden tener una o varias entras y varias salidas, tal como se observa:

Ver video:

CONECTORES RAPIDOS DE CABLES ELECTRICOS EN REFRIGERACION

1.16. CONECTORES RAPIDOS DE CABLES PARA MONTAJE EN RIEL

Son accesorios que permiten la conexión de cables, con una sola entrada y una sola salida o varias entradas y varias salidas, pero viene para montaje en riel, tal como se observa:

Ver video:

CONECTORES RAPIDOS DE CABLES PARA MONTAJE EN RIEL

1.17. BLOQUES DE TERMINALES DE CABLES PARA MONTAJE EN RIEL

Son accesorios que permiten la conexión de cables, que tienen una entrada y una salida, vienen para montaje en riel y pueden usar bandas conductoras, tal como se observa:

Ver video:

BLOQUES DE TERMINALES PARA CABLES Y MONTAJE EN RIEL

1.18. RECOMENDACIONES CON LAS CONEXIONES CON TERMINALES

Tenga en cuenta las siguientes recomendaciones a la hora de realizar conexiones de cables a elementos eléctricos:

· No conectar el cable desnudo a la bornera del accesorio, debe colocar un terminal:

· No conectar más de un terminal a la bornera del accesorio

· En caso que necesite conectar dos cables, a una misma bornera, use una terminal doble

· No conectar conductores que excedan el tamaño recomendado por el fabricante

· No deben unirse terminales y conductores de materiales distintos, a menos que el dispositivo esté identificado y aprobado para esas condiciones de uso.