Instalaciones eléctricas de interior - ALTAMAR

-f. U • I • cos

circuito trifásico

Medida de la potencia activa monofásica en corriente alterna

u-

R

La medición de la potencia altiva monofüsica en corriente .1lterna se realiza mediante un vatímctro, al igual que el utilizado para corriente continua. Por lo que es aplicable todo lo indicado en el apartado anterior sobre los circuitos de corriente continua.

unidad drdáctíca 3. fnstrumentos de medida eléctrica

Medida de la potencia activa trifásica en corriente alterna

En un sistema trifásico y equilibrado (todas las fases consumen la misma intensidad) se puede utilizar un solo vatímetro para medir Ja potencia activa. En este caso, la potencia activa total es tres veces la medida por el vatímetro: P=3 · W

L1

,___________-...

~

o

o a::

______...,______________... 3~5 ~

L2

------.. . --------------...¡ ~~

5 >-

ºVI

Fig. 3.15. Conexión de un vatímetro en ca trifásica (sistema equilibrado de tres fases y neutro).

L3 N

ww

VI

------....¡,...------------....¡ ~~ ~

Si el circuito es un sistema tri fásico desequilibrado (cada una de las fases consume una intensidad diferente) se utilizarán tres vatímetros. Se pueden presentar dos casos:

Con neutro. Se conectan los tres vat ímetros con sus bobinas de intensidad en serie con cada una de las fases y las bobinas de tensión conectadas entre cada fase y neutro. La potencia activa total es: P

= P 1 + P2 + P3 .

Fig. 3.16. Conexión de tres vatímetros en ca trifásica (sistema desequilibrado con neutro).

L1

L2

Sin neutro. Se conectan Jos tres vatímetros con sus b obi nas de intensidad en serie con cada una de las fases y las bobinas de tensión conectadas en estrella sin neutro. Los vatímetros deben tener sus bobinas de tensión con la misma impedancia interna. La potencia activa total es: P = P 1 + P 2 + P 3 •

L3

Fig. 3.17. Conexión de tres vatfmetros en ca trifásica (sistema desequilibrado sin neutro).

Conviene recordar, que la utilización de tres vatímetros es válida para medir la potencia en circuitos trifásicos equilibrados y desequilibrados, con y sin neutro. Aunque su mayor aplicación es para sistemas desequilibrados con neutro.

unidad d1dact1ca 3. Instrumentos de medida eléctrica

Ejemplo 4 Se alimenta una lámpara de incandescencia de una potencia de 40 W y una tensión asignada de 230 V, a la red eléctrica. a) Indica en el circuito de la figura, cómo se ha de montar el vatfmetro, para medir la potencia disipada por la lámpara. b) Realizar el montaje práctico en el laboratono de prácticas y comprueba con un vatfmetro la potencia real. Utiliza los calibres de U e I adecuados, para no estro· pear el vatfmetro. c) Razona la diferencia entre el valor teórico y el práctico. a) El vatímetro se ha montar en el circuito, según se indica en la figura adjunta.

El

230 V-

Fl1. 3.18.

b) Realiza el montaje práctico en el laboratorio. Elige las escalas de U e I adecuadas (cJepende del vatímetro que se ut1hce), te:11endo la precaución de que los valores que vas a medir (U= 230Ve/=O,174 A) no sobrepasen los límites de los calibres de U e /, de dicho vatfmetro. e) Hay dos motivos que, influyen en esta d1ferenc1a, por un lado la tensión asignada de la red no es constante, varía ± 5 %, por el otro, por razones constructivas no existen dos lámparas iguales.

actividades 8. Dettrnúna la tensión, la intensidad, la resistencia y la potencia consumida por la lámpara de una linterna de bolsillo en el laboratorio de prácticas.

a) Anota las características de la linterna (tensión de la pila, potencia de la lámpara, etc.). b) Dibuja el esquema eléctrico de la linterna de bolsillo. e) Dibuja cómo se conecta el voltímetro. d) Dibuja cómo se conecta el amperímetro. e) Dibuja cómo se conecta el óhmclro. f) Dibuja como se conecta el vatímetro.

gl Conecta el voltímetro según el apartado c) y anota el valor de la tensión U=

V.

h) Conecta el amperímetro según el apartado d) y anota el valor de la intensidad 1 = i) Conecta el óhmetro según el apartado e) y anota el valor de la resistencia de la lámpara

j) Conecta el vatímetro segun el apartado O y anota el valor de la potencia disipada por la lámpara--= W.

mA.

___ n.

umdad didáctica 3. Instrumentos de medida electuca

Medida con polímetros y pinzas amperimétricas .6.1. Polímetros o multímetros \los aparatos que permiten medir mas de una magnitud electrica se les deno· mina políme1ros y/o multímc>tros. Los primeros en aparecer eran analógicos, aunque actualmente la mayoría son digitales, son más fáciles de utilizar y eliminan los errores de interpretación de la lectura. Una de las grandes ventajas de estos aparatos, es la variedad de posibilidades de medición y su transportabiüdad. l'or lo general estos aparatos permiten medir básicamente: Intensidad en corriente continua. Intensidad en corriente alterna. Tem1ón en corriente contmua. Tensión en corriente alterna. Resistencia eléctrica. Existen polímetros que adem,\s permiten medir la frecuencia electrica, la temperatura con un termopar adi· cional, la capacidad
Fig. l .19.

Medida con un polímetro.

Clase de corriente (continua o alterna). Magnitud (tensión, intensidad, resistencia, etc.). Calibre. Según el tipo de aparato, la selección de la magnitud que se va a medir se realiza por diferentes procedimientos, los más utilizados son: (

Mediante conmutadores (mayoritariamente rotativos). Mediante introducción de puntas de prueba en los bornes correspondientes.

Para trabajar correctt1mentc LOn un polímetro, ya sea, analógico o digital, podemos enunciar los pasos que se deben seguir: Seleccionar el tipo de corriente. Elegir la magnitud y el calibre. Realizar una comprobación de la puesta a cero del aparato. Efcc.tuar las conexiones c.orrespondientes para realizar la medición. Observar y anota1 la medida (en los aparatos analógicos, hay que tener en cuenta la escala de trabajo). Si se va a realizar una medición de resistencias, se deben cortocircuitar las puntas de prueba y ajust.u, si es necesario, el nivel de cero. Se recomienda que los cambios de calibre, se ret1licen con el aparato desconectado.

unidad didáctica 3 Instrumentos de medida eléctrica

3. .2. Pinzas amperimétricas o tenazas Una d e las grandes ven tajas de IJs pinzas amperimétricas o tenazas es que nos permiten la medición d e la intensidad, sin tener que interrumpir el circuito, como ocurría c.on los amperímetros, sl11111t\ y transformadores de in Lensidad.

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\I igual que ocurre con los polimetros, las pinzas amperimétricas son capaces de m edir otras magnitudes como la tensión y la resistencia eléctrica.

s.

as

Las primeras pimas que ap arecieron en el mercado, solo eran capaces de medir en corriente alterna, actualmente existen pinzas capaces de medir tanto en corriente a lterna como en continua, y su coste es asequible. Además, también nos encontramos con pinzas capaces de medir la potencia adiva, llamadas ratimJtrica!>.

l-

·e:

Fig. l .20. E¡emplos de aplicaciones de medidas con pinzas amperimétricas.

eliá-

actividades 9. Monta el circuito de la figura y aliméntalo rnn corrLnte alterna. Util11a un polimetro, ya sea digital o analogu.:o.

s, ~

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Ir

1,

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13.

Nu3 E4

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a) Mide la tensión en bornes de los receptores, en cada una de las escalas que sea posible. b)Mi
co-

~

Ir

~

1,

• 14

f'tg. l.21.

en

51

E1 = E2 = E3 = E4 = 60W

·a230 V-

10. Monta el circuito de la figura y aliméntalo con comente alterna. t.:tiliza una pinza amperimétrica, ya sea digital o analógica.

receptores, en cada una de las escalas que sea posible.

e) l\fak la resistencia de cada uno de los receptores, en l.tda una de las escalas que sea posible. dJRepítc los apartados a) b) y e) si alimentamos el circuito en corriente continua.

230 V-

U2n 12 •

Fig. l.22. a) Mide la tensión en bornes de los receptores, en cada

una de las escalas que sea posible.

b)Mide la corriente que circula por <..ada uno de los receptores, en cada una de las escalas que sea posible. c) Mide la resistencia de cada uno de los receptores, en cada una d e las escalas que sea posible. d ) Repite los apartados a) b) y L) si alimentarnos el circuito en corriente contmua. Comprueba que la pin1a arnpcrimétrica sea <..apaz d e realizar medidas en corriente continua.

un dad d dact1ca 3 Instrumentos de medida eléctma

Medida de otras magnitudes El nuevo REBT 2002, determina los aparatos necesarios para poder realizar las mediciones indicadas en el mismo. A continuación, se enumeran otros aparatos de medida, con una breve explicación de sus caracteásticas y su conexionado.

Medida de la energía eléctrica

kWh Red eléctrica

L¡ N

Fig. l.ll.

Conexión de un contador de energía activa.

Abonado

El aparato utilizado para la medición de la energía eléctrica St' denomina contador de energía eléctrica y está disdiado para multiplicar la potencia por el tiempo. Estos aparatos son utilindos por las companías eléctricas para poder cuantificar la energía que consume cada usuario, ya sea en el ámbito doméstico o industrial. Existen dos tipos de contadores, el más usuaJ es el utilizado para medir la energía activa, pero también existen los que miden la energía reactiva, utilizados principalmente en los consumos industriales.

Medida de la energía activa. Se mide con un contador de energía activa. La unidad de medida de la energía es el julio (J), pero como hemos visto en L UNIDAD DIDAC.11<...A l, dado que es una unidad muy pequeña, en la practICa se utiliza el kilovatio-hora (kWh), que equivale a 3.600.000 julios.

Los contadores son apara tos de gran precisión, ya que son utilizados por J.u companías eléct ricas para facturar los consumos de sus abonados. Actualmente, se están imponiendo los contadores digitales, por su tamaño. fiabilidad, precisión y facilidad de montaje. Medida de la energía reactiva. En las industrias, debido ,1 que exil>Len recep-

Ll---------

L2-----......-----

L3--------1-----Hz

Fig. l .24.

Conexión de un frecuencímetro. Fig. l.25.

Conexión de un faslmetro.

U-

L

tores inductivos, como por ejemplo, los motores eléctricos, a las compafü as eléctricas les interesa conocer el consumo de estos receptores. A esta energía consumida se le llama reactil'a. La unidad de medida es el kilovol· tamperio reactivo-hora (kVArh). Al igual que ocurre con los contadores dl energía activa, los contadores digitales empiez,m a ser los más utilizados en la medición de la energía reactiva.

Medida de la frecuencia eléctrica La frecuencia es un parámetro que nos indica el número de veces que una señai se repite en una unidad de tiempo y tiene como unidad el l /ertz o hertzio (Hz) Como se puede suponer, la frecuencia sólo se utiliza en corriente alterna, va que en corriente continua C\ O. Existen dos valores caractensticos: 50 H1 pan Europa y 60 Hz para América. El aparato utilizado para la medición de la frecuencia eléctrica se denominz frecuendmetro y se conecta en paralelo con el circuito cuya frecuencia se desei medir.

Medida del factor de potencia El aparato utilizado para la medición del factor de potencia en los circuitos dt corriente alterna se denomina fasimetro y determina el desfase entre la tensioc y la intensidad del circuito donde se conecta.

z

J

A diferencia de la corriente continua, las bobinas y los condensadores ofrecen una resistencia al paso de la corriente eléctrica llamada reactancia. Estas reactancias son responsables de que se produzcan desfases entre la tensión y la corriente. La babia.'. produce un desfase de 90° en adelanto de la tensión, con respe< to a la intensidad, mientras que el condensador también produ ce un desfase de 90°, pero en retraso de la tensión, con respecto a la intensidad.

FI

unidad d1dact1ca

l

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40

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Pica de tierra a medir

lila !sial

Fig. 3.26. Conexión de un telurómetro.

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Pica de sonda

Pica de tierra auxiliar

•S.

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Fig. 3.27. Conexión de un megger

La calidad de los aislamientos de los circuitos eléctricos, se comprueba mediante la utilinción del megger que mide la resistencia de a islamiento. Este aparato se compone de una fuente de tensión continua, de muy baja intensidad, que se conecta al circuito que se va a medir. Su escala está graduada en megaohmios, obteniéndose l.l medida por la indicación de una aguja que se desplaza !>Obre una escala graduada desde infinito a cero.

Medición de la rigidez dieléctrica A diferencia de la medición de la resistencia de aislamiento, la rigidet dieléctrica es un ens<1yo destructivo de los aislamientos del circuito que se va a ensayar. El aparato para medirla se llama medidor de la rigidez dieléctrica.

Básicamente consta de un generador de corriente alterna de frecuencia 50 I lz, conectado al circuito que se va a medir, que puede regularse entre l.000 V y 10.000 V. El tiempo de duración de esta prueba, es de un minuto. Si el ensayo es satisfactorio, no se vuelve a realizar, en caso contrario, se vuelve a repetir disminuyendo la tensión de ensayo. Jlaciendo un símil hidráulico, la resistencia de aislamiento permite comprobar si hay pequeñas fugas en la estanqueidad de una tubería, llenandola de agua o de otro líquido. La rigidez dieléctrica permite realizar el ensayo anterior pero con presión, esta última prueba podría destruir la tubería en caso de defecto de fabricación o de un error de diseño.

Medición de las corrientes de fuga Las corrientes de fuga aparecen en la mayoría de receptores, de una forma natural, en condiciones normales de funcionamiento. En cualquier receptor, sus aislamientos no son perfectos, por eso existe una corriente de fuga muy pequeña, del orden de miliam perios.

le n )-

a,

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1a

o

Medición de la resistencia de aislamiento

La tensión de ensayo más utilizada es de 500 V. Es un ensayo no destructivo, se puede realizar varias veces en un mismo circuito.

1a

l-

Existen varios m étodos para med ir con un telurómetro. Básicamente consisten en conectar tres pie.as (toma de tierra para medir, toma de tierra auxiliar y toma de sonda).

~ ~o--------..+-----+..~

La la ca as

Para la medición de la resistencia de tomas de tierra, se utiliza un aparato de medición directa, llamado t elurómetro. La medida se debe realizar siempre en corriente alterna de frecuencia superior a 50 Hí'.

u - - < : t ' < o - - - - - - - - - . 'ff-- -- --1-+.....-' ~o---------.-i-tt---~--1-+~

''

Instrumentos de medida eléctrica

Medición de la resistencia de tomas de tierra

i1--<:/'.o----------.-----...--CP-----·-·- ---·----------

~

Fig. 3.28. onex1ón de un medidor de las comentes de fuga

Para conocer su valor, se utiliza una pinza amperim étrica de una sensibilidad de 1 mA, que se coloca abrazando todos los conductores activos (fases y neutro, si lo h ay). Esta medida es útil, para comprobar, el buen funcionamiento de los interruptores diferenciales, teniendo la precaución de que la corriente de fuga ha de ser inferior a la mitad de la sensibilidad del interruptor diferencial.

unidad d1dáct1ca 3 Instrumentos de medida eléctrica

Medición de la impedancia de bucle

Diferencial 30mA

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- CP

1

i

Ro

+R

La medición de la impedancia de bucle es útil para comprobar el correcto funcionamiento de los siste· mas de protecc1on basados, principalmente, en la utilización de fusibles e interruptores automáticos en sistemas de distribución de energía eléctrica T\ e JT, que se explicarán ma5 adelante. Los medidores de la impedancia de bucle son apa ratos que miden directamente el valor de esta impedancia. Esta medida se efectúa con tensión en el circuito.

i

Fig. l.29. Conexión de un medidor de impedancia de bucle.

N

Medición de la sensibilidad de disparo en interruptores diferenciales La medición de la sensibilidad de disparo en interruptores diferenciales, nos indica el buen o mal funcion amiento de los mismos.

El medidor de la sensibilidad de disparo de los interruptores diferenciales es un aparato que hace pasar pequeñas corrientes de fuga conocidas y comprueba ~1 el tiempo de respuesta del interruptor diferencial es mferior al tiempo máxim1 especiÍtcado. El ensayo se realiza con la instalación en servicio.

Medición del orden de fases

En los sistemas trif
Medición del nivel de iluminación

Fig. 3.30. Ut1lízaoón práctica de un luxómetro.

El luxómetro se utiliza para medir el nivel de ilumin ción, de un recinto o lugar, para comprobar si Sl cumplen los requisitos establecidos. La unidad de medida es el lux.

actividades 11. Completa la tabla siguiente con toda la información referente a las diferentes magnitudes que has estudia do en este apartado.

Ma

'tud

Unidad de medida

A arato de medida

licación

d

unidad didact1ca 3 Instrumentos de medida eléctrica

ra

83

ecto

ela

Normas de dibujo técnico

'N

Objeto

•a;la en

f n cualquier trabajo relacionado con las instalaciones eléctric.as es imprescin dible la lcclura e interpretación de la información que nos proporcionan los planos. Para ello debemos partir de la idea de que para representar Ja realidad \amos a requerir de unas normas aceptadas y entendidas por todo el mundo.

os

tOS

un si no

1

es !n

Todo dibujo técnico debe ser claro, suf1c1ente, conciso y simple.

A partir de estas normas la representación de los objetos en un plano se va .l realizar utilizando diferentes métodos o sistemas reprewmtació11. Con el domi

nio de eslos sislemas podremos dibuj;.1r e interprelar planos, en especial, los relacionados con las instalaciones eléctricas en edificios, de una manera senu lla y técnicamente correLla.

Normalización

Fl dibujo técnic.o está sometido a una serie de reglas preestablecidas para uni · ficar los critenos de interpretac.ión sin ,1mbigücdades. A este conjunto de regla., lo conocemos con el nombre de normalización. A continuación veremos cua les son los principios y estralegias principales: escalm, rotulación, tipos de' línea, y acotacumes.

lis

Escalas

; y los ara es-

Las escalas nos facilitan el dibujo de una pieza dentro del formato de papel que estamos uliliza ndo. La pieza se puede dibujar a tamano real, ampliada o redu e.ida, por esto, existen tres tipos de escalas:

de

Escala reducida: cuando dibujamos la pieza a un tamaño menor al real.

en

Escala natural: cuando dibujamos la pieza a tamano real.

Escala ampliada: cuando dibujamos la pieza a un tamaño ma}or que el real. n
se de

La notación de la escala se representa mediante una relación a:b referida a la unidad. En un mismo plano de dibujo pueden aparecer varias escalas. La esca la principal se indica en el cajetín del plano y las restantes entre parentesis, junto a la vista que corresponda.

Escala 1:2

iia-

Escala 1:1

+

Escala 2:1

+

Fig. l.ll . 12 Representaoón mediante diferentes tipos de escalas. ..___ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ____.

84

unidad didactica 3 Instrumentos de medida eléctrica

Tipos de línea El uso de los diferentes tipos de líneas es muy importante para una correcta interpretación de los planos.

El grosor de la línea se elige en función del tamaño y tipo de dibujo. Por lo general, el contorno de una pie1a se realizará con línea gruesa y, una ve1 elegido su grosor, se define el grosor de la línea fina (no puede ser inferior a la mitad del grosor de la línea gruesa). Los grosores que se pueden elegir son: 0,18 mm, 0,25 mm, 0,35 mm, 0,5 mm, 0,7 mm, 1,4 mm y 2 mm. A continuación, se indican los diferentes tipos de líneas y su aplicación. Utilización

Tipos de líneas Llena

Aristas vivas. Contornos. Superficies perpendiculares al plano.

Gruesa Trazo y punto

Líneas auxiliares de cota y llneas de cota. Rayado de piezas. Secciones transversales. Representaciones. Líneas auxiliares de anotación.

Llena

--

. --

Fina

Marca de secciones quebradas. Señalización de superficies con tratamiento.

Trazo y punto

Líneas de eje de simetrla. Circulo de agujeros. Circulas de detalle.

Trazo

Aristas ocultas. Contornos ocultos.

Llena

Indicación de roturas en general. Limitación de secciones. Roturas en cuerpos de revolución.

Secciones y cortes Sección o corte es la visión imaginaria de una pieza, cortada por uno o varios planos. Se utiliza para facilitar la interpretación de la misma. Las secciones se pueden clasificar, atendiendo al tipo de corte (ver figura 3.32) en:

Corte total: se representa toda la parte interior de la pieza. (

Semicorte o cuarto: se elimina una cuarta parte de la pieza, se empica en especial para piezas de revolución.

(

Corte parcial: se utiliza cuando existen partes interiores en una parte de la pieza y no es necesario representarla totalmente en corte.

Las aristas de las partes que quedan seccionadas se delimitan con línea gruesa y las superfi cies que han sido cortadas se rayan con un interlineado que indica que es una parte cortada. Para limitar el corte parcial se dibuja una línea a mano alzada, de trazo fino y llamada línea de rotura. Fig. 3.31. Secciones y cortes de una pieza.

Corte total

En las secciones nunca se seccionan elementos normaJizados, como tornillos,

tuercas, ejes, remaches, pernos, etc., así como las piezas geométricas simples\ de un solo perfil.

~:

Semicorte

r;¡

1

S1n: 0

Corte parcial

Ro Co

El o cajc lo, e ceso

unidad d1dáct1ca 3. Instrumentos de medida eléctrica

85

Cl Cifras de cota. Se coloca n encima de la línea de

Acotaciones Las acotaciones nos sirven para indicar las dimen siones de la pieza rcprescnlada. Su valor se expresa en milímetros, salvo en casos e~pecialcs. Es un conJunto de cifras, líneas y signos indicados en un dibujo que determinan las formas y dimensiones de una pieza. Los elementos utilizados son los siguientes:

Línea de cota. Sirve para indicar las medidas de las piezas, se dispone perpendicularmente a las aristas del cuerpo o paralelamente a la dimension que se ha de indicar. Ambos extremos se indicarán mediante flechas. línea auxiliar de cota. Son líneas que parten perpendic.ulares (excepcionalmente pueden situarse a 60°) de las aristas o contornos de una pieza para limitar la medida objeto de la acotación.

cota. Con el dibujo en posición normal deben leerse desde abajo las cotas horiwntales y desde la derecha las cotas verticales. C- Signos. Para simplificar las acotaciones se utili1an los llamados signos de acotación. A continuación, se indican los más utilizados: Diámetro: se utiliza para las cotas de diametro que no figuren en un círculo. Radio: se utiliza para cuando no se señala la posición del centro del rndio. Esfera o bola: se utiliza c.uando se represen ta en una sola vista. Cuadrado: se utiliza cuando la forma cua drada no es perceptible en la vista en que se encuentra la cota. Cruz de San Andrés: se uliliza para conocer superficies planas de cuatro caras, cuando se dan sólo en una vista.

Símbolo y cifra de cota

Unea de cota Unea auxiliar de cota

JI

ci ~ 1

:

1

Fig. 3.33. Diferentes tipos de acotación.

Rotulación Con los actuales sislemas de dibujo asistido por ordcn.1dor (CAD), la rotulación manual ha quedado relegada a un segundo plano. El objeto de la rotulación es la de cumplimenlar el caietín, con todas las indicaciones necesarias (títu io, escala, n° de plano, etc.), ademas de todo el proceso de acotación (flechas, líneas, números, etc.).

Fig. 3.34.

Rotulación 1nchnada.

Existen dos tipos de escritura normalizada, la vertical y la inclinada a 75° con respecto a la horizontal. Los grosores del lrazo son igual a 1/7 de la altura (h)

de la letra, siendo los valores nominales de h: 2 mm, 2,5 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 8 mm, JO mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm y 25 mm. La altura de las letras minusculas es de 5/7 de altura h, la distancia entre letras varía de 1/7 hasta 2/7 de h y la distancias entre renglones es de 11/7 de h (ver figura 3.34).

unidad d1dáct1ca 3. Instrumentos de medida eléctma

Autoevaluación 1. Explica las ventajas a la hora de realizar una medición con un aparato digital, comparándolo con un aparato analógico.

2. Explica las diferencias entre alcance de indicación y alcance de medida.

l Enumera los errores <;ístemáticos. 4. Enumera los errores accidentales. 5. Explica las diferencias enlre un voltimctro y un ampcrimclro, desde un punlo de vista constructivo. 6. Explica qué precauciones hay que tomar para medir con un óhmetro.

1. El puente de Whealstone se utiliza para m e d i r - - - - - - - - - - -

8. L1 potencia activa se mide con un - -- - -- - - - - -· 9. Enumera las venlajas de la utilización de los polímctros.

10. Indica qué pasos se tienen que seguir para trabajar c.orreLtamenle con un pohmetro. 11. b::ilica cuales son las ventajas del uso de las pinzas ampcrimétricas o tenaus con respec.to a los amperímetros, shunts y/o transformadores de intensidad. 12. En el polimetro de Ja figura indica todas fas posibilidades de medida (magnitud, clase de comente y calibre).

Fig. l.17.

88

rndad -01d

wca 3 Instrumentos de medida eléctuca

Prácticas de taller Practica 07

Medida de las tensiones e intensidades en un circuito serie Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 N PE

E1

52 •

E2

E3

E2

E1

E3 N

S1

PE

S3

S2

----<--------

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

Desiroiación

Ob servacion es

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

Las tensiones se mediran con un solo

Caja de conexiones

voltímetro, conectándolo sucesivamente

3

Interruptores

a las d iferentes regletas intercaladas

3

Porlalámparas

en el circuito para esta función.

3

Lámpa ras de incandescencia Regletas de conexión

Trabajos a realizar:

,

_

_

-

-

~

~

Cable azul de 1,5 mm2 ~

~

~

Cable negro de 1,5 mm2

_____

Sobre un pJnel, cuadro o Lablero, realiza el montaje y conecta el circuito según la disposición de! esquema multifilar. Comprueba con un polímclro la continuidad y la inexistencia de un cortocircuito o comunicación a masa en la instalación. Conecta a la red la inslalación colocando tres lámparas iguales de 25 W y mide los valores de las ten siones V , V,, V,, V, y la intensidad IT con los interruptores S2 y S3 abiertos. Repite las mediciones con lámparas de diferentes potencias, por ejemplo: 25 W, 40 W y 60 W. Efectúa mediciones de intensidades y tensiones con: S2 abierto y S3 cerrado; S2 cerrado y S3 abierto S2 y S3 cerrados. Con los valores de tensión e intensidad medidos, calcula la potencia absorbida por el circuito y com párala con la nominal de las lámparas.

unidad d1dactica 3. Instrumentos de medida eléctrica

L1

89

Medida de la resistencia unitaria y total de los receptores instalados en un circuito serie

Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 -~1--

N PE

53 I

81

82

$3

N----------

PE

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

Designación Se utiliza el circuito montado como práctica nº 07, se puentea la regleta del amperímetro y se sustituyen los voltímetros por óhmetros.

Observaciones Hay que tener presente que las medidas de resistencia se realizan si n tensión de red. El aparato de medida dispone de su propia fuente de alimentación. Las mediciones de resistencias se realizarán c.on un solo aparato, wnectandolo a las dife rentes regletas intercaladas en el circuito para esta finalidad.

Trabajos a realizar: el

Con el circuito desconectado de la red coloca tres lámp<1ras iguales, de 25 W cada una, y mide los valores de resistencia de sus filamentos Rp R2 , Rl y RT, con los interruptores SI, 52 y 53 abiertos.

a

Vuelve a medir las resistencias del apartado anterior con lámparas de diferentes potencias, por ejemplo: 25 W, 40 W y 60 \V, con los interruptores 51, S2 y S3 abiertos.

1-

o; 1-

Repite las mediciones con las lámparas del apartado anterior con: SI, S2 abiertos y S3 cerrado; S2 cerrado y SI y S3 abiertos; Sl abierto y S2 y 53 cerrados. Con los valores de tensión e intensidad medidos en la práctica n° 07, cuando cerramos SI y mante nemos abierto<; )2 y S3; calcula la res istencia de cada filamento y comprueba si los resultados coinciden con los valores leidos. Tanto si coi nciden como si no, ¿cual es la causa?

86

unidad didáctica 3. Instrumentos de medida eléctma

El sistema de representación de vistas Para poder dibujar un objeto debemos fijar el sistema de representación. Existen varios, pero por su amplia utilización y facilidad d e comprensión utilizaremos el m étodo de la caja o cubo. Consiste en suponer que la pieza que se va a representar se encuentra en el interior de un cubo o caja de referencia. La pieza se debe colocar en una posición, donde se obtenga la máxima información de su forma y el m áximo de sus caras sean paralelas a las caras del cubo, para facilitar su representación. Las vistas se obtienen proyectando el objeto sobre los seis planos que forman cada una de las caras del cubo (ver figura 3.35). Las líneas o aristas que están ocultas, se dibujan en trazo discontinuo y las líneas o aristas vistas, en trazo continuo. Los nombres de cada una de las vistas viene dado en función de la elección de la vista principal, a la que llamaremos al:ado (ver figura 3.36). Vista principal: alzado. Vista superior: pianta. Vista lateral izquierda: perfil izquierdo. Vista lateral derecha: perfil derecho. Vista in fe rior. Vista posterior.

Fig. 3.36. Representación mediante el sistema de las vistas.

Fig. 3.35. Proyección de un ob¡eto sobre los seis planos.

En la mayoría de casos no es necesario dibujar las seis vistas, por lo general, con tres es suficiente (alzado, perfil y planta), aunque hay casos particulares en los que con dos, e incluso con una sola vista, se puede definir una pieza sin ningún tipo de duda.

1. Vista principal: ALZADO, define longitud y altura. 2. Vista superior: PLANTA, define longitud y anchura. 3. Vista lateral izquierda: PERFIL, define altura y anchura. 4. Vista lateral derecha: PERFIL, define altura y anchura. 5. Vista inferior, define longitud y anchura. 6. Vista posterior, define longitud y anchura.

_J

88

nidad d1dáft1ca 3 Instrumentos de medida eléctma

Prácticas de taller Medida de las tensiones e intensidades en un circuito serie Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 N PE

S2 1

El

E3

E2

......-

N~~~--~~-

SI

PE

83

82

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

D esimación

Observaciones

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

Las tensiones se medirán con un solo

1

Caja de conexiones

voltímetro, conectándolo sucesivamente

3

I ntcrruptores

a las diferentes regletas intercaladas

3

Portalámparas

en el circuito para esta función.

3

Lámparas de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de l ,5 mm2 Cable azul de 1,5 mm2

Trabajos a realizar:

-----·

Sobre un panel, cuadro o tablero, realiia el montaje y conecta el circuito según la disposición del esquema multifilar. Comprueba con un polímetro la continuidad y la inexistencia de un cortocircuito o comunicación a masa en la instalación. Conecta a la red la instalación colocando tres lámparas iguales de 25 W y mide los valores de las ten sioncs V r> V 1, V1, V3 y la intensidad I 1 con los interruptores S2 y S3 abiertos. Repite las mediciones con lámparas de diferentes potencias, por ejemplo: 25 W, 40 W y 60 W. Efectúa mediciones de intensidades y tensiones con: S2 abierto y 53 cerrado; 52 cerrado y S3 abierto; S2 y S3 cerrados. Con los valores de tensión e intensidad medidos, calcula la potencia absorbida por el circuito y com párala c.on la nominal de las lámparas.

T

unidad d1dact1ca 3. Instrumentos de medida eléctrica

89

Medida de la resistencia unitaria y total de los receptores instalados en un circuito serie Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 NPE

L1 - - - - - r - -

S2 1

53 I

S1

S2

S3

PEN---------

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

Designación Se utiliza e l circuito montado como práctica nº 07, se puentea la regleta del amperímetro y se sustituyen los voltímetros por óhmetros.

Observaciones 1 lay que tener presente que las medidas de resistencia se realizan sin tensión de red. El aparato de medida dispone de su propia fuente de alimentación. Las mediciones de resistencias se reali1arán con un solo aparato, conectándolo a las dife rentes regletas intercaladas en el circuito para esta finalidad.

Trabajos a realizar: el

Con el circuito desconectado de la red coloca tres lámparas iguales, de 25 W cada una, y mide los valores de resistencia de sus filamentos R 1, R2 , R3 y RT• <.on los interruptores S 1, 52 y S3 abiertos.

a

Vuelve a medir las resistencias del apartado anterior con lámparas de diferentes potencias, por ejem plo: 25 W, 40 W y 60 W, con lo.s interruptores SI, S2 y S3 abiertos.

}-

o; 1-

Repite las mediciones con las lámparas del apartado anterior con: SI , $2 abiertos y 53 cerrado; $2 <.errado y SI y 53 abiertos; SI abierto y 52 y 53 cerrados. Con los valores de tensión e intensidad medidos en la práctica nº 07, cuando cerramos SI y mantenemos abiertos 52 y S3; calcula la resi.,tencia de cada filamento y comprueba si los resultados coinciden con los valores leídos. Tanto si coi nciden como si no, ¿cu
90

unidad didactica 3 Instrumentos de medida eléctrica

Medida de las intensidades y tensiones en un circuito paralelo Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 --r--

N -1111--..._.~-1111--..._.~-41111--._..~ ~ ~~~~~~~~~~~~

Material necesario para la realización de la práctica

Cantidad 1

3 4 3 3

Desfanación

Observaciones

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones 1nterruptores Portalámparas Limparas de in<.andescencia Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm2 Cable azul de 1,5 mm2

Las tensiones se mediran con un solo voltímetro, conectándolo sucesivamente a las diferentes regletas intercaladas en el circuito para esta función . La.~ intensidade:. se medir.in con dos ampenmetros, uno fijo para medir A 1 y o tro móvil para medir Ap A2 y A3, conectándolo a las diferentes regletas intercaladas en el circuito para esta función.

Trabajos a realizar: Sobre un panel, cuadro o tablero distribuye, monta y conecta los componentes según se indica en el esquema multifilar de instalación. Comprueba con el polímet ro la continuidad y la inexistencia de un cortocirc uito o comunicación a masa en la instalación. Conectar a la red la imtalación colocando tres lámpar.1s iguales de 25 W y mide los valores de las tensiones VT, Vp V 1, V, y la intensidad 11 con los interruptores $2, $3 y S4 cerrados. Repite las mediciones rnn lámparas de diferentes potencias, por ejemplo: 25 W, 60 W y 100 W. Cicrrn e l Sl y mide intensidades y tensiones con: S2 cerrado y 53, S4 abiertos; S2 y 53 cerrados y 54 abierto; S2, S3 y S4 cerrados. Las regletas sin amperímetro deberán puentearse de forma que permitan el paso de la intensidad. Comprueba si las tensiones medidas sufren alguna variación a medida que cerramos inte rruptores. ¿Y las intensidades?

T

unidad didáctica 3. Instrumentos de medida elect 1ca

91

Práctica 1O

Medida de la potencia total y por receptor en un circuito mixto Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 N PE

S2

S1

S3

Material necesario para la realización de la práctica

Cantidad

Desiimación

1

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

3

Cajas de conexiones

3

Interruptores

3

Portalámparas

3

Lámparas de incandescencia

Observaciones

Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azul de- 1,5 rnm2 -

Trabajos a realizar: Sobre un panel o cuadro, distribuye, monta, conecta y prueba el circuito con los componentes indicados en el esquema multifilar. Colocar tres lámparas de 25 W, 40 W y 60 \A./ respectivamente y mide las potencias Wr, W 1, W 2 } W 3 con los interruptores S 1 y S2 cerrados y S3 abierto. Repite las lecturas con los tre) interruptores) l, 52} ':,3 cerrados. Mide con un voltímetro las tensiones U 1 y U 2 , y calcula las intensid<1des que circulan por las lámp
unidad didáctica 4

Luminotecnia

¿Qué aprenderemos? Cuáles son las magnitudes luminosas más importantes y qué relación existe entre ellas. Cómo están constituidas y cómo funcionan las principales fuentes luminosas. Cómo calcular las magnitudes principales de una fuente luminosa. Qué diferencias hay entre las distintas lámparas y sus formas de encendido. Cómo montar circuitos eléctricos con diferentes fuentes luminosas.

umdad d1dact1ca 4 luminotecnia

• ¿Qué es la luminotecnia? Un apartado fundamental en las instalaciones elcctricas de interior es el que hace referencia a la iluminación de los diferentes espacios: ¿qué sistemas y dispositivos
Flg. 4.1. 1 luz es

el ob¡eto de estudio

de la luminotecnia.

Parece evidente que para iniciar cualquier aproximación a la luminotecnia tendremos que empctar primero por el estudio de la luz. La luz es una de las múlliples formas de manifestarse la energía y la podemos definir como la energía producida por una gama de radiaúone-; electromagnéticas que la hacen perceptibles al ojo humano.

Conceptos relacionados con la luz

~2.1 ~

La luz aparece pues como un fenómeno complejo del que analizaremos su naturaleza, así como su producción y transporte; sin embargo antes de adentrarnos en su estudio será necesario conocer algunos conceptos fundamentales, como son: radiación. longitud de onda y frecuencia.

(

·~

Radiación. Es el .fenómeno por el cual se transmite la energía a través del espacio. Las radiaciones forman un espectro muy amplio de diferentes tipos de onda del que solamente son visibles una pequeñísima parte, comprendida dentro de una franja de longitud de onda muy pequeña. Una de las características mas importantes de las radiaciones visibles es el color. Q

•'

Longitud de onda. Es la distancia que separa a los puntos inicial y final de un periodo. Por similitud con la corriente alterna diremos que un periodo es la distancia comprendida entre dos máximos consecutivos, como se indica en la.figura 4.2. La longitud de onda se representa con la letra griega A. (lambda) y se mide en metros (m). Esta unidad resulta muy grande por lo que se emplea habitualmente un submúltiplo llamado nanómetro, que equivale a Ja millonésima parte de un milímetro, o sea 10-9 metros.

Fig. 4.1. Longitud de onda.

('

Frecuencia. La frecuencia de una onda electromagnética es el número de periodos que se producen en la unidad de tiempo, o sea en un segundo. De esta definición se deduce que la frecuencia es directamente proporcional a la velocidad de propagación de una energía e inversamente proporcional a la longitud de onda. La frecuencia se representa con la letra/y su unidad es el ciclo/segundo o herzio, como se indicó al definir la corriente alterna.

unidad didáctica 4. lumrnotern1a

.,2. Naturaleza, producción y transmisión Naturaleza de la luz A simple vista, parece que la luz que recibirnos durante el día es blanca y que está compuesta por una única radiación electromagnética. Nada más erróneo y lejos de la realidad , pues un rayo de luz blanca está formado por un conjunto de radiaciones de frecuencias diferentes, que abarcan toda la franja de colores del arco iris; desde el rojo al violeta.

Invisible nm

Luz visible

_,~o r,.OQ

-

........

?()()

Invisible

l(,OQ

U na forma práctica de observar este fenómeno es haciendo pasar un rayo de luz blanca a través de un prisma triangular de vidrio transparente. El resultado será similar a la observación del arco iris después de llover.

-~-.--.....---

Como indica la figura 4.3 la longitud de onda de la luz va desde 380 nanómetros para el color violeta hasta los 780 para el rojo. Para cua lquier frecuencia intermedia, corresponde un color diferente (espectro visible). Las frecuencias mayores (infrarrojos, microondas, ondas de radio) y menores (rayos ultravioleta, rayos X, gamma, etc.) no son visibles.

Fig. 4.l. Composición de la luz blanca.

Producción Desde tiempos remotos el ser humano ha buscado elementos que produjeran luz artificial, con la idea de poder realizar actividades tras la puesta del sol. Fruto de esta búsqueda, se han encontrado diversas fuentes de luz, que van desde el descubrimiento del fuego hasta las actuales lámparas eléctricas. La luz se puede producir de formas diferentes, las más usuales son por piro/11miniscencia, incandescencia y luminiscencia.

( Piroluminiscencia. Recibe esta denominación la producción de luz median-

te la combustión de determinadas sustancias. Son ejemplos de piroluminiscencia las antorchas, cerillas, velas, candiles de aceite, carburos, etc.

Colores de incandescencia Temperatura °C -

Color

400

Rojo-gris incipiente

700

Rojo-gris

900 J.100

- -

1.300

1.500

< 2.000

- --1 - --1

Rojo oscuro Rojo-amarillo Rojo claro_ ____ _ Rojo-blanco incipiente Rojo-bla nco

Incandescencia. La luz se produce por calentamiento de cuerpos sólidos al alcanzar su incandescencia. Estos cuerpos t ienen la propiedad de emitir energía en forma de radiaciones electromagnéticas al elevarse su temperatura. Como hemos visto, un cuerp o e mite luz cuando la frecuencia de la radiación oscila entre los 380 y los 780 nm. La cantidad y el color varían en función de la temperatu ra y de la superficie radiante. A sim ple vista p uede valo· rarse la radiación, y por tanto la temperatura de un cuerpo, por el color que adquiere a medida que se va calentando, esta p ropiedad se indica en la tabla.

Las fuentes de luz incandescente son las lámparas de incandescencia y las halógenas. Estas lá mparas las veremos con profun d idad en el apartado 4.4.

luminiscencia. La luz se produce a causa de la descarga eléctrica entre dos placas o electrodos en el seno de un gas o vapor met álico. Esto es posible gracias a la propiedad que poseen algunas sustancias de emitir radiaciones luminosas cuando se las somete a la acción de un campo eléctrico. Las principales fuentes luminosas que tienen su fundamento en la luminiscen· cia son las lámparas de descarga que analizaremos en el apartado 4.5.

'

umdad d1dact1ca 4. Luminotecnia

Transmisión La luz se transmite a di-;tancia a través del espacio por medio de ondas, a una velocidad de 300.000 km por segundo.

e o

Para hacernos una idea podemos comparar las ondas de transmisión de la lu1 con las que se forman en el agua a l arrojar una piedra a un estanque, en ambo) casos, sus efectos pueden percibirse a distancia. No obstante entre ambos tipos de onda existen diferencias importante.!.. Las ondas del agua necesitan este medio para su transmisión, mientras que las luminosas no necesitan ningún medio natural para ello. Por ejemplo la luz del sol atraviesa el espacio vac10 entre planetas y penetra posteriormente en nues tra atmósfera formada por multitud de gases.

s

n

s

Otra característica diferenciadora de las ondas luminosas es que se propagan en tres dimensiones: largo, ancho y alto.

a a

actividades

;,

1. \tendiendo a las diferentes longitudes de onda:

a

s

Dibuja un esquema gráfico con toda esta informadón. Explica porqué podemos ver el color y sin embargo no podemos ver las ondas de radio.

1

2. Explica las diferencias que ex.isten entre la producción de luz por incandescencia y por lum111is-

l.

1

ce11cia.

Radiación Rayo~ g.un _m _ a _ _ __ R~o,x l~s

Luz

ultraviolet,1 _ __ Vmlcta A1ul \ crdc Am.mllo Nar.mja

~-~

Jj

R~º---­

Rayo' infrarrojo'

Lon ·rud de onda (en run) O,OO<;

O,~

0,5 <;º --~-150 -too 380 U6 436 -195 495 566 566 'l89 589 6?7

627·770 -~--700-100000

4~3. Magnitudes

luminosas fundamentales

e

Antes de iniciar el estudio de las diferentes fuentes lumino-.as sera preciso aprender cuáles son las principales magnitudes de la luminotecnia, ya que ser<\ a partir de dichas magnitudes que podamos decidirnos por uno u otro sistema de iluminación a la hora de realizar un.1 instaJadón de interior.

e l.

Estas magnitudes son las siguientes: flujo o potencia luminosa, eficacia o re11· d1miento luminoso. energía o cantidad de /u;:;, intensidad luminow, ilum111ancw y·luminancia.

1.

Valores de flu·o luminoso s s e s

Flu·o (lm)

Fuente de luz rncandcscencia Fluorescencia Mercurio de alt,1 presion lial ógcn~

--

5odio de ~a presión Sodio de ~rcsión ~c~io_ _

l.380 3.200 23.000 28.000 31.500 48.000 450.000

l.

Flujo o potencia luminosa

Se define el flujo o poten cia luminosa como la cantidad de luz perceptible al ojo humano, emitida por una fuente luminosa en todas direcciones, durante u n segundo. El flujo luminoso se simboliza con la letra griega fi () y su unidad es el lumen (lm). Atendiendo a esta característica, los valores de flujo lumi noso de algunas d e las fuentes de luz más utilizada-; son los que aparecen en la tabla.

1.lmdad didacllca 4 Luminotecma

Eficacia o rendimiento luminoso

Luz visible

La cantidad de energía eléctrica transformada en Oujo luminoso es muy variable, según la fuente produc.tora. Por ejemplo en una lámpara de incandescencia sólo una pequeña parte de la energía transformada es percibida en forma de luz por el ojo humano. El resto se pierde en forma de calor u otra forma de flujo no visible. Por lo tanto, si el flujo luminoso representa solamente una parte de Ja energía consumida por la lámpara, será necesario calcular cuál es la relación entre esta energía útil y la potencia suministrada. Potenciat eléctrica

Fig. 4.4. Rendimiento de una lámpara.

La eficacia o rendimiento luminoso se define como la rel.1ción <.:ntre el flujo luminoso emitido por una fuente de luz y 1.1 potencia eléctrica suministrada a la misma. El rendimiento luminoso se representa por la letra griega eta (11) y su valor se obtiene por la expresión:

r¡ = p

Donde:

Ejemplo 1

= Plujo luminoso en lúmenes. P = Potencia eléctrica en vatios.

lCuál será el rendimiento de una lámpara de l 00 W de potencia si emite un f1u10 luminoso de 8.500 lúmenes?

17 =~ - 8500 lm P 100 \V

= 85 lm / W

. .. Energía luminosa o cantidad de luz

De forma análoga a la energ1a electrica, la cantidad de luz o energía luminosa se define como la cantidad de flujo luminoso em1t1do por una fuente de luz.en la unidad de tiempo, o sea, en un segundo. Se representa por la letra Q y su unidad es el lumen · segundo. Su cálculo se reali7a mediante la formula:

Q=·t Donde:

= Flujo luminoso en lúmenes. I

= Tiempo en segundos.

Ejemplo 2 lQué cantidad de luz emitirá una lámpara cuyo flujo luminoso es de 1380 lúmenes s1 funaona durante l O días a razón de 5 horas dianas?

t = l O días · 5 h/dfo · 3600 s/h = 180.000 s. Q = • t = 1380 lm · 180.000 s = 2'184 · 105 /m · s

unidad didáctica 4. l uminotecnia

1

l

Flujo luminoso

4 ).

Intensidad luminosa

Como hemos visto, una fuente de luz, por ejemplo una bombilla, irradia su flujo luminoso de manera uniforme en todas las direcciones del espacio. Si queremos conocer cómo se distribuye este flujo en cada una de estas direccio nes, necesitaremos una nueva magnitud: la intensidad luminosa. La.figura 4.5 nos muestra de forma esquemática la diferencia entre flujo e intensidad luminosa. Por lo tanto podemos definir la intensidad luminosa como la cantidad de flujo luminoso emitido por una fuente luminosa por unid.td de angu lo sólido en una dirección concreta.

Intensidad luminosa

La intensidad luminosa se simboliza con la letra T y su unidad es la candela (cd). Se calcula mediante la igualdad: Fig. 4.5. Diferencia entre flu10 e 1ntens1dad luminosa.

Ejemplo 3 lCuánto vale la intensidad 11nosa de un foco s1 emite u~ flujo luminoso según la tabla de 31 .500 lúmenes en ur ángulo de 60 estereornda:ies?

315UO/m

GOsr

525 cd

r-

Donde: = Flujo luminoso en lúmenes. ro = Valor del án gu lo sólido en estereoradianes.

lluminancia Para ayudarnos a comprender este concepto analicemm lo que ocu rre cuando iluminamos con una linterna dos objetos situados a diferentes dist.mcias. Podemos comprobar que si ponemos una cartulina delante de la linterna veremos un círculo pequeño pero de luz muy intensa, sin embargo, si iluminamos una pared lejana veremos un círculo grande pero poco il uminado. De esta experiencia podemos deducir que la iluminancia es la relación que existe entre el flujo luminoso de una fuente de luz y la superficie en la cual incide.

~i:J

e



I

~:=n Pared

La iluminancia se representa por la letra E y su unidad es el lux (lx) y su cálculo se realiza mediante la fórmula:

E=.!!?._

s

Donde:

E - Iluminancia en lux.

J = Flujo luminoso en lúmenes.

Fig. 4.6. 1ncepto de iluminancia.

S

= Superficie en m2.

Como puede verse en la Jigura 4. 7, el lux se define como la iluminancia que presenta una superficie de 1 m2 cuando recibe un flujo luminoso de l lumen.

Ejemplo 4 51 el foco del eiemplo 3, ilumina una superficie de 5 m2, lcuánto vale la iluminanc1a?

3 1500 lm 6300 lux

S

5 m2

,.,

l m2

'\' '

'

,'~~ 1 lux ~\\ _',,.>' _,"'

--~"-"' ¿_

~

" ,,

,, /;

- - - -

-

---- -

...

-

-- -

_J

l lumen

Fig. 4.7. Definición de lux.

ll___~_______

L_um~in_o_te_cn_i_a ~~-~~---~-~---~-------------~--~--~---JfL~

u_n_ •d-ad__ d-id_a_c t-ic_a_4__

____

6. Luminancia Todas las magnitudes estudiadas se refieren a las fuentes luminosas, o a la luz que llega a una superficie. Ahora vamos a hablar de la luz que llega al ojo, y que por lo tanto vemos, sin importar su procedencia. La magnitud que nos indica este parámetro es la luminancia. Por tanto la luminancia, se define como la relación entre la intensidad lumi nosa y la superficie aparente vista por el ojo en una dirección determinada.

Fig. 4.8. Luminancia.

La luminancia se simboliza con la letra L y su unidad es la candela/metro cuadrado (cd/mZ). La.figura 4.8 nos ayuda a deducir la fórmula para calcular el valor de la luminancia, efectuando los siguientes pasos:

sa

cosa - S¡

Superficie aparente (Sal

~

S0

=

S1

•

cosa

L = ----S1 • cosa

4

Donde: I =Intensidad luminosa en candelas. S =Superficie en m2. a= Angulo de la radiación luminosa.

11

Es importante destacar que sólo vemos luminancias, no iluminancias.

111

l

d lá

s.

o,

re

Ejemplo 5 El foco del ejemplo 3 que tiene una intensidad luminosa de 525 candelas está orientado hacra una pared de 20 m2 con un ángulo de 60°. LCuánto vale la luminancia?

L=

I

52 • cos a

_

525 cd 20 . 0,5

525 cd

2om2 • cos 60º

525 cd 10

52,5 cd/ m2

Otras características de las fu entes 7 3 • • • de luz Además de las diferentes magnitudes, existen otras características que será necesario tener en cuenta a la hora de elegir las fuentes de luz más adecuadas. Entre ellas diferenciaremos entre la duración y la depreciación del flujo.

G aras Vida útil

----R'

_ ln_ ca_ nde_ sc_en_ cia ~---+---~ l.O ~O~ O_h_ __

Fluorescente 2.500 h 25.000 Mercurio - - h- - - Halo gen u ros _ _ __ l___l t.000 h _ __ ---~-

Sodio a alta presión Sodio a baja presión

.L._33.000 h 1 23.000 h

Duración o vida de una lámpara. Se pueden utilizar dos criterios:

o o

Vida promedio. Es el tiempo transcurrido hasta que fallan el 50 o/o de las lámparas de un lote. Vida útil Es el más utilizado. Se trata del número de horas estimado tras el cual resulta más rentable proceder a la sustitución de una lámpara que mantenerla funcionando.

Depreciación del flujo. Se refiere a la disminución del flujo luminoso con el tiempo emitido por una lámpara

6.

re ci

unidad d1dáct1ca 4 Lumrnotern1a

actividades J. Como

resumen de los conceptos tratados en este Jpartado, completa la tabla sigu iente: Magnitud Hu10 luminoso

¡;fi:ia luminosa '.uminos.i

1-.n~·

1

Unidad

Símbolo

1

Definición

!----+---- -~--------

lntensa.l.id luminos

Calcula: a) Intensidad que tomamos de la instalación para elegir el magnetotérm1co apropiado. b) ¿Cuánto vale la potencia aparente?

7. Para mejorar el rendimiento de la instalación eléc-

trica del ejercicio 6, incorporamos condensadores consiguiendo de esta forma u n cos cp = 0,85. Calcula: a) la nueva intensidad absorbida d e Ja red. b) ¿Cuánto vale la nueva potencia aparente?

4. En un local destinado a oficin as, instalamos l Opun-

tos de luí' de 100 W y 4 de 60 W, todos ellos alimentados con 230 V de tensión. Sabiendo que se colocarán !Jmparas de incandesc.encia cuyo e.os cp 1, cakula la intensidad que tomaremos d e la red.

5. Si las lamparas del ejercicio anterior no fueran de incandescencia sino de descarga y por tanto el cos cp =

o.-. ¿Cu.11 sera el valor de la intensidad absorbida de la red?

6. L'n taller eléctrico lo iluminamos con 60 tubos fluorescentes de 20 W cada uno. Si el cos cp de la instala-

S. Iluminamos un Local de 30 m 2 con tres lámparas de vapor de mercurio que emiten u n flujo luminoso cada una de 21 .000 lm, con una eficacia de 60 lm/W. Calcula: a) Potencia de cada lámpara. b) Potencia total instalada si Ja tensió n de la red es de 230 v.

c) Si la tensión de la red es de 230 V y el cos

ción vale 0,6 y la tensión es de 230 V.

~

Fuentes de luz incandescente

Como hemos visto las fuentes de luz incandescente son aquella, que producen luz a partir de la incandescencia de cuerpos sólidos, al ser atravesad os por u na corriente e léctrica. Las principales fuentes d e luz que fun cionan mediante el procedimiento de incandescencias son las lámpara\ de incandescencia y las lámparas halógenas.

4 1. Lámparas de incandescencia Del conjunto de lámparas existentes en la actualidad, la de incandescencia fue la primera forma d e generar luz partiendo de la energía eléctrica.

Principio de funcionamiento El principio de funcionamiento está basado en Ja emisión de radiaciones visibles al ojo humano, d ebido al aumento de temperatura que experimenta un hilo conduc tor muy fino y de resistencia elevada, cuando es atravesado por una corriente eléctrica. Un ejemplo de este tipo de lámparas lo encontramos en las bombillas para el alumbrado doméstico.

unidad d1dactica 4. Luminotecma

Componentes de la lámpara de incandescencia Lafigura 4.9 nos muestra los componentes principales de una lámpara de in· candescencia, com o las utilizadas para la iluminación general y doméstica. Dichos componentes se describen a continuación:

Ampolla o bulbo. huna cubierta de vidrio que da forma a la lámpara y pro·

tege el filamento de la atmósfera exterior evitando su destrucción y permitiendo la evacuación del calor emitido. El vidrio puede ser transparente, blanco translúcido o de colores, en este último caso proporciona luz dt color en lugar de la típica luz blanca.

Filamento. Lo constituye un conductor de pequeno diámetro de wolframio o tungsteno que poseen un valor alto de resistividad eléctrica y muy alt¿ temperatura de fusión, superior a 3.000 °C. Para mejorar la eficacia lumi· nosa de las lámparas se arrolla el filamento en forma de doble espiral. Ampolla Filamento Hilos conductores

Gas de relleno Soporte

Vástago

'

Sujeción del filamento. El filamento está fijado en el inte-

rior de la lámpara mediante un 1·ástago de vidrio hueco, dos hilos conductores y varillas de soporte. El vástago de vidrio constituye un excelente aislante eléctrico para los conductores que alimentan el fila ment o. La cavidad interior se utiliza para hacer el vac10 de la ampolla y para llenarla de gas en algunos casos. Los hilos conductores transportan la electricidad desde el casquillo hasta los soportes del filamento.

Casquillo

Las varillas de soporte del filamento son de molibde no, material que soporta hien las alta'> temperaturas 1 no reacciona químicamente con el material del fila mento.

Fig. 4.9.

Composición de una lámpara de 1ncandescenoa.

La tu

Gas de relleno. Actualmente la ampolla se rellena con un gas inerte, e:.pt

cialmente el argón y el nitrogeno, pues con ello se consigue reducir la e~a poración del material del filamen to y así prolongar la vida de la lámpara v mejorar su flujo luminoso.

Casquillo. El casquillo cumple básicamente dos funciones: la sujeción de la

lámpara y la conexión del filamento a la corriente. Por este motivo esta fabricados con materiales conductores como el latón, el aluminio o el níquel.

Fig. 4 .10.

Casquillo rosca Ed1son.

El tipo de casquillo más usual es el de ro\ ca Edmm (E ), aunque también St utiliza el de bayoneta (B). Esto es importante a la hora de denominarlos, ya que se utiliza la inicial de la clase, seguida del diámetro en milímetros. Po• ejemplo, una lámpara E40 se refiere a una con casquillo ldison de 40 mrr _ _ de diámetro.

Características La energía consumida por una lámpara de incandescencia se transforma en su mayor parte en calor por lo q ue su rendimiento luminoso es muy bajo. D hecho es la más baja de todas las lámparas y es del orden de 8 lm/W para lám· paras de pequeña potencia y de 20 Jm/W para las de gran potencia. Su dura· ción, también es reducida, alrededor de las 1.000 horas.

Fig. 4.11 .

Casquillo de bayoneta.

Sin embargo como contrapartida hay que destacar la extraord inaria calidad de la luz q ue emite, ya que su espectro de emisiones es continuo, esta caractens tica permite una reproducción cromática excelente. También es destacables facilidad de instalación y reposición, así como su versatilidad. Estas caractem· ticas la convierten en las lámparas con mayor tipo de aplicaciones, especial mente en el alumbrado del hogar.

~

a 9.

sig

10. 11.

ven

12.

J,'lm

unidad didáctica 4. Luminotecnia

Lámparas halógenas

n-

Las lámparas halógenas son lámparas incandescentes con filamento, generalmente de wolframio, que e n su interior contienen una atmósfera gaseosa formada, además del gas inerte, por un halógeno o un halogenuro metálico como el yodo, el doro o el bromo. El halógeno permite reparar autom.tticamente la p érdida de partículas del wolframio y consigue minimizar los efectos de su desprendimiento. De esta manera se consigue:

:a. ·o-

n1-

te, de

Alcanzar temperaturas más elevadas con dimensiones más pequeñas. C Aumentar la eficacia luminosa. Prolongar la vida media de la lámpara. e;;

1io

lta

La tabla siguiente muestra algunos valores comparativos entre los diferentes tipos de lámparas de incandescencia estudiadas.

ni-

teCU,

ntc

1.1

cío

;.

Valores com arativos entre lám aras de incandescencia Conce to Temper,llura del filamento Eficacia luminosa

2.500 °C 7,5 ~ 11 lm/\\' 10 20 lm/\\ 1.000 h - - - - ---¡-:Qoo h

Vida n1cd1a --PérdidJ del calor

~ciÓn

:;d

Radiación /convención

Lám ara haló ena "> 2.500 °C "> 22 lm.'\\ 2.000 h Radiación /convención

Podemos distinguir entre dos tipos de lámparas halógenas, las lámparas de casquillos cerámicos y las de doble envoltura.

pcv.1-

Las lámparas halógenas de casquillos cerámicos está n formadas por una ampolla cilíndrica de cuarzo, en cuyo interior se encuentra el filamento de tungsteno envuelto en una mc1cla de gas inerte y un halógeno.

LdS ldmpard~ de doble envol:..;a disponen de casquillos normalizados del tipo E27 ~40, por lo que se pueden adaptar a los portalámparas convencionales destinados a iámparas de incandescencia.

En las lámparas de doble envoltura, el tubo de c uarzo está situado en el interior de un segundo tubo de vidrio normal, que tiene la función de protegerle y proporcionarle el equilibrio térmico que necesita. Otras características de este tipo de lámparas, respecto a las lámparas incandescentes convencionales es que al ser más pequeñas se pueden utilizar con luminarias m ás pequeñas, y que emiten una luz m ás blanca y brillante. Todo ello las convierte en idóneas para interiores de viviendas, comerc.ios,
e la tán > el

Además existen otro tipo de lámparas halógenas, de tensión m ás elevada, adecuadas para la conexión directa a una red de 230 V. Se utilizan cuando se nece sila gra n cantidad de lu1 y se dispone de un espacio muy reducido por ejemplo para proyectores, alumbrado de escaparates, etc.

1 SL

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Por

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1

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ím .tra

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es

9. Analiza diferentes tipos de lámparas de incandescencia convencionales y halógenas, completando la tabla siguiente:

_ Tipo ~otencia -

I Flujo

1

Dimensiones

Eficacia -

Cas.9.._uillO

, Posibles~licaciones 1 1

--

10. Expltc..t detalladamente qué significa que una bombilla es E27 150 W. Describe sus características. 1 de :ns

e su :rís:ia l

11. Elabora una tabla comparativa entre las ventajas e inconvenientes entre las lámparas de incandescencia con H·ncionales y las halógenas para su uso en instalaciones de inten o r.

12. Entra en la página web de fabricantes de bombillas y busca las últimas innovaciones en lo que se refiere a :amparas incandescentes.

unidad didáctica 4. Luminotecnia

Fuentes de luz luminiscentes. Las lámparas de descarga Las fuentes de luz luminiscentes son aquellas en que la luz producida se o tiene por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos. Como hemos indicado, las principales fuentes luminosas que tienen su fundamento en la luminiscencia son las lámparas de descarga.

Principio de funcionamiento La luz, mediante luminiscencia, se consigue al establecer una corriente eléctrica entre dos electrodos, situados en el interior de un tubo lleno de gas o vapor ionizado, como muestra la.figura 4. J2. La diferencia de potencial entre los dos electrodos, provoca un flujo de electrones en eJ interior del tubo, que al chocar con los átomos del gas que contiene el tubo o la ampolla desplazan de sus órbitas a los electrones del gas ionizado absorbiendo energía. Pasados unos instantes, los electront1 desplazados vuelven a su posición inicial, liberando la ener· gía tomada con anterioridad, en forma de radiaciones, principalmente ultravioleta.

Electrodos

Fig. 4.12. Esquema de funcionamiento.

Fig. 4.13. Partes principales de una lámpara de descarga.

Recubriendo el tubo con sustancias fluorescentes, se mejora la reproducción de los colores y se aumenta la eficacia de las lámparas por conversión de las emisiones ultravioletas en luz visible.

.S.2. Componentes de una lámpara de descarga Las formas de las lámparas de descarga son muy variadas, en función del tipo de lámparas que sean, no obstante, en general, todas tienen una serie de ele· mentos comunes como son: Ja ampolla exterior, el tubo de descarga, los electrodos, el gas y e] casquillo.

Ampolla

Tubo de

"'o

"'O

o

t;

w Q)

.,...._--- descarga Gas

La ampolla exterior. Está presente en todas las lámparas excepto en las fluorescentes. Básicamente se trata de un elemento de protec ción relleno con gas inerte o al vacío, que puede tener diferente¡ formas. En algunos casos se recubre su cara interior con sustan· cías fluorescentes que filtren y conviertan las radiaciones ultravio lelas en luz visible. El tubo de descarga. Se trata de un cilindro hueco, donde se produ-

cen las descargas eléctricas entre los electrodos. Está relleno de ga~ habitualmente vapor de mercurio o sodio a alta o baja presión. E tipo de gas y su presión determina las propiedades de la lámpara

Los electrodos. Los electrodos son aquellos elementos situados en e. interior del tubo, entre los cuales, se producen las descargas el& tricas. Generalmente son de wolframio, recubiertos con sustancia! que facilitan la emisión de electrones en e l tubo. La conexión al red eléctrica se realiza mediante el casquillo y el portalámparas.

l~~-~~--u_n_1d_a_d_d_1d_a_c1-ic_a_4~Lu_m_1_n_o1_e_cn_ia~~~~~~-~-~-~--------~~-~___, 4.5.l. Clasificación de las lámparas de descarga Según el gas utilizado y la presión de la ampolla, tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una
Lámparas de vapor de mercurio Baja presión

Lámparas fluorescentes

Alta presión

Lámparas de vapor de mercurio · Lámparas de luz de me1cla · Lámparas con haloge nuros metálicos

Lámparas de vapor de sodio o

Lámparas de vapor de sodio a baja presión Lámparas de vapor de sodio a alta presión

Lámparas fluorescentes Estas lámparas no disponen de ampolla exterior y se presentan como un tubo cilíndrico de vidrio, de diámetro normalizado y longitud variable segun 1 potencia. El tubo está relleno de gas inerte, para facilitar el encendido y el con trol de la desca rga de electrones, y vapor de mercurio a baja presión. La emisión de luz mediante lámparas fluorescentes consiste en que determinadas sustancias luminiscentes. al ser excitad as por la radiación ultravioleta del vapor de mercurio a baja presión, transforman esta radiación invisible en otrd de onda más larga que se e ncuentra dentro del espectro visible. A este efecto contribuyen de manera decisiva los polvos fluorescentes que recubren su inte rior.

Electrodo

co

Tubo de descarga

e e Flujo de electrones e - - - - - - --- e e --------- e Recubrimiento fluorescente

Fig. 4.16. Lámpara fluorescente.

Casquillo

Fig. 4.17. Componentes de una lámpara fluorescente.

Las lámparas fluorescentes se caracterizan por una eficacia luminosa elevada} una du ración de vida larga y están especialmente indicadas para aquellos luga res donde se necesite una iluminación de calidad como son oficinas, salas. escuelas, talleres, comercios, industrias, etc. Los colores de luz que emiten las lámparas fluorescentes son el blanco de luz diurna, el blanco cálido, el blanco fno y el blanco universal. Actualmente los modelos más utilizado~ tienen potencias de 18 W, 36 W y 58 \\ con una longitud variable con la potencia y un diámetro de 26 mm.

Fig. Lárr

a al

unidad d1dacuca 4 luminotecnia

<' El gas. El tubo de descarga se llena con una mezcla de vapor de sodio o mer-

curio y gas inerte. Esta mezcla además de determinar las propiedades de la luz, ejerce otras funciones que contribuyen a la mejora del funcionamiento de la lampara.

El casquillo. Tiene las mismas funciones que en otros tipos de lámparas. Además de los de rosca Edison y bayoneta, los tubos fluorescentes utilizan el sistema biclavillo, basado en espigas con dos contactos en los extremos. Además de estos componentes principales, las lámparas de descarga necesitan para su fu ncion amiento del concurso de dos elemen tos auxiliares: el cebador y el balasto o reactoncia.

\ r

El cebador. Está formado básicamente por dos electrodos o láminas separadas, situadas dentro de una ampolla de vidrio con gas neón a baja presión. Estos electrodos se dilatan y unen por la acción del calor. Al conectar el circuito a la red se provoca un pico de tensión entre los electrodos del tubo situados en el interior de las 1<1mparas. Esta punta de tensión se necesita para que comience la descarga de electrones y vencer así la resistencia inicial del gas al paso de la corriente eléctrica.

a r

l, D

Fuera de la ampolla se encuentra un condensador de pequeria capacidad que tiene por mr":>ión absorber la energia de ruptura en la apertura de las láminas; el conju nto se protege con un cilindro de aluminio o plástico en cura parte inferior se sitúan los contactos o patillas.

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-

¡,

·-e

Actualmente existen cebadores electronicos muy seguros, que reducen prácticamente a Ja mitad el tiempo de encendido y su vida útil es muy superior en comparación con uno normal.

~

Fig. 4.14. 1•badores.

El balasto o reactancia. Es un dispositivo que cumple varias misiones: Proporciona la corriente de arranque o prccalentamiento de los filamentos para conseguir de éstos la emisión inicia] de electrones.

o

Suministra la tensión de salida en vacío suficiente para hacer saltar el arco en el interior de Ja lámpara.

·:-

(

Limita la corriente que atraviesa la lámpara a los valores adecuados para un correcto funcionamiento.

n

-

•s

Fig. 4.15. Reactancias.

s

a

Tam bién hoy día existen reactancias electró nicas que mejoran considerablemente el rendimiento del equipo. Su menor pérdida de potencia, reduce el consumo de energ1a en comparación con una normal.

unidad d1dáct1ca 4. Luminotecnia

La eficacia de eslas lámparas depende de muchas variables, las más importantes son las siguientes:

La potencia de la lámpara.

le .s.

(

El tipo y presión del gas de relleno.

1-

~

Las propiedades de la sustancia fluorescente que recubre el tubo. La temperatura, debido a la enorme influencia que ésta tiene sobre la producción de rayos ultraviolela. La humedad, que puede variar la carga electrostática de la superficie del tubo.

Esta eficac.ia oscila, dependiendo de las caractensticas de cada lámpara, aproximadamente entre los 40 y 90 lm/W. La vida media de estas lámparas se sit(1a entre las 5.000 y 7.000 horas, aunque esto depende del número de encendidos y del desgaste que sufra la sustancia emisora que recubre los electrodos.

Lámparas fluorescentes compactas Este tipo de lámparas tienen similares características y el mismo principio de funcionamiento que las lámparas fluorescentes convencionales, pero su tamaño es más pequeno y el cebador va incorporado a la lámpara.

)0

la

Se fabrican en cuatro potencias 5 W, 7 W, 9 W y 11 W, y comparten las mismas propiedades que sus hermanas mayores, especialmente una elevada eficacia luminosa, del orden de 45 a 79 lm/W, y una duración de vida larga (6.000 horas).

:i-

a.el ra to e-

Fig. 4.18. .ámpara fluorescente ompacta.

Con estas características, estas lámparas se muestran como eficaces sustitutas de las lámparas
Lámparas de vapor de mercurio a alta presión En estas lámparas la descarga se produce en un tubo de descarga que contiene una pequeña cantidad de mercurio y un relleno de gas inerte para asistir al encendido. Cuando aumentamos la presión del vapor de mercurio en el interior de una lámpara, disminuyen las radiaciones ultravioletas y aumentan las emisiones en la 1ona visible, emitiendo luz violeta, azul, verde y amarillo, pero carente de radiaciones rojas. Para subsanar esta circunstancia, se añaden sustancias fluorescentes que mejoran las caractensticas cromáticas de las lámparas. Sin embargo su uso se reserva para lugares donde la exigencia cromática no sea primordial como naves industriales, calles, etc.

Ampolla

--- ~

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Fig. 4.19.

Lámpara de mercurio 1 alta presión.

Casquillo

El encendido se realiza por ignición mediante un electrodo de arranque, mientras que un electrodo principal ioniu el gas inerte contenido en el tubo. La duración del encendido es de casi cinco minutos, el tiempo de ca lentamiento necesario que necesita la lámpara para vaporizar la totalidad de mercurio. Además necesitan balasto externo para estabilizar la corriente de la lámpara.

Estas lámparas tienen una eficacia que oscila entre los 40 y 60 lm/W, siendo su vida media útil de unas 8.000 horas. La tensión de encendido oscila entre los 150 y 180 V, permitiendo la conexión directa a la red monofásica de 230 V sin necesidad de elementos auxiliares.

unid d d1dácf1ca 4 LUmmotecn1a

Lámparas de luz de mezcla Ampolla Soporte

Resisten cía de arranq_u_ e_

Se trata de un tipo de lámpara de descarga de vapor de mercurio a alta presión con algunas características de una lámpara de incandescencia. No dispone de un balasto exterior, sino que viene incorporado en forma de filamento conectado en serie con el tubo de descarga. De esta manera, estas lámparas pueden sustituir a las lámparas de incandescencia sin necesidad de modificar las instalaciones. Como resultado de la combinación entre la lámpara de mercurio y la lámpara de incandescencia, la l<~mpara de mezcla dispone de una eficacia luminosa entre 20 y 60 lm/ W y un buen rendimiento en la reproducción del color.

_,

A pesar de que la composición de los gases de relleno se ha

modificado para proteger la duración del filamento, la sensibilidad de este elemento acaba determinando la duración de la lámpara, que dispone de una vida media en torno a las 6.000 horas.

Fig. 4.20. Lámpara de luz de mezcla.

Sus caractensticas la convierten en idónea para espacios donde se necesite un mayor flujo luminoso como plazas, garajes, etc.

Lámparas con halogenuros metálicos Se puede considerar como un tipo de lámpara de descarga de mercurio a alta presión, pero en este caso, el tubo de descarga contiene, además del mercurio, una cantidad de haluros metálicos como el sodio, litio, talio, indio, cte. Siendo estos los protagonistas de Id emisión de la lu.c. Cada una de estas suslancias aporta nuevas líneas al espectro luminoso, pudiéndose diferenciar diversos tipos de lámparas en función de los metale5 que se combinen. Esta combinac.ion permite una reproducc1on cromatica exceknte y una buena eficacia luminosa, del orden de 80-100 lm/W. Su vida media aproximada es de 10.000 horas.

Lá

Estas prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para Ja iluminacion de instalaciones deportivas, retransmisiones de TV, estudios de cine, pro yectores, etc.

Ampolla

.,., o o

"tl

Q.J

¡¡¡

Fig. 4.21 . Lámpara con halogenuros metálicos.

Tubo de descarga Soporte de montaje

Casquillo 1

Para su funcionamiento requiere de cebador y balasto y necesita un periodo de entendido de diez minutos aproximadamente, tiempo que tarda en estabili zarse la descarga.

Lám

unidad drdact1ca 4 luminotecnia

Lámparas de vapor de sodio a baja presión Al ser una lámpara de descarga de baja presión, la luz se produce especialmente a travéi; de loi; polvos fluorescentes activados por la energía ultravioleta de la descarga, en este caso de sodio. Al igual que las demás lámparas de descarga, desde que se inicia la descarga hasta que empieza a emitir luz, transcurren varios minutos.

e e e n. e

La radiación que produce tiene un color amarillo, siendo esta caractcnstica monocromática su principal inconveniente; as1 pues, desde la perspectiva de la reproducción del color, este tipo de lámparas será la menos valorada. Sin embargo la gran ventaja de estas lámparas es su eficac.ia elevada, del orden de los 160 180 lm/W y su duración (su vida media es de 15.000 horas). Estas características convierten a estas lámparas en apropiadas para su uso en alumbrados públicos y decorativos.

n.

a

En estas lámparas el tubo de descarga tiene forma de U de vidrio con un recubrimiento especial para disminuir las pérdidas por calor y reducir el tamano de la lámpara. Para facilitar la concentración y vaporización del sodio a la temperatura más baja posible, al tubo de descarga se le practican unas pequeñas hendiduras. Puntos de condensación del vapor de sodio

Tubo de descarga

a

•, )

., s a

Fig. 4.22.

Lámpara de vapor de sodio a baia presión.

Casquillo

Electrodos

Ampolla

)

Lámparas de vapor de sodio a alta presión Con este tipo de lámparas se consigue un excelente equilibrio ent re calidad en la reproducción del color y eficacia luminosa. Por lo que respecta al espectro que emiten, debido al exceso de sodio en el tubo de descarga, proporcionan una luz mucho más agradable que la producida por las lámparas de baja presión. A pesar de ello se mantienen las ventajas que estas aportan como la eficacia luminosa, de 100-130 lm/W, y su duración, alrededor de las 20.000 horas de vida media. Estas caractensticas convierten a esta o, lámparas en útiles para la iluminación tanto de interiores como exteriores y también para decoració n. La tensión de encendido de estas lámparas es muy elevada, ya que necesitan un impulso entre 1,5 y 5 kV.

Tubo de descarga

Fig. 4.21.

Lámpara de vapor de sodio a alta presión

Ampolla

casquillo

unidad didáctica 4 luminotecnia

4.5. . Características de lámparas de descarga A modo de resumen agrupamos en la tabla siguiente las características más importantes de los diferentes tipos de lámparas de descarga: flujo luminoso, eficacia y vida promedio (no confundir con vida (1til):

Caracteristicas de las lám aras de desear a 1 T ipo de lámparas 1 Fluorescentes Lu1 de me?<:la

Flujo

lm

3.200 23.000

Mercurio a ,1lta~s1t'l1l28.000 Halogenuros metálicos 3 1.500 ~odio a baja _presión 48.000 Sodio a alta presión 450.000

Eficacia

Vida promedio (horas)

lm/W

12.500 40+ 90 20 + 30 9.000 ---t--40 + 60 25.000 - - --- - - - - - 80 + 100 11.000 )60 + 180 23.000 _._ 100 + 130 20.000

----

__

__

Luminarias

o ex

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111

Ti u

En la instalación de cualquier sistema de iluminación las lámparas se instalan dentro de unas envolventes que tienen varias funciones: sostener la lámpara y conectarla a la corriente, función estética y orientar y distribuir el flujo luminoso. En relación con esta última función puc.kmos identificar diferentes tipos de luminarias: difusoras, ref1e1..toras y refractarias.

Difusoras. Permiten aumentar la superficie de la fuente de lu1 y distribuir uniformemente el flujo luminoso en todas las direcciones. Además sirven para evitar el efecto de deslumbramiento.

Esq Est~

co) lo e

par·

Reflectoras. Con ellas podremos regular el ángulo de radiacion luminosa, concentrando o abriendo el flujo luminoso. Refractarias. Estfo disenadas para orientar los rayos luminosos en las direc1..iones que se requiera.

actividades 13. Completa la tabla siguiente relativa a las diferentes aphlaciones de cada tipo de lámpara, justificando tu respuesta. Si es neu:sario puedes buscar información adicional. Tipo de lámparas Fluorescente' l.u1 de me1cla

.

11

11

l

1

Aplicaciones

iT

1

1

Justificación

15. Por grupos informaros en tiendas especializadas sobre los diferentes tipos de lámparas que se utilizan p.1ra instalaciones de interior de viviendas.

16. Por grupos, buscad información en páginas web de fabricantes de lámparas, acerca de las innovaciones en cada tipo de lamparas de descarga (cada grupo ur. tipo de l<ünpara ) y exponcdlas en clase.

Fig. i

unidad didáctica 4. Luminotecnia

109

El proyecto ¡ - - - - - - - - - - - - - - - - ¡ Normas de dibujo eléctrico Objeto

L 1 N PE

En la representación de instalaciones de interior existen tres apartados que hacen referencia específica a los circuitos eléctricos y que cualquier profesional electricista utilizará habituaJmente, motivo por el cual deberá conocer y manejar con soltura. Estos tres apartados son: los esquemas eléctricos, los planos de instalaciones eléctricas y la simbología eléc1rica.

Tipos de esquemas eléctricos Una instalación eléctrica la podríamos definir como un conjunto de componentes conectados entre sí por medio de conductores. fatas instalaciones las representaremos de manera simplific.,1da mediante esquemas eléctricos. Existen diferentes tipos de esquemas, a continuación se enumeran y detallan cada uno de ellos, así como sus diferentes aplicaciones.

Esquema funcional Este tipo de esquema nos muestra el circuito eléctrico y la función de cada uno de los componentes que lo constituye (figura 4 24 ). Es uno de los utili1ados para la confección de un proyecto eléctrico. L1 ---.~-----.---

S1

E1

E1

Xl

S1

base de enchufe

2P+T

Fig. 4.25. Esquema circuital o multifílar.

Esquema unifilar Los esquemas anteriores son multifilares, porque en ellos se dibujan todos los conductores, en cambio, el esquema unifilar es aquel que nos indica el trazado de los conductores de una misma canalización o tubo, con una línea única. Generalmente para indicar la cantidad de condu(. tores que existen, se dibujan tantas líneas inclinadas como número de conductores; sin embargo para simplificar, se puede dibujar una sola línea inclina da con una cifra, que indica la cantidad de conduc tares (figura 4.26). Al igual que el esquema circuital es muy útil para la realización de las practicas de taller. ·

X1

N--------+-

PE- - - - - - - - + Fig. 4.14. Esquema funcional.

Esquema circuital o multifilar En él se detalla el cableado de la instalación eléctrica, tal como se realizaría en la práctica c.on todos sus componentes (figura 4 25). r~te tipo te será muy útil como ayuda cuando realices las prácticas de taller sobre un tablero.

E1

Fig. 4.26. Esquema unifilar.

X1

110

unidad didact1ca 4. Luminotecnia

Planos de instalaciones Para la representación completa de una habitación, una planta o un edificio se precisa disponer de toda la información simplificad.1, para ello se utilizan los planos de instalaciones. En función de la informacion que se desee represent.ir se pueden u ti litar diferentes tipos de planos, los m<1s utilizados son los de pers· pectil'a y los de planta.

Plano de la instalación eléctrica en perspectiva del local o habitación Se obtiene al dibujar el esquema unifilar sobre el plano en perspectiva del 101.al o habitación correspondiente (figura 4.27). Nos facilita una visión 1.asi real del trazado de los conductores y situación de los componente<> de una instalacion eléctrica de un local o habitacion, antes de realizarla.

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E1

a

o

b c

d X1

3.

p

a

Fig. 4.27. Plano en perspectiva de la instalación eléctrica de una habitación.

b)

Plano en planta de la instalación eléctrica del local, habitación o vivienda X1

Se obtiene al dibujar el esquema unifilar sobre el plano en planta del local, habitación o vivienda correspondiente (figura 4.2b). l:.s utilizado conjun tamente con el esquema funciona l para la confelción de un proyecto eléctrico. d)

s.

E1

Simbología eléctrica Fig. 4.28. Plano en planta de la 1nstalac16n eléctrica de una habitación.

La simbología eléctrica normalilada que utilizaremos se encuentra en las diferentes unidades didác.t1 cas, especialmente en la tabla 1 correspondiente a la Ul\ID \O DIDACTI<. ·\

l.

unidad d1dáct1ca 4. Luminotecnia

Autoevaluación 1. La luz que percibimos un día de sol está formada

por: a) Un conjunto de radiaciones de frecuencias diferentes que van del rojo .11 violeta.

6. El funcionamiento de una lámpara de descargt1 consiste en: a) Calentar a 300 °C dos filamentos para establecer una corriente entre ambos.

b) Una radiación blanca, de frecuencia única emitida poi el sol.

b) Calentar un filamento aproximadamente a l.200 °C para que irradie luz.

e) Una h11 emitida por el sol que se pone blanca al

c) Establecer una c.orrientc eléctrica entre dos elec troclas situados en el interior de un tubo lleno de gas o vapor ionizado.

pasar por las nubes.

d) No es cierta ninguna de las definic.ioncs anteriores.

2. 1-.l flujo o potencia luminosa de una fuente de luz

es:

a) La cantidad de energía eléctrica consumida por

una lampara.

b) La cantidad de luz pen.ibida por el ojo humano durante un segundo.

e)

[;s Ja radiación entre la luz visible y la no visible de una lámpara.

d) :\o es cierta ninguna de las tres afirmaciones anteriores.

3. La eficacia o rendimiento luminoso de una lám-

para expresa la relación entre: a) El tamaf10 de Ja lámpara y la resistencia de su filamento.

b) La resistencia del filamento y la intensidad que lo atraviesa. c) La tensión aplicada y l,1 intensidad que circula. d) El flujo luminoso emitido y la potencia eléctrica consumida.

4. El lux es una unidad de: a) Radiación electromagnética.

b) Fluorescencia. c) Iluminancia. d) Incandescencia.

d) Provocar descargas fuertes de tensión entre electrodos de un tubo.

1. La n11s1ón del cebador en una instalac.ión con íluoresccntes es: a) Provocar un pico de tensión v facilitar el encen dido. b) Limitar el paso de intensidad.

c) Reducn la tensión para que dure más d tubo. d) Proteger de cortocircuitos el íluorescentc.

8. La reactancia en una instalación con fluorescen

tes sirve para: a) Proteger la instalacion rnntra ~obreintcnsidades y cortocircuitos. b) Limitar la corriente que atraviesa el tubo fluorescente.

c) Mejorar el factor de potencia o cos . d) Evitar corrientes de fuga.

9. Las lámparas de vapor de mercurio a alta presión se alimentan con: a) Tensiones muy elevadas 15 kV. b) Con baja tensión 24 V mediante transformador. c) Directamente conectada a la red de 230 V. d ) Con corriente continua de 12 V.

10. El encendido de una lámpara de vapor de sodio

a baja presión es:

S. La unidad de intensidad luminosa es:

a) Instantáneo al accionar el interruptor.

a) La candela.

b) Con un retardo de unos lO minutos desde que se acciona el interruptor.

b) El ciclo/segundo. e) El kilovatio/hora.

d) El amperio por segundo.

c) Con un retardo de unos 25 segundos desde que se acciona el interruptor. d) No arrancan con solo darle al interruptor, hace

falta un transformador.

112

u111dad d1dact1ca


Luminotecn1a

Prácticas de taller Montaje de un punto de luz con mando por un comutador Esquema de instalación multifilar L1

Esquema eléctrico funcional

N PE

S1

Material necesario para la realización de la práctica Designación

Cantidad

Observaciones

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

Como en las prácticas anteriores los

Caja de conexiones

cables serán flexibles e irán fijados

Conmutador

al panel

Portalámpara

Antes de aplicar tensión, comprobar

Lampara de incandescenci.1 Regletas de conexión Cable negro de l ,5 mm2 --------~-Cabl e

con el polímetro que no estén com unicados fase y neutro.

azul de_h,5 mm2_ _ _ _ _ _ ,___ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __

Trabajos a realizar:

Trabajos a

Sobre el panel o cuadro de prácticas, monta, conecta y prueba el circuito del esquema.

Sob

Prueba a la tensión nominal, con una lámpara de 25 o 40 W.

Pru

Dibuja el esquema funcional de la instalación.

Dib

() Indica la diferencia entre el mando por interruptor y por conmutador. ¿Se puede conectar el punto de luz a cualquiera de los dos bornes de salida del conmutador?

¿l'od Mod

Montaje de dos puntos de luz con mando por un conmutador Esquema de instala
E1

Esquema elé
E2

S1

Material necesario para la realización de la práctica

Cantidad

Observaciones

Desi~ación

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

Las características de la instalación

Cajas de conexiones

son las mismas que hem os indica-

Conmutador

do anteriormente.

Po rtalámparas

Antes de aplicar tensión al circuito,

Lámparas de incandescencia

comprobar que no esté comuni-

Regletas de con exió n

cado.

Cable negro de 1,5 mm2 Cable azul de.J..2__m m2

------

Trabajos a realizar: Sobre el panel o cuadro de prácticas, realiza el montaje, conecta y prueba el circuito del esquema.

C Prueba a la tensión nominal de 230 V, con dos lámparas de 25 o 40 W de potencia. Dibuja el esquema funcional de la instalación. ¿Podemos tener las dos h1mparas encendidas en alguna de las dos posiciones del conmutador? Modifica lo n ecesario el esqu ema para conseguir apaga r y encender las dos lámparas a la vez.

unidad d1dactica 4. Luminotecnia

114

Práctica 13

Montaje de un punto de luz mandado por dos conmutadores

Esquema eléctrico fundonal

Esquema de instalación multifilar L1 N PE

L1 --~----~~------~--

J E1 E1

N ~~~~~~~~~~~

PE

S2

S1

ara la realización de la ráctica Observaciones

Cantidad 1 2 2

1

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Conmutadores Portalámpara Lámpara de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de 1,5 m m 2 Cab~zul ~1,5 mm2

Tener en cuenta las observaciones de las prácticas an teriores.

Trabajos a realizar: Distribuye, monta y conecta el circuito indicado en el esquema multirilar de la instalación. ,.,

Prueba la instalación accionando de forma aleatoria las manecillas de los conmutadores.

Observa el esquema funcional y busca la respuesta a los supuestos siguientes: En caso de necesidad, ¿podríamos sustituir los conmutadores por interruptores? ¿Funcionaria?

o Tanto si la respuesta a la pregunta an terior es sí, como si es no, demuéstralo con un esquema. ¿Qué le ocurre a la lámpara si se comunican entre s1 los dos cables de salida de un conmutador? ¿Qué le ocur re a la lámpara si se corta alguno de los dos cables de salida de un conmutador?

Trabajo

¿Qué le ocurre a la lámpara si se corta algún conductor común de uno de los conmutadores?

s

¿Qué le ocurre a la lámpara si se comunican el común procedente del conmutador y el neutro?

e

unidad d1dactrca 4. Luminotecnia

115

Montaje de un punto de luz mandado por dos conmutadores, con dos tomas de corriente

Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 N PE

E1

X1

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad l

2 2 2

Desi~ación

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Bases de enchufe con toma de tierra Conmutadores Portalámpara Lámpara de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm ' Cable a1ul de 1,5 mm2 Cable negro de 2,5 mm ' Cable anil de 2,5 mm2 Cable amarillo-verde para tierras

Observaciones Complementar el montaje de un punto de lul mandado desde dos conmutadores de la práctica ante rior, con la incorporación de dos tomas de corriente. Tener presente las observaciones d e las prácticas anteriores.

La tensión en los enchufes se medirá con el polímetro.

Trabajos a realizar: ReaJi¿a un esquema funcional de la instalación. (

Sobre el montaje existente introduce las modificaciones necesarias, según el nue\O esquema.

Q

Comprueba que hay tensión en los enchufes, con la lámpara apagada o encendida.

unidad d1dact1ca 4 Luminotecnia

116

Montaje de un punto de luz mandado por tres conmutadores uno de cruzamiento y dos comunes Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

l1 N PE

S3

E1

S2

51

S3

N----------

PE

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

Desi~ación

Observaciones

l

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

Tener presente las obscvaciones de

3

Cajas de conexiones

las prácticas anteriores.

l

Conmutador de cruzamiento

2

Conmu tadores Portalámpara Lámpara de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm2

_ _ __ _ _ _ _..__Cable a1U I de l ,5 m_m _2----~--~-

Trabajos a realizar: Distribuye, monta y conecta el circuito, indicado en el esquema multifilar de Ja instalación. Prueba Ja instalación accionando de forma aleatoria las manecillas de los conmutadores.

Observa el esquema funcional y busca la respuesta a los supuestos siguientes: 0

0

En caso de necesidad, ¿poddamos sustituir los conmutadores por interruptores?, ¿funcionaría? Tanto si Ja respuesta a la pregunta anterior es sí, como si es no, demuéstralo con un esquema. ¿Qué le ocurre a la lámpara si se comunican entre sí, las dos salidas del conmutador de cruce? ¿Qué le ocurre a la lámpara si se corta una de las dos salidas del conmutado r de cru ce? ¿Se puede sustituir el conmutador de cruce por un interruptor sin alterar el buen funciona miento? Tanto si la respuesta a la pregunta anterior es sí, como si es no, demuéstralo con un esquema.

Traba

a Q

o o

unidad didáctica 4. Luminotecnia

117

Montaje de un punto de luz mandado desde tres puntos (dos conmutadores y un cruzamiento) y tres tomas de corriente Esquema de instala
Esquema elé
l1 N PE

Material necesario para la realización de la práctica

Cantidad

Designación Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Conmutadores Conmutador de cruzamiento Portalámpara Lámpara de incandescencia Bases de enchufe con toma de tierra Cable negro de 1,5 mm2 Cable azul de 1,5 mm2 Cable negro de 2,5 mmi Cable arnl de 2,5 mm2 Cable amarillo-verde para tierras

Observaciones Complementar el montaje de un punto de luz mandado desde tres pu ntos de la práctica anterior con la incorporación de un circuito de potencia con tres tomas de corriente adicionales. Tener presente las observaciones de las prácticas anteriores. La tensión en los enchufes se medirü con el polímetro.

Trabajos a realizar: Realizar un esquema funcional de la instalación. Sobre el montaje existente introduce las modificaciones necesarias, segun el nuevo esquema. Comprueba con el polímetro que no se comunican el circuito de iluminación y el de potencia. Comprueba que hay tensión en los enchufes, con la lámpara apagada o encendida. Comprueba por qué la tensión en los enchufes no varía, con la lámpara apagada o encendida.

118

unidad didactica 4. Luminotecnia

Montaje de un punto de luz mandado por cuatro conmuta· dores dos de cruzamiento y dos comunes Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

u----------

E1

N----------

PE

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

Designación

Observaciones

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

Tener presente las observaciones de

4

Cajas
las prácticas anteriores.

2

Conmutadores

2

Conmuladores d e cruzamiento Portal<1mpara Lámpara de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de l ,5 m m2

_ _ _ _ _ _ __..__C _ ablc azul de 1,5 mm2_ _

-

--

Trabajos a realizar: Realiza el esquema de instalación multifilar con el material reseñado. Distribuye, monta y conecta el circuito, siguiendo el esquema de la instalación. Comprueba con el polímctro la continuidad y el aislamiento entre fase y neutro del circuito. Prueba la instalación accionando de fo rma aleatoria las manecillas de los conmutadores.

Tral

unidad didáctica 4. Luminotecnia

•

119

Complementar la práctica 17 con la inclusión de una línea para la conexión de cuatro tomas de corriente

Esquema de instaladón multifilar

Esquema eléctrico funcional

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad 1 4 2 2 1 4

Desümación Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de cone>..iones Conmutadores Conmutador de cruzam iento Portalámpara Lümpara de incandescencia Bases de enchufe con toma de tierra Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm2 Cable azul de 1,5 mm2 Cable negro de 2,5 mm2 Cable azul de 2,5 mm2 Cable amarillo-verde para tierras

Observaciones Complementar el montaje realizado anteriormente en la practica 17, con la incorporación de un circuito de potencia para alimentar cuatro tomas de corriente adicionales. Tener presente las observaciones de las prácticas anteriores. La tensión en los enchufes se medirá con el polímetro.

Trabajos a realizar:

Realiza el esquema funcional y multifilar de la instalación.

Sobre el montaje existente introducir las modificaciones necesarias, según el nuevo esquema. Comprobar con el pohmetro que no se comunican el circuito de iluminación y el de potencia. Comprobar que hay tensión en los enchufes, con la lámpara apagada o encendida.

unidad d1dact1ca 4. Luminotecnia

120

Montaje de una instalación para iluminar una galería ciega con cuatro puntos de luz

Esquema de instaladón multifilar L1

Esquema eléctrico fundonal

N PE

52

S1

S4

S3

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

Desi

ación

Ob servaciones

Panel o cuadro de 60 x 50 cm

Tener presente las observaciones

Caja de conexiones

de las prácticas anteriores.

Ca

Conmutadores 1nterruptor

Portalámparas Lámparas de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de 1,5 m 1112 Cable azul de 1,5 mm '

Trabajos a realizar:

Realila el esquema funcional de la instalación.

C Distribuye, monta y conecta el circuito, siguiendo el esquema de la instalación.

Trabaj Re

Comprueba con el polímetro la continuidad y el aislamiento entre fase y neutro del circuito.

So

Prueba la instalación iniciando la secuencia de funcionamiento por el interruptor.

Ce

Repite la sec.uencia de final n inicio comenza ndo por el último de los conmutadores. Interrumpe la secuencia del accionamiento de los conmutadores ¿qué sucede?

Ca en

unidad d1dáct1ca 4. Luminotecnia

121

Montaje de una instalación para iluminar una galería ciega con cuatro punto de luz y cuatro tomas de corriente Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 N PE

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad 4 4 l

3 4 4

_ _ Designación

_

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Bases de enchufe con toma de tierra Interruptor Conmutadores Portalámparas Lámparas de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azul de 1,5 mm2 Cable negro de 2,5 mm 2 Cable azul de 2,5 mm 2 Cable amarilJo-verde ara tierras

O bservacion es Complementar el montaje de la práctica anterior con la incorporación de un circuito de potencia con cuatro tomas de corriente adicio nales. Tener presente las observaciones de las practicas anteriores La tensión en los enchufes se medirá con el polímetro.

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Trabajos a realizar: Realiza el esquema funcional de la instalación. Sobre el montaje existente introduce las modificaciones necesarias, según el nuevo esquema. Comprueba con el polímetro que no se comunican el circuito de iluminación y el de potencia. Comprueba que hay tensión en los enchufes con la lámpara apagada o encendida. ¿Por qué la tensión en los enchufes no varia con la lámpara apagada o encendida?

unidad didáctica 5

Protección de las instalaciones eléctricas

¿Qué aprenderemos? Cuáles son los principales riesgos de la corriente eléctrica. Qué dispositivos de protección se utilizan en las instalaciones eléctricas de interior. Qué tipo de dispos1t1vo utilizaremos en cada situación. Cómo leer las cuNas características de cada dispositivo.

unidad didá(llca 5 Protewon de las rnstalaciones eléctmas

-1. Introducción 5.1.1. La importancia de la protección en las instalaciones eléctricas Como has ido viendo a lo largo de todas las unidades, actualmente las protecciones electricas constituyen una parte indispensable en cualquier instalacion eléctrica. Esto es debido a que las protecciones eléctricas tienen el objcti\o de proteger a las personas, a las propias instalaciones y a todo lo que las rodea, de los efcc tos que pueda desencadenar un funcionamiento anómalo de una instalación o circuito eléctrico. Siempre que ocurra walquier anomalía, la función de una protección es la detección y rapido aislamiento de la parte afectada.

Fig. 5.1 . .as protecciones eléctricas tienen la misión de proteger a ias pe~onas y las 1nstalac1ones de los riesgos de la comente eléctrica

Efecto del paso de la corriente eléctrica en el cuerpo humano Si uno de los objetivos de las protecciones eléctricas es el de proteger a las personas, es evidente que el estudio del paso de la corriente eléctrica a través del cuerpo humano ha permitido desarrollar mecanismos de protección muy fiables. Dos son fundamentalmente los parámetros que indican el grado de peligrosidad: La intensidad de la corriente eléctrica. La duración del paso de la corriente eléctrica para un mismo trayecto. La intensidad de la corriente eléctrica depende de la impedancia corporal. Las diferentes partes del cuerpo humano (la piel, la sangre, los músculos, otros tejidos y articulaciones) son partícipes de esa impedancia, que no es constante y que depende del trayecto, la duración de paso, la frecuencia de la corriente, la tensión de contacto, la humedad de la piel, la superficie de contacto y otras ca racterísticas fisiológicas de la persona accidentada.

A los efectos de la corriente eléctrica apreciables a 0,5 mA (cualquiera que sea su tiempo de paso) se les llama umbral de percepción. El umbral de no soltnr (lctanización de los músculos o contracción que impide cualquier mov imiento) se alcanza a partir de los l O mA. Por encima de 25 mA se alcanza el wnbrnl de fibrilnción ventricular. La fibrilación ventricular consiste en el movimiento anárqu ico del corazón, él cual deja de enviar sangre a los distintos órganos y, aunque esté en movimiento, no sigue su ritmo normal de funcionamiento.

unidad didáctica 5 Protemón de las instalaciones electmas

Choque eléctrico. Tipos de contactos eléctricos Para que una persona sufra un choque eléctrico, su cuerpo debe conectarse entre dos puntos de diferente potencial eléctrico. Los contactos eléctricos se pueden clasificar, en directos e indirectos: El contacto directo se produce cuando se entra en contac.to con partes activas de la instalación o partes en tensión de Jos materia les eléctricos en servicio normal. El contacto indirecto se produce en una instalación con un defecto, cuando a través de una masa conductora, que por un fallo de aislamiento se somete a una tensión c.on respecto a tierra o a o tras masas.

------------L1 ----~------~L2

------------L2

------..._----~L3

- - - - ---------L3

>-->-->¡ .,__ _ _ __ _

.,__---+-+-----~N

V

1

1

A

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A

V

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1

1 V

A

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1

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A

1 -

Al

1

1

A

<--< -

Fig. 5.2. Contacto directo.

<--<

1 -

<--<-=----<--<

Fig. 5.3. Contacto 1nd1recto.

Puestas a tierra. Tipos de sistema de distribución Las puestas a tierra son esenciales en los sistemas de protección contra contactos indirectos. Una puesta a tierra es una conexión eléctrica directa, de masas de un circuito eléctrico o partes conductoras no pertenecientes al mismo, que permita el paso a tierra de las corrientes de defecto y las de descarga de origen atmosférico. La protección contra los contactos indirectos está ligada por los diferentes modos de puesta a tierra de las redes de energía eléctrica y por la forma de conexión de las masas de la instalación. Para su identificación se utilizan do\ letras: La primera indica el tipo de puesta a tierra de la red eléctrica y puede ser: T, si existe una conexión directa con tierra. I, si están aisladas las partes activas o están conectadas a través de una impedancia a tierra.

-Fig. 5.4,

umdad d1dact1ca 5. Protemon de las ínstalacione> eléctricas

La segunda la forma de la conexión de las masas de la instalació n y puede ser: T, cuando las masas están directamente conectadas a tierra. N, cuando las masas están directamente unidas al punto de alimentación puesto a tierra (normalmente el punto neutro).

i-

·-

Existen otras letras que indican la disposición del conductor del neutro y del conductor de protección y pueden ser:

o

S, para indicar que las funciones de protección (PE) están aseguradas por un conductor distinto del neutro (N ) o desde el conductor de puesta a tierra (en sistema de corrie nte alterna, .la fase a tie rra).

·-

C, para indicar que las funciones de neutro y protección están combinadas en un solo conductor (conductor PEN). La ITC- BT-08 del REBT muestra los 3 diferentes sistemas de puesta a tierra de las redes de distribución de la energía eléctrica:

Esquema TN, que a su vez, se subdividen en: Esquema TN-S. El conductor de neutro y el de protección son distintos en todo el esquema. Esquem a TN-C. Las fun ciones de neutro y protección están combinadas en un mismo conductor en todo el esquema. Esquema TN-C-S. Las funciones de neutro y protección están combinadas en un solo conductor en una parte del esquema. Alimentación

Instalación receptora

Alimentación

1--~~1----~~~~~~~~- L2

Instalación receptora

t--~~t--..-~~~~~~~~ L2

1--~~1--+---~~~~~~~- L3

o--~~o------~~~~~~~ L3

N

..-~~~~~-+--+-+-1~~-.~~~- cPN

CP

CP r

-c

1 I

-,

r-

1 I Masa

1

--

L_ _ _ _ _ _ _ _ _J

Fig. 5.4. Esquema TN-S.

1

Fig. 5.5. Esquema TN·C Instalación receptora

Alim entación

o o

1 Masa

L-------1

1--~--+~~~~~~~~~~--~~~~~~-L l t--~-r-.....~~~~~~~~~-+-~~~~~~-L2 t--~-+-+--+~~~~~~~~-+--+---~~~~-L3

es

:le

..--~-+--+--+---~~~-N

CPN

os

......~~~~-+-+-+--.--.~~~~---~-+--+--+--+----~~-cp

CP

r:

r Fig. 5.6. Esquema TN-C-S.

-

-,

1 IMasa 1L __ _____ _¡1

CP r 1

-

-, : Masa

L - - - - -- -_¡

umdad d1dact1ca 5 Protemón de las i nstalac1o ne~ eléctricas

(' Esquema TT. Tiene un punto de la alimentación, generalmente el neutro o compensador, conectado directamente a tierra. Las masas de la instalación receptora están conectadas a una toma de tierra separada de la toma de tierra de la alimentación. Este es el sistema que se u ti lila para las redes de distribución pública de baja tensión que tienen por prescripción reglamentaria un punto unido directamente a tierra. Este punto es el punto 11eutro de Ja red.

<... Esquema IT. No tiene ningún punto de la alimentación conectado directa-

me nte a tierra. Las masas de la instalación receptora están puestas directamente a tierra.

Alimentación

Instalación recept ora

Inst alación receptora

Alimentación

Ll

1--~~1>-~~~~~~~~~- Ll

1--~~1>-~~~~~~~~~

1--~~t--...-~~~~~~~~- L2

t-~~+-..--~~~~~~~-- L2

t--~~.....-...----~~~~~~~- L3

....-~~...-.......---~~~~~~-- l3

N

r-

I

-,

I Masa

L-----~P Fig. 5.7. Esquema TI.

Fig. 5.8. Esquema IT.

•

.2. Necesidades de protección eléctrica

La protección eléctrica de las instalaciones debe estar disen,1da para responder a las diferentes anomalías que se puedan producir en la instalación. Las más frecuentes son las que ocurren a causa de sobreinte11sidades, sobretensiones y los

co11t11ctos eléctricos.

Protección contra las sobreintensidades En los circuitos elect ricos pueden produursc dos tipos
sobrernrgns y cortocircuitos.

Sobrecarga. Se produce por un exceso de demanda de corriente (conectar má1 aparatos o por una avena de uno de ellos). La duración de la sobrecarga puede variar desde unos pocos segundos hasta horas e incluso días. Si no existe una protección adecuada, puede producirse la destrucción de la instalación por calor e incluso ocasionar un incendio en el lugar de la instalacion.

Cortocircuito. Se produce a consecuencia de un contacto accidental entre d01 puntos de diferente potencial en una instalacion. El \alor de la comente puede alcamar hasta miles de veces la corriente asignada al circuito. La duración del mismo puede variar desde unos pocos milisegundos hasta l segundo. Al igual, que ocurre en una sobrecarg
Protección contra las sobretensiones El empleo de material eléctrico cada vez m,\s sensible (ordenadores y otros apa· ratos electrónicos) ha obligado en los últimos años a la protección de los mis· mos de la caída de rayos, maniobras en las redes, etc. La duración
a e1

1.

ncJ

prod uc un co ción s

unidad d1dact1ca

s. Protección de las instalaciones eléctricas

Protección contra los contactos eléctricos Las protecciones contra los contactos directos e indirectos se pueden dividir, atendiendo a la ITC- BT-023, de la manera que se adjunta en este cuadro. Un análisis pormenorizado de estas protecciones se realiza en el módulo de

Seguridad en las instalaciones eléctricas. Protección conjunta contra contactos directos e indirectos. Se rcali?a mediante la utililación de muy baja tensión de seguridad MBTS, que debe cumplir lo siguiente:

Protección por posición fuera de alcance, por alejamiento. Protección mediante barreras o envolventes. Protl'cción compleml'ntari.1 por dispositivos de protección de corriente diferencial residual.

Tensión nominal en el campo 1 de arnerdo a la norma UNE 20.481 y la ITC-BT-36.

Protección contra los contactos indirectos. Se puede reafüar mediante la utilización de ,1lgunas de las medidas siguiente:-.:

Fuente de alimentación de seguridad para MBTS de acuerdo lo indicado en la norma UNE 20.460 4-41.

Protección por corte .llltom
o 1 os circuitos de las instalaciones para MBT5

cumplirán lo que se indica en la norma UNE 20.460 4-41 y en Ja ITC-BT-036.

Protección por cmpko de equipos de la clase no por aislamiento equivalente.

Protección contra los contactos directos. Se basa en tomar medidas para proteger a las personas contra los peligros que aparecen de un contacto con partes activas de los materiales eléctrico:-.. Se pueden clasificar en cinco tipos: -

Protecc:.1ón por aislamiento de l.1s partes activas.

.:i

Protecc.ión mediante obstáculos.

5

Protección en los locales o emplazamientos no conductores. Protclción mediante conexiones cquipotencialcs locales no conectadas a tierra. Protección por separación eléctrica .

. Dispositivos de protección eléctrica

U na de l.1s primeras protecciones utilindas en un circuito fue la de colocar un tro10 de hilo d e menor sección que el cable utifüado. Si se producía un defec to, esta era la parte que se fund1a, eliminando el d efecto y protegiendo el resto del circuito (generadores, receptores y cables de conexión). A esta protección elemental se la conoce con el nombre de fusible. l lan pasado 125 años de la aparición de este primer di<.positivo d e protección, que aun sigue utilizandose, pero han aparecido otros muchos debido al gran desarrollo de la e nergía eléctrica durante el siglo xx. En esta unidad did•ktica describiremos cuáles son estos dispositivos d e protección, que enumeramos a continuación, así como sus características y aplicaciones: Fusibles. Interrupto res magnetotérm1cos (ICP, IGA y PIA). () Interruptor diferencial. Limitador de sobretensiones.

activi

es

1. Describe diferentes situaciones en las que se pueda 2. Explica cómo se puede producir un cortocircuito en

producir un contacto directo. fxplica lo mismo para un contacto indirecto. índica qué medidas de protección se pueden aplicar para evitarlos.

una instalación y qué i.;onsecucncias puede tener. Ex plica lo mismo respecto a w1a sobrecarga.

unidad
Fusibles .1. Los fusibles y sus características Como ya hemos visto, el fusible tiene una larga vida como dispositivo de pro tección. Alrededor de 1880, T. A. Edison solicitó la primera patente para un hilo fusible que servía como válvula de seguridad. El fusible es un elemento de protección que se utifüa para proteger las inst.1la· ciones de las sobreintensidades causadas por una sobrecarga o un cortocircuito. Los fusibles ofrecen una combinación de características muy ventajosas como:

Fig. 5.9. Fusible

La eliminación obligatoria del d efecto antes de poner en marcha. A diferencia de otros dispositivos de protección contra sobreintensidades, los fusibles no pueden ser utilizados de nuevo, una vez que se han fundido, o que obliga al usuario a identificar y corregir las causas del defecto antes d~ volver a utilizar un fusible nuevo y conectar el circuito. (

Un funcion amien to seguro y s ilen cioso. Los fusibles no emiten gases, Ita· mas, arcos u otros ma teriales cuando eliminan las corrien tes de cortocir· cuito más elevadas. Además, la gran velocidad de funcionamiento para !J1 corrientes de cortocircuito elevadas limita significativamente el peligro del arco eléctrico.

(

Un elevado poder d e corte as ignado. Capaz de detectar, soportar y ehmi· nar corrientes de cortocircuito de hasta 120 kA o más.

Fig. Portaft

Componentes de un fusible Un fusible está compuesto de: cartucho fusible, base fusible y portafusible o em

puñadora (si es necesario).

El cartucho fusible Lajig11ra 5.10. muestra el diseño de un cartucho fusible cilíndrico caracterislt co de baja tensión para aplicaciones industriales. Las partes principales de un cartucho fusible son: Arena de cuarzo

Elemento de fusión

El cuerpo del fusible. Es el arma7ón o esqueleto qu. permite el montaje y posicionado del elemento d fusión. El material más empleado es la cerámica. El material de relleno. Se utiliza normalmente aren de cuarzo, como medio para apagar el arco y evacuar el calor del elemento de fusión al exterior. Los contactos del cartucho fusible. Los contactos pcr

Fig. 5.10. Cartucho fusible ciHndnco

mi ten una conexión eléctrica entre el cartucho fusibl y las bases fusibles o portafusibles. Los contactos r,o de cobre o aleaciones de cobre y normalmente estan protegidos contra la corrosión ambiental mediantr un recubrimiento de plata.

(

El elemento de fusión. El elemento fusible está usualmente constituido poi

una cinta de plata o de cobre, con estrechamientos en su sección tranm sal. Estas reducciones de sección son una de las características importank en el diseño de un fusib le. Los puntos de soldadura anadidos en el elcmcn to fusible son para asegurar el funcionamiento del fusible en el caso d sobrecargas.

Fig. 5.1· CuNa d un fusible

unrdad d1dácttca 5 Protemón de las instalaciones eléctricas

Indicador de fusión y percutor. Algunos cartuchos fusibles están equipados con indicadores para permitir un conocimiento rápido del funcionamiento del cartucho fusible o de percutores que, además, proporcionan una actuación mecánica.

la base fusible La base fusible se compone de los contactos para el cartucho fusible, los bornes de conexión para los cables o las pletinas y el cuerpo o carcasa aislante.

Portafusible o empuñadora El portafusible o la empunadora, donde se utilicen, permiten cambiar los cartuchos fusibles en un sistema bajo tensión según las reglas de seguridad especificadas. Están hechos de material aislante y sometidos a los ensayos requeridos para las herramientas de seguridad. En algunos sistemas, los portafusibles están integrados en la base fusible, eliminando la necesidad de utilizar una empuñadora.

•3. Funcionamiento de un fusible

Fig. 5.11. Porta fusible

Cuando la corriente que circula a través de un fusible excede el valor permitido, el elemento de fusión se funde y se evapora (parcialmente), provocando un fuerte aumento de la temperatura (de varios miles de grados) y la interrupción de la corriente. La función de la arena de cuarzo es absorber la energ1a de arco cuando se produce una sobrecarga o un cortocircuito y, además, permite una mejor y más rápida evacuación del caJor generado en el elemento de fusión rn condiciones de sobrecarga.

tp = tiempo de prearco ip

ta

\. /-"'I/

'\

le

A

[±:=]

e

Fig. 5.12. Curva de funcionamiento de un fusible.

= tiempo de arco

t1 = tiempo total de funcionamiento \

le = corriente cortada \

\

\

ip = corriente prevista (en ausencia de fusible)

\

A: instante del inicio del defecto \

\

B: instane del inicio del arco \

C: instante del fin del arco

Durante un cortocircuito las secciones reducidas se funden simultáneamente, fo rmando una serie de arcos igual al número de reducciones en el elemento fusible. La tensión de arco resultante garantiza una rápida limitación de la corriente y la restablece a cero. El funcionamiento del fusible se divide en dos etapas:

La etapa de prearco (tp)· Se produce el calentamiento de las secciones reducidas hasta el punto de fusión y vaporización del material.

La etapa de arco (ta). El arco comienza y después es extinguido por el material de relleno (arena de cuarzo).

Las dos etapas dan el t iempo total de fun cion amiento (tt) = (tp + tJ).

umdad d1dac11ca 5. Protección de las instalacfones electr1cas

Definición de las principales características técnicas Para una mayor faci lidad y comprensión de lus caraclcrísticas de los fusibles se enumeran las definiciones que más se utilizan.

corriente prevista para determinadas condiciones de funcionamiento. Parn ti<.:mpos m.1vores a 100 m~ la di· ícrenc1,1 entre el tiempo de prearco y el tie mpo
Tensión asignada (tensión nominal, Un)· Valor m<íximo de tensión para el cual el fusible está diseñado. En allerna es el valor eficaz.

Corriente prevista en un circuito (Ip). Corriente que drculana por el circuito si el fusible en él inst,1lado fuese sustituido por un,1 conexi
Corriente asignada (corriente nominal) d e un cartucho fusible (1 0 ). Valor de la corncnlc que el cartucho fusible es capaz de soportar
Energía específica pasante (I2 t). Es la m.ixima energ1a que deja pasar el fusible al eliminar un defecto. Si el \a)or d<. esta energía es superior ,11 que soport.1 el receptot al que protege, se produce la dest 1uccion t~rm1· c,1 del mismo.

Tiempo de prearco (tp). Tiempo que transcurre desde el instante en que empieza a circular una corriente suficiente para fundir el elemenlo o elementos de fusion, hasta el instante en que comienza a formarse el arco.

Característica I 2 t: IndKa los valores de energía c5pc(1fica pasante 12 t (1 ' t de prearco y/o de func ionamiento en función de 1,1 corriente de cortocircuito prc\'ista en un fusible.

Tiempo de arco (t 11). Tiempo que transcurre desde el inicio del arco hasla el momento
Corriente cortada {le)· Valor m,1x1mo 1mtantáneo al(,mzadn por l,1 corriente:' durante el funuonamitnto

Tiempo de total funcionamiento (t 1). Sum.1 del tiempo de prearco y del tiempo de arco. Inten sidad convencional de no fusión Onr). Valor especificado de la corriente que el c.1rtucho puede so portar durante un t iempo determinado (tiempo con vencional) sin fundir.

gJ.na en .1usenc1a del fusible.

<'urva que in
<> Caracterís tica de limitación.

Intens idad convenc ional d e fusión (Ir). Valor especificado de la corriente que provoca la fusión del cart ucho fusible en un tiempo determinado (tiempo con vencional). Potencia disipada por un cartucho fusible (Pd)· Potencia ltberada en un c.artucho fusible c.uando rn cula su corriente asignada y ha alc,1nzado su tcmpcr,1 tura de régimen, en determinadas condiciones de uso normalizadas. Característica t/I. Curva que ind1c..1 el tiempo de prearco o el tiempo de funcionamiento, en func.ión de la

•

Poder de corte J1 (kA). Valor (eficaz en corriente ,1ltr1 na dctcnnin.Hlas de empleo } funcion,1miento. '1

Balizas. Valores limite <.n el int<::rior dl los niales deben encontr.trse las c.11actenst1Las, por c1emplt1, la1 caractensticas t1empo/corrientl'. Cada tipo de fusible tiene un,1 serie tk baliz,b que dd11mtan l.1 zond
. Elección y tipos de fusibles

La mayoría de fabricantes de fusibles poseen un departamento para ayudar a la elección de la protección adecuada para cada tipo de aplicación, aunque la mayoría de veces, no es necesario recurrir a esta solución. Por lo general, los catálogos de los fabricantes, nos dan unas condiciones de ensayo tipificadas, que se adaptan a l.1 mayoría de aplicaciones que nos podemos encontrar, y que enumeramos a continuación: Temperatura ambiente entre -5 y+ 40 °C. Corriente alterna de frecuencia f = 50 1 lz. ~

Secciones de los condut tores utilizados en el conexionado según las normas vigentes. Ycntilacion natural.

unidad d1dáct1ca S. Protección de las instalaciones eléctricas

La elección del fusible se complementa con las siguientes condiciones: La tensión asignada (Un) del fusible ha de ser igual o mayor que la tensión nominal de Ja aplicación.

La intensidad asignada On) del fusible ha de ser igual o mayor que la intensidad nominal de la aplicación. El poder de corte asignado (1 1) al fusible ha de ser igual o mayor que la intensidad de cortocircuito prevista en el urcuito de la aplicación. De todas maneras en la mayoría de los casos, el tipo de fusible se elige adem
l ('

Tab/a.5.1. Corrientes y tiempos convencionales para ,___ _ _ _ _lo_s_c_ar_t_ uc_h_os_f_u_si_b_le_s_ti_p_o_g_G_ _ _ _ _~,. Fusible tipo gG

Calibre ln (A)

10 < 4 4 S ln < 16 16 s In s 63 63 In S 160 I60 I0 S 400 400
lnr 1,5 10 1,5 In 1,25 In 1,25 ln 1,25 ln

1

--

Ir 2,1 In1,9 10 1,6_1__ 0

1,6 10 1,6 In 1,6 In

1,25In r

l

1h

1h 1h 2h -3h

Tipo gG. Fusibles de uso general (protec. ción de conductores). Es un cartucho limi tador de la corriente que, bajo las condicio ncs especificadas, es capat de cortar todas las corrientes que provoquen la fusión del elemento fusible hasta su poder de corte asignado 11 (se marcan las características técnicas en el cuerpo del fusible en color negro).

4h

Tipo aM. F11s1bles de ncompa11amie11to de motor. Fs un cartucho !imitador de ht corriente que, bajo las condiciones cspecific,1das, es <.:aµa¡; de cortar todas las corrientes lümprendidas entre el valor mínimo de la corriente, indicado en su caraLterística tiempo/corriente, y su poder de corte asignado (I 1). Estos fusibles deben ir necesariamente asociados a dispositivos de protección térmica contra sobrecargas, como por ejemplo un rele térmico (se marcan las características técnicas en el cuerpo del fusible en color verde).

Balizas l

funcionJmiento j

l frearco

4 In _ -

60 \

E

6,3 In 60 _s _ -

+

,

0,5

~

10 10

1--

L_9,2\

~ 1

12,5 In 0,5s

19 10 0,10 ~

-

Tipo gB. F1ml1/es pnrn la protecció11 de líneas muy largas. l usible de uso ge

neral para las instalaciones mineras, donde los cables son muy largos. Actúa en un tiempo corto evitando un calentamiento exc.esivo del cable.

Tipo aD. Fusí/J/es de acompmiamiento de disyuntor. Fusible que necesaria-

mente tiene que ir acampanado de un disyuntor para una correcta protec. ción. Previsto para funcion.lr normalmente entre el poder de corte nornr nal del disyuntor y el poder de corte asignado (I 1 ) al fusible.

Tipo aR y gR. Fusibles de protección de semiconductores. (

Tipo gD y gN. Fusibles de protección de conductores utilizados en América del Norte.

Tipo gl, gF, gl y gil. Tipos de fusibles antiguos para la protección de con ductores (sustituido<> por el tipo gG).

Además debernos tener en cuenta los diferentes tamaflos constructivos de fusi bles que existen, como por ejemplo los cilíndricos, los de cuchilla (NI 1), los de botella (Neozed), etc.

unidad didáctica 5 Protemón de las rnstalat:1ones electncas

En la Tabla 5.3 se indica abreviadamente una clasificació n atendiendo a los tipos y tama 1'1os de los fusibles.

actividades

4. Consulta un catálogo de un fabricante de fusibles y

5. Desmontad un fusible (por ejemplo de cuchilla) e

nada, intensidad asignada, tamaño, tipo, poder de corte,

6. Entre toda clase proveeros de fusibles de diferente1

elige un cartucho fusible para enumerar las características técnicas marcadas sobre el mismo (tensión asigetc.). Explica qué significa cada una de ellas para este cartucho fusible en particular. Tamaño del fusible

f

Tipo de fusible

T

Tensión asignada U 0 (V)

Intensidad asignada In(A)

identificad cada una de las piezas que lo componen.

tipos y tamaños. Analizad cada uno y completad la tabla siguiente: Poder de corte

c, (kA)

Color del marcado

Normas

- - 1 - - - -- - + --

-

Aplicación

-

unidad d1dáct1ca '> Protección de las mstalac1ones electrrcas

Interruptores magnetotérmicos

>S

s, ,1. Los interruptores magnetotérmicos

l

y sus características

El interruptor magne totérrnico es un dispositivo de tipo mecánico capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones anormales (sobrecarga y cortocircuito). En comparación con los fusibles, los interrnptores magnetotérmicos tienen la ventaja de que no hay que sustituirlos, cuando se desconectan al aparecer un defecto. Una vez eliminado, se rearman y la instalación puede continuar en funcionamiento. En un c.uadro de mando y protección de la vivienda recuerda que existen tres tipos de interruptores magnetotérmicos (dependiendo de su aplicación) llamados: lCP, IGA y PIA.

ICP. Se utiliza como elemento de control para limitar la potencia instantánea máxima que se puede utilizar en una vivienda. Es propiedad de la companía eléctrica suministradora y la intensidad asignada depende de la potencia contratada por el usuario. IGA. Es utilizado como interruptor de protección general de todos los circuitos de la instalación de la vivienda. PIA. Protegen a cada uno de los circuitos interiores de la instalación de la vivienda. Fig.5.ll. Interruptores magnetotérm1cos en una

1nstalac1ón de interiores.

.3.2. Componentes de un interruptor magnetotérmico Las partes principales de un interruptor magnetotérmico son las siguientes:

Cuerpo o carcasa de plástico. Está formado por dos medios cuerpos (de

material plástico) que permiten el alojamiento de todas las piezas que conforman este dispositivo.

e lS

a

Bornes de conexión. Hay dos bornes de conexión, uno de entrada y otro de salida que permiten la conexión en el circuito a proteger. Palanca de rearme. Permite la conexión y la desconexión manualmente del interruptor magnetotérmico o volver a cerrar el interruptor después de que se haya producido un disparo. Contactos (fijo + móvil). El contacto móvil realiza la conexión y la descone-

xión, sobre el contacto fijo, ya sea, por un defecto eléctrico (sobrecarga o cortocircuito) o por una manipulación manual. El material más empleado es la plata (Ag), generalmente aleada con cadmio (Cd ) o con wolframio (W) que aumentan su tiempo de vida.

Bobina de desconexión magnética. Está formada por una bobina realizada con hilo de cobre aislado, con un número de espiras determinado y en su interior se encuentra un cilindro de acero que realiza la función de percutor, golpeando el contacto móvil, para permitir su apertura.

unid d thdactica

s. Pro1emórt de las mstalac1ones eléctr1c:as Bimetal de desconexión térmica. Se compone de una lámina bimetálica, formada por dos metales de diferente punto de dilatación lineal, que se deforma al paso de la corriente eléctrica y en determinadas condiciones de paso de corriente permite la desconexión del contacto móvil. Cámara apagachispas. Está formada por una serie de láminas de acero, una aJ lado de la otra, de un espesor de aproximadamente 0,8 mm y separadas 1 mm que permiten dividir el arco en varios arcos más pequcnos y facilita la eliminación más rápida de un cortocircuito.

Par rÍ\ll

ran

1'

an

co

50 Co co

rru

asi

Fig. 5.14.

Co

Interruptor magnetotérm1co.

COI

S.l.l. Funcionamiento de un interruptor magnetotérmico Como su nombre indica, dispone de dos mecanismos diferenciados, uno magnético (rápido) y otro térmico (lento).

\

El mecanismo magnético está formado por una bobina de varias espiras d~ hilo de cobre aislado, en c.uyo núcleo interior se encuentra alojado un cilm dro de acero. Cuando se produce un cortocircuito, se crea un gran campo magnético que provoca una fuerza que tiende a desplazar el cilindro de acero hacia el exte· rior que golpea el contacto móvil y provoca la apertura del circuito. El mayor o menor número de espiras determina la rapidez o la lentitud de e~te mecanismo. El tiempo de desconexión puede ser del orden de milisegun· dos para corrientes muy elevadas de cortocircuito.

Fig.5.15.

Esquema de func1onam1ento. N l

'

Disparo magnético 1

1

Contacto móvil

_ _ __ J1 ----1

Cuando se produce un cortocircu1to el núcleo de la bobina golpea el contacto móvil provocando su apertura Dis aro t érmico

Cuando se produce una sobrecarga el b1metal se dobla provocando la apertura del contacto ' - - - - - - - - - ' móvil

El mecanismo térmico se compone de una tira o lámina, también llamada bimetal (unión de dos metales de diferente coeficiente de dilat ción lineal). Cuando se produce una sobre· carga, el bimetal se calienta por el paso de 1 corriente eléctrica y se deforma hasta acc10 nar un gatillo que libera el contacto móvil 1· provoca la apertura del circuito. La rapidez o lentitud de la desconexión e1 inversamente proporcional a la corrienk que circula. Para corrientes elevadas t tiempo de desconexión es de algunos se· gundos, mientras que para corrientes ma' pequeñas puede alcanzar hasta varias hora.\

unidad dtdact1ca 5. Protección de las instalaciones eléctricas

Definición de lMmas principales características a s a

técnicas Para una mayor facilidad y comprensión de las c.aractcnstica'> de los interruptores magnctotérmicos se enumeran las definiciones que más se utilizan. Número de polos. Atendiendo al número de polos, los interruptores magnctotérmicos se clasifican en unipolarcs, bipolares, tripolares y tetra polares. Tensión asignada (Un). Valor máximo de tensión para el cual el interruptor magnetotérmico está disc1'1ado. Lo~ valores normalindos de tensión asignada son: 230 400 v. Corriente asignada (In). Valor máximo de corriente que puede '>Oportar en serv11..10 imnterrumpido un interruptor magnetotérmico, a una temperatura ambiente normalizada. Los valores normalizados de corriente asignada -.on: 6 - 10 16 - 20 25 - 32 - 40 50 63 - 80 100 - 125 A. Corriente convencional de no desconexión (In 1). La comente convencional de no desconexión en un interruptor magnclotérmico es de 1, 13 veces la corriente asignada 101 1,13 111• Corriente convencional de desconexión (I 1). La corriente convt:ncional de desconexión en un interrup-

tor magm:totérmico es de 1,45 vece., l.1 corriente asignada 11

=1,45 In.

Corriente de disparo instantáneo. Indica lm limites de disparo magnétu:o para 1.ada una de las curvas de los interruptores m
r-

>

le 1-

S.l. • Elección y tipos de

te

interruptores El !-

te

l-

ra

le

ae-

la

)-

y

es te el

e-

ás

s.

magnetotérmicos Por lo general, Jos catálogos de los fabricantes, nos dan unas condiciones de ensayo tipificadas, que se adaptan a la mayoría de aplicaciones que nos podemos encontrar, y que enumeramos a continuación: Temperatura ambiente entre -5 y + 40 °C. Corriente alterna de frecuencia f

50 Hz.

Secciones de los conductores utilizados en el conexionado según las normas vigentes. Ventilación natural. La elección del interruptor magnetotérmico se complementa con las siguientes condiciones: Tensión asignada (Un) del interruptor magnetotérmico ha de ser igual o mayor que la tensión nominal de la aplicación.

La intensidad asignada On) del interruptor magnetotérmico ha de set igual o mayor que la intensidad nominal de Ja aplicación.

unidad d1dact1ca S Protemón de las mstalactones eléctricas

Curva B. Se utilizan en el sector doméstico residencial. El disparo térmico es lento y el disparo magnético es rápido.

Ej~

Curva C. Se utilizan en el sector terciario-industrial en edificios e industrias. El disparo térmico es lento y el disparo magnético es medio. Curva O. Se utilizan en el sector terciario industrial en edificios e industrias, en especial para la protección de motores con arranques muy exigentes y de larga duración. El disparo térmico es lento y el disparo magnético es muy lento.

Curva K. Protección de motores. El disparo térmico es rápido y el disparo magnético es lento.

Curva Z. Protección de equipos informáticos y electrónicos. El disparo térmico es rápido y el disparo magnético es rápido. Curva ICP-M. Es un interruptor magnetotérmico que utilizan las companías eléctr icas para realizar un control de la potencia consumida. Se le conoce como interruptor de control de potencia de rearme manual. Curva U. Protección de motores y receptores en general, actualmente se ha sustituido por los interruptores magnetotérmicos curva C. Curva L. Protección de cables, actualmente se ha sustituido por los interruptores magnetotérrnicos de curva B.

netotérmicos Ti o curva - + - - - _Q_i paro térmico

Curva

Disparo magnéti~ t

B

Limitado hasta 3 In 2,55 In: t < 60 s ( In ~ 32 A) 2,55 In: t < 120 S (1 n > 32 A) 2,55 In: t > 1 s

Situado entre 3 In} 5 In 3 In: 0,1 < t < 45 s (1,, ~ 32 A) 3ln:O,l 32A) 5 In:t
-~~ 0,01

35

xln

1

e

Limitado hasta 5 I11 2,55 I,,: t < 60 s (l., $ 32 ·\) 2,55 111: t < 120 S (In > 32 A) 2,55 In: t > 1 s

Situ,1do entre 5 111 y 1O In 5 In: 0,1 < t < 15 s (In S 32 A) 5 1,,: 0,1 < t < 30 s (In> 32 A) IOl 11:t
e

60

10

e

~

0.1 _.J),01 l...-~-+.,.;= xln 5 10 1

o

Limitado haMa 10 In 2,55 In: t < 60 s (I,, $ 32 A) 2,55 In: t < 120 S ([n > 32 A) 2,55 In: t > 1 s

Situado entre I O In y 20 I0 10 In: 0,1 < t < 4 s (In S 32 A) 10 In: 0,1 < t < 8 s (1 0 > 32 A) 20 In: t < O, 1 s

~~~ 10

0.1 0.01 .___....,...,..,_.;; xln 10 20

:~.~u 1

ICP-M

Limit,1do hasta 5 In 2,48 In: t < 60 S (111 ~ 30 A) 2,48 ln: t < 120 S On > 30 A) 2,48 In: t > 1 s

Situado entre 5 In}' 8 ln 5 ln: 1 > 0,1 ~ 8 In: t < 0,1 s

;

-_ .

0.1

Cu Un

unidad d1dáct1ca S. Protección de las instalaciones eléctricas

es as. as,

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!r[as 1CC

ha :e

l

Ejemplo 1. Interpretación de las curvas características Esta ad1v1dad nos ayudará a interpretar las curvas características más empleadas, especialmente para los fusibles y los interruptores magnetotérm1cos. Nos perm1t1rán un mayor conocimiento del funcionamiento de los mismos y poder evaluar cuáles son sus lfmites de protección. El estudio incluye 4 tipos de curvas, que son·

Curva caracterlstica t / 1 Un fusible (también se puede aplicar a los interruptores "nagnetotérm1co·,) debt actuar cuando la corriente que lo atraviesa supera un valor dado y dentro de unos límites de tiempo. Cuanto mayor es la corriente de defecto mayores son los daños que puede causar a la instalación y menor es el tiempo perm1t1do para que circule por el circuito. La característica t/I es una gráfica que muestra el tiempo de prearco en función de la comente prev1c;ta. Se representa sobre papel de escala logarítmica. Para obtener información de estas gráficas se puede proceder como sigue: (fig. 5.16) S1 seleccionamos un fusible tipo gG de una

10 = l O A y queremos saber cuánto tiempo tardará en

fundir con una comente de 1 = 20 A, debemos buscar en el eje de abcisas la corriente 1= 20 A (punto A) y con una linea perpendicular a este eie hay que encontrar la curva del fusible de In = 10 A (punto B), posteriormente trazamos una linea hasta el e¡e de ordenadas donde obtendremos el tiempo de prearco (punto C) lp = 200 s. S1 seleccionamos un fusible tipo gG de una I,¡ = 63 A y queremos conocer con qué intensidad fundirá en un tiempo de 4 s, debemos buscar en el eje de ordenadas el

tiempo (punto D), con una línea perpendicular a este e¡e hay que encontrar la curva de dicho fusible (punto E) Finalmente trazamos una línea hasta el eie de abcisas para obtener la comente que buscamos (punto F) 1 300A

Curva característica de limitación Un fu .1ble (también se puede aplicar a los nterruptor'!S magnetotérm1cos) tiene la característica de evitar que la corriente alcance el valor de cresta de la comente prevista. Esta comente l1m1tada es de un valor muy similar al valor de la corriente que circula por el fusible cuando comienza el arco. Para obtener 1nformac16n de estas gráficas se puede proceder como sigue: (fig. 5. 17) $1 hemos seleccionado un fusible tipo gG de una In = 25 A y queremos saber cuál será el valor de la corriente máxima (IJ que alcanzdril el circuito en caso de un cortocircuito de intensidad prevista lp = 1O kA, debemos buscar en el e¡e de abc1sas la corriente prevista lp 1OkA (punto A) y con una línea perpendicular encontrar la curva del fusible de In= 25 A (punto B), posteriormente trazamos una línea hasta el eje de ordPnndtls donde obtendremos el valor máximo que alc¡¡nzará la comente cortada en el circuito protegido con ese fusible (punto C) le = 2 kA. La comente que alcanzarla el circuito con ausencia de fusible sería de 25 kA (puntos D-E).

=

..•

k (l
·~----------~-~

t(•) '-r-~~~~~~~~~~~~~~

w•

,

•

• 'tt• 1 ' • '1•• Corrieni. p
'

• • tt'

lp (l
fls. 5.17. Caracterfstiea de Imitación Tipo gG.

11mdad didáctica 5 Protección de las instalaoones electncas

Curva característica 12t

Selectividad

Las caracterlst1cas 121 muestran los valores de 121 de prearco (mínimo) y de funcionamiento (máximo) en función de la intensidad asignada a cada fusible (también se puede aplicar a los interruptores magnetotérm1cos). Los valores son obtenidos en las condiciones de ensayo más severas que las que se dan en la práctica (fig 5. 18)

La select1v1dad entre d1spos1t1vos de protección tiene lugar cuando al producirse una comente de defecto sólo funcicr na el d1spos1tivo más próximo al fal10 y que c. , el que está protegiendo el circuito donde aparece el defecto.

Selectividad: C2 > A 1 + C 1

e= 12t

de prearco A = 12t de arco C + A = 12t de funcionamiento

F2 A2

···.

~~ ,•

-!'.

~

Fl

.. .... ' •

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Al

C2

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lt'

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CI

• '•

... _.__._.._._...._.__.._.-L...JL....L..J.....L....__,__.._.__,

''''"q"•n•*•~•~m~w

Coniente UtsnacQ (.\)

Fig. 5.18. Característica 12t

La t dererrr. na la e erg1a té·m1c~ de c.ortoc ra.uto genera

da er el circuito que protege El calor liberado en el orcu1to

se puede calcular rnu t1phcando la resistencia (U) por la 1 t (A ) Por e¡emplo Un circuito con u;i r.:ible de esistenoa 0,0 ~l p•oteg do por un f s1ble qLle perm te una 1 t de 1000 A2 s. Cuando se produzca un delecto, el fusible liberará olam •nte na e ergía de 000 x 0,05 SO JUiios en e e ble. D te e¡ mp o e deduce qu el ius1ble es un dispos1t1vo muy efectivo para limitar los daños térmicos. n 1 pa levad come te de cort r.irc 1

lnl

ln2

In

Fig. 5.19. Selectividad. Ln select1v1dad entre fusibles (también se puede aplicar os interruptores rnag etotérm1c.os) s venficd s1empr q la llt de funaonarr.1ento del fusible r 1 es mfenor a la prearco del fusible F2 (Fig 5 19.) Cuando la comente defecto provoca que el tiempo de ful"c1onam1erito d 1f bl seo super or a 1O ms, el tiempo de a o;erll d cable frC'nte al tiempo de pr arco. E'11 este coso la seled1~ dad se venficará coMparando las 12 t d prearco así aracte stKa VI de ..is b e d íl"ayor Cd bre que deb c1 la derecha de la Cdracterfst1c.a t/I del fusible de menor ca be

actividades 1. Construye una tabla indicando las ventJj
venientes de los interruptores magnctotérmicos con respecto a los fusibles.

8. Desmonta un interruptor magnctotérm1<.:o e identifica cada un.1 de las piezas que lo componen.

9. l tilizando las cur,as t/l ~ las car.Kterísti1..as de limitauón del e¡emplo 1, realiza los cálculos siguientes: a) lktermma el tiempo de pre.1rco p.lra un fusible tipo

gtr de 111 = 25 A cuando es atravesado por una corriente 1 - 200 A.

b) Determina la corriente 1 que tiene que circular par. un fusible tipo gG de In 40 A, para que el ticmpi de prearco lp = 50 s.

e) Determina la corriente cortada le para un fusible tipo gG de In - 40 A para un cortocircuito de inter sidad prensta lp 50 kA. d) Determina la corriente cortada I, para un fus1b tipo gG de ! 11 -= 80 A para un cortocircuito de in ten sidad prevista Ir 20 kA

unidad d1dácllca 5. Protección de las instalaciones electricas

Interruptor diferencial S.4.1. El interruptor diferencial y sus características El inte rruptor diferencial (ID) es el encargado de proteger a las personas contra los contactos directos e ind irectos y a las instalaciones electricas contra incendios. Cuando aparece una corriente de fuga, (aquella que circula debido a un defecLo de a islamiento o contacto e léctrico), que alcanza el umbral de sensibilidad de disparo, el interrnptor diferencial desconecta la instalación, quedando la protección de las personas y las instalaciones asegurada.

Fig. 5.20. 1terruptor diferencial

S. .2. Componentes de un interruptor diferencial Podemos dividir la constitución de un interruptor diferencial en las siguientes partes:

Cuerpo o carcasa de plástico.

Está forma do por dos cuerpos (de material plástico) que permiten el alojamiento de todas la~ piezas que conforman este dispositivo.

Bornes de conexión. Hay dos conjuntos de bornes de conexion, unos de encra · da y otros de salida, que permiten la conexión en el circuito a proteger. Palanca de rearme. Permite la conexión y la desconexión ma nualmente del interruptor diferencial o Yolver a cerrar el interruptor después de que se haya producido un d isparo.

a

Pulsador de prueba. Se utiliza para comprobar el buen funcionamiento del diferencial. 5e compone de un circuito formado por una resistencia y un pulsador conectado entre In entrada de una fase y sclida de ot ra fase. Los fabricantes recomiendan realizar esta prueba una ve7 al mes. Contactos (fijo + móvil). El contacto móvil rea

liza la conexión y la desconexión, sobre el contacto fijo, ya sea, por un defecto eléctrico (corrien te de fuga) o por una man ipulación manual.

Transformador toroidal para la detección de la corriente de fuga. Abraza a todos los conduc

tores necesarios para la conducción de la corriente, así como, dado el caso, también el conductor de neutro.

ra ~()

Relé de disparo

para la conversión de una magnitud eléctrica variable (corriente de fuga ) en un desenc.lavamiento mecánico (desconexión o apertura de contactos).

)le 1-

1

le 1-

L __

Pulsador

_J de prueba

Fig. 5.11. Interruptor d1ferenoal

umdad d1dactica 5 Protewón de las instalaciones electr1cas

Funcionamiento

•

Fig. 5.22. Pnnc1p10 de funcionamiento de un interruptor diferencial

En una instalación sin defectos (valor de la corriente de fuga igual a O), los efectos magnéticos de los conductores que transportan Ja corriente eléctrica se anulan en el transformador toroidal, ya que la suma de todas las corrientes es igual a cero, de acuerdo, con las Leyes de Kirchhoff. No existe ningún campo magnético residual que pud iera inducir una tensión en el devanado secundario que alimenta el relé de disparo. En caso contrario, si hay un fa llo de aislamiento v circula una corriente de fuga, el equilibrio se desha· ce y aparece un campo magnético residual en el transformador toroidal, que genera una tensión en el devanado secundario, la cual a través del rele de disparo acciona el desenclavamiento mecánico, que permite la apertura de los contactos y desconecta el circu ito afectado.

11 ~ 1 entrada - 1 salo~ lf•I

1solida

• OA

CIRCUTTO SIN DEFECTOS ClfEJ!WQ/\l~

lEN SEIMOOl

tf - 1 entrad
1 salida

Ll

L2

1-0,2A

CIRCUTTO CON UNA FUGA DE CORRIENTE

Para comprobar su correcto funcionamiento, los interruptores diferenciales llevan integrados un circu:to de prueba conectado entre dos fases (una en la entrada de una fase y la otra en salida de otra fase diferente), con una resistencia y un pulsador. Al pulsarlo, aparece una corrienk aproximadamente 2,5 veces superior a la corriente de sensibilidad de disparo, sr el aparato se encuentra en buen estado, se provoca la desconexión del mismo

Definición de las principales características técnicas a

Número de polos. Atendiendo al n(1mero de polos, los interruptores diferenciales se clasifican en bipolares, tripolares y tetrapolares.

corriente diferencial de funcionamiento son: 0,01 -0,03-0,1-0,3-0,5

I A.

cas

delo

del til ex1stJ

prod

fuga rnterr próx1 afect

Corriente diferencial de no funcionamiento asignada (Ió 0 0 ). Los valores de la corriente dife· rencia l de no funcionamiento asignada es 0,5 I~

Tensión asignada (Un)· Valor máximo de tensión para el cual el interruptor diferencial, está clisei'lado. Los valores normalizados de tensión asignada son: 230 - 400 V

Tiempo de funcionamiento máximo con una corriente diferencial. Tiempo máximo que tard! el interruptor diferenoal entre la .1paric1on dl una corriente cliferendal de funcionamiento y el instante en que se elimina, al e:>..'"tinguirse el arco en todos sus polos.

Corriente asignada (In). Valor m
Tiempo de no funcionamiento mínimo con una corriente diferencial. Tiempo mm11no durante el cual el interruptor diferencial al aparecer una corriente diferencial no actua.

63A.

Corriente diferencial de funcionamiento asignada (l 1n). Los valores normalizados de la

Tipos de interruptores diferenciales Por lo general, los catálogos de los fabricantes, nos dan unas condiciones de ensayo tipificadas, que se adaptan a la mayoría de aplicaciones que nos podemos encontrar, y que enumeramos a continuación: 1cmperatura ambiente entre -5 y+ 40 °C. Corriente alterna de frecuencia f = 50 H1. '

Secciones de los conductores utilizados en el conexionado (normas vigentes Ventilación natural.

a e1

10. 1 :>q

plo, y par.1 e

unidad didáctica 5. Protección de las instalaciones eléctncas

La elección del interruptor diferencial se complementa con las siguientes condiciones: La tensión asignada (Un) del interruptor diferencial ha de ser igual o mayor que la tensión nominal de la aplicación.

e s

La intensidad asignada (In) del interruptor diferenc.ial ha de ser igual o mayor que la intensidad nominal de la aplicación.

)

La corrien te diferencial de funcionamiento asignada (I~n) se ha de elegir según las recomendaciones del RfaBT. Para las instalaciones eléctricas de interior se utilizan los de It.n - 30 mA o inferiores. En las instalaciones de tipo industrial, se utilizan desde I~n = 30 mA hasta 1 A.

V

Generalmente el tipo de interruptor diferencial se elige además dependiendo de los receptores a proteger. Los tipos más utili1ados en los interruptores diferenciales se clasifican: Según el comportamiento en presencia de componentes continuas. Pueden ser:

l

Tipo AC. Asegura la desconexión para corrientes diferenciales alternas senoidalcs (uso general).

Cuando se montan 11terruptores diferenoales e1 cascada (uno a continuación 1" otro). el pnmcro se ut1I 1.a del tipo retardado, para que exista selectividad (cuando se produce una comente de fuga se ha de desconectar el interruptor diferencial más pr (1mo a defecto. sin que afecte a los otros interruptores diferenciales).

Tipo A. Asegura la desconexión para corrientes diferenciales alternas senoidales o continuas pulsantes (si existen semiconductores en los receptores, por ejemplo un ordenador personal). Según el retardo en presencia de una corriente diferencial, pueden ser: Tipo no retardado. Para u-.o general. Tipo S o retardado. Son aquellos que durante un tiempo máximo se puede aplic.ar una corriente diferencial de funcionamiento, sin provocar su funcionamiento. Se aplican en lugares donde se producen desconexiones no deseadas, debido a sobretcnsiones atmosféricas, lineas de gra n longitud, etc.

1 1

Tabla S.S. Cuadro de los tiempos de funcionamiento y no funcionamiento de los diferentes ti os de interru tores diferenciales

l"(Aj

Tipo

Intensidad asignada

(,cneral

Cualquier valor

Valores normalizados del tiempo de funcionamiento maximo y diferencial del tiempo de no actuación con asignada 1 una corriente diferencial igual a: 1 1:.n (A )

Cualquier \alor

1- -;::--¡ 0,30

2 Ión

5;:- 1: -

0,15

0,04

0,04

-+------l- --

RctJrdado «S»

activi

~

25

es

10. Explica qué es una corriente de fuga, pon un ejem-

plo, y explica cómo actúa el interruptor diferencial para evitar los peligros que conlleva.

o.so

0,20

o, l S

o, 15

O, 13

0,06

o.os

0,04

> 0,030

riempo de funcionamiento máximo i_sl~ Tiempo de funcionamiento máximo (s) --1 Tiempo de no actuJc16n

mínimo l U

11. Desmontad un interruptor diferencial e identificad cada una de las piezas que lo compone.

unidad dtd cllca 5 Proternón de la.s rnstalaoones electr1cas

Limitador de sobretensiones 5.5.1. El limitador de sobretensiones y sus características La:. :.obretensiones se originan como consecuencia de descargas atmosféricas, maniobras en las redes eléctricas y d efectos que se producen en h1s mismas. Cuando entre dos electrodos se supera el valor de rigidez dieléctrica del medio aislante que los separa, se produce una descarga eléctrica. El ejemplo masco· nocido es la caída d e un rayo. La duración de una sobretensión es del orden de algunos microsegundos y alcanza valores de diferencia de potencial de unos pocos kV. Este tipo de sobretensiones provocan unas formas de onda muy caractensticas que se indican en la figura 5.23. la onda de corriente 8/20 µs, llega al 90 % del máximo de la intensidad en 8 µs y disminuye al 50 % de su valor en 20 µs. l.a onda de tensión 1,2/50 µs, llega al 90 % del máximo en 1,2 µs y diminuye al 50% de su valor en 50 µs. Así pues, podemos decir que los limitadores de sobretcnsiones son aquello' dispositivos protectores utilizados para lím1tar las sobretcnsiones transitori,h 1 derivar las ondas de corriente no deseadas y peligrosas a tierrn, sin que c~Las afecten a los equipos que tenemos concct,1dos cn nut::1lia instaladón eléctrica Fig. 5.13.

1 {%)

Ondas características de sobretens16n

100

T1 "" líempo de subida líempo de bajada

T2 50

líempo de subida Tiempo de bajada

90 50

30

l

Onda de corriente 8/20µs

Onda de tensión l ,2/50µs

5.5.2. Componentes y funcionamiento de un limitador de sobretensiones Un !imitador de sobretensiones se compone bas1camenlc de un vanstor, que es el elemento responsable de la protección eléctrica, y un elemento de senal ización del estado de los varistores (una vez agotados, se deben cambiar). Todo ello montado en un módulo pro\ isto de los bornes de conexión.

Fig. 5.24.

L1m1tador de sobretensiones.

El varistor está compuesto de un material (generalmente óxido de zinL) que vana su impedancia según la tensión a la que está sometido. Para valores de unos cientos de voltios, su impedancia es elevada y para valo res de unos poco) kV, su impedancia se reduce a valores muy bajos. Si se conecta de una manera adeLUada, nos permite la protección de la instalación eléctrica.

o

unidad d1diirt1ca

s. Protemón de las instalaciones eléctricas

Definición de las principales características técnicas

as,

iio :o-

sy re-

cn

en

Corriente nominal de descarga 111_ Es el valor de cresta de Ja corriente de descarga en forma de onda 8/20 µs que es capaz de descargar 20 veces sin deteriorarse. ) Corriente máxim a de descarga I máx. Es el valor de cresta máximo de una corriente de descarga en forma de onda 8/20 µs que es capaz de descargar el limitador sin d.u'larse, en una sola

,.el.

Nivel de protección. Es el valor de tensión UP que hay en los bornes del limirador cuando éste es recorrido por su corriente nominal de descarga 111•

Vía de chispas

Desconectador térmrco

--

--

Fig. 5.15. Caractenst1cas del limitador de sobretenstones.

nios

sy as a.

S.S.3. Elección y tipos de limitadores de sobretensiones La elección de un limita
-

De la sensibilidad del material a proteger. Las categorías de las sobretensiones permiten clasificar los diversos grados de tensión soportada a las sobretensiones en cada una de las partes de la instalación, equipos y receptores. las categorías indican los valores de tensión soportada a la onda de choque de tensión por los equipos, determinando, a su vez, el valor límite de temión residual que deben permitir los dispositivos de protección de cada zona para evitar el dano a lo<, equipos que protege. Se pueden distinguir cuatro categorías, que indican el máximo nivel de tensión soportada a los impulsos por sus aislamientos, en función de la tensión nom1 nal de la instalación:

Categoría l. fquipos muy sensibles y destm.1dos a rnnectarse a una instalación fija (ordenadores, equipos electrónicos, etc.). Categoría 11. !quipos destinados a conectarse a un.1 instalación fija (electrodomésticos, herramientas portátiles, cte.).

e e:-. ,la·

>do que de cos 1ern

'

Categoría 111. Fquipos y materiales que fonn.111 parte de la imtalacion eléctric.1 fija (armarios de di~tribucrón, embarrado~. interruptores, seccionadores, tomas de corriente, cables, cajas de derivación, etc.) y a otros equipos que requieren un alto nivel de fiabilidad (ascensores, maquinas industriales, etc.). Categoría IV. Equipos y ma teriales que se co nectan en el origen o muy pró rimos al origen de la instalación (contadores de energía, aparato.., de tclemedida, equ ipos principale~ de protección contra sobreintensidades, etc.).

unidad d1dact1ca 5 Protemón de las 1nstalaC1ones eléctmas

En la tabla 5.6 se recogen los valores mínimos de sobretensión a impulsos qut han de soportar los equipos en función de la tensión nominal de la instalación y su categoría.

E

Tabla 5.6. Valores mínimos de sobretensión a impulsos Tensión nominal de la instalación {_V_) _ _

Tensión soportada a impulsos 1,2/50 µs (kV)

Sistemas l Sistcmas trifas1co_ s _ _ _m_onofasico~

230/400 400/690

Categona

+ - - -2=3= º == =~= = t

1000

,

rv

6

-~

_ Cms:'" =Í11-1_

Categoría 11

6

4

8

2,5

t

Categona 1

J_2._

2,5

Los !imitadores de sobretensiones se pueden conectar de dos maneras, depen· diendo del tipo de protección que deseemos:

En modo común. Cuando el }imitador se conecta entre los conductores acti· vos y tierra. Se utili?a este método en las protecciones basta (cuadro gl'ne

Def La l ...1 n

unió

Un e (

ral) y media (cuadros secundarios).

En modo diferencial. Cuando el !imitador se conecta entre fase y neutro. ~1

(

utiliza este método para la protección final (fina) especialmente de apar~ tos electrónicos muy sensibles.

[)

R Receptor ll

Receptor

R PI

L l - - . . . -.....

(.

u

Ejem

N _ ___.._ __,

Ve.111H

"I Fig. 5.26. Tipos de conexión y tipos de prioridades de los !imitadores de sobretens1ón.

01 Ne Modo común

Modo diferencial

Prioridad a la continuidad de servicio

Príondad a la protección

De

Po Su

Seg(111 el tipo de servicio que se desee, existen dos tipos de prioridades:

Prioridad a la continuidad de servicio. Cuando se funde el fusible se dc.,,1

necta la protección de sobretcnsiones, pero los equipos siguen en func10· namiento. Se debe tener la precaución de sustituir la protección de sobre tensiones, porque a partir de ese momento, los equipos están sin prole ción.

Prioridad a la protección. Cuando se funde el fusible los equipos quedan dl" conectados, y ya no pueden ser sometidos a una nueva sob retensión, hastJ la sustitución del !imitador de sobretensiones.

Para conseguir una protección adecuada se Lltilizan dos o más protectores de forma coordinada. El primero se coloca al comienzo de la instalación )'se ul liza para conseguir el mayor poder de descarga posible lmax· Los siguientes colocan lo más cerca de los equipos a proteger y su elección depende del ml'd de protección U¡,. Se debe tener además, una buena toma de tierra para elim nar de una manera eficaz el defecto.

Ac

C.1j Ifn Cen Dl•r

Cua l ll,\I

Jnst

Rrd

unidad didact1ca 5. Protección de las instalaciones electrícas

145

proyecto 1

La memoria La memoria es el documento justificativo y descriptivo de Ja solución adoptada en el proyecto. La memoria sirve de introducción al proyecto y permite una rápida visión del contenido, a su vez, facilita la unión entre todos los documentos del proyecto.

n.l-

e-

Un esquema de una memoria descriptiva genérica se podría componer de: Objeto. .., Alcance. Antecedentes.

Se a-

Normas y referencias. o Definiciones y abreviaturas.

Requisitos del diseño. Análisis de soluciones. ~

Resultados finales.

~

Planificación. Cílculos justificativos.

Ejemplo del índice de una memoria de un proyecto de electrificación de viviendas Veamos a continuación el índice de una memoria tipo de un proyecto de electrificación de viviendas: Objeto del proyecto. Normas de obligado cumplimiento. ~

Descripción del edificio. Potencia total del edificio. Suministro de energia.

~

o o·e

:c-

:s ;ta

Descripción y justificación de las canalizaciones elegidas. Acometida. Caja general de protección. Línea general de alimentación. Centralización de contadores. Derivaciones individuales. Cuadro general de mando y protección.

de ti se

Instalaciones interiores para viviendas. Instalaciones de servicios comunes.

iCI

Red de puesta a tierra del edificio.

11

Cálc.ulos justificativos.

Autoevaluaciónlr--~~~~~~~~~~~-1. Enumcr,1 e identifica los dispositi\'OS de proteClion existentes en vuestro laboratorio de práctic.h.Anot.1 todas • • • • l.ts caral.leríst1c.1:-. indil,1das sobre los mismo:. ( h.•nsión ,1signad,1, intensidad asignada, cte.).

2. f'nunwr,1 e identifica los dispositi\os de prote(lil>n existentes en d cuadro de m, ndo \ protec<.ión de:' Ut:' r

\ 1vienc.h Anota todas las caractcnsticas indicadas sohrc Jos mismos (tensión asignada, mten:mfad asignada, cte.).

3. Razona los motivos por los que el interruptor diferencial se conecta a continmlLión del interruptor m<1gneto· térmico

L

4. ¿Es adecuado montar un interruptor diferencial, en un circuito, :.in conectar un interruptor magnetotcrm1· co? ¿Por qué?

5. ¿Cuáles son las 3 curv.1s de disparo más utilizadas actualmente en los interruptores m.tgnetotérmicos? 6. ¿Cuales

'ºn los dos tipos de fusible:> más utiliz.tdos? Aplicaciones de los mismos.

7. Con ayuda de c,1tálogos de distintos fabricantes, comp.1ra las diferentes prestaciones (caída de tensión, poten l i.1 disip3da.12 t maximo. etc.) para un mi~mo tipo de dispos1l1vo de protección (por ejemplo: un interrupto magnetoténnico curva C de 16 A, un fusible tipo NH 1 gC 250 A, etc.).

8. l 'c.iliZ
9. Inilica el tipo dt> fusible y/o interruptor magnetoLérmiLO m:b adecuado para la proteccion de un motor con arranque directo (I arranque motor -6 10 ).

10. Indic.l d tipo de fusible y/o interruptor magnctotérmico m.is adecuado para l.1 proteccion de cables. 11. <.. on ayuda de algt1n catálogo de un fabricante de fusibles, selecciona un fu~iblc cilín
12. Reali1.1 el c:.tudio indicado en el apartado anterior, p.ira un fusfüle de llllhilla tipo NI I, tam.1110 00, tipo e In-IOOA 13. Con ayuda di.' .ilgun catalogo dl' un fabricante de interruptores m.1gnetotermiuis, seku.:iona un int1:rrupt magnc.•totérmko bipolar, curv;1 C, In

16 A e intcrp1ct;i ~us característkas mediante l,1s cunas que apar

can en el catalogo, tal como e ha reahz.tdu en el efemplo 1 de esta unidad. 1

14. Realiza el estudio indicado en el apan.1do anterior. para un interruptor magnetotérmico bipolar. cu B,ln

lOA.

Sol Pro

Cor

umdad didaa1ca 5. Protección de las instalaciones elécfncas

Prácticas de taller

aas tra

da, to-

Práctica 21

Instalación de un timbre, mandado por un pulsador Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional Ll

1-

Sl

E-

El El

N----------

PE

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad 1 l l 1

~signación

_ _ _ __

Panel o cuadro de 60 x 50 1..m Caja de conexiones Pulsador Timbre Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azuJ de 1_!5 1111112

Observaciones l os cables serán flexibles e irán lijados al panel o cuadro, mediante grapas o elementos similares.

Trabajos a realizar: Sobre un panel, rnadro o tablero, realinr el montaje y conectar el circuito del esquema. Probar a la tensión nominal. \1edir con el polímetro la resistencia interna de la bobina del timbre.

Comprobar la intensidad que absorbe de la red wando funciona.

unidad didáctica S. Protemón de las instalaciones eléctricas

148

Instalación de un timbre, mandado por tres pulsadores Esquema de instalación multifilar Ll

Esquema eléctrico funcional

N PE

L1

T

53 E -

El

El 51

52

53

----------49---

N PE ~----------

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

_ _Desig_n ación

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Caja de conexiones Pulsadores T imbre Regletas de conexion Cable negro de 1,5 mm 2 _ _ _ _ _ __,_Cable anti de 1,5 mm 2 1

3 3 l

Observaciones Tener presente las observaciones descritas en prácticas anteriores.

Trabajos a realizar: Sobre un panel, cuadro o tablero, real izar el montaje y conectar el circuito del esquema. Probar a la tensión nominal accionando de forma aleatoria los pulsadore~. Si teniendo apretado un pulsado r accionamos otro cualquiera, ¿que sucederá?, ¿por qué? (

Si accionamos los tres pulsadores simultáneamente, ¿se producirá un cortocircuito?, ¿por que?

D

unidad didact1ca s. Protección de las instalaciones eléctricas

149

Instalación de dos timbres conmutados, accionados por un pulsador Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

L1 N FE

51

52

El

E2 l

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

1

2 1 J

2

Designación __ Panel, cuad ro o tablero de 60 x 50 cm Caja de conexiones Pulsador Conmutador Timbres Regletas de conexión Cable negro de J ,5 mm 2 _ Cable azul de 1,5 mm 2

Observaciones Tener presente las observaciones descritas en prácticas anteriores.

_

J

Trabajos a realizar: Dibujar el esquema func.ional de Ja instalación. Sobre un panel, cuadro o tablero, realizar el montaje y conectar el circuito del esquema. Probar a la tensión nominal accionando de forma aleatoria el co nmutador. Si teniendo apretado el pulsador accionamos el conmutador, ¿qué sucederá?, ¿por qué? Comprobar con el polímetro el consumo de cada uno de los timbres. Con los datos de tensión e intensidad medidos, ¿qué resistencia corresponde a cada timbre?

150

unidad didáctica 5. Protemón de las insta laoones electmas

Instalación de un circuito paralelo formado por una lámpara de incandescencia, un timbre y una toma de corriente Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

511

XI

El

N _ ___..,_._ __...,.._ _ _

~

PE

b~---------

Material necesario para la realización de la práctica Can tidad

Design ación_

Panel, cuadro o tablero de 60 x SO cm Cajas de con exiones 1 Interruptor l Pulsador l Timbre l Portalámpara l Toma corriente l Lámpara de incandescencia Regletas de conexión Cable negro de l ,5 mm 2 ~---___.__ _ Cable azul de 1,5 mm 2 1

3

Observaciones Tener presente las observaciones descritas en prácticas anteriores.

Trabajó(árealizar: Dibujar el esquema muJtifilar de la instalacion. Sobre un panel, cuadro o tablero, distribuir, montar y conectar el cirrnito según el esquema multifilar. Probar a la tensión nominal accionando de forma aleatoria el interruptor y el pulsador. Comprobar con el polímetro el aislamiento entre fase y neutro del circuito. Si teniendo apretado el pulsador accionamos el interruptor, ¿que sucedera?, ¿por qué? Comprobar que existe tensión en el enchufe con la h~mpara encendida y apagada o cuando accionamos el pulsador Si se produce un cortocircuito en el timbre ¿podría funcionar normalmente el enchufe y la lampara si no tocamos el puJ..ador?

unidad d1dact1ca 5. Protemon de las instalaciones eléctricas

151

Instalación de timbres en un edificio de cuatro plantas con un piso por planta, mando por centralización de pulsadores en la planta baja y un pulsador en cada rellano de la escalera Esquema de instalación multifilar

Esquema eléctrico funcional

==i.

---

. . . .-

u ----~~~~

Planta ba¡a

Planta 1 Planta 2 Planta 3

Agrupación de pulsadores

El E2 E3

N PE

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad 1 4 6 3

__

Designación

Observaciones

Tener presente l,1s observaciones Panel o cuadro de montajes descritas en prácticas anteriores. Cajas de conexiones Pulsadores Timbres Tubo corrugado Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azul de l_,5 rnm 2_ _ _ _ _ _ _~-------------

trabajos a realizar: Dibujar el esquema multifilar de la instalación. Sobre un panel, cuadro o tablero, distribuir, montar y conectar el circuito según el esquema multifilar. Probar a la tensión nominal accionando de forma aleatoria los pulsadores. Comprobar con el polímetro el aislamiento entre fase y neutro del circuito.

51 teniendo apretado un pulsador accionamos el otro que también alimenta al timbre, ¿que suceder,i?, ¿por qué? Si accionamos los seis pulsadores simultáneamente, ¿se producirá un cortocircuito?, ¿por qué?

unidad didáctica 6

Instalaciones de baja tensión. Normativa

¿Qué aprenderemos? Cuál es la normativa aplicable a las instalaciones eléctricas de baja tensión. Cuál es la cualificación y los medios que necesitan, tanto para personas como empresas, para realizar trabajos en instalaciones eléctricas. Qué documentación se requiere para cada tipo de instalación. Qué tipo de verificaciones e inspecciones deben realizarse antes de la puesta en seN1c10 de unas instalaciones.

unidad didáCllca 6. Instalaciones de baia tensión Normativa

'

1.

Normativa para instalaciones de baja tensión

6. .1. El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión

El nuevo Reglamento Electrotécnico para Ba¡a Tensión ha sido elaborado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología y publicado en el BOE nº 224, mediante el Real Decreto 842/2002 del 2 de agosto de 2002, entrando en vigor el 18 de septiembre de 2003.

fl espectacular incremento del consumo de electricidad, desde principios del siglo X\. hasta nuestros días, han obligado a recopilar y armonizar la documentación existente sobre las instalaciones eléctricas, estableciendo normas y reglamentos que garanticen la seguridad de los usuarios, que las haga fiables en su funcionamiento y que cumplan con unos niveles de calidad, acorde con las prestaciones que deben proporcionar.

Con anterioridad al ano 1973, en nuestro pa1s, las instalaciones eléctricas se realizaban de formas muy diversas, no siguiendo un criterio uniforme en todas ellas, por lo que la seguridad, no siempre ocupaba un lugar fundamental. Por esta razón y para homogeneizar las instalaciones, el 18 de septiembre de 1973 se publicó en el BOE el primer Reglamento l:lectrotécnico para Baja Tensión. Los avances tecnológicos de los últimos años han hecho necesario que se revise profundamente para adaptarlo a las exigencias del siglo xx1, razón por la cual se ha publicado un nuevo Reglamento, en vigor desde el 18 de septiembre de 2003.

El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (Rl~BT) constituye la principal guía, para la ejewción de una inst.1lación >su objetivo fundamental es d de establecer las condiciones técnicas que garanticen la segund.1d de las personas y de funcionamiento e.le las instalaciones.

Por esta razón todo instalador debe conocerlo, pues de ello depende en gran medida el desarrollo, ejecución, seguridad y calidad de una instalación.

Contenido del nuevo REBT El contenido del RFBT est.\ constituido por los siguientes bloques:

Real Decreto 842/ 2002. Recoge los aspectos legales

tales como: aprobación entrada en vigor, carnés profesionales, documentaciones, cte.

Articulado del REBT. Formado por 29 art1culos que

<

incluyen todos los aspectos generales y que se desarrollan en las ITC correspondientes.

Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC). Son 51

normas que desarrollan técnicamente el articulado del REBT.

Guías Técnicas editadas por el Ministerio de Ciencia

y 'lccnología.

Fig. 6.1.

El REBT establece las condiciones técnicas para garantizar la segundad de las personas y el funcionamiento de las 1nstalac1ones.

umd d d1datt1c 6 1nstalauones de baja tensión No[mat1va

Principales diferencias respecto al REBT de 1973

() Se modifica el valor de la tensión nomin.11 de la., instalaciones, fijandose en 230 V para monofásico y 400 V en trifásico. () Define y establece categorías dentro de los instaladores autorizados. Estableciendo los medios técnicos y humanos mínimos necesarios para establecerse como instalador o empresa auloriznda. () Se modifican los niveles de electrificación y se aumenta el número decircuitos mmimos en las viviendas.

() Se introducen y regulan nuevos tipos de instalaciones. () Se establece la obligatoriedad de entregar al titular de la instalación, un con junto de documentación con planos, caracter(sticas e instrucciones de uso. () Se incluyen las normas UNE.

. 1.2. Instalaciones eléctricas para Baja Tensión Como el Reglamento se refiere a instalaciones de baja tensión (BT), parece lógico que en primer lugar definamos que se entiende como tales. Se define la instalación eléctrica para baja tensión como el conjunto de aparatos¡ circuitos asotiados, de~tinados a producn, convertir, tr.msformar, transmitir, distribuir o utilizar la cnergia eléctrica, cuya~ tensiones no excedan lth 1.000 V en corriente alternii y los 1.500 V en corrienlc continua. Según su destino, las instalaciones elcctricas de baja tensión :.e clasifican en:

Domésticas. Son las que se realizan en edificios destinados fundamental mente a viviendas.

Fig. 6.2. las instalaciones de la v1v1enda forman parte de las 1nstalac1ones eléctncas de baja tensión y por lo tanto quedan dentro del ámbito de aplicación del REBT

Industriales. Se reali1an en edificios y locales cuya función es la fabricación o la transformación de productos. Singulares o especiales. Se llevan a cabo en las edificaciones destinadas a usos especiales como hospitales, teatro~. colegios, polideportivos o similares.

Con independencia del tipo que sean, además del REBT, todas las inslalacione~ de baja tensión deben cumplir las normas vigentes: Reglamento de verificaciones eléctricas (RVE). Normas tecnológicas de las edificaciones (NTE). () Normas UNE. Normativas de Ja Unión Europea. Normas de las comunidades autónomas y ordena111as municipales. Normas particulares de las compañías eléctricas.

activi

es

1. Busca por Internet el texto del REBT (Puedes en- 2. Consigue la normativa particular ele tu comunidad contrarlo en la web del \1inisterio de Ciencia y Tecnología: htt.p//www/.mtas.es) y lee la exposición de motivos, que te permitirá tener una idea de la orientación del nuevo Reglamento.

autonoma a través de Internet y compárala con el REBT, destaca las prinupales diferencias.

Fig. 6 Las ! QU(. pr relevar 1nst 1 J1

de esr;

modali

unidad d1dticllca 6 lnslalacrnnes de ba¡a tensión. Normativa

~2~

Personal cualificado

6.2.1. Personas y empresas cualificadas y autorizadas

;.

a

·-

Para asegurar, en la medida de lo posible, el cumplimiento de los principios que marca el REBT, las instalaciones eléctricas deben ser realizadas por personal cualificado. En este sentido el nuevo Reglamento crea dos figuras:

O Certificado de Cualificación Individual en Baja Tensión. Como atributo perso-

1-

nal de las personas físicas para ejercer estas actividades. (Este certificado sustituye a l Cnmé de l11stnlador Electricista).

() Instalador Autorizado en Baja Tensión. Como capacitación para ejercer estas actividades por parte de las empresas. (En este caso sustituye a los Certificados de Empresa lnstaladom [fcctrici.sta). 1

Además ambas figuras se agrupan en dos categorías con capacidades de actuación distintas: la básica y la de espmalista. :e

Categoría básica (IBTB)

·-

Esta categoría atiende a la realización de instalaciones eléctricas mas comunes. La ITC-BT 03 del Reglamento desuibe esta categoría profesional como aque· lla que puede "rea litar, mantener o reparar las instalaciones eléctricas para baja tensión en edificios, industrias, infraestructuras y, en general, todas las comprendidas en el ámbito del presente Rr.tl J"', que no estén reservadas a la categoría especialista.

1-

Categoría especialista (IBTE)

)n

Además de las instn lacioncs eléctricas comunes, esta categoría capacita para aquellas instalaciones que presentan pec.uliaridades relevantes. Referente a estas peculiaridades, el Reglamento cita las siguientes modalidades:

DS

es

Fig. 6.3. Las instalaciones elédncas que presentan peculiaridades relevantes precisarán de instaladores con la categoría de espeoalista en la modalidad concreta.

Sistemas de automatitac.ión, gestión técnica de la energía y seguridad para viviendas y edificios.

<.l Sistemas de control distribuidos. Sistemas de supervision, control y adquisición de datos. \

Control de procesos.

G Líneas aéreas y subterraneas ptlía distribución de energía eléctrica. Locales con riesgo de i111.:endio o explosión. () Quirófanos y salas de intervención.

O Lámparas de descarga en alta tensión, rótulos luminosos y similares. Q

d el

Instalaciones generadoras de baja tensión, que estén contenidas en el REBT y sus instrucciones técnicas complementarias.

La certificac ión y autorización, tan to para persona como para empresas, se realizará en función de estas modalidades, por esta razón, tanto en los Certificados de Cualificación Individual como en los de Instalador Autorizado, deberán constar expresamente la modalidad o modal idades de e ntre las citadas, en caso de no serlo para la totalidad de las mismas.

umdad d1dact1ca 6. Instalaciones de ba¡a tensión. Normativa ~ L__~~~~~~~~--~~~---~~~~~--.

6.2.2. Certificado de Cualificación Individual en Baja Tensión El Certificado de Cualificación Individual en Baja Tensión es el documento mediante el cual la Administración, reconoce a su titular la capacidad personal para descmpcnar alguna de las actividades c.orrespondicntcs a las categonas descritas, identificándole ante terceros para ejercer su profosión en el ámlw.o del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión. Este certificado no capacita, por sí solo, para la reali:ración de dicha actividad, sino que constituirá requisito previo para la obtenc.1ón del Certificado de Instalador Autorizado en lfoja Tensión.

Requisitos para obtener el Certificado de Cualificación Individual Para obtener d Certific.ado de Cualificación Individual de baja tensión, las personas físicas deberán Jcreditar ante la comunidad autónoma donde radiquen, las siguientes cuestiones: Encontrarse en edad legal laboral (mínimo 16 anos cumplidos).

Tener conocimientos teórico-prácticos de electricidad. Se entenderá que rc(1nen dichos conocimientos las personas que se encuentren en alguna de las siguientes situaciones: Técnicos de Grado Medio en Equipos e Instalaciones Electrotécnicas, con un año de experiencia, como mínimo, en empresas de instalaciones eléctricas y habiendo realizado un curso de 40 horas impartido por una entidad de formación autorizada en baja tensión. Técnicos de Grado Medio en Equipos e Instalaciones Electrotécnicas, que hayan realizado un curso de 100 horas impartido por una entidad de formación autorizada en baja tensión. Técnicos Superiores en instalaciones electrotécnicas y experiencia de trabajo en empresas de instalaciones eléctricas. Fig. 6.4.

Los Técnicos de Grado Medio en Equipos e Instalaciones Electrotécnicas deberán obtener el Certificado de Cualif cación lnd1v1dual que les capacite para el ejercicio de su profesión.

- Técnicos Superiores en instalaciones electrotécnicas. Titulados de Escuelas Tecnicas de Grado Medio o Superior con formación suficiente en el campo electrotécnico. Titulados en Escuelas Técnicas de Grado Medio o Superior con forma· cion suficiente en el campo electrotécnico y experiencia de trabajo en em presas de instalaciones eléctricas. Las titulaciones declaradas por la Administración como equivalentes a las mencionadas. o Las titulaciones equivalentes que se determinen por aplicación de la legislación comunitaria o de otros acuerdos internacionales con terceros países, ratificados por el estado español.

Superar un examen ante las Comunidades Autónomas en los siguientes casos: Examen teórico práctico para todos los Técnicos de Grado Medio en Equipos e Instalaciones Electrotécnicas. Examen práctico para los Técnicos Superiores en Instalaciones Elcc· trotécnicas sin experiencia. Examen práctico para los Titulados de Escuelas Técnicas de Grado Me· dio o Superior, con formación suficiente en el campo electrotécnico y sin experiencia.

unidad didáctica 6 Instalaciones de baja tensión. Normativa

Concesión y validez del Certificado de Cualificación

El Certificado de Cualificación ndividual de Ba¡a Tensión tendr~ validez en todo el estado español.

Cumplidos los requisitos descritos en el apartado anterior, las Comun idades Autónomas expedirán el correspondiente Certificado de Cualificación Individual en Baja Tensión, con la anotación de la categoría o categorías correspondientes. Certificado de Cualificación Individual de BT en categoría básica. Certificado de Cualificación Individual de BT en categoría especialista.

6.2.l. Instaladores autorizados en Baja Tensión

Denominamos instalador au tor izado en baja tens ió n a la persona física o jurídica que realiza, mantiene o repara las instalaciones eléctricas en el ámbito del REBT y sus Instrucciones 1 ecnicas Complementarias.

Autorización como instalador en BT Para obtener la autorización de instalador en baja tensión, deberá acreditarse ante la comunidad autónoma donde resida la persona interesada, los siguientes requisitos: Contar con los medios técnicos y humanos que más adelante se describen, para las respectivas categorías. Tener suscrito un seguro de responsabilidad civil que cubra los riesgos que puedan derivarse de sus actuaciones median te póliza por una cua nlia mínima de 600.000 €para la categoría básica y de 900.000 € para la categoría especialista, cantidades que se actualizarán anualmente, según las variaciones del índice de precios al consumo. Estar dados de alta en el Impuesto de Actividades Económicas (JAE), en el epígrafe correspondiente. Estar incluidos en el censo de obligaciones tributarias. Estar dados de alta en el correspondiente régimen de la Seguridad Social. En el caso de las personas jurídicas, estar constituidas legalmente. Ademas deberán aportarse los datos de la entidad y los carnés de las personas dotadas de Certificados de Cualificación Individual.

Concesión y validez del Certificado de Instalador Si se cumplen todos los requi-.itos se11alados, la comunidad autónoma donde reside el solicitante, expedirá el correspondiente certificado en el cual constará la categoría o categorías que comprenda, según los medios humanos y técnicos de que disponga: Certificado de Instalador Autor.izado de Baja Tensión Categoría Básica. Certificado de Instalador Autorizado de Baja Tensión Categoría Especialista. El Certificado de Instalador Autorizado en Baja Tensión tendra validez en todo el territorio español y por un período inicial de 5 anos, siempre y cuando se mantengan las condiciones que permitieron su concesión. Asimismo, el certificado de imtalador o de persona jurídica autorizada podrá quedar anulado, previo el correspondiente expediente, en caso de que se faciliten, cedan o enajenen certificados de instalación de obras no realizadas por el instaJador autorizado.

unidad d1dáct1ca 6 Instalaciones de ba¡a lensión. Normativa

Obligaciones del instalador autorizado en baja tensión Los instaladores autorizados en BT deben, en sus respectivas categorías: Ejecutar, modific.ar, ampliar, mantener o reparar las instalaciones que les sean adjudicadas o confiadas, de conformidad con la normativa vigente. Hcctuar las pruebas y ensayos reglamentarios que les sean atribuidos Realizar las operaciones de revisión y mantenimiento que tengan en comendadas, en la forma y plazos previstos.

t mitir los certificados de instalación o mantenimiento que correspondan. Coordinar en su caso, con la empresa suministradora y con los usuarios, las operaciones que impliquen interrupción del suministro.

Fig. 6.5. La autorización como instalador de B~ eri 1as diferentes categorías supone una sene de obligaciones.

Notificar a la Administración los posibles incumplimientos reglamentarios de materiales o instalaciones, que observasen en el desempeño de su actividad. En caso de peligro manifiesto, darán cuenta inmediata de ello a los usuarios) en su caso, a la empresa suministradora, y pondra la circunstancia en conocimiento del órgano competente de la comu nidad autonoma en el plazo máximo de 24 horas.

C Asistir a las inspeccion es establecidas por el Reglamento, o las realizadas de ofic.io por la Administrac.ion, si fuera requerido.

Mantener al día un registro de las instalaciones ejecutadas o mantenidas. (

lnformar a la Administración competente sobre lo~ accidentes oc.urridos en las instalaciones a su cargo. Conservar, a disposición de la Administración, rnpia de los contratos de mantenimiento al menos durante los 5 años inmediatos posteriores a la finalización de los mismos.

6.2. • Medios requeridos a los instaladores autorizados en BT E:.I REB l en su ITC-B f-03 especifica las nece~idades mínimas para el desarro· llo de Ja actividad como instalador en sus dos vertientes: l
Fig. Pdra prof«!

elect1 cate~ COl1J~

cum¡: v1gen la ms

e¡em1

alicat4 pasae con~

apro¡::

111ca.

Medios humanos Para disponer del Certificado de Instalador autorizado se debe disponer, al menos, de una persona dotada de Certificado de CualificaLión Individual en Baja Tensión, de categoría igual a cada una de las del instalador autorizado en baja tensión, si es el caso, en la plantilla de la entidad, a jornada completa. En caso de que una misma persona ostente dichas categorías, bastará para cubrir el presente requisito. Operarios cualificados, en número máximo de 10 por cada persona dotada de Certificado de Cualificación 1ndividual en Baja Tension o por cada 1 ccnico Superior en instalaciones electrotécnicas o por cada titulado de Escuelas Técnicas de grado Medio o Superior con formación suficiente en el campo electrotecmco.

ac

3.

lnl

obtcr. Baj,1' Títuh Ekt:t1 ¿Qué

unidad d1dact1ca {i Instalaciones de ba¡a tensión. Normativa

Medios técnicos Categoría básica

s

Local: 25 m2 de superficie mínima. (

e

Equipamiento: Como indica la ITC-BT-03 el equipamiento mm1mo requerido para el desarrollo de la actividad profesional estará formado por: Telurómctro. Medidor de aislamiento, según ITC-BT-19.

e

Polímetro o tenaza, para las siguientes magnitudes:

n

· Tensión alterna y continua hasta 500 V.

n

• Intensidad alterna y continua hasta 20 A. • Resistencia.

IS

Medidor de corrientes de fuga, con resolucion mejor o igual

11-

~ue

1 mA.

Detector de tensión.

n 1-

"' Analizador-registrador de potencia y energía para corriente alterna trifásica, con capacidad de medida de las siguientes magnitudes: potencia activa, tensión alterna, intensidad alterna, factor de potencia.

le

r

·n le la

T o-

Fig. 6.6. Para el desarrollo de la profesión de instalador electnc1sta, sea cual sea su categorla, es necesario un coniunto de herramientas que cumpla con la normativa vigente y las necesidades de la instalación, como por ejemplo destornilladores, alicates, t11eras, guías pasacables, etc., todas ellas con el a1slam1ento eléctrico aprop1ddo.

•cal en en f: n nr de lu :as íll

Equipo verificador de la sensibilidad de disparo de los interruptores diferenciales, capaz de verificar la caractcnstica intensidad - tiempo. Medidor de impedancia de bucle, con sistema de medición independiente o con compensación del valor de la 1c:.istencia
» 1Ierramicntas comunes y equipo auxiliar.

Luxomctro con rango
Categoría especialista Además de los medios anteriores se deberá con tar con: Analizador de redes, de armonices y de perturbaciones de red. Electrodos para la medida del aislamiento de los suelos. Aparato comprobador del dispositivo de vigilancia del nivel de aislamiento de los quirófanos.

actividades

3. Infórmate de los pasos que tienes que realizar para obtener el Certificado de Cualificación Individual de Baja '!Cnsión en categoría básica, una vez obtengas el Titulo de Grado Medio en Equipos e Instalaciones Electrotecn 11..as. ¿Que actuaciones te permite dicho certificado?

4. Fn grupos de cuatro personas, imaginao-. que que-

rfr, montar una empresa } obtener el Certificado de Instalador Autorizado de BaJa Tensión categoría básica. Calculad en euros la mversion que nccesitana1s hacer para obtener dicho certificado. o

Una vez obtenido este certificado, diseñad un .muncio donde publtot.us los diíerentcs servicios que pensáis ofrecer, en función
unidad didáctica 6 Instalaciones de ba¡a tensión. Normativa

Documentación de las instalaciones Para la ejecución y puesta en servicio de las instalaciones el nuevo reglamento requiere, en todos los casos, la elaboración de una documenlación Lécnica que en función de sus caractensticas y según delermine la correspondiente ITC reveslirá la form a de proyecto o memoria. (REBT, artículo J 8). También ~e requie re el registro en la correspondiente comunidad autónoma.

6.3.1. Proyecto de la instalación Cuando una instalación requiere la ejecución de un proyecto previo, ésle debera ser redactado y firmado por.el Lécnico titulado competente, quien será directamenk responsable de que dicho proyecto se adapte a las disposiciones reglamentarias.

Contenido del proyecto El proyecto de instalación se desarrollará, bien como parte del proyecto gene· ral del edificio, bien e n forma de uno o varios proyectos específicos. En la memoria del proyecto se expresarán especialmen te: Q Datos relalivos al propietario. Emplazamiento, características básicas y uso al q ue se destina.

r

Características y secciones de los conductores que se van a emplear. Características y diámetros de los tubos para canalizaciones. Relación nominal de los receptort~ que se prevean insta lar y su potencia. sistemas y dispositivos de segurid·1J adoptados y cuantos detalles sean ne cesarios de acuerdo con la importancia de la instalación. Esquema unifilar de la instalación y características de los dispositivos de cor te y protección adaptados, puntos de Ull· lización y secciones de los conductom. Croquis de su trazado. Cálculos justificativos del discfio. Los planos seran los suficientes en núme ro y detalle, tanto para dar una idea clara de las disposiciones que pretenden adop tarse en las instalaciones, como para que la empresa ins taladora que ejecute la instala ción disponga de todos los datos necesa rios para la realización de la misma. Fig. 6.7.

1::1 proyecto debe contener la información suf1c1ente para que la empresa instaladora disponga de todos los datos necesarios para su realización

unidad didáctica 6. Instalaciones de baja tensión. Normativa

Instalaciones que requieren proyecto Las instalaciones nuevas que requieren proyecto segun el REBT ITC BT-04 son los indicados en la siguiente tabla:

Tipo de instalación_ _ _ _ _ _ _~ Limites

Grupo a - - -

Los correspondientes a industrias en general

P>20 kW 1

b

Locales húmedos, p olvorientos o con nesgo de corrosión Bombas de extraedón de agua, industriales o no

P> IO kW

e

Locale~ mojados Generadores y convertidores Conductores aislad os para caldeo, excluyendo lo~ de viviendas

p IOkW

-

~

d

e

1

f

--g

i

)

- --

k

--1 --m

-

P> IOOkW por caja general de protección

Los correspondientes a viviendas unifamiliares

P>50 kW

de garajes que requieran ventilación forzada

1

h 1

--t

De c;m\cter temporal para alimentar maquinaria de obra en la con~trucción De carácter tempor.11 en locales o empluamiento~ abierto~ --- ---~ Las de edificaciones destinadas principalmente a vivienda~. locales comerciales v oficinas, que no tengan la cons1derac16n de locales de públic,a concurrencia en edificación vertical u horizontal

\

P>50 kW

Todos

1

Los de gara1es que d 1sponen de ventilación natur.ll

>5 Plazas

Los correspondientes a locales de p1íhlirn concurrencia

Sin Hmite 1

Lineas de baja tensión con apoyos comunes con la alta ten~1ón Máquinas de elevadón y transporte Sin límite Las que utilicen ten siones especiales de potencia Las destinadas a rót ulos luminosos, salvo los de baJa tensión Cercas electri ti cadas Redes aéreas o ~ubterráneas de distribución

P>5~

,___

Instal,1ciones de alu mbrado exterior

----4

Los locales con riesgo de incendio o explosión, excepto garaj~n 111~ ._____ Los quirófanos y salas de intervención Sin límite

n

Las correspondientes a piscinas y fuentes _

o

Todas aquellas que, no estando comprendidas en los grupos anteriores, detcrmin e el Ministerio de Ciencia y lccnologia

_

tP>S~ Según corrc~ponda

Además de las indicadas, las instalaciones sigu ientes también requerirán la elaboración de un proyecto: Las ampliaciones y modificaciones importantes de las descritas en la tabla. (

Las ampliaciones de las instalaciones reseñadas en la tabla q ue al efectuarlas sobrepasen la potencia indkada. Las ampliaciones de instalaciones que originalmente requirieron proyecto si en una o varias ampliaciones se supera el 50 % de la potencia prevista en el proyecto anterior.

Si una instalación está comprendida en varios grupos de los especificados en la tabla se Je aplicará el criterio más exigente de los establecidos para dichos grupos.

unid d d1dact1ca 6 lostalaCiones de baja tensión Normativa

6.3. . Memoria técnica de diseño Todas las instalaciones nuevas, ampliaciones o modificaciones que no requieran proyecto, precisarán de una memoria técnica de diseno. Esta memoria se redacta· rá sobre impresos editados por los órganos competente!> de las comunidades autónomas con objeto de proporLionar los principales datos y características de diseno de las instalaciones. La memoria técnica de diseno (MDT) debe contener los dato!> siguientes:

O Los referentes al propietario. Identificación de la persona que firma la memoria y justificación de su competencia. Emplazamiento de la instalación. Uso al que se destina. Relación nominal de los receptores que se prevea instalar y su potencia. 1

Cálculos justificativos de las características de la línea general de alimentación, derivaciones individuales y líneas secundarias, sus elementos de pro· tección y sus puntos de utilización. Fig. 6.8. La memoria técnica de diseño la precisan aquellas 1nstalac1ones que no requieran proyecto.

C Pequeña memoria descriptiva. Esquema unifilar de la instalación y características de los dispositivos de corte y protección adoptados, puntos de utilización y seccione!> de los con ductores. Croquis de su tratado.

actividades

S. Pon cinco ejemplos concretos de instalaciones que 6. Consigue un impreso para cumplimentar una merequerirían un proyecto y cinco que con la memoria técnica de diseño tendrían suficiente. En los que requieren proyecto, indica al grupo al que pertenecen.

moria técnica de diseño. Si puedes, consigue uno edt· tado por tu comunidad autónoma, si nó, prueba en Internet y analiza los datos que se solicitan.

Fig.6 .9 la insp instalae cumpli vigente una garc buen fu

umdad éfütáct1ca 6. Instalaciones de ba¡a tension. Normativa

6 4. Verificaciones e inspecciones de las instalaciones eléctricas

n 1-

,_ o

La ITC- BT-05 describe las verificaciones previas a la puesta en servicio de llna instalación, así como las inspecciones i11icial y periódicas, con objeto de garan tizar la seguridad y su buen funcionamiento.

6.4.1. Verificaciones previas

u

Antes de la puesta en servicio de una instalación eléctrica
6.4.2. Inspecciones 1-

Las instalaciones elec..tricas de especial relevancia deberán ser inspeccionadas por un organismo de control c..on el fin de asegurar, en la medida de lo posible, el cumplimiento de la normativa vigente. Las inspecciones pueden ser:

1-

Iniciales (antes de la puesta en servicio).

e

Periódicas (durante su funcionamiento). Inspecciones iniciales Serán objeto de inspección, una vez ejecutadas las instalacio nes, sus ampliacio nes o mod ificaciones de importancia y previamente a ser documentadas ante el ó rgano competente de la comunidad autónoma, las siguientes instalaciones: Instalaciones industriales con proyecto y potencia instalada mayor de lOO kW. Locales de pública concurrencia. Locales con riesgo de incendio o explosión, de clase I, excepto garajes de menos de 25 plans. C

e C Fig.6.9. La inspección de una nstalac1ón asegura el cumplimiento de la normativa vigente y, por tanto, supone una garantía de seguridad y buen funoonam1ento.

Loca les mojados con potencia instalada superior a 25 kW. Piscinas con potencia instalada superior a 10 kW. Quirófanos y salas de intervención. Instalaciones de alumbrado exterior con potencia instalada superior a 5 kW.

Inspecciones periódicas Serán objeto de inspecciones periódicas, cada 5 anos, todas las instalaciones eléctricas en baja ten sión que precisaron inspecció n inicial y cada 10 años, las comunes a ed ificios de viviendas, cuya potencia total instalada supere los 100 kW. Durante el proceso de inspección de una instalación pueden presentarse una serie de defectos que pueden catalogarse como leves, graves y muy graves.

unidad d1dáct1ca 6. Instalaciones de baja tensión. Normativa

(

Defectos leves. Son aquellos que no suponen peligro para las personas o los bienes, no perturbando el funcionamiento de la instalación. Defectos graves. Son aquellos que no suponen un peligro inmediato para la seguridad de las personas o de los bienes, pero puede serlo al originarse un fallo en la instalación. También se incluye dentro de esta clasificación, el defecto que pueda reducir de modo sustancial la capacidad de utilización de la instalación eléctrica.

~

Defectos muy graves. Son todos aquellos que la razón o la experiencia deter·

mina que constituyen un peligro inmediato para la seguridad de las personas o los bienes. Se consideran como tales, los incumplimientos en materia de seguridad que pueden desencadenar accidentes, o entrañen riesgos que se pretenden evitar con la aplicación de medidas, en relación con:

De Los pél

mo

Un

Contactos directos, en cualquier tipo de instalación. Locales de pública concurrencia. - Locales con riesgo de incendio o explosión. o Locales de características especiales.

Instalaciones con fines especiales. Quirófanos y salas de intervención.

6. .3. Puesta en servicio de las instalaciones Una vez finalizados los trabajos y efectuadas las verificaciones necesarias, e! instalador deberá emitir un Certificado de Instalación, según el modelo estable ciclo por los órganos competentes de las comunidades autónomas. Dicho cer tificado deberá incluir como mínimo los datos siguientes: Las principales características de la instalación.

Pl

La referencia del certificado del organismo de control que hubiera realizado con calificación de resultado favorable, la inspección inicial si la hubiere

PI

Declaración expresa de que la instalación ha sido ejecutada de acuerdo con las prescripciones del REBT. Antes de la puesta en servicio de las instalaciones, el instalador autorizadc deberá presentar ante el órgano competente de la comunidad autónoma, para su inscripción y registro, el Certificado de Instalación con su correspondiente anexo de información al usuario. El titular de la instalación solicitará el suministro a la compañia eléctrica me·
es

7. Pon cinco ejemplos de instalaciones que precisen de 8. Pon algunos ejemplos de defectos leves, graves o inspecciones periódicas.

Vcam

La potencia prevista de la instalación.

'- Identificación del instalador au to rizado responsable de la instalación.

activi

índic

muy graves que crees pueden aparecer durante la 1n1 pección de una instalación.

Es PI PI·

Pla

Pla Pla

Fsq Pla

Piar'

unidad didact1ca 6. Instalaciones de baia tension Normativa

los

165

El proyecto

tia

Planos

un

el

on

Definición Los planos constituyen la especificación gráfica del proyecto y comprenden los dibujos, esquemas, figuras, perspectivas necesarias para Ja interpretación y comprensión visual del mismo. 1ndican lo que hay que construir, montar e instalar.

er-

;o-

ria ue

Un índice de un p lano genéric.o se podría componer de: oJ

Plano de situación. Plano de emplazamiento. Planos de replanteo y obra civil.

o

Plano general de distribución. Planos de distribución en planta. Planos de estructura.

el le-

o

Planos de instalaciones eléctricas y fluidos.

o

Esquemas eléctricos y electrónicos.

o,)

Diagramas de proceso.

Índice de los planos de un proyecto de electrificación de viviendas Veamos a contin uación un índice de planos " tipo" de un proyecto de clect rific.ación de viviendas: Plano de situación. do

Plano de distribución general. o

Plano de detalle de caja general de protección (CGP).

on do ira 1te 1e·auc

Esquema eléctrico unifilar general del edificio.

Plano de detalle de línea general de a limentación ( LGA). o

Plano de detalle de centralización de contadores (CC).

o

Plano de detalle de derivaciones individuales (DI).

o

Plano de detalle de cuadro general de mando y protección (CGMP).

J

Esquema eléctrico unifilar de instalaciones interiores. Plano de distribución de instaJaciones interiores. Plano de puesta a tierra.

o lS-

unidad d1d~ct1ca 6. lnstalactones de ba¡a tensión. Normativa

Autoevaluaciónlr-~~~~~~~~~~~~1. Una instalación eléctrica en BT se define como el conjunto de: a) Normas par,\ las instalaciones tale., como el REB'I, UNE, CEI, DIN, etc. b) Aparatos y circuitos destinados a producir, convertir, transformar, transmitir o distribuir la energ1a eléctrica.

e) Líne<1S para transportar energ1,1 entre ciudades. d) No es ninguna de lru. tres anteriores. 2. Las im.talaciones eléctricas en baja tensión, segun su destino se clasifican en: a) Públicas, privadas y de gestion por las comunidades autónomas. b) Públicas, industriales } de v1as de comunic.1·

c1on.

í.. ¡ De alt.1. de media y
les.

3. Ll Regl.11ncnto l:lectroh.'unco p.ira Baja Tensión altua] entró en vigor:

6. El insLalador ,wtorizado es: a) La empresn que puede dar trabajos
ciones diferentes a todo lo indicado.

7. ¿Existen diversas categonas de inst.lladon:s auton1..1dns?

a) No, sólo existe un,1. b) S1, existen 111finidad de ell.t!!>.

\

e) No existen instaladores autorizados, existen im· taladores contratados. d) SL existen dos categorías: b.1Slca y espccialist,1.

8. El Certificado de Cu.1lificació11 Individual es el documento que: a) Reconoce .1 su titul.ir la c.1paddad p.1ra de em penar actt\ L
a) En la décad.1 de I-980 .i 1990

d.1
h) A fin,1les de 1973

l) En scptiemhrc de 2003

e) F.Kulta al po.,ecdor para moverse por todo territorio nacional.

d) Al inkiar el .rnu2000

d)

4. El RFin está compuesto por: il) 29 art1culus, 5 J instrucciones témicas compkmemarias v un conjunto dé gtú.1s té1.:n'k,h puhli1.:adas en el BOi medi,rntc el Rc.11 Decreto 1:)42/2002. b) El 1..onjunto de norm,1s UNE y o tras -aplicables a las- instafacioncs.. 1..) Un umjunto de norni.t& jundkas p.tra eviL.tr fraudes.

d Un manual 1écníco publicado en el BOE para regular el uso dela cncrgfa.

5. mREBT modifica el valor nominal de la tcn~ión dt red fij.\ndofu en:

a

220 V en monofásiro >380 \

n mfá 1co.

b) 230 V en monoÍásico y 400 V en trifüstco. '

250 V en monofüsíto y 330 \ en trl:fás.ico,

d) 200 V en monofásico y 400 \! en trifasico.

1

Podemos utilirarlo para solicitar l.1s p6Jiz,1s de st:guro de proteccion chil.

9. Para obtener el Ccrtifil:ado de Cu,1lillí..tKión lnd vidual es necesario: a) 1encr 16 '1110, r haher ~w.cri l
e) 'Jcner 18 .rnos v el titulo de Técnico de C.r Medio. d) 'kner 18 anos y dos años de L'X--pericn~ia en u empresa de instal,Ktoncs.

10. El Certifta1do de Cu.11ifo:ad6n Jndividual tte \Jlide~en:

aJ En la:Unto11 Europea.

b En la comunidad ,mtonoma donde c..) Hn todo d ter.ntorm naaonal.

d) En todo el mundo.

12

unidad didáctica 6. Instalaciones de baja tensión. Nomtattva

11. El instalador autorizado en BT está obligado a: a) Realizar, modificar, ampliar y ma1itener las instalaciones que le sean adjudicadas siguiendo las instrucciones del REBT. b) Emitir los certificados de calidad, pero no puede realizar la instalación.

e) Realizar la instalación, pero no puede emitir ningún certificado. d) Pertenecer a la plantilla de una empresa insta-

ladora.

12. El instalador de categoría básica debe disponer de los medios técnicos siguientes:

a) Juego de herramientas relacionados en el REB"I:

b) Juego de herramientas, aparatos de medida y

un medio transporte.

e) Juego de herramientas básicas y aparatos de medida básicos. d) Un local de 25 mZ"; herramientas y equipos de medida según ITC-BT-03.

13. El instalador dt categoría especialista debe ctiiponer de los siguientes-medios:

a) Humanos y técnicos altamente es_eecializados sin límites.

bJ Los del instalador básico más algunos equipos especializados según el REBT.

16. Un instalador de categoría básica, ¿puede realizar sin proyecto una instalación industrial de P ·20 kW?

a) Sí.

b) No.

e) Sí,..,¡ figura una clámula en el correspondiente contrato. d) Sí, porque dispone del seguro de responsabilidad civil.

17. Los loc,tles de pública concurrencia ¿necesitan un proyecto previo?

a) No, si son pequeños (menores de 50 m 2 ). b) Sí, siempre que sean mayores

Je 100 m

2•

c) No, si tienen instaladas fuertes medidas de seguridad. d) Sí, siempre, sea cual sea su superficie.

18. Una instalación eléctrica requiere una memoria técnica cuando:

a) Se hace un proyecto previo. b) La potencia que se va a instalar supera los 100 kW. e) Es obra nueva. ampliación o reforma que no necesita un proyecto previo. d) Sea una instalación industrial.

unidad didáctica 6. Instalaciones de baJa tensión. Normativa

Prácticas de taller Práctica 26

Comprobación del funcionamiento del cebador Esquema de instalación multifilar

Esquema funcional

u--r(

El

El.1

1

51

p~

---------

Material necesario para la realización de la práctica Designación

Cantid ad 1

2

l 1 1 l l

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Interruptor Cebador Portacebador Lámpara de incandescencia Po rtalárnpa ra Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azul de 1,5 mm 2

~-

-~

~-

Observaciones Corno en las prácticas anteriorc~ los cables serfo flexibles e irán fijados al panel.

-~-

Trabajos a realizar: Sobre el panel o cuadro de prácticas, montar, conectar y probar el circuito del esquema. Probar a La tensión nominal con una lámpara de 25 W. Observar y explicar el comportamiento de la lámpara.

¿P

¿Qué ocurre si quitarnos el cebador? ¿Por qué?

¿Pe Si co

unidad d1dact1ca 6 Instalaciones de ba¡a tensión. Normativa

169

Montaje de un fluorescente mandado por un interruptor Esquema de instalación multifilar L1 N PE

Esquema funcional

Ll----r-Sl •

El

Sl

N ----------

PF----------~

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad

_ _ Designación

Observaciones

l

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Caja de conexiones Interruptor Cebador Portacebador Reactancia de L8/20 W Soportes tubo fluorescente Tubo fluorescente del8/20 W Regletas de conexión Cable negro de L,5 rnm 2 Cable azul de 1,5 mm2 2 amarillo-verde de 1,5 mm - Cable - --

Las características de la insfalación, como las indicadas anteriormente. Antes de aplicar tensión al circui to, comprobar la continuidad por tramos y que no esté comunicado entre fase y neutro.

1

1 1 l l

2

L

Trabajos a realizar: Sobre el panel de prácticas distribuir, montar, conectar y probar el circuito del esquema. Medir con el polímetro las tensiones de trabajo de la reactancia y del tubo fluon:scente. Quitar el cebador una vez encendido el fluorescente. ¿Qué ocurre? ¿Por qué no se apaga el fluorescente? Explica este fenómeno. ¿Podríamos sustituir el cebador por un interruptor? Razona la respuesta. ¿Podnamos sustituir el cebador por un pulsador? Razona la respuesta. Si se estropea el cebador y no tenemos recambio, ¿cómo podremos encender el fluorescente de nuestra cocina para hacer la cena?

170

unidad didacl1ca 6. lnslalac1ones de baja tensión. Normativa

Montaje de dos fluorescentes en paralelo mandados por un interruptor Esquema de instalación multifilar

Esquema funcional

Ll ---¡---

Ll N PE

Sl •

1 El.2

E2. 1

N -+--1.,_~~---<1--e-~~~-PE --~~~~-11--~~~~~

Sl

J

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad- - - + - _ 1

2

1

2

2 2

4

2

__

-º_esign adón

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Interruptor Cebadores Portacebadorcs Reactancias de 18/20 W Soportes tubo fluorescente Tubos fluorescentes de 18/20 W Condensador Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azul de 1,5 mm 2 J;;abl~marillo-vcrd~ara tierra

Observaciones

e

Tener presente las obscrvacionc5 de las prücticas anteriores.

l

Trabajos a realizar: () Distribuir, montar, conectar y probar d circuito indi(ado en el esquema multifilar de la instalación. Q Medir con el poli metro las tensiones de trabajo de las reactancias y de los tubos Ouorescentcs.

Qmtar los cebadores u11.l vez encendidos los tubos fluorescentes. ¿Qué ocurre? ¿Varían las terniioncs mt:d1 das con anterioridad? ¿Por qué? I ncender los fluorescentes por cualquier procedimiento sin cebadores.

Trabaj Re

Di: ~te

unidad didáclica 6. Instalaciones de baja tensión Normativa

171

Montaje de dos fluorescentes en serie con una reactancia común mandados por un interruptor Esquema de instalación multifilar

Esquema funcional

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad 1 2 1 2 2

4

2

1

Designación Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas
Observaciones fener presente las observaciones de las prácticas anteriores.

Trabajos a realizar: llealizar el esquema funcional de la instalación. Distribuir, montar, conellar y probar el urcuito, ind1Cado en el esquema multifilar de la instalac.ion. Medir con el poli metro las tensiones de trabajo de la reactancia y de los tubos fluorescentes. di-

Quitar los cebadores una vez encendidos los tubos fluorescentes. ¿Que ocurre?¿ \arían las tensiones medidas con anterioridad? ¿Por qué? ( on los tubos apagados quitar un cebador y accionar el interruptor. ¿Qué ocurre? ¿Por qué?

unidad d1dáct1ca 6. Instalaciones de baja tension Normativa

172

Instalación de un fluorescente con reactancia electrónica y mando por dos conmutadores Esquema de instalación multifilar

M

c

Esquema funcional

Ll N PE

/ Sl

52

Material necesario para la realización de la práctica Cantidad _ _~ ___ _ _ 1 2 2 1 2 1

1

Designación __

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Conmutadores Reactancia electrónica de 18/20 W Soportes tubo fluorescente Tubo fluorescente de 18/20 W Condensador Regletas de conexion Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azul de 1,5 mm 2 Cable amarillo-verde para tierras

e~

O bservacioncs 'Icner presente las observaciones de las practicas anteriores.

Trabajos a realizar: Dibujar el esquema funcional de la instalación. Distribuir, montar, conec.tar y probar el circuito, indicado en el esquema multifilar de instalación. (

Dil

Probar la instalacion accionando de forma aleatoria las manec1llas de los conmutadores.

Dü

Medir con el polímetro la tensión de trabajo de la reactancia y del tubo fluorescente y comparar los valores con los de una reactancia tradicional.

Co: C.01

¿Pd

unidad didáctica 6. Instalaciones de baja tensión. Normativa

173

Montaje de dos circuitos uno para alimentar a tres fluorescentes conectados en paralelo y mandados por un interruptor y otro para la conexión de dos tomas de corriente adicionales Esquema funcional

Esquema de instalación multifilar

El.21

N

-+e~~....--+--~~~.,.

PE-----4~~--~~-41..-11--

Material necesario para la realización de la práctica Designació_n_ _ _ __

Cantidad 1

3

es

1

3 3 3 6 3

1 2

Panel o cuadro de 60 x 50 cm Cajas de conexiones Interruptor Cebadores Portacebadores Reactancias de l8/20 W Soportes tubo fluorescente Tubos flu orescentes de 18/20 W Condensador Bases de enchufe con toma de tierra Regletas de conexión Cable negro de 1,5 mm 2 Cable azul de 1,5 mm 2 Cable negro de 2,5 mm 2 Cable azul de 2,5 mm2 ~_Ca ble amarillo- verde para tierras

-

Observaciones -- Tener presente las observaciones de las prácticas anteriores.

Trabajos a realizar: Dibujar el esquema multifilar de la instalación. Distribuir, montar, conectar y probar la instalación. 11alo-

Comprobar con el polímetro que no se comun ican el circuito de iluminación y el de potencia. Comprobar que hay tensión en los enchufes, con los fluorescentes encendidos y apagados. ¿Por qué la tensión en los enchufes no varía, con los fluorescentes apagados o encendidos?

unidad didáctica 7

Instalaciones eléctricas en las edificaciones. Cálculo de líneai

¿Qué aprenderemos? Qué es una instalación de enlace, de qué partes se compone y cuál es la normativa que se emplea para su e¡ecuc1ón. C Cómo calcular los conductores en las instalaciones eléctricas de edificios.

Seleccionar los matenales más adecuados para la ejecución de este tipo de instalaciones. Cómo montar y conectar los contadores de forma individual y centralizada. Cómo realizar la previsión de cargas en edificios para el suministro en baja tensión.

Fig. 7. 1, La instal< conecta de drstn las instal1 interiores

umdad didáctica 7 Instalaciones eléctricas en las ed1flcac1ones

7.1. Introducción

lS

Recuerda que en la UNIDAD DIDÁCTICA 1 hemos hecho un esquema de cómo la corriente eléctrica se genera, <;e tran sporta y se distribuye hasta llegar a los puntos de consumo. En esta unidad veremos detalladamente la composición y características de las líneas que unen la Caja General de Prolccción (CG P) con las instalaciones interiores de los usuarios. Estas líneas reciben el nombre de

~as

mstalaciones de enlace.

A pesar de que gran parte del contenido de esta unidad corresponde al módulo de Instalaciones de enlace, es necesario empezar con ello, pues sus características y su dimensionado dependerán del grado de electrificación interior de la vivienda y del equipamiento del inmueble. Por otra parte, el inst
Cálculo de la sección de los conductores El cálculo de la sección de los conductores de una línea viene determinado por los tres factores siguientes: Intensidad máxima admisible. Intensidad de cortocircuito.

La caída de tensión máxima fijada por el REBT.

unidad d1dáct1ca 7. Instalaciones eléctncas en las ed1flcaoones

Intensidad máxima admisible Podemos definir Ja intensidad máxima admisible como aquella que, circulan· do por un conductor de forma permanente, no product. un calentamiento que supere la temperatura máxima asignada a los materiales aislantes del t.able Los valores de 1ntens1dad máxima adm1s1ble se indican en la tabla l de la ITC-BT- 19 y la ITC-87 ·07

Los valores de lemperatura maximos admisibles son, 70 º C para cables con a1slamienlo termoplástico y 90 ºC para los termoestables. El valor de la intensidad depende de la carga asignada y del tipo de instalación y se calcula de acuerdo a las expresiones siguientes: Intensidad en corriente continua: l= p

u

Intensidad en corriente alterna monofásica: p

f =---

U·cos
Intensidad en corriente alterna trifásica: I-

p

- J3 ·U ·cos
Intensidad de cortocircuito Se considera como intensidad de cortocircuito aquella c¡ue\circula por los conductores de una instalación, cuando se produce un contacto directo cntrt dos conduclorcs de distinto potencial. Si la duración del cortocircuito no supera los 5 segundos, la elevación de 11 temperatura de Jos conductores no debe superar los valores máximos asigna dos por el fabricante de los cables, que aproximadamente son 160 ºC en cabl~ con aislamientos tcrrnoplasticos y de 250 ºC para Jos termoestables. Dado que generalmente se desconoce el valor de la impedancia de las fuente! que alimentan la línea (transformador, red de distribución y acometida), admite que en caso de cortocircuito la tensión en el inicio de la instalación de los usuarios se considere como 0,8 veces la tensión de suministro. Suponiendo despreciable Ja inductancia de los cables, la intensidad de cortocircuito se calcula con la siguiente fórmula simplificada. 08 Intensidad de cortocircuito: I ce- • R· U Donde: I cG

= Intensidad de cortocircuito en el punto considerado.

U = Tensión de alimentación entre fase y neutro (230 V). R - Resistencia del conductor de fase entre la alimentación y el punto conside rado.

El valor total de R a la entrada de una vivienda ¡,e obtendrá sumando las res~ tencias de la Línea General de Alimentación (LGA) y la Derivación Individw. (Dl), considerando una temperatura de los conductores de 20 ºC con lo cual resistividad vale p = 0,018 .Q mm 2/ m para el cobre.

unidad didáctica 7 Instalaciones eléctricas en las edificaciones

Ejemplo 1 n-

e

is-

Ca1cula la 1ntens1dad de cortocircuito producida en los bornes del interruptor d1ferenc1al (10) de una v1v1enda, sabiendo que la derivación individual (DI) tiene una sección de 6 mm2 y 20 m de longitud y la línea general de alimentación (LGA) es de 50 mm2 y 30 m de 1ongitud. Solución: Calculamos primero el valor total de la resistencia (Rr):

ón

2·L

2 20m

S

Eimm·

2·L

2·30m

R1¡1 =p·-=0,018Umm2/m · - RLGA

=0,12!2

2 =p·-=0,018!2mm'/m· =0,0216{2 S 50mm¿

Rr = RVI + RLGA ; 0, 12 !l +o, 0216 n

8 Ydespués la intensidad de cortocircuito. le = O, ·U = Rr

- o, 14 16 u

o,a ·230 V =1299, 4 A 0,14160

2. • Caída de tensión máxima admisible El paso de corriente por los conductores de un circuito, ocasiona una pérdida de potencia transportada y una caída de tensión o diferencia entre la tensión en el origen y el final de la instalación. los trc

r 1

e la na bles

~ º (G)------=-=e ...____I-{R) -l e .. U1 • U2 j-

Fig. 7.l. Calda de tensión en un conductor

"~en la figu debe ser inferior al limite máximo permitido por el Reglamento para cada una de las partes de la instalación.

Esta caída de tensió n se representa con la ktra

ra 7.2 y

El valor de la caída de tensión depende del tipo de corriente, de la intensidad que circula y de la resistencia del cable utili zado. Para su cálculo se emplean las expresiones que veremos a continuación.

Corriente continua ntes

se 1 de

1,

Aplicando la ley de Ohm al conductor de la figurn 7.2, la caída de tensión vale: D.U =e= R · I

Siendo: rto-

e Caída de tensión en los conductores en voltios {V). R = Resistencia de los conductores en ohmios (H).

I

Intensidad que recorre el conductor en amperios { \ ).

La resistencia se calculan~ aplicando la formula ya conocida, teniendo presente el valor de la resistividad a la temperatura de trabajo, según la tabla 7.1. 2·L

R=p·S ;ide·esis.dual 1al la

r--

Tabla 7.1. Valores de la resistividad coeficientes de tem eratura

Material p a 20 ºC C-ob-rc - 0,018 Aluminio_ _,,_- 0,_029 _l L. Almelet 0,032 1

=1.

p a 40 ºC 0,0194 0,0313 0,0343

p a 70 ºC

-+~0,021_

p a 90 ºC

a

=1

(º~

0,023 ~,00392 0,033_ ,__0_,036 _ 0,00403 0,038 0,04 1 _ l 0,00360

1

d d dáct e 7 Instalaciones electncas en las ed1f1cac1ones

También se utiliza frecuentemente la expresión anterior, sustituyendo la resistividad (p) por la conductividad ('Y) que como es sabido son conceptos inversos. Recuerda que la res1st1vidad y la conductividad son cor r ptos inversos, por lo que:

r= -p1

Tenlo en cuenta para la resolución dt:: cálc. lo de ca da de tensión, Cl. indo e:1 lugar de la conduct1v1dad te den la res1s 1bd1dad

c)

R= 2·L

r·S

Sustituyendo el valor de Ja resistencia en la formul
e = R · I = 3..:.!_ · I

r·S

=3.__!_:!_ r·S

Si deseamos conocer la secc.ion teórica del conductor, despejamos Sen la formula anterior y tenemos: 2· L· l S=--

r·e

Si el valor conocido es la potencia, en lugar de la intensidad, las expresiones para el calculo de la caída de tensión y de la seLción de los conductores es la siguiente: [>

1= -

u

Sustituyendo este valor en la fórmula de la caída de tensión resulta: 2·L f> 2 t·P e=R·l= · = - y ·S U y·S·U DespeJando el valor de la sección tenemos:

S= 2·L·P

r·e u

\

o-

Fig.

Clrcu

línea

Siendo: e Caída de tern.16n en vol tios (V). P Pote1Kia de la carga en vatios (W). U Tensión aplicada al circuito en voltios (V). l Intensidad en amperios (A). L Distancia entre inicio y final de la línea en metros (m). R Resistencia del conductor en ohmios (.Q). S Seccion del conductor en miltmctros LL1adrados (mm 2 ). p Coeficiente de resistividad a la temperatura de trabajo en Q mm 2/m. y Conductividad a la temperatura de tr.lbajo en m/Q mm 2. Fig. l

Ejemplo 2

D1agrc orcu1t

Una línea de comente continua de 120 m de longitud ihmenta un local cuya potencia es de 50 kW a 500 V. 51 los conductores son de cobre, la sección de 1O mm 2 y la temperatura media no supera los 40 ºC Calcula: o) La caída de tensión b) La tensión al final de la línea. e) La potencia perdida en la tnstalación.

Solución. o) Ccuda de tensión: e - ~ · !!_ Y4 ·S U

b) le11sión al final de la línea U = U1

2 120

m SOOOO W - 46 56 V 51,5nmm 2/m· 10mm ·SOOV '

e= 500 V - 46,56 V= 453,44 V

unidad d1dactlca 7 lnstalactones eléctricas en las edificaciones

e) Potencia perdida en la 1nstalac1ón: 2·L

2

2· 120m

R= p40 • s=O,Ol9412mm /m· lOmm 2 -0,4656 n

m-

/- P

u

P1

SOOOOW =lOOA

soov

=R · 1

1

=O, 4656 O· 1002 A2 ~ 4656 W

da

Corriente alterna monofásica Cuan
iouc-

Si el factor de potencia (co5
Fig. 7.3.

Circuito equivalentP dE> una linea para comente alterna.

Debido al pequeno valor del ángulo a., se pue
\

AH + BC ::: R · I · coscp +X· I · sencp

En las instalaciones, el valor de la reactancia inductiva de los condullores (X), varía con la longitud , el diámetro y la separación entre ellos. En ausencia de datos se toma como v
Con las simpl ificaciones enumeradas y conociendo la intensid,1d, la caída de temión y la sección de los conductores en corriente alterna monofas1ca se obtendrán aplicando las expresiones: Fig. 7.4.

Diagrama vectorial del orcuito equivalente. con-

Sustituyendo R por su \alor tendremos: e= R I

co~cp

") l · J · C()S
y-5

- ~·l.· I · coscp

Y si despejamos la sección del conductor nos queda: 5 -

r· e

2. !, . p

Si el valor conocido es la potencia, la caída de tensión vale: e= - - y· Su

2·L · P

Despejando la sección nos queda: S- - -

r ·e u

unidad d1dácllca 1. Instalaciones electricas en las edificaciones

Ejemplo 3

Ej~ u

Una línea monofásica de comente alterna, alimenta a un local que tiene instalada una potencia de 18 kW a 240 V con un cos q> = 0,85. Si la tensión al 1n1c10 de la línea es de 240 V, su longitud 35 m, la conduct1v1dad y - 56 m/n mm2 y la caída de tensión máxima admitida es del 2 O/o, calcula·

d

a) Tensión a la entrada del local

Ir

b) Sección del conductor para que cumpla por caída de tensión.

e) Intensidad que recorre la linea.

d) Potencia perdida en la línea. Solución: a) Tensión a la entrada del local

U2 =U1 -20/o U1 =240V-

2 24 ' 0V 100

240V:::--4,8V=235,2V

e

b) Sección del conductor para que cumpla por caída de tensión: S=

2·L P

r·e

U2

=

2 35m·18000 W 2

56m/nmm ·4,8V·235,2V

e) Intensidad que recorre la línea:

p

l=--U2 • COS
=19,93 mm2 ~ Tomaremos cable de 25 mm2

18000W =gOA 235,2 V· 0,85

d) Potencia perdida en la ':nt 11' Pp f~ - P2 = U1 • f . cosrp - U2 . ¡ . coscp =(U1 - U2 )- f · cos <{J - e f. cos¡p

a

1.

Sust tuyendo e por su valor en función de la potencia, tenemoc:: f~

=

2 2 2 2 2 · f ·P - . f cos