UNIDAD IV
“MONTAJE E INSTALACIÓN” 1. FASES DE UNA INSTALACIÓN
A continuación se muestran algunas recomendaciones a tener en cuenta en cada una de las fases de instalación de un sistema domótico o inmótico. La mayoría de las mismas han sido extraídas del folleto "Recomendaciones prácticas para instalaciones domóticas" elaborado por el Instituí Cerda y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (España). Desde que se toma la decisión de llevar a cabo un proyecto de edifico o vivienda inteligentes, hasta que ya se encuentra funcionando, hay que cubrir diferentes etapas, que se resumen en la siguiente figura. En los siguientes apartados se describen algunas de ellas, pero hay que tener en cuenta que la variedad tecnológica existente hace imposible determinadas generalizaciones. Estas particularidades serán descritas en el capítulo correspondiente.
Figur Figura a N° N° 1: 1: Eta Etapa pass de de un un pro proye yecto cto domó domóti tico co
Preparación de la instalación
Consiste en preparar el edificio durante la construcción para poder añadirle en ese momento o más adelante (preinstalación) un sistema domótico o bien implementarlo en una instalación ya existente. En esta fase hay que realizar las siguientes tareas:
Definición de la pre-infraestructura, sobre todo la de cableado, para hacer que llegue a todos los elementos de campo y se tengan presente futuras ampliaciones. La pre-infraestructura es la previsión en cuanto a un
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posterior despliegue de una infraestructura inteligente. Consiste en dejar canales, volúmenes a través de los cuales pasar en un futuro las bandejas, tubos o cables que intercomuniquen los elementos de campo con el procesador central. Pueden distinguirse dos tipos de infraestructura, según esté orientada a viviendas o. edificios.
Viviendas: suelen tener topología bus. Hay que tener previsto el alojamiento donde albergar la futura central domótica con la entrada general de tensión. Así mismo es habitual en las nuevas edificaciones dejar tubos vacíos desde el mencionado alojamiento hasta el centro de los techos de todas las l as habitaciones. Edificios: la topología habitual es la estrella. Lo ideal es disponer de falso techo, falso suelo (suelo registrable o suelo técnico) o ambos. En cada planta del edificio se debe dejar un hueco para albergar el cuadro inteligente por planta. Se suele dejar una habitación destinada al centro de monitorización del edificio.
Coordinación de sistemas , integrando todos los sistemas del edificio, tanto los sistemas autónomos como sistemas no autónomos. En esta fase hay que tener en cuenta ciertas recomendaciones: Cuadro eléctrico . Será necesario prever en el cuadro eléctrico el espacio suficiente para la colocación de protección adicional y contactore contactoress (relés de maniobra) así como de los dispositivos domóticos necesarios. Además, en los sistemas basados en corrientes portadoras puede ser preciso prever la colocación de un filtro en el cuadro eléctrico
Figu Figura ra N° 2: table tablero ro eléc eléctr trico ico
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posterior despliegue de una infraestructura inteligente. Consiste en dejar canales, volúmenes a través de los cuales pasar en un futuro las bandejas, tubos o cables que intercomuniquen los elementos de campo con el procesador central. Pueden distinguirse dos tipos de infraestructura, según esté orientada a viviendas o. edificios.
Viviendas: suelen tener topología bus. Hay que tener previsto el alojamiento donde albergar la futura central domótica con la entrada general de tensión. Así mismo es habitual en las nuevas edificaciones dejar tubos vacíos desde el mencionado alojamiento hasta el centro de los techos de todas las l as habitaciones. Edificios: la topología habitual es la estrella. Lo ideal es disponer de falso techo, falso suelo (suelo registrable o suelo técnico) o ambos. En cada planta del edificio se debe dejar un hueco para albergar el cuadro inteligente por planta. Se suele dejar una habitación destinada al centro de monitorización del edificio.
Coordinación de sistemas , integrando todos los sistemas del edificio, tanto los sistemas autónomos como sistemas no autónomos. En esta fase hay que tener en cuenta ciertas recomendaciones: Cuadro eléctrico . Será necesario prever en el cuadro eléctrico el espacio suficiente para la colocación de protección adicional y contactore contactoress (relés de maniobra) así como de los dispositivos domóticos necesarios. Además, en los sistemas basados en corrientes portadoras puede ser preciso prever la colocación de un filtro en el cuadro eléctrico
Figu Figura ra N° 2: table tablero ro eléc eléctr trico ico
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Figura Figura N° 3: cana canaleta letass y tubería tuberíass
Circuitos eléctricos. Hay que prever la existencia de un mayor número de circuitos eléctricos en el edificio.
Cableado. Considerar la existencia de un entubado específico para las señales de control. Sin embargo, las necesidades de cableado son muy diferentes según la tecnología a emplear: así en sistemas basados en corrientes portadoras no es necesario instalar cableado adicional diferente de la red eléctrica. En sistemas distribuidos hay que instalar el cableado del bus y en sistemas centralizados (el que requiere más en este aspecto) un cable desde cada componente hasta la central. En el caso de dejar preparado el edificio para una instalación domótica posterior, será preciso dotarla de un entubado mínimo. Los cables de control domótico y/o seguridad (señales de alarma) deben ser instalados de tal manera que no sean interferidos por las señales del propio cableado de la red eléctrica del edificio Trabajos en la obra Consiste en la instalación propiamente dicha del sistema inmótico o domótico. Es necesario instalar correctamente los dispositivos propios de un sistema domótico, como los sensores y los actuadores, siguiendo las pautas que la topología topología del sistema de control requiera. El momento de empezar la labor es simultáneo a la entrada en obra de los electricistas convencionales. Es muy importante documentar bien la instalación: cada bandeja, cada caja de registro, cada tubo, cada cable deben estar bien identificados en el plano y hojas de la obra, de forma que sea fácil su futuro mantenimiento.
Es conveniente tener en cuenta los siguientes puntos: •
Unidad de control control central: central: no todas todas las tecnologías tecnologías requieren este tipo de
unidad, como se ha comentado anteriormente. Si existen y están incluidas en el cuadro eléctrico, es necesario haber dejado previamente el espacio suficiente en el mismo, dimensionándolo correctamente. En aquellas unidades centrales instaladas en la pared, se deberá considerar la ergonomía de uso, colocándola en un lugar de fácil acceso para el usuario y que no influya en la decoración de la estancia. •
Los sensores y actuadores: hay que examinar con detenimiento su
ubicación, elegir un lugar desde donde se mida bien el valor o puedan actuar de forma correcta y que esté alejado de fenómenos externos que le puedan afectar. A continuación se muestran algunos esquemas ilustrativos con recomendaciones para la correcta instalación.
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Figura N° 4: instalación de sensores y actuadores
Figura N° 5: Instalación de elementos de control
Recomendaciones en sensores Sensor de fuga de Gas A una distancia no superior a 1.5 m del gas doméstico más utilizado. Lejos de ventanas y extractores. En posición vertical. Para los diferentes tipos de gas, Los de gas natural por encima del nivel de la posible fuga a 30 cm. del techo. Los de gas butano o propano por debajo del nivel de la posible fuga a 30 cm. del suelo. Alejado de humedades, calor, corrientes, grasa, polvo... De Temperatura El de ambiente se centrará en la pared enfrente de la fuente de calor, a 1.5 m del suelo, en un lugar accesible. Lejos de corrientes. Sin incidencia directa del sol. , Lejos de electrodomésticos. Igual que los termostatos. Las sondas de exterior se
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instalarán en la zona norte de la vivienda, sin incidencia directa del sol. Las sondas de suelo en el interior de tubos. Las sondas de contacto en tuberías, alejadas 1.5 m de la fuente de calor.
Figura N° 6: Sensores de temperatura
Figura N° 7: Sensores de temperatura exterior
Sensores detectores de Humo Los detectores de humo de tipo iónico u óptico no deben instalarse en la cocina. Deben instalarse en el techo de la estancia, centrados y a una distancia mínima de 50 cm. de la pared. Receptor radiofrecuencia La sonda quedará en contacto directo con el suelo, evitando falsas detecciones. En cuartos de baño se seguirán recomendaciones del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (RBT). En aplicaciones de alarmas médicas, deben asegurar el alcance de la señal en toda la vivienda. Los Sensores de Proximidad Los sensores de intrusión deben colocarse en la parte superior a unos 5cm del techo de la habitación, nunca sobre el dintel de la puerta de acceso como se muestra en la figura
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Figura N° 8: Sensores de intrusión (volumétricos y perimetrales)
Recomendaciones en actuadores Se utilizarán electroválvulas tipo "normalmente abierta" (NA) de 220 VAC. Se colocarán en el interior de la vivienda, después de la llave de paso, y accesible al usuario. Podrá disponer de un by-pass. Deben soportar la máxima presión de la red. Las de gas se situarán en un lugar ventilado, sin humedad, con la dirección de flujo adecuada. Filtros asegurar que no produzcan picos de corriente. Elegir su potencia acorde a la instalación. Puesta en marcha Consiste en el arranque o puesta en funcionamiento del sistema Domótico previamente instalado. Se deben realizar ensayos y verificaciones. La puesta en marcha abarca tres puntos: comprobaciones, formación y programas de monitorización Comprobaciones: el instalador debe comprobar que toda la instalación funciona de forma adecuada, que los sensores captan y emiten información correctamente, que los actuadores son controlados por el sistema, que el núcleo de proceso u ordenador central opera de forma apropiada y que el interfaz con el usuario funciona correctamente. Además se ha de comprobar que la instalación física coincide con el plano y las especificaciones aprobadas, que se ha previsto la continuidad de cortocircuitos a otras redes o a tierra, y que existe resistencia de aislamiento. Formación: el instalador o personal especializado debe enseñar al usuario tanto el funcionamiento del sistema, como conceptos sobre seguridad, control de climatización, iluminación, etc. Cuanto mejor conozca el usuario el sistema de control mayor partido y satisfacción le proporcionará. Monitorización: consiste en la instalación y puesta en funcionamiento de un software o programa informático que permite monitorizar el sistema Mantenimiento Consiste en la comprobación del correcto funcionamiento y reparación del sistema domótico o inmótico cada cierto tiempo. Es necesario conocer las necesidades de mantenimiento de los elementos domóticos para poder realizar las acciones apropiadas, bien por parte del propio usuario o bien a través del correspondiente servicio ofrecido por el instalador del sistema domótico. Además
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se recomienda comprobar el estado de los sensores y actuadores, ver cuál es su vida útil para prever su sustitución y provocar el funcionamiento de sensores y actuadores con el fin comprobar que lo hacen bien. o o
o
o
o
o
Recomendaciones de mantenimiento Los detectores disponen de una vida útil que no debe sobrepasarse. Deben ser limpiados con frecuencia. Se recomienda no usar aerosoles ni elementos con componentes alcohólicos en las cercanías del detector. Se recomienda provocar periódicamente una alarma de gas para comprobar su correcto funcionamiento. Se recomienda provocar periódicamente una alarma de incendio para comprobar su correcto funcionamiento. Se recomienda provocar periódicamente una alarma de escape de agua para comprobar su correcto funcionamiento
Configuraciones de conexión típicas
A continuación se muestran algunas configuraciones habituales de conexión de dispositivos a módulos. Estas configuraciones pretenden tan sólo para dar una idea de cuantas entradas y salidas consume una funcionalidad típica y da idea también de cómo aprovechar coherentemente los puertos disponibles. Es importante respetar el hecho de que cuando se desee que una interacción sea instantánea (encendido de luces por pulsador o por sensor de presencia, control directo de persianas u otros aparatos,...), los dispositivos implicados deben encontrarse conectados al mismo módulo (interacciones locales).
Figura N° 9
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Figura N° 10
Distribución en circuitos Introducción
Los distintos módulos que integran el sistema se comunican libremente utilizando la red eléctrica como medio de transmisión. Para ello, inyectan una señal portadora de 132.5 KHz en la red eléctrica. La cual garantiza que esta comunicación no va a interferir con ningún otro aparato conectado a la red eléctrica. Tal normativa, sin embargo, impone una serie de restricciones que pueden comprometer la fiabilidad de las comunicaciones en determinadas circunstancias límite. Igualmente, no es extraño encontrar electrodomésticos que, a pesar de afirmar el cumplimento de las correspondientes normativas referentes a compatibilidad electromagnética, en la práctica interfieren seriamente con la señal de comunicación. Las circunstancias más comunes son las siguientes: Pisos o casas muy grandes, con una instalación eléctrica muy compleja y distribuida por varios circuitos y/o fases. Abundancia de cargas que presenten baja impedancia a la frecuencia de comunicación. Típicamente se trata de televisores, ordenadores personales portátiles o de sobremesa, cualquier aparato con fuentes de alimentación conmutada. · Abundancia de electrodomésticos que introduzcan gran cantidad de ruido eléctrico en la red. Típicamente son aparatos de aire acondicionado, secadores de pelo, determinado tipo de luminarias con cebado electrónico, etc. Instalaciones domóticas muy complejas con gran cantidad de módulos. Para evitar estos problemas conviene seguir algunas recomendaciones a la hora de planificar una instalación domótica. Para cualquier instalación es conveniente colocar un filtro de red a la entrada del hogar. El filtro bloquea el paso de cualquier señal en el entorno de la frecuencia de comunicación del sistema. Esto nos garantiza que no van a llegar ruidos eléctricos provenientes del exterior de nuestra vivienda, los cuales son muy frecuentes y tiene la particularidad de ser completamente aleatorios y totalmente incontrolables. Estos ruidos pueden provenir de grandes cargas comunitarias (ascensores, bombas de agua, alumbrado comunitario) o directamente de la red de distribución eléctrica. Este filtro tiene un formato compatible con carril DIN y
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ocupa la anchura de 2 módulos, por lo que es fácilmente instalable en el cuadro de distribución eléctrica. Si la casa en la que vamos a hacer la instalación no es muy grande (hasta unos 100m2), no suele existir gran problema debido a las distancias entre los módulos. Las cargas conflictivas (televisores, ordenadores) deberían aislarse mediante la colocación de un filtro individual entre la base de enchufe y el aparato en cuestión. Algunos televisores u ordenadores no presentan este problema, por lo que conviene realizar medidas de la calidad de la comunicación con los aparatos conectados y desconectados para comprobar la magnitud de la variación de dicha calidad. Si la casa es más grande de 100m2 o si la instalación eléctrica dispone de varias fases, conviene seguir algunas recomendaciones a la hora de distribuir los módulos por la misma. En la medida de lo posible, conviene que todos los módulos del sistema se encuentren conectados en la misma fase. MANUAL INSTALACIÓN
El paso de la señal de una fase a otra sucede de manera espontánea pero con una gran atenuación, por lo que es necesario colocar un puente entre las fases. Aún con la colocación del puente trifásico, va a existir una mayor atenuación que permaneciendo dentro de la misma fase. Puentear las fases comporta un aumento de la carga inherente al hecho de expandir el área de red eléctrica visible por el sistema. Además de lo anterior, conviene que todos los módulos se encuentren conectados en un mismo circuito. Dos puntos de la red situados en el mismo circuito se comunican con gran facilidad, ya que existen altas probabilidades de que la señal encuentre un camino óptimo a través de la red. Sin embargo, si los dos puntos están situados en circuitos diferentes, el camino entre ambos tiene siempre que pasar por el cuadro de distribución eléctrica, recorriendo así una mayor distancia. Tener todos los módulos en un mismo circuito permite rearmar el sistema con gran facilidad en caso de necesidad. Basta con desconectar el magnetotérmico correspondiente. Es más eficiente a la hora de aislar el sistema domótico de aquellas cargas que pudieran perjudicar la comunicación. Basta con colocar todas las cargas dudosas (televisión, ordenadores, aparatos de aire acondicionado, tomas de otros usos...) en un circuito diferente y colocar un filtro de red a la entrada del circuito de domótica Cargas conflictivas Es imposible determinar a priori cuáles son las cargas conflictivas que pueden existir en un hogar. El factor de perturbación de una carga, el cual es una
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medida de en qué grado una carga puede dificultar las comunicaciones en la red domótica, depende de múltiples factores. Entre ellos, el cuidado que haya puesto el fabricante en el cumplimiento de la normativa y en diseñar un aparato de calidad. En general, dos son los motivos que puede hacer que una carga presente un algo factor de perturbación: Presentar una baja impedancia a la frecuencia de comunicaciones. Estas cargas pueden actuar como trampas para la señal de comunicación haciéndola desaparecer. Introducir ruido en la banda de la frecuencia de comunicación. En este caso, la abundancia de ruido origina múltiples colisiones con los mensajes y, en el peor de los casos, que éstos no puedan ser escuchados (es similar a hacerse entender en un ambiente muy ruidoso).De un modo orientativo, podemos dividir las cargas en tres grupos: Factor de perturbación alto. Ordenadores, monitores de ordenador, fuentes de alimentación de ordenadores portátiles, alumbrado fluorescente con reactancia electrónica y, en general, cualquier aparato de consumo medio-alto que incorpore una fuente de alimentación conmutada. Factor de perturbación medio. Electrodomésticos de línea blanca, lámparas de bajo consumo, motores de media potencia o de pequeña potencia si hay muchos, secadores de pelo, etc. Factor de perturbación pequeño. Bombillas, transformadores, fuentes de alimentación lineales, radiadores eléctricos, etc. Instalación en un sólo circuito
Este es el caso más favorable. El filtro de red se coloca a la entrada del circuito en el cual se encuentra instalada la domótica (no hace falta que sea un circuito dedicado; habitualmente estará compartido con otras cargas, preferiblemente alumbrado pasivo). De esta manera, toda la domótica queda perfectamente aislada, no sólo del exterior, sino también del resto de la instalación de la propia casa. Esta disposición evita, además, tener que colocar filtros individuales en aquellas cargas problemáticas que estén conectadas fuera del circuito de domótica. Importante: En una disposición de este tipo hay que tener especial cuidado al añadir nuevos módulos: cada nuevo módulo debe ser conectado al circuito domótico, ya que éste se encuentra aislado del resto mediante el filtro de red. Si esto no es posible, deberemos cambiar el filtro de lugar, de acuerdo a la nueva distribución. Nunca debe colocarse un módulo aguas arriba de un fi ltro de red, ya que quedaría incomunicado.
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Manual de instalación Introducción En este capítulo se describen aspectos relacionados con la instalación física de los módulos presentes en un proyecto domótico. Para realizar la instalación es necesario contar con un proyecto domótico previo realizado por un programador autorizado del sistema. En dicho proyecto aparecerán especificados los módulos a utilizar así como los dispositivos que deberán ir conectados a cada uno de los puertos de los diversos módulos de entradas y salidas. No obstante, en ese capítulo se describen los aspectos básicos a tener en cuenta en la planificación de la instalación. Aspectos importantes a tener en cuenta en toda instalación domótica son la correcta ubicación de los módulos, ya sea en el interior de las cajas de registro, en cajas de superficie en cajas de empotrar. Cada módulo deberá ir conectado en el circuito en el cual se haya previsto con el fin de garantizar una buena comunicación entre los módulos y el controlador central. Así mismo deberá ponerse especial atención a la hora de instalar los filtros de red de manera que protejan nuestra instalación de ruidos indeseables sin que aíslen zonas que deben encontrarse comunicadas entre sí. Instalación de los módulos Generalidades Al utilizarse la misma red eléctrica tanto para alimentar los módulos como para comunicarlos entre sí, no resulta necesario realizar un cableado específico ni disponer de una pre-instalación domótica; se utiliza la instalación eléctrica existente en la vivienda, aprovechando las cajas de distribución o los falsos techos de la misma. Esta ventaja permite una sencilla ampliación de la instalación domótica, ya que no es preciso realizar obras. En caso de viviendas de nueva construcción, no obstante, no está de más el prever unas cajas de registro un poco más grandes de lo habitual con el objeto de almacenar cómodamente en su interior uno o dos módulos, además de proporcionar espacio para realizar cómodamente el conexionado a los diferentes dispositivos instalados.
Figura N° 11
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Figura N° 12
Recomendaciones adicionales Los módulos se pueden ver afectados en su funcionamiento por la proximidad de campos magnéticos. Por ello, no deben colocarse cerca de transformadores, bobinas de relé, circuitos electrónicos, etc. En el caso de que un relé deba instalarse en una caja de registro junto a un módulo, se intentará dejar el máximo de separación posible (idealmente, mayor de 5 cms). Si ello no es posible, conviene comprobar la comunicación de dicho módulo una vez finalizada la instalación y variar la orientación del relé o del módulo en caso necesario.
La maniobra de algunos tipos de carga requiere la utilización de relés auxiliares aunque la carga no supere el valor máximo admitido. Es el caso de las cargas inductivas tales como motores, tubos fluorescentes y luminarias con reactancia, algunos tipos de fuentes de alimentación conmutada, etc. La conmutación de cargas inductivas puede, además, afectar muy negativamente a ciertos módulos. Esto es debido a la sobretensión que aparece en bornes de una carga inductiva cuando se corta la alimentación de la misma. Para proteger al módulo de los posibles efectos nocivos de estas sobretensiones se recomienda encarecidamente la colocación de varistores en bornes de la carga inductiva en cuestión. Esto se aplica también a la bobinas de los relés auxiliares utilizados en la conmutación de cargas grandes. Igualmente, es preciso cuidar la conmutación de cargas que tengan una componente fuertemente capacitiva. Curiosamente, esta componente capacitiva suele encontrarse en aquellas cargas fuertemente inductivas que llevan instalado un condensador de gran capacidad para compensación de reactiva. Aunque el efecto global del condensador junto con la carga consigue acercarse a un comportamiento más resistivo, las conmutaciones pueden producir intensidades transitorias muy elevadas durante la conexión. Por
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desgracia, los varistores no van a solucionar este problema, siendo la única solución práctica la disminución del valor o, en su caso, la retirada del condensador de compensación, asumiendo que la potencia reactiva no va a suponer un aumento en la tarifación eléctrica para uso doméstico. Montar el programador pc, Proceda como se describe a continuación:
1. colocar las pilas en el zócalo dispuesto para ello, (levantar la tapa frontal) 2. colocar el cable serie de 9 pines en el puerto del ordenador. 3. enchufar el cable rj11 en el programador pc. 4. enchufar el cable del ordenador en el programador pc y éste a su vez en un enchufe con toma de tierra.
Figura N° 13
Requisitos mínimos de hardware:
PC i486 con 4MB. RAM (recomendado 486 o superior y 8mb. RAM) espacio libre de disco duro de 8MB. Windows 2.000 y versiones anteriores. Realice la instalación del software active home castellano en su ordenador (bajo entorno Windows), siga las instrucciones de configuración y ejecute la aplicación. Para montar el módulo, proceda como se describe a continuación: 1. colocar las ruedas de codificación situadas en la arte frontal el módulo en la posición deseada usando para ello un destornillador. 2. conectar el enchufe del aparato o lámpara en el módulo. 3. conectar el módulo en el enchufe de pared deseado. 4. revisar que los códigos seleccionados coinciden con los previstos en el controlador x-10.
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Figura N° 14
Es importante dejar el interruptor del aparato en la posición encendido después de comprobar su buen funcionamiento, ya que de otra forma no podría ser controlada por los equipos x-10 probar por último a apagar el aparato o lámpara usando un control remoto x-10. MODULO DE APARATO INTERRUPTOR
230 VAC – 50 Hz – 16 A - Función de ON/OFF de aparatos de hasta 3500W. - Puede ser utilizado desde cualquier controlador X-10. - Iluminación fluorescente de hasta 500W. (ON/OFF). - Instalación sencilla tipo enchufe (Plug & Play). Para montar el módulo, proceda como se describe a continuación: Colocar las ruedas de codificación situadas en la parte frontal el módulo en la posición deseada usando para ello un destornillador. Conectar el enchufe del aparato en el módulo. Conectar el módulo en el enchufe de pared deseado. Revisar que los códigos seleccionados coinciden con los previstos en el controlador X-10.
Figura N° 15
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2. INSTALACIÓN ELÉCTRICA SEMIVISIBLE CON CANALETAS 2.1. Circuito Eléctrico
Circuito Eléctrico es el conjunto de componentes unidos entre sí que permiten el paso de la corriente eléctrica o electricidad. Ejemplo: el circuito de alumbrado de una casa, el circuito que controla los semáforos, el circuito para controlar un motor etc. El circuito tiene diversas partes y cada una cumple una función muy importante, a continuación mostramos el circuito y sus partes. 2.1.1. Partes del circuito eléctrico
Figura N° 16: Circuito eléctrico.
Generador
Es el que genera o produce la electricidad. Para nuestro uso domestico los generadores que más usamos son la línea domestica, y las pilas o baterías. Estas fuentes pueden ser de origen hidráulico, térmico, químico, solar etc. la tensión generada puede variar de acuerdo a las características de cada uno de los generadores, pero para su traslado y utilización se puede variar el valor de la tensión por medio de transformadores, la tensión de uso más común en el Perú es de 220 voltios.
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Cables y conectores
Son los materiales que permiten el paso de la electricidad. Transportan la energía eléctrica desde los centros de generación hacia los centros de consumo, también para la distribución interna, El más utilizado es el cable de cobre aunque para las transmisiones de alta tensión y larga distancia se usa cables de aluminio con alma de acero. Elementos de control
Nosotros podemos controlar el paso de la electricidad en nuestros circuitos eléctricos. El elemento de control más conocido y empleado es el interruptor que controla el paso o no de la electricidad. Elementos de protección
Son aquellos que protegen al circuito de sobrecargas o cortocircuitos; pero también son aquellos que sirven de protección al usuario. Por ejemplo, un fusible es un elemento de protección al circuito, mientras que el revestimiento de los cables de cobre es un elemento de protección al usuario. Receptor
Es el artefacto o dispositivo eléctrico que queremos hacer funcionar, en el se transforma la energía eléctrica en algún otro tipo de energía.
2.1.2. Componentes de una instalación eléctrica Interruptor Termomagnético
En la figura N° 17, El interruptor termomagnético es un elemento de protección que interrumpe automáticamente la corriente eléctrica en caso de sobrecarga o cortocircuito. Esta acción protege sus instalaciones y sus equipos eléctricos. El interruptor termomagnético permite abrir y cerrar un circuito en forma manual. En caso de una falla eléctrica abre el circuito automáticamente. Una vez solucionada la falla, se puede volver a accionar el interruptor sin tener que cambiar pieza alguna.
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Figura N° 17: Termomagnetico
Los interruptores termomagnéticos se “disparan” en los siguientes
casos: 1. Durante una sobrecarga, cuando demasiados artefactos están conectados al mismo circuito y funcionando al mismo tiempo. 2. Cuando un conductor energizado y toca un elemento a tierra u otro conductor. 3. También energizado y se produce un corto circuito. Los interruptores termomagnéticos tienen dos unidades de disparo independientes. Una unidad de disparo térmico que contiene un elemento bimetálico se recalienta al paso de la corriente y acciona el mecanismo en función de una curva de disparo. Esta curva está diseñada de tal forma que cuando mayor es la sobrecarga, menor es el tiempo de accionamiento. El disparo magnético se obtiene con un electroimán que interviene en forma instantánea cuando la corriente sobrepasa varias veces la corriente normal, que ocurre en el caso de un corto circuito.
Figura N° 18: Interruptor termomagnético, disparo térmico y magnético.
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Figura N° 19: Interruptor termomagnético, disparo térmico y magnético.
Los interruptores bipolares y tripolares tienen un mecanismo de “disparo común” que provoca la apertura de todas las fases del
circuito en caso de falla de una de ellas. Los interruptores automáticos se pueden utilizar en aplicaciones residenciales, comerciales e industriales. Están diseñados para circuitos de 120/250 voltios y se suministran en unidades de 1, 2, ó 3 polos con intensidades nominales de 10 hasta 100 amperios. Interruptor Diferencial
En la figura N° 20, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos. En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos. Si nos fijamos en la Figura N° 22, vemos que la intensidad (I 1) que circula entre el punto a y la carga debe ser igual a la (I 2) que circula entre la carga y el punto b (I1 = I 2) y por tanto los campos magnéticos
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por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula. Éste es el estado normal del circuito.
Figura N° 21: Interruptor Diferencial
Si ahora nos fijamos en la Figura N° 22b, vemos que la carga presenta una derivación a tierra por la que circula una corriente de fuga (I f), por lo que ahora I 2 = I1 - If y por tanto menor que I1.
a)
b)
Figura N° 22: Funcionamiento a y b
Es aquí donde el dispositivo desconecta el circuito para prevenir electrocuciones, actuando bajo la presunción de que la corriente de fuga circula través de una persona que está conectada a tierra y que ha entrado en contacto con un componente eléctrico del circuito. La diferencia entre las dos corrientes es la que produce un campo magnético resultante, que no es nulo y que por tanto producirá una atracción sobre el núcleo N, desplazándolo de su posición de equilibrio. Provocando la apertura de los contactos C 1 y C2 e interrumpiendo el paso de corriente hacia la carga, en tanto no se rearme manualmente el dispositivo una vez se haya corregido la avería o el peligro de electrocución.
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Aunque existen interruptores para distintas intensidades de actuación, en las instalaciones domésticas se instalan normalmente interruptores diferenciales que se actúan con una corriente de fuga alrededor de los 30 mA y un tiempo de respuesta de 50 ms, lo cual garantiza una protección adecuada para las personas y cosas. Lámpara incandescente
En la figura N° 23, Filamento: Es de tungsteno o wolframio, su punto de fusión es de 3400° C y es en forma de espiral.
Figura N° 23: Lámpara incandescente.
Ampolla: Es de vidrio e impide que el filamento entre en contacto con el oxígeno del aire. Contiene un gas inerte (mezcla de argón y nitrógeno) Hilos conductores: Lleva la corriente desde el casquillo al filamento. Esta hecho de hierro, níquel y cobre.
Soporte de vidrio: Sirve de apoyo a los conductores y los aísla eléctricamente. Casquillo: A través de él, ingresa la corriente eléctrica. Está formado por una rosca y el contacto central. Entre ambos hay un anillo de vidrio.
La lámpara incandescente al recibir energía eléctrica calienta el filamento, alcanzando una temperatura de 2200° C lo cual hace que se ponga incandescente (color rojo blanco) emitiendo luz. Debido a esto el filamento sufre una pérdida de metal por evaporación del mismo. Esto se evita enrollando el filamento en forma de espiral.
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Interruptores
Figura N° 24, Formado por dos contactos metálicos, uno fijo y el otro móvil, sobre un soporte aislante. En la posición abierta no deja pasar la corriente, se comporta como una resistencia de valor infinito. En la posición cerrada permite el paso de la corriente, se comporta como una resistencia de un valor nulo.
Figura N° 24: Tipo de Interruptores: unipolar, doble y triple
Portalámparas
Figura N° 25. Formado por un casquillo roscado y un segundo contacto en el centro aislado de éste, todo ello sobre un soporte aislante. Pone en contacto eléctrico la lámpara con el circuito y la alimenta.
Figura N° 25: Portalámparas.
Tomacorrientes
Figura N° 25. Pone en contacto eléctrico la tensión de la red con el receptor por medio de una canalización fija. Sus contactos han de soportar la corriente que consuma el receptor sin producirse calentamiento alguno. Su aislamiento será el adecuado para la
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tensión a la que vaya a estar sometida el material debe soportar sin deterioro las condiciones ambientales.
Figura N° 25: Tomacorriente doble universal, y el tipo americano
Pulsador
Figura N° 26. Permite la interrupción o el paso de la corriente mientras es accionado, una vez que se deja de actuar sobre el vuelve a su posición de reposo. Tiene 2 contactos metálicos uno fijo y el otro móvil.
Figura N° 26: Pulsadores.
Canaletas
Concebidas para una ordenada disposición y distribución de conductores en equipos y tableros de media y baja tensión. Fabricados en PVC autoextinguible, se provee en largos standard de 2 m. Su ventaja es que se puede realizar un cableado rápido y simple: Se depositan los conductores en la canaleta y se cierra la tapa a presión.
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Absoluta protección contra contactos accidentales. Perfecto aislamiento eléctrico y mecánico.
Figura N° 27: Tipos de canaletas y accesorios.
Figura N° 28: Ubicación de canaletas y accesorios
Esquemas y planos
Todos los circuitos eléctricos, para ser leídos y comprendidos necesitan de una representación gráfica, estas representaciones se llaman esquemas o planos, dependiendo de su uso o necesidad son de diversos tipos.
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A continuación nombramos los más usados: Esquema De Principio
Ver figura N° 29, facilita la interpretación del funcionamiento del circuito, no se toma en cuenta la posición física de los componentes del circuito.
Figura N° 29: Esquema de principio.
Esquema general de conexiones
Ver figura N° 30, explica de manera aproximada, como realizar la instalación, dando una idea acerca de la posición física de los conductores, las canalizaciones y los artefactos que componen el circuito.
Figura N° 30: Esquema general de conexiones.
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Plano de instalación
La siguiente figura, Da la posición de los accesorios, de los dispositivos de control, de protección y de los artefactos de consumo ó cargas eléctricas representados sobre el plano arquitectónico considerando solamente las divisiones estructurales de la construcción.
Figura N° 31: Plano de instalación.
Ubicación y recorrido de los componentes
Para realizar una instalación eléctrica visible se debe marcar sobre las paredes, muros, techos y en los lugares donde se ubicará cada caja de salida e indicando el recorrido de las líneas. Para este trabajo se debe utilizar implementos de trazo como lápiz, tiza, yeso, etc., acompañados de instrumentos como reglas, escuadras, metros, niveles, etc. Los tomacorrientes deben ir 0,30 m arriba del nivel del piso, procurando que haya un tomacorriente cada dos metros y medio. Una excepción a esta regla son los tomacorrientes de la cocina, los cuales deben ir a 1,10 a 1,20 m arriba del nivel del piso. Los interruptores generalmente se ponen a los lados de las puertas, a 1,20 m del nivel del piso definitivo del ambiente. Esta misma altura se aplica para combinaciones de interruptores y tomacorrientes. En la figura N° 32 se da un ejemplo.
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Figura N° 32: Ejemplo de recorrido de conductores y ubicación de componentes.
Todos los circuitos se alimentan a partir de una fuente de corriente alterna monofásica de dos conductores y una adicional llamada protección a tierra. Esta tensión de 220V se obtiene de la alimentación que se tiene de un medidor de energía eléctrica y después de pasar por el medidor, los conductores del cable de entrada llegan al panel de servicio, tablero general o tablero de distribución. El tablero de distribución es el corazón y centro de control del sistema eléctrico de su vivienda, en ella siempre encontrará el mecanismo principal de desconexión, impidiendo que los daños en la instalación eléctrica de la vivienda afecten la red de distribución de la compañía eléctrica. Tablero de distribución
Ver en la figura N° 33, el tablero de distribución es un panel que consta de varios interruptores que distribuye la energía eléctrica a diferentes circuitos. Consta principalmente de un interruptor general y varios interruptores alimentados de éste los cuales sirven de maniobra y protección a los diversos circuitos derivados.
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Estos interruptores deben ser termomagnéticos (automáticos), según sea el diseño y la potencia de la instalación eléctrica. Las principales funciones de un tablero de distribución son: Distribuir la energía eléctrica en diversos circuitos o ramales según sea las necesidades del usuario. Proteger en forma independiente cada circuito o ramal contra cortocircuitos y/o sobrecargas. Proveer a cada instalación eléctrica de circuitos independientes para su conexión o desconexión, sin afectar a otro circuito de la misma red o instalación.
Figura N° 33: Tablero de distribución.
Dentro de una casa o habitación o cualquier tipo de local, el tablero de distribución se ubica en un lugar de fácil acceso lo más cercano
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posible al medidor de energía (KWH). Por lo general se debe ubicar en el garaje, cocina u otro lugar accesible y bien protegido. El tablero de distribución se coloca a una altura de 1,60 m sobre el nivel del piso terminado. Al elaborar un tablero de distribución se deberá tener en cuenta lo siguiente: 1. Cantidad de circuitos a controlar. 2. El tamaño de los interruptores a usar según su capacidad. 3. Dejar espacio para una eventual ampliación. Están disponibles en 3 modelos diferentes: 1. Modelo de engrape, para montaje en tableros eléctricos con contactos del tipo enchufe. 2. Modelo atornillable, para cableado de entrada y salida o para montaje en tableros eléctricos con contactos del tipo atornillable. 3. Modelo compacto de ½” de ancho (bipolar), permite ahorrar espacio y utilizar tableros eléctricos (con contactos del tipo engrape) más pequeños o adicionar a tableros que no tengan la cantidad suficiente del espacio de reserva. Todos los circuitos pueden realizarse con alambres aislados de calibre AWG o cable de dos o tres hilos del mismo calibre dotado con conductor de tierra. El conductor o cable de alimentación que transportan la corriente llevan las fases y el conductor de tierra. Las fases llevan la corriente demandada por los equipos conectados al sistema eléctrico de la vivienda y el conductor de tierra no conduce corriente, solo sirve de protección. De acuerdo a normas el conductor de tierra debe de preservarse a lo largo de toda la instalación y no debe interrumpirse por ningún motivo. Para las canalizaciones puede utilizarse tubo PVC de 3/4" de diámetro y longitud adecuada. Todas las cajas de conexión son metálicas y alojan un solo componente. Para tomacorrientes e interruptores son adecuadas cajas rectangulares de 4" x 2", y para portalámparas cajas octogonales de 4". La unión de alambres dentro de las cajas de conexión se realiza utilizando empalmes.
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Recorrido de la canaleta
Trace con una cuerda sobre la pared el recorrido de las canaletas, preferentemente a lo largo del zócalo y marcos de puertas. Posteriormente las canaletas se montarán siguiendo estas marcas.
Figura N° 34: Trazo de recorrido de las canaletas
Marque igualmente los emplazamientos de bases de enchufes, interruptores, etc. Para realizar los cambios de dirección existirán dos soluciones posibles: En ángulo recto: cerrar la moldura o canaleta junto con su tapa a 45°, utilizando para ello la unión de dos piezas. Formando curva: para ello utilizaremos curvas o codos prefabricados al efecto según el tipo de canaleta. Fije las cajas de mecanismos (bases de enchufes, interruptores) si no van sobre la propia canaleta. Fije la canaleta mediante pegamento o tornillos (cada 30 cm.), siguiendo el trazado marcado con anterioridad y colocándolas justo por encima de los zócalos y al lado de los marcos de las puertas. Coloque los conductores por el interior de la canaleta manteniéndolos en su lugar con un trozo de cinta adhesiva.
Figura N° 35: Instalación de de las canaletas.
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