GFPI-F-019 Guia de Aprendizaje-diseñoResidencial 2019

GESTIÓN DE FORMACIÓN PROFESIONAL INTEGRAL PROCEDIMIENTO DESARROLLO CURRICULAR GUÍA DE APRENDIZAJE 1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE • Denominación del Programa de Formación: Electricidad Industrial • Código del Programa de Formación: 821222 • Nombre del Proyecto: Mantenimiento de bienes eléctricos en pymes del sector industrial del municipio de Chía. • Fase del Proyecto: Planeación • Actividad de Proyecto: Definir plan de acción, identificando los recursos técnicos, físicos y humanos para

implementar la instalación eléctrica. • Competencia: Instalar redes internas de acuerdo con el diseño eléctrico. • Resultados de Aprendizaje Alcanzar: Realizar redes internas de acuerdo al diseño cumpliendo normas y procedimientos establecidos por el RETIE y RETILAP. • Duración de la Guía: 20 horas de trabajo. 2. PRESENTACION "La vida es muy peligrosa. No por las personas que hacen el mal, sino por las que se sientan a ver lo que pasa." (Albert Einstein)

Al finalizar la presente guía estaremos capacitados para realizar diferentes procesos que permitirán la adquisición de destrezas como técnicos instaladores de redes de baja tensión como la de Interpretación de planos eléctricos, simbología y escalas de medida, Técnicas básicas de trazado según RETIE y NTC 2050, Normatividad vigente sobre instalaciones eléctricas de baja tensión. 3. FORMULACION DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Luego de la explicación de su instructor sobre el diseño residencial, organice una carpeta de evidencias que contenga el desarrollo de las siguientes actividades. ACTIVIDAD DE IDENTIFICACIÓN DE CONOCIMIENTOS PREVIOS: PREVIOS: De manera individual el Aprendiz desarrollará la presente guía de Aprendizaje. 3.1 REFLEXIÓN INICIAL: Las instalaciones residenciales están destinadas a suplir las necesidades de energía eléctrica de los diversos tipos de vivienda. Para efectos del diseño de las instalaciones eléctricas se consideran los siguientes casos: • • • • •

Viviendas unifamiliares Viviendas multifamiliares Viviendas urbanas Viviendas rurales Viviendas móviles

En nuestro país se construye una muy amplia gama de viviendas con requerimientos de instalaciones eléctricas muy disímiles que van desde soluciones mínimas, tanto t anto habitacionales como de uso de los recursos energéticos disponibles, hasta grandes mansiones en las cuales se hace un uso intensivo de la energía eléctrica en todas sus diversas formas de aplicación, pasando necesariamente por la vivienda típica de uso generalizado con un uso moderado y racional de la electricidad. Para explicar el diseño de las instalaciones residenciales se toma como base una vivienda de tamaño medio que haga uso de las aplicaciones típicas de la energía eléctrica. 3.2 CONTEXTUALIZACION 3.2 ACTIVIDAD DE CONTEXTUALIZACION: Para el desarrollo del diseño el aprendiz realizará el desarrollo de las actividades ajustado a una arquitectura en particular que se describe al final de la descripción. 3.3. ACTIVIDAD METODOLOGIA DE DISEÑO

GFPI-F-019 V3

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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE La metodología propuesta para el diseño de la instalación eléctrica consiste en realizar en forma ordenada una serie de pasos, basados en la aplicación de la Norma Icontec NTC 2050, lo cual garantiza que al finalizar los mismos se tenga un diseño correcto. El arquitecto encargado del proyecto entrega al diseñador de las instalaciones eléctricas un conjunto de planos, que debe incluir: • • • • •

Vista en planta de cada nivel, incluyendo áreas que hacen parte integral de la vivienda. Detalles de localización y accesos. Información sobre instalaciones hidráulicas y de gas. Detalles constructivos, cortes, terminados. Especificaciones Especificaciones básicas de diseño y construcción.

Vista en planta de una vivienda unifamiliar de 128 metros cuadrados Paso 1. Localización del tablero t ablero de distribución Para la localización del tablero de distribución se deben considerar entre otros los siguientes aspectos: • •

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La localización de las cargas de mayor consumo. La distancia entre el sitio propuesto para la localización del tablero y el punto de entrada del alimentador en el interior de la vivienda. La posibilidad de implementar las diversas aplicaciones de la domótica o automatización casera existentes hoy en día y las que se puedan implementar en el futuro. La posibilidad de implementar sistemas automáticos de control de la iluminación. iluminación. La necesidad de tener acceso directo y oportuno a los diversos interruptores, tanto para labores de mantenimiento como para cortes de emergencia de la electricidad. En cuanto a la distancia al punto de entrada del alimentador, algunas versiones del NEC (Reglamento oficial estadounidense para instalaciones eléctricas) eléctricas) han recomendado que dicha distancia no sobrepase los 6 metros.







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Localización del tablero de distribución en planta Paso No 2. Localización de salidas Las salidas a proyectar en la instalación residencial se clasifican en salidas de alumbrado y salidas de tomacorrientes. Para definir el número mínimo y la localización de las salidas se debe tener en cuenta la Parte C de la misma Sección 210 de la NTC 2050, así: Salidas de iluminación Definidas por el artículo 210-70 a) y b) de la NTC 2050 el cual establece que se instalará al menos una salida para alumbrado controlada por un interruptor en cada cuarto habitable, cocinas, salas de baño, vestíbulos, escaleras, garajes integrados y accesos exteriores. Los términos "al menos" indican una exigencia mínima de la norma; sin embargo, el diseño de la iluminación de la vivienda debe consultar las diversas tendencias y propuestas impulsadas por los expertos en decoración del hogar, muchas de las cuales se basan en el empleo de un número relativamente elevado de salidas de alumbrado de baja potencia, especialmente del tipo fluorescente compacta e incandescente halógena.








Ejemplo de ubicación salidas de luminaria Salidas de tomacorrientes Definidas por el artículo 210-52 de la NTC 2050 el cual establece que: General: En cada cocina, sala de estar, comedor, comedor, recibo, vestíbulo, biblioteca, terraza, dormitorio, cuarto de juegos o cualquier cuarto similar, las salidas de tomacorrientes deben estar dispuestas para que no haya puntos en la longitud de pared a lo largo de la línea del piso que estén a más de 1,80 m, medidos horizontalmente, desde un tomacorriente en dicha superficie, esto incluyendo longitudes de paredes de 0,60 m o más de ancho. Las superficies de divisiones fijas de una habitación, como los mostradores de bares que se sostienen por sí mismos, deben incluirse al medir los 1,80 m. Los tomacorrientes deberán situarse a iguales distancias entre sí, siempre que sea posible. Pequeños artefactos: En la cocina, despensa y comedor auxiliar de las unidades de vivienda se deben prever las salidas de tomacorriente necesarias para pequeños artefactos incluido el equipo de refrigeración. Baños: Se instalará al menos un tomacorriente de pared adyacente a cada lavamanos. Salidas en exteriores: Se instalará al menos una salida de tomacorriente en exteriores de unidades de vivienda unifamiliares y bifamiliares que lo requieran. Zonas de lavandería: En las zonas de lavandería de unidades de vivienda se instalará al menos una salida de tomacorriente, excepto cuando en un edificio existe lavandería comunal. Sótanos y garajes: Se instalará un tomacorriente, independiente del o los tomacorrientes con destinación específica.








Ejemplo de ubicación salidas tomacorrientes Paso No 3. Definición de los circuitos ramales La Sección 100. Definiciones, de la NTC2050, define el circuito ramal como: Los conductores del circuito entre el dispositivo final de protección contra sobre-corriente y la salida o salidas, diferenciando: • • • •

Circuitos ramales de uso general Circuitos ramales para artefactos Circuitos ramales individuales Circuitos ramales multi-conductores

Cálculo de los circuitos ramales La Sección 220-2 de la NTC2050, establece el cálculo de los circuitos ramales para vi viendas así: Pequeños artefactos: La carga continua alimentada por un circuito ramal no debe ser mayor del 80% de la capacidad nominal del circuito. Circuitos ramales necesarios La Sección 220-4 de la NTC 2050, establece la definición de los circuitos ramales necesarios para viviendas así: •

El número mínimo de circuitos ramales de alumbrado se determina a partir de la carga total calculada según el literal b) anterior y del tamaño o capacidad nominal de los circuitos utilizados.

Así por ejemplo: Una vivienda de 128 m² requiere una carga mínima para alumbrado de 128 m x 32 W/m = 4096 W; como 4096 W/110 V= 37.3 A; deberá contar con 3 circuitos ramales de 15 A cada uno o con 2 circuitos ramales de 20 A cada uno para alumbrado. •

Circuitos ramales para pequeños artefactos: Además del número de circuitos ramales determinados anteriormente,







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Se proveerá por lo menos un circuito ramal de 20 A para alimentar los tomacorrientes de los baños. Este circuito no debe alimentar otras salidas. Se proveerá por lo menos un circuito ramal de 20 A para alimentar los tomacorrientes de la zona de lavandería. Este circuito no debe alimentar otras salidas. Se recomienda que al hacer la distribución de los circuitos de alumbrado se consideren los siguientes aspectos:

• •

La posibilidad de implementar la automatización de la iluminación y de algunos artefactos. La necesidad de reducir la radio interferencia entre los elementos que la producen, como balastos y motores, y los equipos sensibles a la misma, especialmente los equipos electrónicos.

Sin embargo, en la instalación eléctrica de una unidad de vivienda no sólo se tienen bombillas y tomacorrientes de propósito general, además, se deben tener en cuenta las corrientes de los aparatos que consumen una cantidad importante de potencia. Para este ejemplo y como referencia, la siguiente tabla muestra datos obtenidos de boletines de algunos operadores de red, los cuales contienen información acerca de la potencia que consumen algunos de los aparatos que pueden estar presentes en una vivienda. Para cada caso específico se debe verificar los valores de potencia, en la placa de características eléctricas de cada equipo.

Los circuitos ramales se deben numerar en forma consecutiva y ordenada.










Ejemplo del diseño de los circuitos ramales en una vivienda Paso No 4. Trayectorias de los circuitos ramales En cada plano se deben trazar detalladamente cada una de las trayectorias que deben recorrer los circuitos ramales correspondientes. Para ello se definen las siguientes pautas







SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE 3. Las trayectorias tr ayectorias que alimentan circuitos alejados del tablero de distribución se pueden indicar mediante flechas que señalen en dicha dirección. 4. Al delinear una trayectoria, se debe revisar cuidadosamente para evitar trazados no adecuados, vueltas innecesarias o de imposible o muy difícil ejecución. Paso No 5. Cálculo de los conductores de los circuitos ramales - Selección del tamaño de la c analización El Artículo 210-19 de la Norma NTC 2050 establece las capacidades de corriente y tamaños mínimos de los conductores de circuitos ramales. Los conductores de los circuitos ramales deben tener una capacidad de corriente no inferior a la carga máxima que van a alimentar. Los conductores de circuitos ramales con varias salidas que alimenten tomacorrientes para cargas portátiles conectadas con cordón y clavija, deben tener una capacidad de corriente no inferior a la corriente nominal del circuito ramal. Los conductores de circuitos ramales que alimenten estufas domésticas, hornos montados en la pared, estufas de sobreponer y otros artefactos de cocina domésticos, deben tener una capacidad de corriente no inferior a la corriente nominal del circuito ramal y no inferior a la carga máxima que debe alimentar. Para estufas de 8,75 kW o más la corriente nominal mínima del circuito ramal debe ser 40 A. La secuencia lógica para el diseño de una instalación eléctrica en baja tensión es la ejecución de este paso. Dada la extensa experiencia y la normalización alcanzada en el diseño, tanto arquitectónico como de instalaciones eléctricas, no se debe hablar de un cálculo de los conductores de los circuitos ramales ya que los mismos han sido utilizados a lo largo de mucho tiempo y son de amplio dominio por parte de los diseñadores e instaladores; en este caso se hace una simple y repetitiva selección de los conductores para las viviendas típicas. La selección de los conductores depende, entre otros aspectos ya descritos, del tipo de canalización empleado; para cada uno de ellos existen tablas que facilitan la correcta selección de los conductores. Para viviendas típicas que emplean canalizaciones en tubería se emplea la Tabla 310-16, bajo las siguientes restricciones: 1. Temperatura ambiente 30°C. 2. Conductores aislados para tensión nominal hasta 2000 V. 3. Temperatura del conductor 60°C, 75°C y 90°C. 4. Hasta 3 conductores por canalización o cable.

Calibre mínimo de conductores según la corriente








Aparte de la Tabla 310-16 NTC2050 Aplicación de la Tabla 310-16 de la NTC 2050. Para viviendas típicas los circuitos ramales de 15 y 20 A, pueden ser alambrados en conductor de cobre con sección transversal de 3,30 mm² (No 12 AWG), aislamiento TW, 60°C. Para viviendas típicas los circuitos ramales de 30 A, pueden ser alambrados en conductor de cobre con sección transversal de 5,25 mm² (No 10 AWG), aislamiento TW, 60°C. Para viviendas típicas los circuitos ramales de 40 A, pueden ser alambrados en conductor de cobre con sección transversal de 8,36 mm² (No 8 AWG), aislamiento TW, 60°C. CALCULO DE LA INSTALACIÓN RESIDENCIAL Los cálculos de la instalación residencial incluyen la elaboración de: • • • •

Cuadros de circuitos ramales, cargas conectadas, áreas servidas y equilibrio de fases. Cálculo de la demanda. Cálculo de los conductores de la acometida. Selección del equipo de acometida.








EJEMPLO DE CUADRO DE CALCULOS La demanda de iluminación y artefactos, la secadora y la estufa según los Artículos 220-11, 220-16 (a) y (b), y las Tabla 220-11, 220-18 y 220-19, es:

Cálculo de los conductores de la acometida La selección de los conductores de la acometida debe considerar inicialmente la forma de acometida, ya sea aérea o subterránea. En el caso de acometidas aéreas se debe aplicar la Parte B. de la Sección 230 de la Norma NTC 2050: Conductores de acometida aérea y en el caso de acometidas subterráneas se debe aplicar la parte C. de la Sección 230 de la NTC 2050: Conductores de acometida subterránea. La selección de la sección transversal o calibre y la capacidad de corriente del conductor está determinada en el Artículo 230-2 de la Norma NTC 2050. La capacidad de corriente se determina según el Artículo 310-15 y las Tablas 310-16 a 31019, así: La corriente de diseño de la acometida es:

13800 = √ 3  208  = 38,5  En este caso para una acometida subterránea, la Tabla 310-16 permite utilizar conductor de cobre con una sección de 13,29 mm² (No. 8 AWG), con aislamiento USE o equivalente, tanto para los conductores activos como para el conductor puesto a tierra o neutro. La canalización para conductores de acometida se debe realizar por alguno de los medios reconocidos en el Artículo 230-43 de la NTC 2050. Selección de equipo de acometida







SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE Protección contra sobrecorriente Todos los conductores de acometida no conectados a tierra deben ser protegidos contra sobrecorriente. El dispositivo de protección contra sobrecorriente debe formar parte integral del medio de desconexión de la acometida o estar situado inmediatamente al lado de este. El equipo de protección de la acometida debe proteger todos los circuitos y artefactos de la instalación. 3.4. 3.4. ACTIVIDAD DE TRANSFERENCIA DE CONOCIMIENTO Estrategias (Didácticas Activas) •

•

•

Realizar el plano eléctrico según los pasos relacionados en la guía teniendo en cuenta las normas y requerimientos del RETIE y la NTC 2050. Hacer el cuadro de cargas realizando los cálculos de caída de tensión, conductores de los circuitos ramales, protecciones de los circuitos, caídas de tensión, protección de acometidas y conductores de acometidas. Tomando como referencia la planeación pedagógica y las orientaciones para elaborar guías de aprendizaje citado en la guía de desarrollo curricular

4. ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN Actividad de Reflexión inicial. Actividades de apropiación del conocimiento Actividades de transferencia del conocimiento.

Evidencias de Apren Ap ren di zaje

Evidencias de Conocimiento:

Criterios d e Evaluación Evaluación

•

Interpreta planos eléctricos de acuerdo con las normas técnicas y el diseño establecido.

• Replantea la instalación según requerimientos y

normatividad vigente. Evidencias de Desempeño:

• Ubica eq uipos de medición en sitios que cumplan con

normatividad vigente. • Traza la instalación garantizando garantizando un uso racional de los

materiales. • Selecciona equipos de protección acorde con

normatividad vigente. • Selecciona materiales accesorios e insumos de acuerdo

con el diseño y la normatividad vigente. • Maneja adecuadamente los parámetros calculados,

manuales, tablas, normas y reglamentación técnica para dimensionar instalaciones eléctricas domiciliarias.

• Realiza el diseño eléctrico de una vivienda unifamilia r

Evidencias de

y/o multifamiliar.

Técnicas e Instrumentos de Evaluación

Lista de chequeo. Los dos productos se entregan en junto a un informe de la gestión Realizada.









SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA Procedimiento de Desarrollo Curricular GUÍA DE APRENDIZAJE Corriente: Flujo de electrones a través de un conductor Tensión: Diferencial de carga eléctrica, fuente de alimentación eléctrica Resistencia: Elemento que se opone al paso de la corriente Potencia: Cantidad de energía consumida en un circuito eléctrico Control: sistema que permite manipular una variable hacia un valor deseado Sistema: conjunto de elementos elementos que permite realizar un proceso proceso 6. REFERENTES BIBLIOGRAFICOS •

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Harper, E. 2005. El ABC de las instalaciones eléctricas residenciales. residenciales. Capítulo 2, 3, 4. México. Editorial Limusa. Consulta en https://books.google.es/books?id=8oAs https://books.google. es/books?id=8oAs1nXgZq8C&lpg=PA11&ots=AWG 1nXgZq8C&lpg=PA11&ots=AWG5c5ywcx&dq=harper%20en 5c5ywcx&dq=harper%20enriquez&lr&hl=e riquez&lr&hl=e s&pg=PA10#v=onepage&q=harper%20enriquez&f=false Norma Técnica Colombiana NTC2050. Consulta en https://www.idrd.gov.co/sitio/idrd/sites https://www.idrd.gov.c o/sitio/idrd/sites/default/files/ /default/files/imagenes/ntc%2020500.pdf imagenes/ntc%2020500.pdf Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE. Consulta en https://www.minenergia.gov.co/docu https://www.minene rgia.gov.co/documents/10180/1179442/Anexo+Ge ments/10180/1179442/Anexo+General+del+RETIE neral+del+RETIE+vigente+actualiza +vigente+actualizado+a+2 do+a+2 015-1.pdf/57874c58-e61e-4104-8b8c-b64dbabedb13 Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP. Consulta en https://www.minenergia.gov.co/docu https://www.minene rgia.gov.co/documents/10180/23931303/RES180540_2010.pd ments/10180/23931303/RES180540_2010.pdf/a8e7e904-dc75-41a3-be82f/a8e7e904-dc75-41a3-be829b990dd6ddb6

7. CONTROL DEL DOCUMENTO

Autor (es)

Nombre

Cargo

Dependencia

Fecha

Fabian Ardila

Instructor

Formación Profesional Integral

Mayo/2011

8. CONTROL DE CAMBIOS

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