INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL E.S.I.Q.I.E. D.I.Q.I. PRACTICAS DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA.
PRACTICA N°6 INSTALACIONES ELÉCTRICAS RESIDENCIALES
PRACTICA N°6 PRACTICA No. 6
INSTALACIONES ELÉCTRICAS RESIDENCIALES OBJETIVO GENERAL Conocer el tipo de corriente y dispositivo que se utilizan en una industria residencial, así como las medidas de seguridad que se deben tomar para no tomar riesgos de mal funcionamiento o de corto circuito, además saber identificar los tipos de instalaciones. Conocer los dispositivos de seguridad que se emplean para abrir los circuitos y evitar sobrecalentamiento o un posible comienzo de incendio. Además se determinaran las corrientes que consumen lámparas incandescentes de distintas potencias, tener la capacidad suficiente para armar circuitos en Instalaciones Residenciales. MATERIAL EMPLEADO a) b) c) d) e) f) g)
Fuente de corriente alterna (127 V de C.A.) Tres Sockets o portalámparas de porcelana Un Interruptor sencillo o apagador sencillo Un Contacto sencillo Una Resistencia de 100Ω o calefactor a 127 volts Multímetro digital Nueve metros de cable de calibre 14 o 16 AWG (3 metros de cada color) h) Focos incandescentes de 40, 60 y 100 Watts i) Cinta de aislar j) Pinzas de corte de electricista k) Desarmador plano y de cruz l) Pinzas de corte y de punta m) Poliducto flexible de PVC de ½ “(un metro) n) Dos apagadores de tres vías o escalera o) Tres cajas de chalupa p) Tres cajas de registro cuadradas con sus tapas q) Una clavija r) Dos Porta placas de una ventana para los apagadores de escalera s) Un Porta placas de dos ventanas para un apagador y un contacto de escalera t) Tabla de perfocel de 60 x 60 cm. u) Cinturones de plástico de 20 cm. v) Tornillos con tuerca para sujetar al perfocel las cajas de registro.
CONSIDERACIONES TEÓRICAS PRACTICA No. 6
La distribución de energía en un circuito, es algo de suma importancia, ya que de ello depende el tipo de alimentación que se necesita, por ejemplo en el sistema eléctrico de un automóvil se utilizan corriente directa en cambio en instalaciones residenciales, comerciales e industriales se utiliza corriente alterna, debido principalmente a que es mas fácil de distribuir y además de que se puede elevar o reducir la tensión con los transformadores. La idea básica de las instalaciones residenciales se muestra en la FIGURA No. 1, donde un lado de la línea (del par de conductores) se le llama neutro, el cual siempre esta conectado a tierra, en la entrada del panel, en las casa la tierra es un pedazo de metal grande enterrado en la tierra (la cual generalmente es buena conductora); algunas veces también es conectada a la tubería. Los electricistas se refieren al para de líneas mencionadas como corriente neutro, las instalaciones modernas tienen dos líneas de corriente las cuales tienen polaridad opuesta con respecto al neutro.
FIGURA No. 1 VISTA DE UNA ACOMETIDA BIFÁSICA CON NEUTRO A TIERRA
El voltaje en Norteamérica es de 120 volts, en Europa usualmente es 240 volts, la cantidad de corriente (I) que necesita determinado dispositivo se determina mediante su potencia, por ejemplo para un foco de 100 watt.
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P=IV
P 100 watt I= = =0.83 Amperes V 120 volts
La potencia que consume el foco se determina por su resistencia R, la cual en este caso a la temperatura de operación es: P=I V =
R=
V2 2 =I R R
V 2 120 volts2 = =144 Ω P 100 watt
Similarmente una plancha que es de 1500 watt, consume una corriente de 12.5 A, y su resistencia de operación a la temperatura de operación es de 9.6 Ω, esto es por que depende de la resistividad con respecto a la temperatura, la resistencia de los dispositivos eléctricos es mucho menor cuando están fríos. Si se mide la resistencia de un foco de 100 watt con un óhmetro (que no maneja una corriente considerable que incremente la temperatura), probablemente se encontrara un valor de 10 Ω. Cuando se enciende el foco tiene una corriente diferente a la calculada, esto mientras se calienta el filamento del foco. La máxima corriente para un circuito esta limitada para la resistencia de los conductores, la potencia disipada en los cables, causa un calentamiento de estos en casos muy extremos se pueden incendiar o incluso fundirse. Es por eso que para instalaciones residenciales es conveniente manejar un conductor de calibre 12, el cual tiene un diámetro de 2.05 mm y puede soportar sin calentarse una corriente de 20 A. Mas gruesos como lo son calibre 8 (3.26 mm) o 6 (4.11 mm) se usan para dispositivos que necesitan una corriente mas alta, y calibre del 2 (6.54 mm) generalmente se utilizan para las entradas de alimentación a residencias. Como protección para sobrecargas o para sobrecalentamiento se utilizan los fusibles o circuitos que corten la corriente. Un fusible tiene una aleación plomo-estaño con un arreglo con una laminilla con espesor delgado la cual tiene una temperatura baja de fusión, el fusible se funde cuando la corriente nominal es excedida. Un breaker es un dispositivo electromecánico que tiene la misma función, usando electro magneto o PRACTICA No. 6
un strip bimetálico, la corriente es interrumpida cuando la corriente excede cierto valor predeterminado, o cuando hay un calentamiento excesivo. Si la instalación que se maneja tiene fusibles y se conectan demasiados dispositivos de alta corriente en la misma línea, el fusible se romperá, no se debe reemplazar el fusible con uno de mayor capacidad, ya que se corre el riesgo de un fuerte sobrecalentamiento, y se puede comenzar un incendio. La única solución segura es distribuir los dispositivos en varios circuitos, las cocinas modernas tienen tres o cuatro circuitos por separado. Si se ponen en contacto los alambres de corriente y neutro, se causa un corto circuito, el cual puede ser causado, por un mal aislamiento, o cualquier mal funcionamiento mecánico, esto provee de una resistencia muy baja, y el paso de una corriente muy grande puede fundir el conductor, y si no se quema el fusible, o si no es interrumpido por un breaker, el aislante puede prenderse. Otro caso muy peligroso, es cuando el alambre esta semiroto, y el falso contacto puede causar chispas. Los fusibles y y nunca en desarrollarse, el conductor dispositivo y eléctrica.
los breakers, se deben conectar en el lado de la corriente, el neutro, de otra manera el corto circuito podría ya que tal vez el neutro quede desconectado, sin embargo con la corriente, aun esta vivo y si alguien toca el un objeto que haga tierra, podría dar una descarga
Como mayor seguridad, se utiliza un tercer conductor, que corresponde a la para redonda en los conectores, esta es conectada a la línea neutra del panel, generalmente no lleva corriente pero conecta el panel a tierra. Si por accidente el conductor de corriente toca accidentalmente, la carcasa o cubierta de dispositivos, el tercer conductor mencionado, provee una ruta para que fluya la corriente, y posteriormente el fusible se rompe, sin el tercer conductor la corriente seguirá viva, y si se toca y se hace tierra, lo cual causara un shock muy fuerte. Las casas mas modernas utilizan, la alimentación de tres conductores que provee la Comisión Federal de Electricidad CFE, uno es neutro, los otros dos son de 120 volts con respecto al neutro pero de diferente polaridad, dando los dos un voltaje de 240 volts. Este arreglo es el trifásico, en contraste con el arreglo de los dos cables (además el tercer conductor para hacer tierra), con un sistema de tres conductores, las lámparas de 120 volts se conectan al neutro y a un alambre con corriente, para dispositivos que requieren 240 volts, como los hornos eléctricos, son conectados entre las dos líneas de corriente. PRACTICA No. 6
FIGURA No.2 VISTA DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA RESIDENCIAL DONDE SE MUESTRA LA TUBERÍA Y EL CABLEADO A TRAVÉS DE LOS MUROS.
FIGURA No.3
DETALLE DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN PLANTA.
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FIGURA No. 4 INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE UN CONTACTO SENCILLO POLARIZADO CON CONEXIÓN ATIERRA Y UNA LÁMPARA INCANDESCENTE CONTROLADA POR UN APAGADOR SENCILLO.
FIGURA No. 5 INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE UNA LÁMPARA AHORRADORA CONTROLADA DESDE DOS PUNTOS DIFERENTES POR APAGADORES DE TRES VÍAS.
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OTRA FORMA DE CONEXIÓN. FIGURA No. 6 INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE TRES LÁMPARAS AHORRADORAS CONTROLADA DESDE DOS PUNTOS DIFERENTES POR APAGADORES DE TRES VÍAS.
DESARROLLO EXPERIMENTAL EXPERIMENTO 1.- Construir el circuito mostrado en la figura 7, y tomar las intensidades de corrientes, para llenar la tabla 1, según sea el foco o focos que correspondan, aislando perfectamente los amarres realizados, para evitar accidentes, además de colocar en el circuito las terminales hembra mostradas, para medir la intensidad de corriente total.
FIGURA No. 7 INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE DOS LÁMPARAS INCANDESCENTES CONTROLADA DESDE DOS PUNTOS DIFERENTES POR APAGADORES DE TRES VÍAS Y DE UNA LÁMPARA INCANDESCENTE CONTROLADA POR UN APAGADOR SENCILLO CON UN CONTACTO SENCILLO.
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TABLA 1 MEDICIONES DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE MEDICIÓN F1 F2 F3 I (A) (40 (60 (100W W) W) ) 1 ☼ 2 ☼ 3 ☼ 4 ☼ ☼ 5 ☼ ☼ 6 ☼ ☼ 7 ☼ ☼ ☼ Donde ☼ son la lámpara o lámparas incandescentes que se les debe medir la intensidad de corriente eléctrica. EXPERIMENTO 2.- Realizar experimentalmente las mediciones de los parámetros señalados en los circuitos de la figura 8, de las instalaciones eléctricas residenciales, así como también sus cálculos teóricos, y llenar la tabla 2.
TABLA 2. RESULTADOS OBTENIDOS DEL EXPERIMENTO 2 PARÁMETRO
VALOR TEÓRICO
VALOR EXP.
% ERROR
IT CORRIENTE TOTAL PRACTICA No. 6
VF1 40 W VR 100 W
I R 2=
VR2 R2
IR2 = IT = IF1 P V F 1= =R F 1∗I I ℜ=
VT =R2+ RF 1 IT
RF1 = Re – R VF1 = RF1 * IR2 EXPERIMENTO 3.- Determinar experimentalmente las respectivas mediciones de la figura 7, de los siguientes parámetros y sus cálculos teóricos de dicha instalación eléctrica, y llenar tabla 3.
TABLA 3. RESULTADOS OBTENIDOS DEL EXPERIMENTO 3 PARÁMETRO
VALOR TEÓRICO
VALOR EXP.
% ERROR
IT CORRIENTE TOTAL IF1 100 W IF2 40 W IR 100 W PRACTICA No. 6
VT
VF= VR3 =VF1=VF2=125 volts P I F 1= V I F 2=
P V
I R 3=
V R3
IT= I
F1
+ IF2+ IR3
Realizar la comprobación para el valor de la corriente total, mediante el cálculo de la resistencia equivalente. R F 1=
P 2 I
RF 2=
P I2
Re =
I=
1 1 1 1 + + R F 1 R F 2 R3
V ℜ
CUESTIONARIO 1.- Dadas las siguientes cargas monofásicas alimentadas a 127 volts para una casa habitación, calcular la corriente total para el servicio. Alumbrado general Contactos Aparatos fijos Bomba de agua
4465 VA 4000 VA 6790 VA 27 VA PRACTICA No. 6
2.- Como se determina el tamaño de los conductores del servicio de entrada a una casa habitación o a una habitación en general, así como el número de circuitos derivados que se requieren para alimentar las cargas y que normas se utilizan.
3.-Calcular la carga de alumbrado general para una casa habitación de 18 m x 15 m (Nota.- Según la tabla 6.1 de cargas de alumbrado general en locales es de 20 Watt/m2).
4.-Suponiendo un local en el que, por razones de trabajo se tienen 4 cargas colocadas sin guardar lineamiento alguno. Calcular el centro de carga y la distancia de este a la toma de corriente de acuerdo a la figura 8.
Cargas: W1 = 5000watt W2 = 4000watt W3 = 6000 watt W4= 4000 watt PRACTICA No. 6
OBSERVACIONES _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
BIBLIOGRAFIA
Chester L. Dawes Tratado de electricidad tomo I y II Young-Freedman, University Physics Edit. Adisson Wesley, EU 1996 Gilberto Enríquez Harper Instalaciones Eléctricas Industriales Edit. Limusa
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