Equipo 3 P5 -Instalacion electrica de los interruptores termomagneticos PDF

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Practica interruptores...

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA

Práctica No. 5: INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE LOS INTERRUPTORES TERMOMAGNÉTICOS Y DE SEGURIDAD 3MM3

Equipo 3: Evangelista Tomatzin Jesús Andrik Rangel Peredo Dominique Ortíz Ortíz Pérez Leonardo Darwin Profesoras: Julio Borja Ana Patricia Trinidad Cruz Cotzareli Fecha de realización: 13 - abril - 2021 Fecha de entrega: 19 - abril - 2021

Objetivos: • Conocer un interruptor termomagnético y fusible de cartucho en baja tensión, así como sus características de operación. • Estudiar y comprender un circuito eléctrico de alumbrado controlado por dos apagadores sencillos con protección contra cortocircuito. Introducción: Un interruptor termomagnético, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). Los interruptores termomagnéticos (Breakers) combinan varios de los sistemas de protección, en un solo aparato. Poseen tres sistemas de desconexión: manual, térmico y magnético. Cada uno puede actuar independientemente de los otros, estando formada su curva de disparo por la superposición de ambas características, magnética y térmica. Los breakers tienen dos grandes grupos: Por su uso y nivel de voltaje y por la forma de su curva. Los fusibles son el medio más antiguo de protección de los circuitos eléctricos y se basan en la fusión por efecto Joule de un hilo o lámina intercalada en la línea como punto débil. La construcción de los fusibles comprende una gran variedad de modelos, con distintos tamaños, formas y métodos de montaje; y para ser utilizados con diferentes gamas de tensión, corriente y tiempos de actuación. Así hay fusibles con montaje a rosca, a cuchilla o cilíndricos; hay fusibles de acción rápida o retardada; hay fusibles de alta capacidad de ruptura, etcétera. En las instalaciones eléctricas residenciales los elementos que proveen las trayectorias de circulación de la corriente eléctrica son conductores o alambres forrados con un material aislante, desde luego que el material aislante es no conductor para que con ello se garantice que el flujo de corriente sea a través del conductor. El material que normalmente se usa en los conductores para instalaciones eléctricas es el cobre y se aplica en el caso específico de las instalaciones eléctricas residenciales dentro de la categoría de las instalaciones de “baja tensión” que son aquellas cuyo voltaje de operación no excede a 1000 V entre conductores o hasta 600 V a tierra. Los calibres de conductores dan una idea de la sección o diámetro de estos y se designan usando un sistema norteamericano de calibres AWG, por medio al cual se hace referencia sus otras características como son diámetro, área, residencia, etcétera. la equivalencia en mm2 del área se debe hacer en forma independiente de la designación usada por la American Wire Gage. Es usual referirse a los conductores de cobre. Es conveniente notar que en el sistema de designación de los calibres de conductores usados por la AWG medida que el número de designaciones más grande las secciones menores en la figura 0.1 da una idea de los tamaños de los conductores sin aislamiento.

figura 0.1: Calibres de conductores desnudos designación AWG.

Un apagador se define como un interruptor pequeño de acción rápida, operación manual y baja capacidad que se usa, por lo general, para controlar aparatos pequeños domésticos y comerciales, así como unidades de alumbrado pequeñas. Debido a que la operación de los apagadores es manual, los voltajes nominales no deben exceder a 600 V. Debe tenerse especial cuidado de no usar los apagadores para interrumpir corrientes que sean a su valor nominal, por lo que se debe observar que los datos de voltaje y corriente est an impresos en las características del apagador, como un dato de fabricante. Existen diferentes tipos de apagadores; el más simple es el de una vía como no polar con dos terminales que se usan para encender o apagar una lámpara u otra para todo desde un punto sencillo de localización. En la figura 0.2 se muestra este tipo de apagador y su principio de operación.

figura 0.2: Apagador de 1 polo. Quizá el tipo más común de portalámparas usada en las instalaciones eléctricas de casa habitación sea el conocido como “socket”, construido de casquillo de lámina delgada de bronce en forma roscada para alojar al casquillo de los focos o lámparas. La forma roscada se encuentra contenida en un elemento aislante de porcelana y el conjunto es el que constituye en esencia la portalámpara. Existen diferentes tipos de portalámparas dependiendo de la aplicación que se tenga incluyendo los denominados ornamentales utilizados en casa habitación oficinas o centros comerciales decorativos. La clavija aterrizada o clavija polarizada con conexión a tierra, tiene tres dientes y uno de ellos es conectado a tierra el cual es el diente redondo grande. La clavija aterrizada también funciona para recibir energía y sirve para evitar corrientes de corto circuito, y para evitar que la persona que conecta el aparato sufra una descarga. Existen adaptadores para que una clavija de tres dientes y una toma de corriente de dos dientes o viceversa. En la figura 0.3 podemos apreciar su diseño característico.

Figura 0.3: Diseño de la clavija polarizada con conexión a tierra.

Material y equipo utilizado: • • • • • • • • • •

2 interruptores termomagnéticos de 15 amperes. 2 fusibles de cartucho de 30 amperes 2 sockets de porcelana. 2 focos de 60 W. 1 cinta plástica para aislar. 8 mts. Cable calibre 14 AWG de un polo color negro 8 mts. Cable calibre 14 AWG de un polo color rojo 8 mts. Cable calibre 14 AWG de un polo color verde 2 apagadores sencillos. 1 clavija polarizada con conexión a tierra.

Desarrollo: Experimento 1

Conectar los interruptores termomagnéticos y fusibles tipo cartucho al circuito de alumbrado como se muestra en la siguiente diagrama.

Observación: En esta parte se provocara una falla de corto circuito para disparar el interruptor termomagnético (“breaker” o “pastilla”). En clase el profesor indicará como realizarlo, se debe tener mucha precaución ya que es una prueba peligrosa.

Resultados:

Figura 1.1: Circuito del experimento Para el cálculo de intensidad se tomará en cuenta el voltaje utilizado para zonas residenciales que es de 127 V y también se considerará la demanda de cada uno de los focos como 100 W 𝑃𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 200 𝑊 = 1.57 𝐴 𝑖 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 = = 𝑉𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 127 𝑉 Considerando la demanda de potencia en función de los dos focos a 100 W y tomando en cuenta que al estar en paralelo el voltaje permanecerá constante. Se procede a realizar el cálculo de intensidad para cada una de las pastillas: 𝑃𝑃𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 100 𝑊 = 0.787 𝐴 = 𝑖𝑃𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 = 127 𝑉 𝑉𝑃𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 Como es esperado, la corriente se reparte equitativamente sobre cada una de las pastillas dado que el circuito se encuentra en paralelo y ambos tiene exactamente la misma demanda de potencia. Por lo que los resultados coinciden con lo esperado Fase

Neutro

Figura 2.1: Colocación de la fase y el neutro

Fase

Neutro

Neutro Fase

Figura 2.2: Colocación del interruptor termomagnético

Fase Neutro Puente

Neutro Fase Fase

Figura 2.3: Colocación de un segundo interruptor termomagnético

Neutro

Figura 2.4: Encendido de dos focos conectados a un interruptor termomagnético cada uno.

Figura 2.5: Falla de corto circuito para el disparo del interruptor termomagnético

Cuestionario 1. Mencione y describa los diferentes tipos de protecciones eléctricas. Existen tres tipos de protección eléctrica: contra cortocircuitos, contra sobrecargas y contra electrocución. Cuando hay un aumento brusco de corriente provocada por la conexión de cables de distinta fase se produce un cortocircuito; las protecciones más comunes para ellos son los fusibles calibrados y los interruptores termomagnéticos. Son una sección de metal laminado que se coloca a la entrada de un circuito para que al aumentar la corriente sea esta la que se funde interrumpiendo así la corriente que pasa por el circuito y evitar daños.

Las sobrecargas, por otro lado, son el exceso de corriente en los cables de un circuito provocadas por un defecto en el aislamiento. Una sobrecarga no protegida puede generar un cortocircuito. Para proteger de las sobrecargas también se usas los fusibles calibrados y los interruptores termomagnéticos. Por último, debemos proteger a las personas de nuestro sistema eléctrico pues estos generan corriente de alta tensión que pueden lastimar a un individuo. Según la NOM-001-SEDE-2012, las protecciones contra electrocución se clasifican en dos clases: la clase A consiste en tomar medidas que evitan el riesgo de tocar partes en tensión y la clase B es la puesta a tierra de las masas metálicas, es decir, la unión de todas las masas metálicas en una instalación con un electrodo (tierra física). 2. ¿Qu son y cmo trabajan los centros de carga? Los centros de carga son unos tableros que dividen y protegen los circuitos derivados que alimentan el alumbrado y los contactos de las instalaciones eléctricas en, por ejemplo, nuestras casas. Se instalan de acuerdo con el tamaño de construcción y sus necesidades eléctricas. Así, se puede dividir la energía en varios circuitos, nivelando los requerimientos de electricidad sin tener sobrecargas. Estos centros de carga contienen interruptores termomagnéticos, aquí se concentra la energía eléctrica para luego ser distribuida a los diferentes cables o tomas de circuito. Además un centro de carga puede cortar la tensión eléctrica por lo que puede también cumplir el rol de protección. 3. ¿Qu es un cortocircuito? Propiamente, un cortocircuito se produce cuando parte de un conductor de corriente toca otro cable y entonces esta pasa por donde haya menos resistencia provocando un aumento de corriente en el circuito provocando sobrecalentamiento que pueden dañar los conductores y los receptores del circuito. Pueden ser provocados por el deterioro en el aislamiento, por problemas mecánicos o por condiciones atmosféricas. 4. ¿Para qu se utilizan los interruptores termomagnticos? Los interruptores magnéticos sirven para proteger los cables y elementos de una instalación eléctrica contra cortocircuitos y sobrecargas. Estos actúan cortando el flujo eléctrico cuando hay un aumento que sobrepasa la capacidad eléctrica del circuito.

5. Realice un diagrama de la instalación eléctrica de su casa, indicando apagadores y tomacorrientes de cada habitación.

6. Describa los tipos de fusible • •

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Fusible de corriente alterna: en una CA el arco eléctrico puede extinguirse fácilmente por lo que el tamaño de los fusibles CA son más pequeños que los de CC. Fusible de corriente continua: en un sistema de CC, es difícil extinguir el arco eléctrico por lo que para minimizarlo se debe aumentar la distancia entre los electrodos; es por eso que el fusible de CC es más grande que el de CA. Fusible de cartucho: se utiliza para proteger electrodomésticos, motores, etc. donde se requieren altas tensiones y corrientes. Existen dos tipos: de uso general y de servicio pesado con retraso de tiempo. D- fusible tipo cartucho: contiene un anillo adaptador, la base, la tapa y el cartucho. La base se conecta a la tapa del fusible donde el cartucho está dentro de la tapa del fusible. El circuito se cierra cuando el cartucho se une a través del conductor. Fusibles de alto voltaje (HV): se utilizan para proteger el transformador de potencia, de distribución y de instrumentos, donde los disyuntores pueden fallar en la protección del sistema. Fusibles atornillados: también se conocen como fusibles enchufables o de pala, vienen en cuerpo de plástico y tiene dos tapas de metal para encajar en el enchufe. Fusibles SMD (de montaje de superficie),, de chip, radiales y de plomo: se usan en aplicaciones de alimentación CC como disco duro, reproductores de DVD, etc. Son muy pequeños y difíciles de remplazar. Fusibles rewirable: se usa en industrias y en el cableado doméstico para pequeñas aplicaciones de corriente en sistemas de bajo voltaje (LV). Se puede volver a cablear fácilmente en caso de corto.

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Fusibles térmicos: de un solo uso, sensibles a la temperatura. El elemento fusible está en contacto con el resorte mecánico que está cerrado- Cuando hay corto los elementos del fusible se derriten y liberan al mecanismo de resorte evitando el arco y el fuego. Fusibles reajustables: se puede usar varias veces sin remplazarlo. Abren el circuito cuando hay corto y después de un tiempo, lo conectan de nuevo.

• Conclusiones: •

Evangelista Tomatzin Jesús Andrik Con esta practica se nos dio a conocer como esta conformado un interruptor termomagnético, y las conexiones que se deben hacer para que tenga un buen funcionamiento, así como su importancia dentro de un circuito eléctrico residencial, porque de no ser por estos mismos interruptores, se podrían generar sobrecargas, y estas mismas generar algún incendio dentro de las residencias, por lo que es importante su utilización, y no solo eso, sino también la forma en como calcular el amperaje para utilizar un interruptor adecuado en cada circuito. Si bien no se realizo de manera presencial, los fundamentos teóricos servirán de apoyo para posibles prácticas en el futuro

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Rangel Peredo Dominique

Esta práctica nos permitió conocer el funcionamiento de los interruptores termomagnéticos, así como sus diferentes usos. Ambos sirven de protección contra corto y sobrecargas evitando así que los conductores y receptores de un sistema eléctrico se dañen. Además, pudimos conocer las diferentes tipos de protecciones eléctricas y su importancia pues no sólo ayudan a proteger el circuito de algún daño sino también evita accidentes. Tanto los interruptores termomagnéticos como los fusibles tienen un rol importante en las instalaciones eléctricas residenciales y sus características dependerán del tamaño de la edificación y de su necesidad eléctrica. •

Ortíz Pérez Leonardo Darwin

Considero importante conocer el funcionamiento de este tipo de elementos y la función que realización dentro de las instalaciones puesto que su uso esta relacionado con nuestra vida cotidiana al usualmente formar parte de las instalaciones eléctricas residenciales para las casas habitación. Por otra parte, puedo afirmar que estos elementos eléctricos tienen múltiples usos en la industria también, por lo que la importancia de la comprensión de los mismo resulta verdaderamente vital para la profesión para la cual nos estamos formando. Del mismo modo se trabaja también con los diagramas unifilares, esquemas que resultan muy útiles a la h ora de la comprensión de como esa constituido el circuito eléctrico dentro de la instalación, por lo que la adquisición como la lectura ágil de dichos esquemas no debe ser tomada a la ligera.

Bibliografía: • • • • •

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Harper, G. E. (2005). El ABC de las instalaciones eléctricas residenciales. Editorial Limusa. López Fuentes, A. V., & Viteri Morales, G. A. (2018). Aplicación de fusibles e interruptores termomagnéticos (Bachelor's thesis, Espol). Proaño Salvatierra, C. Z. (2009). Diseño de un sistema de control para el proceso de sustitución de focos incandescentes por focos ahorradores en la ciudad de Guayaquil (Bachelor's thesis). Salazar Esquivel, E. J. (2020). Implementación y optimización de la selectividad de una instalación eléctrica de baja tensión en hotel de 4 estrellas. Alemán EIM. Sistemas y Equipos de Protección para Instalaciones Eléctricas [Internet]. 248.48.64. [citado el 17 de abril de 2021]. Disponible en: http://132.248.48.64/repositorio/moodle/pluginfile.php/1519/mod_resource/content/12/contenido/i ndex.html...