Instalaciones- Electricas Manual PDF

Preview

Summary

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA.FACULTAD DE INGENIERÍA.COLEGIO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA.ANTOLOGIA PRACTICA DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS.MTRO. VICTORINO TURRUBIATES GUILLÉN.PROGRAMA DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS.I. Introducción al proyecto de una instalación eléctrica. II. Estructura...

Description

“INSTALACIONES ELECTRICAS”

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA.

FACULTAD DE INGENIERÍA.

COLEGIO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA.

ANTOLOGIA PRACTICA DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS.

MTRO. VICTORINO TURRUBIATES GUILLÉN.

Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 1

“INSTALACIONES ELECTRICAS” PROGRAMA DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS. I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI.

Introducción al proyecto de una instalación eléctrica. Estructura de la NOM. Selección de conductores. Protección contra sobre corriente Protección contra sobre carga. Puesta a tierra y Unión Canalizaciones y Soportes. Subestaciones. Transformadores Apartarrayos Alumbrado en interiores (Método de los lúmenes). BIBLIOGRAFÍA.

    

Norma oficial mexicana NOM-001-SEDE-2012. Instalaciones eléctricas (utilización). Elementos del Diseño de subestaciones.- Enríquez Harper.- limusa. Antología practica de Instalaciones Eléctricas.- Victorino Turrubiates Guillén. NEC 2011. HANDBOOK 2011.

Mecanismo de Evaluación: 4 Evaluaciones en el periodo: ------- 90% 2 Trabajos Extra clase ------------------10% UNIDAD I. INTRODUCCIÓN AL PROYECTO DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA. La energía es la fuerza que mueve al mundo y si consideramos que la materia es una concentración intensa de energía, podemos darnos cuenta de su presencia en todo lo que nos rodea. Estamos acostumbrados a usarla en formas tan diversas que no es difícil pensar en algún momento el porqué de las cosas, ¿nos inquieta pensar que es la luz? Han tenido que transcurrir muchos años para que observaciones e investigaciones de hombres de diferentes épocas, sentaran las bases que en la actualidad nos permiten disfrutar de la energía en sus diferentes manifestaciones. Puede afirmarse que una de estas manifestaciones de la energía eléctrica, determina en gran medida el grado cultura, económico y social de los pueblos. De aquí la enorme responsabilidad que tienen quienes se dedica a su manejo y control, de garantizar la presencia de este fluido eléctrico en todos los sectores de la sociedad con un máximo de seguridad y eficiencia. Surge aquí la necesidad de contar con el elemento humano capaz de entender este concepto de energía, de comprender que una instalación eléctrica es una obra de ingeniería sujeta a reglas bien definidas y con el propósito de servir, por tiempo ilimitado, a las necesidades domésticas, comerciales e industriales relacionadas con el consumo de este energético. Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 2

“INSTALACIONES ELECTRICAS” Toda instalación eléctrica requiere de un proyecto, esto es claro, para realizar algo lo primero es pensar en como se llevará a cabo. Luego un proyecto eléctrico es la planeación de cómo se efectuará una instalación eléctrica. Se tomarán en cuenta los principios técnicos y científicos fundamentales partiendo de las relaciones básicas, intensidad de corriente, Potencial, Energía, Potencia eléctrica, Resistencia, etc. Que siempre intervienen en el uso de la electricidad. I = V/R;

KW = I * Vcos Ө ; Energía = KW * h ;

Pérdidas = I * I * R

La más sencilla instalación requiere al menos de un cálculo de Intensidad de corriente para seleccionar el conductor, de conocer la tensión o potencial aplicado para seleccionar el aislamiento, etc., y todo esto puede ser más y más especializado según la necesidad de respaldar el proyecto de las instalaciones. También es necesario tomar en cuenta todos los elementos que permiten realizar y operar en forma segura las instalaciones eléctricas, como son: las canalizaciones que protegen a los conductores, interruptores para controlar la energía eléctrica y otros equipos y accesorios que facilitan su uso. La importancia del proyecto es precisamente planear con anticipación todo esto para lograr el uso más eficiente y seguro de una instalación eléctrica. Precisamente para evitar riesgos de falla con respecto a la seguridad de las instalaciones se tienen que cumplir las Normas, (en nuestro caso La Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE2012, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 29 de Noviembre de 2012), que son un conjunto de reglas que nos señalan requisitos mínimos que hay que cumplir para obtener el máximo de 1seguridad en las personas y en las propiedades de los usuarios de las instalaciones eléctricas. Por su importancia trataremos acerca de cómo realizar un proyecto, recordando siempre que se trate de la instalación que sea así la más pequeña como la más grande siempre pero siempre debe proyectarse, claro que cada una a su medida1. 1

Fuente: Apuntes de la materia de “Instalaciones Eléctricas”, impartida por el Ing. Victorino Turrubiates Guillén, Facultad de Ingeniería-Colegio de IME-BUAP.

Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 3

“INSTALACIONES ELECTRICAS”

Como iniciar un proyecto de Instalación eléctrica * Nueve pasos a considerar para lograr la mejor instalación eléctrica posible: 1.- Empezar, no deteniéndose en los costos. Por el contrario considérese todas las partes del proyecto, desde las más importantes, como la acometida del servicio, transformadores de tensión, tableros, hasta los detalles más pequeños, como la salida para un contacto de servicio o un alumbrado para un jardín, etc., pensando solamente en lograr resolver todas las necesidades. Desde luego esto no significa que la parte económica no sea importante, pero no es el momento de detenerse en este análisis. 2.- Recopilar la información con datos de toda la gente involucrada En orden de importancia la información se obtendrá de:  La gente de producción, son los que conocen mejor sus necesidades.  La gente de mantenimiento, son los que conocen mejor los problemas.  La gente de seguridad, por los requisitos adicionales.  La gente de servicios auxiliares, para adecuar convenientemente todo el funcionamiento.  La alta gerencia y los financieros, su recomendación será invertir lo menos posible, ¡cuidado! Sus decisiones son determinantes, por tanto hay que hacer notar, lo poco que representa hacer la mejor instalación, contra la pérdida que representa la fábrica parada por deficiencias en la instalación eléctrica. 3.- Obtener los datos de necesidades con la mayor precisión posible. Generalmente esta estimación sólo puede completarse cuando ya es urgente empezar la construcción, muy importante es pensar en el factor de utilización, por tanto, se requiere consultar con gente de experiencia e informarse exhaustivamente al respecto, para obtener una estimación lo más exactamente posible. 4.- Estudiar las fuentes de abastecimiento. Analizar posibilidades y requisitos, abastecerse del servicio público, propio o combinado, ¿en qué tensión o tensiones?

Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 4

“INSTALACIONES ELECTRICAS” 5.- Colóquese en la posibilidad de observar con amplitud el funcionamiento de todo el proyecto. Las instalaciones a fin de cuenta aunque están formadas de partes, funcionan como una sola instalación, por eso es muy importante observar el funcionamiento como un conjunto, comprobando flexibilidad y continuidad de servicio, para lo cual es importante contar con un proyecto. Auxiliarse para estos análisis de diagramas unifilares, sobre un papel los cambios son más baratos. Estudiar la operación y simular fallas, siniestros y catástrofes. ¿Qué sucede al fallar algún elemento de la instalación o al ocurrir algún imprevisto? La experiencia indica que mientras más y más se estudien y revise el funcionamiento, más económica y mejor será. 6.- Instalar pensando en futuras ampliaciones o modificaciones Aunque les juren y perjuren que las instalaciones jamás crecerán, no existe instalación en el mundo en que esto no haya ocurrido, siempre han crecido. Pensar en un crecimiento razonable. Buscar una flexibilidad que permita soluciones sencillas para los cambios que nunca faltan. Siempre será menor el costo de las instalaciones preparadas para crecer, cuando este se presenta, que las modificaciones que hay que hacer para realizarlo cuando no se ha previsto. Mucho ayudará estudiar estas posibilidades en un diagrama unifilar. 7.- Planear para máxima protección y seguridad. Debe tenerse muchísimo cuidado en la seguridad, considerando que la electricidad forma parte integral de casi todo, ¿pensar que puede hacerse hoy día sin electricidad? Prácticamente todo mundo tiene que ver con ella y por lo tanto debemos pensar que los avisos que dicen “SÓLO PERSONAL AUTORIZADO” no son garantía de seguridad. Cualquiera puede cometer un error. Tres ideas fundamentales pueden ayudarnos a construir una instalación segura: 1) Usar siempre y solamente las protecciones de los circuitos con los interruptores adecuados. 2) Que la instalación se haga de tal forma que no sea necesario trabajar en circuitos energizados. 3) Que todas las partes vivas estén siempre encerradas en cubiertas metálicas aterrizadas. La mayor causa de falla de una instalación se tiene cuando se han seleccionado elementos de protección inadecuados, hay que buscar que todos los elementos proporcionen la máxima seguridad y facilidad de operación. Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 5

“INSTALACIONES ELECTRICAS” Son cientos los casos en que debido a una selección inadecuada de una protección de corto circuito, lo que seria una pequeña interrupción en un circuito derivado, abierta por una protección bien seleccionada, se ha convertido en una falla mayor al destruirse la protección inadecuada, que acaba operando la protección del suministrador echando fuera una gran cantidad de circuitos. Pensar en el costo por falta de producción que seguramente será mucho mayor que el costo inicial de la protección adecuada. 8.- Seleccionar elementos de fácil adquisición y poco mantenimiento Diseñar para bajo costo de mantenimiento, evitar al máximo el incluir elementos de fabricación especial. Recordar que los costos de mantenimiento inciden en los costos de producción. Tres reglas básicas: 1) Pensar en flexibilidad de operación, por ejemplo, poder dar servicio a una parte sin tener que dejar fuera a otra. 2) Dejar espacio suficiente alrededor de los equipos a mantener para tener facilidad de acceso. 3) Usar los materiales más comunes, fáciles de cambiar y de mayor facilidad para su adquisición. Seguramente la instalación costará menos y el mantenimiento será más rápido y seguro. 9.- Cumplir con las normas oficiales que intervienen Cumplir con la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, es el aspecto más importante en una instalación eléctrica, ya que su cumplimiento proporciona bases muy importantes para su seguridad, además de la necesidad del dictamen de cumplimiento de la NOM, para poder energizarlas. ¡ATENCIÓN, MUY IMPORTANTE!:Asegurarse en que se cumplen las normas desde un principio resulta mucho más barato que tener que hacer cambios posteriormente para poder cumplir con ellas. LOS PUNTOS CLAVE: 

Características de la instalación.



Carga, Intensidad de corriente, Tensión.



Conductores, Alimentadores, Canalizaciones.



Protecciones.



Tableros y controles.



Tierras.



Subestaciones.

Condiciones especiales. Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 6

“INSTALACIONES ELECTRICAS” 1.1 Definición de instalación eléctrica. Es un conjunto de elementos, materiales o equipos que se constituyen para proporcionar un servicio eléctrico a las cargas (alumbrado, fuerza) por abastecer. 1.2 Elementos que constituyen una instalación eléctrica. Dentro de los principales elementos que constituyen una instalación eléctrica podemos mencionar los siguientes:           

Acometida. Parte de los conductores que conectan las instalaciones del suministrador con las del usuario (cable de poste hasta medidor) Interruptores Cables conductores. Para conducir corriente hasta los puntos de carga. Canalizaciones. (Tubos ó ductos ) Cajas de registro. (Ovaladas y Cuadradas) Apagadores Contactos. Luminarias. Lámparas Motores Etc…

Voltajes de baja tensión: Voltajes entre fases y neutro o entre fases. - 220/127 V en estrella Para sistemas trifásicos. - 120/240 V en estrella Para sistemas monofasicos. - 440/ 254 V en estrella. Se utiliza en sistemas trifásicos industriales (Voltaje congelado) Voltajes de media tensión: Voltajes entre fases. -13200v -34500v -23000v En el centro de la R. Mexicana (Ex- Cía. De Luz y Fuerza del Centro) Voltajes de alta tensión: -85 Kv En el centro de la R. Mexicana (Ex- Cía. De Luz y Fuerza del Centro) -115Kv -230Kv -400Kv Elementos que constituyen un proyecto. Planos eléctricos y memoria de cálculo. Planos eléctricos. Un plano eléctrico lo podemos definir como: Una representación gráfica de los elementos de una instalación eléctrica. Un plano eléctrico contiene los datos del usuario (nombre, razón social, generales, etc.), Nombre del plano (alumbrado fuerza, etc., ) y la simbología empleada. Algunos de los planos eléctricos que podemos mencionar son los siguientes: * Acometida * Subestación * Diagrama unifilar.- Representación grafica del sistema mediante un hilo. Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 7

“INSTALACIONES ELECTRICAS” * Alimentadores principales * Cuadros de carga * Fuerza * Alumbrado * Contactos * Etc., Para la realización de un proyecto se necesita de planos eléctricos y de una memoria de cálculo. Memoria de cálculo. La memoria de cálculo. Describe de manera general el contenido del proyecto o de la instalación en cuestión. Contiene el soporte técnico o los cálculos de los elementos que constituyen una instalación eléctrica. Dentro de las características que debe incluir una memoria de cálculo son: Datos generales del usuario, acometida, medición en baja tensión, en media tensión o sea una generalidad y el propósito del proyecto en si el soporte técnico y los cálculos de todos los elementos de la instalación eléctrica. El soporte debe ser bajo Ingeniería y Normas Oficiales Mexicanas y Normas Mexicanas. Normas Oficiales Mexicanas y Normas Mexicanas. -

Normas NOM son de carácter obligatorio Normas NMX son de carácter voluntario Norma NMX-17020 hace referencia a los organismos de verificación (Unidades de Verificación).

Una unidad verificadora de instalaciones eléctricas: verifica el grado de cumplimiento de normas oficiales mexicanas. UNIDAD II.- ESTRUCTURA DE LA NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-2015 La estructura de esta Norma Oficial Mexicana (en adelante NOM), responde a las necesidades técnicas que se requieren para la utilización de la energía eléctrica en las instalaciones eléctricas en el ámbito nacional; se cuida el uso de vocablos y se respetan los términos habituales para evitar confusiones en los conceptos. Asimismo, se han ordenado los textos procurando claridad de expresión y unidad de estilo para una mejor comprensión de sus disposiciones. El Título 3 “Lineamientos para la aplicación de las especificaciones en las instalaciones eléctricas (utilización)”, establece la metodología para la apropiada aplicación de las disposiciones y una guía general para su interpretación correcta. El Título 4 de esta NOM establece los “principios fundamentales”, los cuales no están sujetos a modificaciones en función de desarrollos tecnológicos. El Título 5 “Especificaciones”, contiene los requisitos técnicos cuya observancia tienen por objeto asegurar la conformidad de las instalaciones eléctricas a los principios fundamentales del Título 4 de esta NOM.

Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 8

“INSTALACIONES ELECTRICAS” OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN Objetivo El objetivo de esta NOM es establecer las especificaciones y lineamientos de carácter técnico que deben satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica, a fin de que ofrezcan condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades, en lo referente a la protección contra: -Las descargas eléctricas, -Los efectos térmicos, -Las sobrecorrientes, -Las corrientes de falla y -Las sobretensiones. Campo de aplicación Esta NOM cubre a las instalaciones destinadas para la utilización de la energía eléctrica en: a) Propiedades industriales, comerciales, de vivienda, cualquiera que sea su uso, públicas y privadas, y en cualquiera de los niveles de tensión de operación, incluyendo las utilizadas para el equipo eléctrico conectado por los usuarios. Instalaciones en edificios utilizados por las empresas suministradoras, tales como edificios de oficinas, almacenes, estacionamientos, talleres mecánicos y edificios para fines de recreación. b) Casas móviles, vehículos de recreo, construcciones flotantes, ferias, circos y exposiciones, estacionamientos, talleres, lugares de reunión, lugares de atención a la salud, construcciones agrícolas, marinas y muelles. c) Todas las instalaciones del usuario situadas fuera de edificios; d) Alambrado fijo para telecomunicaciones, señalización, control y similares (excluyendo el alambrado interno de aparatos); e) Las ampliaciones o modificaciones a las instalaciones, así como a las partes de instalaciones existentes afectadas por estas ampliaciones o modificaciones. Los equipos eléctricos sólo están considerados respecto a su selección y aplicación para la instalación correspondiente. Esta NOM no se aplica en: a) Instalaciones eléctricas en embarcaciones. b) Instalaciones eléctricas para unidades de transporte público eléctrico, aeronaves o vehículos automotores. c) Instalaciones eléctricas del sistema de transporte público eléctrico en lo relativo a la generación, transformación, transmisión o distribución de energía eléctrica utilizada exclusivamente para la operación del equipo rodante o de señalización y comunicación. d) Instalaciones eléctricas en áreas subterráneas de minas, así como en la maquinaria móvil autopropulsada de minería superficial y el cable de alimentación de dicha maquinaria. e) Instalaciones de equipo de comunicaciones que esté bajo el control exclusivo de empresas de servicio público de comunicaciones donde se localice. UNIDAD III.- SELECCIÓN DE CONDUCTORES Los conductores se seleccionan por: 1).- Corriente 2).- Caída de Tensión y por 3).- Corto circuito

Turrubiates Guillen Victorino

VERANO 2016

Página 9

“INSTALACIONES ELECTRICAS” 3.1 SELECCIÓN DE CONDUCTORES POR CORRIENTE. Cuando se realiza el cálculo a través de este método, los conductores deben ser capaces de conducir la corriente que van alimentar con las menores pérdidas. Las pérdidas que sufren los conductores son debido al efecto Joule cuya expresión algebraica es la siguiente: P = I2R ------------- Watts Donde: I = La corriente que circula por el conductor en Amperes y R = Resistencia del conductor en Ohms. Entonces en forma general podemos decir que las pérdidas por efecto joule en los conductores están definidas por la expresión: P = n I2R ---------------- Watts n = Número de conductores activos. Procedimiento para calcular los conductores por corriente: -

Calcular la corriente nominal que demanda la carga. Calcular la corriente corregida (Factores de agrupamiento y temperatura). Tabla 310-15(b)(16) de la NOM para seleccionar el calibre del conductor

La selección o el cálculo de los conductores esta en función de la carga que se vaya a alimentar. Como consecuencia de lo anterior planteamos la siguiente pregunta: ¿Qué tipos de carga tenemos en una instalación eléctrica? Respecto a la alimentación. Monofásica(1 hilo de corriente,1 fase) Bifásica(2 hilos de corriente,2 fases) Trifásica(3 hilos de corriente,3 fases)

Conforme a NOM se les conoce como conductores activos a las fases con excepciones.

Clasificación de las cargas: Las cargas pueden ser: a) Resistivas b) Inductivas c) Capacitivas A continuación se muestra el desfasamiento ent...