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LAS CANALIZACIONES ELÉCTRICAS

Según su acepción la palabra canalización significa la acción o efecto de canalizar, y por esta acción, se entiende el hecho de abrir canales, conducir o regularizar el paso de un fluido. En nuestro caso el fluido de interés es la corriente eléctrica, la cual será conducida y llevada a los sitios requeridos para su utilización y aprovechamiento final. La vía de circulación normal de la corriente eléctrica es a través de conductores eléctricos, formados por metales y aleaciones especiales de cobre o aluminio. Estos forman una instalación eléctrica, la cual deberá ofrecer seguridad, eficiencia, economía y accesibilidad para poder realizar sin dificultades labores de operación y mantenimiento.

NORMALIZACIÓN DE LOS PROYECTOS DE CANALIZACIONES Con el fin de que todas las instalaciones eléctricas que se diseñen y construyan en Venezuela cumplan con las condiciones mínimas de seguridad, tanto para las personas como para los bienes materiales, se ha elaborado el CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL (CEE) que rige los lineamientos de toda obra eléctrica. El CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL fue editado por primera vez en el año 1968 por el Comité de Electricidad (CODELECTRA), la cual es una sociedad civil sin fines de lucro, integrada por empresas venezolanas y organismos oficiales pertenecientes al Sector de Electricidad y Electrónica. En 1974 la Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVEEIE), crea una comisión producto de un convenio de cooperación entre el Ministerio de Fomento y CODELECTRA, llamado Comité Técnico No. 11, cuyo objetivo fue crear unas Normas Venezolanas para el Sector Eléctrico. Es así como se reconoce oficialmente el CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL, habiendo sido aprobado por la Comisión Venezolana de Normas Industriales en 1981 denominada COVEEIE 200-81. Por tal motivo su uso es obligatorio en todo el Territorio Nacional. El Decreto Presidencial No. 46 de fecha 16 de Abril de 1974 denominado Reglamento sobre Prevención de Incendios, en su artículo No. 36 establece que el CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL es uso obligatorio para todo tipo de obra eléctrica.

CANALIZACIONES ELÉCTRICAS RESIDENCIALES Con el fin de establecer un acotamiento dentro del sistema eléctrico nacional se hará una breve descripción del macro sistema venezolano. Dentro del conjunto de elementos que componen el sistema eléctrico nacional están en primer lugar los Centros de producción de energía eléctrica como: La Central Hidroeléctrica "Raúl Leoni" en el Guri, Macagua I, José Antonio Páez, etc. Existen también centrales de generación térmica tales como: Planta Centro, Tacoa, Arrecife, La Mariposa, etc. En cada uno de estos centros de producción hay

sub.- estaciones de transformación que elevan la tensión generada a valores del orden de 115,230, 400 u 800 KV. Desde allí parten líneas de transmisión por las cuales circula la energía eléctrica hasta otras subestaciones de transformación que reducirán el voltaje a valores del orden de 115, 66 ó 34.5 KV. Continúan líneas de sub-transmisión hasta otras subestaciones en el medio rural o urbano que reducen la tensión a valores de 34.5 KV, ó 13.8 KV. Desde cada subestación de distribución habrá salidas que pueden variar en número desde uno a doce o más, conforme a las necesidades del sector de distribución. Estos circuitos de distribución denominados alta tensión son los que alimentan determinados sectores de un centro poblado ya sea urbano o rural, abasteciendo los bancos de transformación ubicados en postes, casetas o sótanos construidos para alojar los mismos. Un banco de transformación bien sea monofásico o trifásico, podrá alimentar en un medio residencial, un grupo de viviendas ubicadas en edificios, o bien distribuidas en una, dos o más hectáreas circundantes al punto de transformación. En ambos casos el servicio a un suscritor residencial será en baja tensión en 120 / 240V si es monofásico o bien, en 120 / 208V en el caso de un sistema trifásico, empleados en Venezuela por las empresas de servicio eléctrico. En la figura N° 1 se puede observar un gráfico de un modelo de sistema eléctrico típico, donde aparecen: el sistema de distribución en alta tensión, el banco de transformación monofásico y la línea de baja tensión. Como punto final del sistema de distribución, un poste de baja tensión en el cual se encuentran los adaptadores de acometida, sitio en donde se conectan los conductores que servirán al suscritor, formando parte de la acometida eléctrica. Seguidamente la protección de conexión o entrada y luego el equipo de medición. Precisamente hasta allí, la instalación eléctrica es responsabilidad de la empresa suministradora del servicio eléctrico. A partir del medidor, la responsabilidad y mantenimiento del sistema eléctrico es competencia del abonado.

La acometida eléctrica de una vivienda puede ser monofásica 2 hilos en 120V, monofásica 3 hilos en 120/24OV, trifásica 4 hilos 120/208V, conforme a las necesidades y características de la carga instalada en la vivienda. En la figura N° 2 se presenta un esquema de la acometida eléctrica a una vivienda residencial del tipo monofásico a 3 hilos; la ubicación del medidor, tablero general y circuito secundarios que alimentan equipos electrodomésticos.

Figura n° 2. Acometida Monofásica 3 hilos.

Para aquellos casos en que existan cargas trifásicas en la vivienda, tales como motores para aire acondicionado central, equipos de bombeo, sistema hidroneumático para aguas blancas, o bien porque el nivel de la demanda en KVA haga más conveniente la instalación de una acometida trifásica, se instalará una acometida a 4 hilos (120 / 208V). Se recomienda, como dato de referencia, que por encima de los 20KVA se instalen acometidas trifásicas, si hay posibilidades en el sector, para lograr una mejor distribución de la carga

interna y mayor flexibilidad para el diseñó. En la figura No. 3 se puede observar un esquema de una' acometida trifásica a 4 hilos para una vivienda unifamiliar.

Figura n° 3. Acometida Trifásica 4 hilos.

DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA Para poder seleccionar los componentes de una canalización eléctrica residencial, es necesario conocer en primera instancia toda la información relacionada con el servicio que pueden brindar las Empresas de Electricidad en Venezuela. La Norma Venezolana COVENIN 159-81, dedicada exclusivamente a Tensiones Normalizadas, define como tensión normal, a la tensión característica de funcionamiento de un equipo eléctrico. Se puede distinguir la tensión en condiciones normales, tensión máxima y mínima permisible en condiciones de emergencia. Esta norma es de estricto cumplimiento por parte de las compañías de electricidad. La variación de tensión respecto a la normal se suele expresar en tanto por ciento de la misma, hacia arriba o hacia abajo (±∆V%). Consideraciones similares se hacen respecto a la frecuencia en la cual se aceptan variaciones del orden del ± 2%. En Venezuela la frecuencia normalizada es de 60 Hertz.

TENSIONES NORMALIZADAS Las empresas de Electricidad brindan el servicio utilizando tensiones normalizadas que se indican en las Tablas anexas para baja tensión. Tabla n° 1. Tensiones normalizadas en baja tensión.

Tabla n° 2. Tensiones normalizadas en alta tensión.

La norma COVENIN establece una variación máxima de tensión en el punto de medición del usuario en condiciones normales hasta ±5% y en emergencia ±8%, para baja tensión. En el caso de alta tensión se permitirá en condiciones normales una variación máxima del ±2.5% y en emergencia ±5%.

TENSIONES Y TOLERANCIA A NIVEL RESIDENCIAL A nivel residencial las cargas de alumbrado en todos los casos se alimentan en 120V, al igual que los tomacorrientes de uso general, que sirven a los equipos electrodomésticos en Venezuela. Hay circuitos que alimentan cargas de alumbrado de áreas exteriores, como por ejemplo, jardines, para iluminación especial de canchas y piscinas que usan lámparas de descarga en 220V. También en la misma tensión en dos fases se alimentan los equipos de aire acondicionado de ventana, secadoras y cocinas eléctricas (a 3 hilos). Ciertos equipos de bombeo trabajan en 120V, normalmente utilizan motores en 220V (dos fases). Para equipos de bombeo de pozos profundos se utilizan motores trifásicos en 208V, al igual que los equipos de aire acondicionado centrales. Ciertas neveras o congeladores más bien de uso comercial suelen alimentarse en 2 fases a 220V. Respecto a la tolerancia, todo equipo viene diseñado de fábrica para trabajar en condiciones anormales, cuando así se requiera, admitiendo una tolerancia máxima de más o menos 10% de la tensión nominal, ya sean lámparas, radios, televisores, motores, etc. En cada caso ciertos equipos tienen indicado en placa la tensión mínima y máxima de trabajo. Otros disponen para lograr un mejor funcionamiento, de interruptores de transferencia que seleccionarán el voltaje deseado según las condiciones del servicio. Esta tolerancia permite entonces si la Empresa de Electricidad mantiene en el secundario de un banco de transformación trifásico 120/208, pero en la red existe una caída de tensión hasta el punto de entrega en el sitio de medición,

allí habrá 114/191V, para un 5% de caída de tensión máxima. Para que la tensión mínima de un equipo electrodoméstico de 110V se cumpla, la caída de tensión interna dentro de la vivienda, no podrá exceder los 4V, o sea, algo más del 3%. Por consiguiente, se establecerá para los efectos de diseño una caída de tensión máxima del 3% desde el punto de medición hasta la punta de un circuito secundario a nivel residencial. En el caso de un edificio residencial, se repartirá el 3% entre el tramo que va desde el medidor del usuario al tablero en el apartamento y fin del circuito secundario. Para el caso de acometidas en baja tensión se permitirá una caída máxima del 2% y si es en alta tensión del 1 %. El CEN establece en las secciones 210-19a y 215-2, la caída máxima de tensión en circuitos residenciales y alimentadores. Todo banco de transformación instalado por la compañía de electricidad, posee de fábrica un regulador manual denominado "taps", que modifica el número de pasos en las bobinas del núcleo, permitiendo subir o bajar la tensión del secundario o reducirlo desde ±5% o bien ±2.5%; esto ayuda a corregir ciertas caídas de tensión perjudiciales a nivel de distribución. Por todo lo antes señalado, a nivel residencial una acometida eléctrica podrá ser: Monofásica: 2 hilos en 120 V. Monofásica: 3 hilos en 120/208V. Trifásica: 4 hilos en 120/208 si así lo requiere el nivel de carga o bien los equipos disponibles en la vivienda. Monofásica: 3 hilos en 120/240V En caso de que la empresa de electricidad entregue a un edificio el servicio en alta tensión, la acometida eléctrica será: Monofásica: 2 hilos en 13800V (Según Normas de CADAFE) Trifásica: 3 hilos en 13800V

SELECCIÓN DE CONDUCTORES Para los efectos de diseño en un proyecto' de canalizaciones eléctricas residenciales es necesario seleccionar el calibre tipo y características de los conductores eléctricos a utilizar. Respecto al calibre, la selección se realiza cumpliendo previamente con lo siguiente: 1. Selección del conductor por capacidad de corriente: para la selección del conductor por capacidad de corriente, se toma en cuenta la corriente a plena carga del equipo o circuito eléctrico a alimentar y se busca en las tablas del código eléctrico nacional especificadas para este fin (En el CÓDIGO ELÉCTRICO NACIONAL se encuentran las Tablas antes mencionadas, en la sección 310 Tablas Nos. 310-16, 17, 18 y 19). En caso que no se tenga esta corriente para su obtención se tomará en cuenta el tipo de sistema de distribución. Para el caso monofásico 2 hilos:

Para el caso monofásico 3 hilos:

Para el trifásico 3 ó 4 hilos:

Donde: P es potencia, I es la corriente, Línea es la tensión entre dos fases, VN es la tensión de fase a neutro y Cosα es el factor de potencia. La corriente se dará en amperios, la potencia en vatios y la tensión en voltios. La corriente se utilizará para seleccionar el conductor por capacidad de corriente.

2. ∆𝑉 Selección por caída de tensión: para este cálculo se utiliza la misma corriente de diseño utilizada en la selección por capacidad de corriente, para calcular la caída de tensión en el circuito, mediante la fórmula siguiente: ∆𝑉 =

𝐹𝑐 . 𝐿. 𝐼𝑑 10. 𝑉

Donde: Fc : Factor de Caída de tensión, L: Longitud del conductor, Id: Corriente de diseño, V: es la tensión de fase o línea según sea el caso. Ese valor se compara con el valor mínimo de ∆𝑉 establecido para el diseño, y si este es menor o igual se selecciona el calibre mencionado en la selección por capacidad de corriente. En caso contrario se selecciona un calibre inmediatamente superior y se vuelve a realizar el cálculo correspondiente a ∆𝑉 hasta que se cumpla con el ∆𝑉 de diseño. Como conclusión para los fines de diseño en circuitos interiores a una edificación se obtendrá el calibre de conductores por capacidad de corriente y por caída de tensión. "La que resulte más desfavorable o bien el calibre mayor será la solución definitiva". Para la selección del conductor neutro habrá que observar las Normas del CEN. En la sección 215-4 y 220-22 establece todo lo relacionado a la obtención del mismo: Para el caso de circuitos a 120V, el calibre de los dos conductores será el mismo, determinándose por el procedimiento antes señalado para los conductores activos. En el caso de circuitos en 208V ó 240V a 2 ó 3 hilos, se determinará por la corriente calculada a partir del desequilibrio máximo de cargas resultantes, o bien, se tomará el neutro de un calibre menor, hasta una corriente de 200 Amp. Cuando la corriente de los conductores activos exceda los 200 Amp., tanto para 208 ó 240 tres hilos, o trifásico 208V cuatro hilos, se tomarán los primeros 200 Amp. al 100% y el resto al 70%. Esta corriente se utilizará tanto para la sección por capacidad de corriente como por caída de tensión.

SELECCIÓN DE TUBERÍAS Una vez determinado el número de conductores, calibre de las fases, neutro, puesta a tierra y tipo de aislante, el siguiente paso será escoger la sección de tubería o bancada requerida para alojarlos. Previamente habrá que definir si se estima dejar espacio de reserva, o tubos de reserva, para futuras ampliaciones o modificaciones en las condiciones de la carga conectada. Cuando resulten varios conductores por fase, por la magnitud de la carga se recomienda colocar cada tema con su neutro en tuberías aparte. Ejemplo de este caso es el de las acometidas de edificios en forma subterránea, donde se podrá utilizar tuberías plásticas. Para cada caso habrá que analizar cuál sería la solución más económica, entre algunas alternativas, variando calibres de conductores y tipo de bancada.

SELECCIÓN DE PROTECCIONES En la generalidad de los casos de instalaciones eléctricas residenciales se emplean tableros de distribución eléctrica por circuitos. Cada uno de ellos dispondrá de interruptores termomagnéticos, que se podrán operar en forma manual o bien accionarán en caso de cortocircuito. La corriente de diseño nos permitirá seleccionar el conductor y, mediante la capacidad de este, se escogerá la correspondiente a la protección. Así por ejemplo, se cita el caso de una corriente de carga de un circuito de 12 Amp., se escoge 2 N° 12 TW y la protección será de 20 Amp., que será la corriente máxima que soporta el conductor al cual se está protegiendo. Se recomienda utilizar el siguiente procedimiento para obtener la protección adecuada para proteger un conductor eléctrico: Id = Corriente de diseño obtenido por cálculos y estimaciones. Ic = Corriente máxima permisible del conductor seleccionado. Por consiguiente la corriente de la protección será:

Posteriormente habrá que buscar la solución inmediata correspondiente al tamaño comercial más próximo. Cuando se presenten casos en edificios donde haya subtableros que dependen de otros tableros y éstos de un principal, se tendrá especial cuidado en la selección de las protecciones, las cuales deberán estar bien coordinadas, tanto en su capacidad de corriente, como en la capacidad de interrupción y del tiempo de disparo....