FUNDAMENTOS DE INSTALACIONES ELECTRICAS

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FUNDAMENTOS DE INSTALACIONES ELECTRICAS

FUNDAMENTOS DE INSTALACIONES ELECTRICAS .,

JOSEPH H. FOLEY Volt Information Services, Inc. Traducción:

JOSE HERNÁN PEREZ CASTELLANOS Ingeniero Industrial Profesor Titular, l. P. N. Revisión Técnica:

JULIO FOURNIER GONZÁLEZ Ingeniero Nuclear ESIME, ESFM, l. P. N. M. en C. Ciencias Nucleares Facultad de Química, U.N.A.M.

McGRAW-HILL MÉXICO• BOGOTÁ• BUENOS AIRES• GUATEMALA• LISBOA• MADRID NUEVA YORK• PANAMÁ• SAN JUAN• SANTIAGO• SAO PAULO AUCKLAND • HAMBURGO •JOHANNESBURGO• LONDRES• MONTREAL NUEVA DELHI •PARÍS• SAN FRANCISCO• SINGAPUR ST. LOUIS • SIDNEY •TOKIO •TORONTO

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FUNDAMENTOS DE INSTALACIONES ELf:CTRICAS

Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin autorización escrita del editor. DERECHOS RESERVADOS© 1983, respecto a la primera edición en espanol por LIBROS McGRAW-HILL DE MÉXICO, S. A. de C. V. Atlacomulco 499-501, Fracc. Industrial Sn. Andrés Atoto 53500 Naucalpan de Juárez, Edo. de México Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, Reg. Núm. 465

ISBN 968-451-371·2 Traducido de la primera edición en Inglés de ELECTRICAL WIRING FUNDAMENTALS

Copyright© 1981, by McGraw-Hill lnternational Book Co., U. S. A. ISBN 0-07-067561-9 2345678901

L.R.-83

Impreso en México Esta obra se terminó de imprimir en mayo de 1985 en Litográfica lngramex, S. A. Centeno 162 Col. Granjas Esmeralda Delegación lztapalapa 09810 México, D.F. Se tiraron 3 700 ejemplares

8012346795 Printed in Mexico

NOTA DEL EDITOR En la traducción del presente libro, hemos procurado expresar fielmente el pensamiento del autor respetando las unidades de medida utilizadas en el texto. Para conveniencia del lector. sólo se han agregado, donde hemos creído necesario. las conversiones de las unidades de medida que emplea el autor al Sistema Internacional de Unidades (SI). Para seguridad de los usuarios y de los técnicos que manipulan la electricidad. serún de particular interés los capítulos 4 y 16. En ellos, el autor nos ilustra sobre Jo que hay que hacer en casos de accidente y la razón de emplear los sistemas de protección a tierra y los sistemas de control remoto a bajo voltaje. Existen diferencias entre los materiales y equipos usados en nuestro país y los que se detallan en el texto, lo mismo que entren uestros reglamentos y los de Estados U nidos. Dado el acelerado desarrollo de la industria eléctrica y el uso de nuevos materiales, todas las reglamentaciones están en constante revisión. El autor recomienda que se mantenga al día y que consulte los códigos y reglamentos locales.

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·CONTENIDO· PREFACIO

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CAPÍTULO 1 ELECTRICIDAD BÁSICA

1

Electricidad estática . Pequeño, más pequeño, pequeñísimo: moléculas, átomos, electrones .. Sistema métrico internacional . Unidades de medición eléctrica . Ley de Ohm . Conductores y aisladores . Preguntas de repaso.

CAPÍTULO 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS

15

Circuito eléctrico básico . Potencia eléctnca (ley de Watt) . Corriente continua . Preguntas de repaso .

CAPÍTULO 3 CORRIENTE ALTERNA

28

Máquinas de corriente alterna . Características de la corriente alterna . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 4 INSTALACIONES SEGURAS. SEGURIDAD EN EL TRABAJO

55

El Palacio de la Electricidad . El National Electrical Code (Código Nacional Eléctrico de Estados Unidos) . Los Underwriters' Laboratories (Laboratorios para Aseguradoras) . Dibujos arquitectónicos y especificaciones . Códigos eléctricos locales . Choque eléctrico . Dispositivos de seguridad . Conexión a tierra para protección . Si sucede un accidente . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 5 EQUIPO DE PRUEBA Y HERRAMIENTAS

72

Probadores . Medidores . Herramientas con motor . Herramientas de mano del electricista . Herramientas de mano comunes . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 6 TRABAJO CON ALAMBRE Y CABLE

91

Alambre y cable . Tamaños de alambre . Materiales conductores . Materiales aislantes . Tipos de cable . Selección del tamaño correcto del conductor y aislamiento del cable . Remoción de los aislamientos de los cables Remoción del aislamiento de los conductores . Empalme de conductores . Conexión de los alambres a las terminales . Preguntas de repaso. vii

r CAPÍTULO 7 TRABAJO CON CONDUIT

115

Tipos y usos. Tamaños y capacidad de con•mctores. Conduit rígido e intermedio. Tubería elé('trica metálica (TEM) Conduit flexible . Conduit no metálico. Instalación del co~Juit en los edificios. Instalación de los cond ,.ctores en el conduit . Sustentación de los conductores en el conduit . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 8 TRABAJO CON CAJAS ELÉCTRICAS (REGISTROS)

135

Tipos y usos. Normalización. Tamaño de las cajas y capacidad de conductores. Instalaciones nuevas y Yiejas. Ubicación de las cajas . Montaje de las cajas en obras nuevas . Montaje de las caja!' <':n obras viejas . Cajas herméticas . Preguntas de repaso

CAPÍTUL09 APAGADORES, CONTACTOS Y ARTEFACTOS

154

Conmutación . Tipos de apagadores . Marcas en los apagadores y contactos . Auxiliares para el montaje y alambrado . Prueba de los apagadores y contactos . Artefactos incandescentes . Artefactos fluorescentes . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 10 PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE 179 Causas de la condición de sobrecorriente . Fusibles . Interruptores automáticos de circuito . Protección del circuito por falla de conexión a tierra . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 11 ENTRADA DE SERVICIO

192

Distribución de potencia de CA . Entrada de serv1c10 . Línea de servicio (acometida) . Portamedidor Interruptor principal de desconexión . Tablero de servicio . Sistemas de electrodos de conexión a tierra . Cálculo de la carga . Determinación del número de circuitos derivados . El medidor eléctrico . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 12 CÓMO USAR LOS DIAGRAMAS ELÉCTRICOS

218

Dibujos arquitectónicos . Diagramas eléctricos . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 13 ALAMBRADO DE CIRCUITOS BÁSICOS

227

Circuitos de una sola y de varias tomas de corriente . Circuitos con un solo apagador . Circuitos con varios apagadores . Instalación de contactos divididos . Planificación del alambrado de ramales (circuitos derivados) . Repaso de los aspectos básicos del alambrado . Alambrado de una casa pequeña . Preguntas de repaso

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Contenido

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CAPÍTULO 1.4 PRUEBA Y LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN LOS CIRCUITOS BÁSICOS

253

Obras nuevas v viejas . Secuencia de las pruebas . Equipos de prueba . Procedimientos de prueba a baja tensión . Procedimiento de prueba ... pleno voltaje . Localización de fallas en los circuitos . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 15 INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN EDIFICIOS TERMl1'ADOS

270

Planeación . Procedimientos especiales . Diagramas de circuitos viejos . Trabajos típicos en obras vieJas . Preguntas de repaso

CAPÍTULO 16 ALAMBRADO DE CIRCUITOS DE BAJA TENSIÓN

290

Transformadores de baja tensión . Alambrado de baja tensión . Instalación y alambrado de una antena . Montaje de una antena . Control remoto . Preguntas de repaso

GLOSARIO

311

ÍNDICE ANALÍTICO

317

Contenido

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· PREFACIO· Fundamentos de instalaciones eléctricas presenta al principiante los materiales y métodos que se aplican en el alambrado de residencias. Para lo anterior se requiere conocimiento previo de la materia. El material está organizado en una secuencia que permite al estudiante moverse con confianza a medida que estudia el tema. Cada capítulo se apoya en el que le antecede, y es su continuación lógica. La introducción de cada capítulo describe la manera en que su contenido puede aplicarse a situaciones prácticas en el alambrado eléctrico. Cuando resulta apropiado, esta introducción también relaciona el contenido del capítulo con otros temas que se encuentran en el libro. Cada capítulo va seguido por preguntas de repaso. Las preguntas están concebidas para reforzar el proceso de aprendizaje v examinar al estudiante acerca de su comprensión de las reglas de los códigos y las prácticas del ramo eléctrico. Las preguntas resumen los puntos principales que el estudiante debe aprender en cada capítulo; también permiten que el estudiante y el profesor midan el progreso e identifiquen aquello que requiera más dedicación. Se pretende que algunas preguntas estimulen el análisis; otras hacen necesario que el estudiante consulte el National Electrical Code y las normas y códigos nacionales. El autor cree que los estudiantes deben familiarizarse con la organización del material en el NEC y los códigos nacionales y aprender a localizar la información. Por esta razón, se han mantenido en un mínimo dentro del texto las referencias exactas de códigos, con el fin de inducir a los estudiantes a hacer uso directo del NEC, las normas y los códigos. Las unidades eléctricas de medición c:'}ue se usan en este libro son las recomendadas por la Metric Guidefor Educational Materials, publicada por el American National Metric Council. Sin embargo, en todo aquello no relacio-

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nado con unidades eléctricas, en este libro se emplean medidas tradicionales para conformarse al uso de las normas y códigos establecidos en los catálogos y folletos de los principales fabricantes de material eléctrico. La estructura y contenido de este libro han sido examinados con todo cuidado por revisores competentes. Antes de escribir el texto, un bosquejo detallado del libro propuesto fue revisado y aprobado por un grupo de educadores familiarizados con ias necesidades de la enseñanza vocacional. Durante la etapa de preparación, el manuscrito y las ilustraciones fueron igualmente revisados por educadores experimentados. Estamos profundamente agradecidos con todos ellos por su guía y comentarios.

RECONOCIMIENTOS Muchos fabricantes y organizaciones summ1straron material impreso e ilustraciones de productos, lo cual constituyó la base para las ilustraciones de este libro. En especial, damos las gracias a Midland-Ross Corporation, General Cable Corporation, Slater Electric, Inc., Ideal Industries, General Electric Company, Amprobe Instruments, Square D Company, Underwriters' Laboratories, Inc. y la National Fire Protection Association. También debemos agradecer a la New York State Division of Housing and Community Renewal por el permiso para usar material del manual de la construcción del Estado de Nueva York. Por último, deseo agradecer a mi esposa, Christine, sus valiosas sugerencias editoriales y el cuidado con el que editó mi manuscrito. Joseph H. Foley para Volt Information Sciences

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: ELECTRICIDAD BASICA

• INTRODUCCIÓN • La energía realiza trabajo. La electricidad es una forma de energía. La electricidad puede suministrar luz cuando y donde se le necesite, puede producir calor para calentarnos y cocinar, y puede hacer que los mot0rcs fp;,_cionen para efectuar trabajo. La electricidad lleva a cab0 estas tareas cuando está bajo control. El lector ha visto los rayos cortar el cielo de verano y, tal vez, dañar las construcciones o producir incendios. Cuando llueve con intensidad o sopla con fuerza el viento es posible que haya visto chispazos y relámpagos salir de las líneas de energía eléctrica. De cuando en cuando probablemente haya sentido un ligero pero desagradable choque al tocar un aparato eléctrico. Éstas son sólo unas cuantas de las cosas que suceden cuando la electricidad está fuera de control. Bien diseñados y correctamente instalados, los sistemas eléctricos mantienen a la electricidad bajo control. Un buen sistema eléctrico también conserva la energía. Cuando el alambre, cable, interruptores, artefactos y tomas de corriente se usan con propiedad, cuando se evitan las prácticas antieconómicas en las instalaciones eléctricas, la energía eléctrica actúa eficientemente al necesitarla. La mejor manera de aprender a realizar un trabajo efectivo y seguro, con la electricidad es saber primero qué es esta última y cómo se comporta. Todos podemos ver qué hace la electricidad, pero no podemos ver a la propia electricidad. A pesar de ello, para saber cómo se comporta la electricidad, debemos aprender a pensar en ella como si pudiéramos verla. Por fortuna, la mejor explicación de la energía eléctrica, la teoría electrónica es fácil de comprender. Esta teoría ayuda a formar imágenes en la mente de la forma en que fluye la electricidad, qué la hace fluir y qué la hace dejar de fluir. Este capítulo informa al lector acerca de la teoría electrónica. Léalo con cuidado; le ayudará a comprender la electricidad y las reglas de las instalaciones eléctricas que los electricistas deben conocer.

Para demostrar lo anterior, se utilizarán materiales simples que generan pequeñas cargas estáticas. A continuación se transferirán estas cargas a pequeños trozos de material ligero. En s"'guida se hará yue estos trocitos de material se muevar:, sin que se aplique a ellos fuerza visible alguna. Al observar la manera en que se mueven los trocitos de material, podemos aprender algo sobre cómo actúan todas las cargas eiéctricas. La electricidaJ estática se puede demostrar con muchas clases diferentes de material, algunos de los cuales ~e enumeran a continuación.

l. Dos bolitas de pasta de papel suspendidas por un hilo en dos soportes movibles. 2. Materiales generadores estáticos. Un juego consta de una barra de vidrio y un trozo de tela de seda; el otro, de una barra de caucho duro y un trozo de piel peluda. Para obtener los mejores resultados, la demostración se debe hacer en un día seco (no húmedo o lluvioso). Elíjase una zona protegida contra corrientes de aire que podrían afectar los resultados. Ahora síganse los pasos que se indican a continuación. Paso l. Colóquense los soportes con las bolitas colgadas, sobre una mesa. Déjese entre ellos una distancia de aproximadamente un pie (30 cm). Paso 2. Frótese la barra de vidrio con rapidez contra el trozo de tela de seda durante 15 o 20 segundos. Paso 3. Sosténgase la barra cerca de una de la bolitas de papel. La bolita oscilará hacia la barra y se pegará a ella. Paso 4. Aléjese la barra lentamente hasta que el tirón de la bolita sea leve y cuelgue libre. En el paso 2 se generó una carga estática sobre la barra de vidrio. En el paso 3 se transfirió esta carga a una de las bolitas. Paso 5. Frótese la barra de caucho contra la piel (Fig. 1-1 ).

ELECTRICIDAD ESTÁTICA Se pueden utilizar los principios de una forma de la energía, llamada "electricidad estática", con el fin de demostrar cómo actúan las cargas eléctricas. La electricidad estática es la energía que, por ejemplo, provoca el choque que sentimos al tocar la manija de la puerta de un automóvil, después de deslizarnos frotándonos contra el asiento. También es electricidad estática la energía que hace que cierta ropa se pegue al cuerpo.

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Fundamentos de Instalaciones Eléctricas

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Paso 6. Sosténgase esta barra cerca de la otra bolita. La bolita oscilará hacia la barra y se pegará a ella. Paso 7. Aléjese la barra de modo que la bolita cuelgue libremente. En el paso 5 se generó una carga estática sobre la barra de caucho. En el paso 6 se transfirió esta carga a la bolita. Paso 8. Acérquense los soportes uno al otro con las bolitas colgando. A medida que los soportes se aproxi-

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LOS DOS MATERIALES SON ELÉCTRI-{ CAMENTE NEUTROS. EL MISMO NÜMERO DE+ Y DE PIEL PELUDA

BARRA DE VIDRIO

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BARRA DE CAUCHO

BOLITAS DE PAPEL

LAS CARGAS NEGATIVAS SE MUEVEN DE LA BOLITA HACIA LA BARRA

BARRA DE VIDRIO

BOLITA DE PAPEL

DESPUÉS DE FROTAR, LA BARRA DE CAUCHO TIENE MAS - QUE+

ENTONCES LA BOLITA TIENE CARGA POSITIVA

CUANDO SE USAN UNA BARRA DE VIDRIO Y TELA DE SEDA, LA BARRA DE VIDRIO TIENE MAS+ QUE -

a) BARRA DE CAUCHO

Figura 1-1. Producción de carga estática por fricción.

man entre sí, las bolitas oscilarán una hacia la otra. Al aproximarse lo suficiente, se tocarán (Fig. 1-2). Las cargas estáticas de las dos clases se pueden representar por los signos positivos ( +) y negativo (-). Los materiales usados para generar las cargas hicieron que cada barra tuviera una carga diferente. La barra de vidrio se cargó positivamente y la de caucho se cargó negativa-

LAS CARGAS NEGATIVAS SE MUEVEN DE LA BARRA HACIA LA BOLITA BARRA DE CAUCHO

BOLITA DE PAPEL

ENTONCES LA BOLA TIENE CARGA NEGATIVA

Figura 1-2. Bolitas de pasta de papel que se atraen entre sí.

Figura 1-3. Transferencia de la carga estática hacia las bolitas de papel: a) usando la barra de vidrio; b) usando la barra de caucho. Elecl ricidad básica

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mente. Estas cargas se transfirieron a las bolitas (Fig. 1-3). Al recibir cargas opuestas, las bolas se atrajeron entre sí. Esto demuestra una ley eléctrica básica: cargas contrarias se atraen. Úsense ahora los mismos materiales para llevar a cabo estos pasos: Paso J. Tóquese con el dedo cada una de las bolitas durante un instante. Esto elimina las cargas aplicadas con anterioridad y ahora las bolitas están descargadas. Paso 2. Colóquense los soportes tan cercanos entre sí como sea posible. Paso 3. Frótese la barra de vidrio contra el trozo de tela de seda para recargarla. Paso 4. Tóquese una de la bolitas con la barra de vidrio, inmediatamente sepárese la barra. Recárguese la barra y tóquese la segunda bolita. Paso 5. Las bolitas oscilarán alejándose una de la otra tanto como sea posible. Muévanse los soportes uno alrededor del otro; las bolas oscilarán en todas direcciones, evitándose entre sí (Fig. 1-4).

Figura 1-4. Las bolitas de papel se repelen entre sí.

En esta ocasión, a las dos bolitas se les dio la misma carga y se repelieron mutuamente. Esto demuestra la otra parte de esta ley básica: cargas iguales se repelen. En la sección que sigue, cuando se vea de qué están hechos los átomos, el lector aprenderá qué significado tienen las cargas positiva (+)y negativa(-) y qué fuerza es la que provoca que las bolitas se muevan. 4

Fundamentos de instalaciones elictricas

•PEQUt,ÑO, MÁS PEQUEÑO, PEQUENISIMO: MOLECULAS, ATOMOS, ELECTRONES• El mundo en que vivimos está hecho de muchos millones de cosas diferentes que ocupan espacio y tienen peso. El nombre genérico para toda~ estas cosas es materia. La materia incluye: los edificios en los que vivimos y trabajamos, la ropa que usamos, los automóviles que conducimos, el aire que respiramos, el agua que bebemos, incluso nuestros propios cuerpos. Todo, ya sea sólido o gaseoso es materia. Por diferentes que parezcan todos los materiales que nos rodean, los científicos han establecido que todas las cosas de nuestro mundo están en realidad constituidas por un grupo relativamente pequeño de bloques básicos de construcción de la naturaleza. Por medio de acciones físicas y químicas en los laboratorios, todas las sustancias, sean sólidas, líquidas o gaseosas, se pueden descomponer en pequeñas partículas cada vez más pequeñas. Este proceso de separar las sustancias en pequeñas partículas se puede continuar hasta obtener la partícula más pequeí\a, la cual todavía conserva todas las características químicas de las porciones más grandes de la sustancia. Esta pequeñas partículas se llaman moléculas (Fig. 1-5). Una vez que se descubrió la diminuta molécula, los hombres de ciencia se hicieron la pregunta: ¿Qué encontramos si rompemos las moléculas en partículas todavía más pequeñas? Se idearon procesos químicos para romper las moléculas y se encontró que éstas estaban formadas por otra clase de partícula más pequeña, a la que se dio el nombre de átomo. Algunas moléculas contenían varios átomos diferentes. Por ejemplo, cosas como la madera, el caucho, el agua y los plásticos se encontraban en este grupo (Fig. 1-6). Sin embargo, las moléculas de algunas otras sustancias sólo contenían un átomo. El cobre, el oro, el hierro y ~l azufre estaban en este grupo. Se encontró que sólo existían alrededor de 100 clases diferentes de moléculas de un solo átomo. Las moléculas de todas las demás sustancias en el mundo contienen diversas combinaciones de estos átomos. Aquellas sustancias cuyas moléculas sólo contienen un átomo se llaman elementos. Todas las cosas de nuestro mundo que tienen peso y ocupan espacio están compuestas por combinaciones o mezclas de estos elementos diferentes. Los átomos son tan pequeños que incluso es difícil imaginarlos. la pizca más diminuta de materia que pueda verse contiene billones y billones de átomos. Los microscopios más poderosos no pueden hacer que los átomos se

vean; empero, sabemos mucho acerca de ellos y de su . estructura. Lo que sabemos de la estructura del átomo se basa en una teoría, que se ha probado de muchas maneras especta-

culares. La más espectacular es la explosión atómica. El hecho de que ocurra este tipo de explosiones es una prueba de la teoría de la estructura atómica. Otra prueba es el uso de la energía atómica en las plantas de generación eléctrica.

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¿De qué están hechos los átomos?

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Los átomos constan de tres clases de partículas que se mantienen unidas por una fuerza natural. La fuerza, una forma de ener~ía que enlaza las partículas atómicas, es la verdadera fuente de energía eléctrica. Las tres partículas del átomo son los neutrones, protones y electrones. Los neutrones y protones se agrupan eo el centro del átomo para formar un núcleo. Los electrones se mueven en trayectorias circulares (llamadas órbitas), alrededor del núcleo (Fig. 1-7). Cada una de las tres partículas del átomo tiene peso, pero los electrones son los más ligeros. Se necesitarían 1840 electrones para igualar el peso de un protón o de un neutrón.

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... Y ASÍ SUCESIVAMENTE HASTA UNA MOLÉCULA

Figura 1-5. División de una gota de agua.

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ELECTRONES EN ÓRBITA

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ÁTOMOS DE HIDRÓGENO

NÚCLEO

Figura 1-7. Modelo atómico.

ÁTOMO DE OXÍGENO

Figura 1-6. Los átomos de hidrógeno y oxígeno se combinan para formar una molécula de agua.

Los neutrones contribuyen al peso del átomo, pero no llevan carga eléctrica. Los neutrones desempeñan un papel muy importante en el trabajo de liberar y controlar la energía encerrada en los átomos. De hecho, la palabra que más escuchamos en relación con la energía atómica, energía nuclear, se refiere al neutrón y al núcleo del átomo. Sin embargo, las fuentes de la energía eléctrica son el protón y el electrón, por consiguiente nos interesaremos en estas partículas. Con esta imagen del átomo en mente, repasemos el experimento descrito al principio de este capítulo. El experimento nos mostró cómo se podía generar por fricción una forma de electricidad, llamada electricidad estática o carga estática. Electricidad básica

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Los materiales que se cargan por fricción son aquellos cuyos átomos pueden ceder electrones al frotar su supt:rficie. El calor y el movimiento de frotamiento transfiere electrones de uno de los materiales al otro. Cuando esto sucede, se tienen algunos átomos en una de las superficies a los que les faltan electrones, y existen algunos átomos en la otra superficie a los que les sobran electrones. Cuando la barra de vidrio se frotó contra la seda, los electrones se movieron de la barra a la seda. Esto procovó una escasez de electrones en la barra de vidrio. Frotar la barra de caucho contra la piel hizo que los electrones se movieran de la piel a la barra. Esto trajo como consecuencia un superávit de electrones en la barra. Entonces, la energía que enlaza a los átomos ejerce una fuerza con el fin de restablecer el equilibrio natural. Esta es la fuerza que hizo que las bolitas se atrajeran entre sí en el primer experimento (Fig. l-8a).

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St: genera la fuerza porque dos de las partículas, los protones y los electrones, tier,en cargas eléctricas opuestas. La carga del protón es positiva y se m.iestra como+; la del electrón es negafr1a v se muestra como -. Los símbolos + y.- representan cargas contrarias y la atracción que muestran se enuncia como la ley eléctrica de que "cargas contrarias se atraen". La segunda parte del experimento con electricidad estática mostró cómo, cuando se aplicó la misma carga, se provocó que las bolitas se repelieran. Al cargar los materiales se generó una carga positiva (+)en cada una de ellas y, a continuación se aproximaron (+) y (+); al hacerlo, se vio que existí? una fuerza que intentaba mantener separados a estos materiales (Fig, 1-8b). Ésta es una demostración de la segunda parte de esa importante ley eléctrica: "cargas iguales se repelen". La fuerza natural que hace a las cargas contrarias atraerse y a las iguales repelerse es la fuente de toda la energía eléctrica. No sólo la energía generada por los materiales que se frotan uno contra el otro, sino toda la energía eléctrica, sin importar cómo se genere. Hemos aprendido que existen sólo alrededor de cien tipos diferentes de átomos, un tipo para cada ele-mento. Ahora sabemo.s que todos los átomos están compuestos de tres partículas diferentes. Entonces, ¿en qué difieren los átomos de elementos diferentes? Sólo difieren en el número de partículas que cada uno contiene. Todos los neutrones son iguales, todos los protones son iguales, todos los electrones son iguales. Pero están unidos en números diferentes para formar los diferentes elementos. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno, la sustancia más ligera que se conoce, sólo contiene un protón y un electrón; un átomo de cobre tiene 29 protones en el núcleo y 29 electrones en órbitas alrededor de él (Fig. 1-9). Cuando nada perturba el equilibrio, el número de electrones y protones en cualquier átomo es exactamente el mismo. Por lo tanto, las cargas positivas son exactamente iguales a las cargas negativas y el átomo es eléctricamente neutro.

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Fundamentos de instalaciones eléctricas

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Figura 1-8. Cargas estáticas: a) las cargas opuestas hacen que las bolitas se atraigan; b) las cargas iguales hacen que las bolitas se repelan.

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Figura 1-9. Átomos de hidrógeno y de cobre.

La fuerza que mantiene a los átomos juntos es la atracción entre los protones positivos del núcleo y los electrones negativos que lo rodean. Recuérdese, el número de cargas positivas y el de cargas negativas son iguales, y cargas opuestas se atraen.

Electrones libres Debido a que la carga positiva está concentrada en el núcleo, en tanto que la carga negativa total está constituida por muchos electrones en órbita, éstos tienden a permanecer a distancias fijas del núcleo, conforme giran alrededor de él. Sin embargo, para mantener el equilibrio apropiado, algunos electrones describen sus órbitas cerca del núcleo y otros más lejos. Se puede imaginar a los electrones cercanos al núcleo como si estuvieran encerrados en el átomo. Se necesitaría una fuerza tremenda para desalojar estos electrones. Los electrones que se encuentran en órbitas más alejadas del núcleo no están encerrados con tanta intensidad; estos electrones reciben el nombre de electrones libres. Pueden pasar de un átomo a otro en forma aleatoria (Fig. 1-10). Si se pudiera forzar a todos o a la mayor parte de los electrones libres de algún material a que se amontonen en el mismo punto, ese punto pronto tendría un superávit de electrones. En virtud de que los electrones tienen carga negativa, un superávit de electrones es otra manera de decir que ese punto tendría una carga negativa. Por supuesto; si se tiene un superávit de electrones en un punto, debe haber un déficit de los mismos en otro punto. Entonces, este segundo punto tendría una carga positiva, porque la carga positiva del núcleo no estaría compensada por una carga negativa equivalente.

Figura 1-10. Electrones libres (desplazamiento aleatorio).

Lo antes descrito es básico para comprender la electricidad. Si alguna fuerza hace que los electrones libres de un material se muevan en una dirección, se pueden crear dos puntos que tienen cargas eléctricas opuestas (Fig. 1-11). El punto hacia el cual se mueven los electrones se

Figura 1-11. Electrones libres (desplazamiento no aleatorio).

convertirá en el punto negativo; aquél del cual los electrones se alejan se convertirá en el punto positivo. Este movimiento de electrones y las cargas que resultan son lo que constituyen la energía eléctrica (Fig. 1-12). Los hechos principales que deben recordarse de lo visto en esta sección son:

l. Toda sustancia, ya sea líquida, sólida o gaseosz, está compuesta por átomos. 2. Los átomos contienen partículas llamadas protones que tienen una carga positiva y partículas llamadas electrones que tienen una carga negativa. 3. Los protones están agrupados en el centro del átomo, los electrones describen órbitas alrededor del centro. 4. En los átomos de algunos materiales, los electrones que se encuentran más alejados del centro sólo están ligados de manera ligera al átomo y pueden moverse de su átomo propio hacia otro cercano. 5. Si todos o la mayor parte de los electrones libres de algún material se pueden forzar a derivar en una dirección, el punto hacia el cual se mueve adquirirá una carga negativa, y el punto que dejan adquirirá una carga positiva. Decir que dos puntos tienen cargas positiva y negativa, respectivamente, es otra manera de decir que existe una fuerza entre ellos. La fuerza es una forma de la energía almacenada en los átomos. La fuerza tiende a restablecer el equilibrio natural de electrones y protones en el átomo. Esta fuerza se conoce como voltaje (o tensión). Entre mayor sea el desequilibrio entre protones y electrones (entre mayor sea el número de átomos que han perdido electrones), más intensa será la fuerza, es decir, mayor será el voltaje entre los dos puntos cargados (Fig. 1-13). Si se suministra una trayectoria fácil para que los electrones se muevan hacia los protones, los electrones seguirán ese camino. El movimiento de los electrones a lo largo de esta trayectoria se llama flujo de corriente. El número de electrones que se mueven depende de la fuerza (voltaje) que esté actuando sobre ellos y de la facilidad con la que puedan moverse a lo largo de la trayectoria. Si los electrones se pueden mover con libertad a lo largo de la trayectoria, el flujo de electrones será intenso, aun cuando la fuerza que actúe sobre ellos sea pequeña. Si la trayectoria que siguen los electrones les permite moverse con libertad, se puede deci'r que la trayectoria ofrece una resistencia "baja". Lo contrario también se cumple. Si los electrones no se pueden mover con facilidad, la trayectoria ofrece resistencia "alta". Cuando la trayectoria ofrece una resistencia alta, el flujo de electrones será ligero, aun cuando la fuerza (voltaje) aplicada sea alta (Fig. 1-14). Electricidad básica

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MATERIA

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(UN CUMPUESTO ES UNA MOLÉCULA QUE CONTIENE ÁTOMOS DE tJNA CLASE)

Figura 1-12. Ruptura de la materia en partículas eléctricas.

FUERZA DÉBIL

DESEQUILIBRIO PEQUEÑO

Todas las afirmaciones hechas acerca del voltaje, corriente y resistencia sugieren que la fuerza eléctrica, el flujo de electrones y la facilidad del movimiento de los mismos están íntimamente relacionados. Un poco más adelante, en la ley Ohm, veremos como funciona esta relación. Antes de hacerlo, debemos considerar cómo se pueden describir en números estas importantes características eléctricas.

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FUERZA INTENSA

DESEQUILIBRIO GRANDE

b) Figura 1-13. Desequilibrio de electrones: a) ligero; b) intenso.

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Fundamentos de instalaciones eléctricas

•SISTEMA MÉTRICO INTERNACIONAL• Durante cerca de 200 años se han estado aplicando diversas formas del sistema métrico. En 1960 se estableció un moderno sistema simplificado. En la actualidad, este sistema es el lenguaje internacional estándar de medición, abreviado: SI. Desde hace mucho tiempo, las unidades de medición eléctricas básicas se han expresado en términos métricos, de modo que se requieren pocos cambios en este sentido para conformarse al nuevo estándar métrico.

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RESISTENCIA AL TA

Figura 1-14. Resistencia al flujo de electrones: a) ligera; b) intensa.

Algunas cosas se definen mejor observando el efecto que producen. Por ejemplo, la temperatura del aire provoca más o menos dilatación en la columna de mercurio de l!n termómetro. Al dividir la columna en unidades iguales se pueden definir los cambios de la temperatura en grados. La resistencia al flujo de electrones en cualquier material eleva la temperatura de éste. Se puede definir una unidad de resistencia en términos de la cantidad de calor generada en el material por el flujo de una unidad de corriente. Si se puede definir una unidad de corriente y una de resistencia, se puede definir la tercera característica, el voltaje, en términos de aquellas dos. La definición de cada una de las unidades de energía eléctrica marcaron importantes avances en la Física y, como consecuencia, a las unidades se les dio el nombre de sus descubridores.

Medición de la corriente Convertir los tamaños y unidades de medición de los productos y materiales eléctricos a los nuevos tamaños y unidades implica un gasto considerable para los fabricantes. Por esta razón, en este campo, el cambio a unidades métricas se efectuará con lentitud. Es probable que por algún tiempo los fabricantes de artículos y materiales eléctricos conservarán los tamaños actuales de los productos, pero tal vez incluyan equivalentes métricos en los paquetes y catálogos. En este libro se usan unidades y notación métricas para todas las cantidades eléctricas. Para los productos y materiales eléctricos se utilizan las unidades, abreviaturas y nombres estándar en el ramo. Cuando se presenta el caso de que una unidad o término métrico reemplace finalmente al término comercial usual, esta unidad nueva se explicará en el texto.

• UNIDADES DE MEDICIÓN ELÉCTRICA• Para describir la cantidad de una fuerza o sustancia, primero se debe definir una unidad de la fuerza o, una unidad de la sustancia. Para poder medir y trabajar con corriente, resistencia y voltaje, se debe definir una unidad de corriente, una unidad de resistencia y una unidad de voltaje. La corriente es flujo de electrones. Por tanto, se necesita definir una unidad de flujo. Una definición de flujo debe incluir alguna unidad de tiempo, como en galones por hora o litros por segundo. Entonces, una unidad de corriente se puede definir como el movimiento de cierto número de electrones en una cantidad dada de tiempo.

La l l ~ de medición paxa el flujo de electrones, o corriente eléctrica, es el amper~ La unidad recibió el nombre en honor del científicÓ francés. André Marie Ampére, quien vivió de 1775 a 1836 y realizó muchos descubrimientos importantes acerca del flujo de electrone~. Am ére. difinió una unidad de corrieme como U\ flUJO de ' 000 000 000 eleettQMS que pasan ., _'~;~·-..9.(F~g. 1-15)_. Se necesita ese numero an ·grande para med1r el fluJo de electrones porque la carga eléctrica en cada electrón es pequeña y se deben mover muchos de ellos para hacer que la carga eléctrica combinada sea lo suficientemente grande como para medirse. Es posible que el lector vea ese número de electrones escrito como 6.25 X 1018 • El término 10 18 es simplemente una manera abreviada de escribir el uno seguido de dieciocho ceros. Seis y un cuarto multiplicado por un uno, seguido de dieciocho ceros dará el número que se mostró con anterioridad. Esta gran cantidad de electrones se conoce como coulomb. Sin embargo, la unidad práctica de flujo de corriente que se usa en el trabajo eléctrico es el ampere. La abreviatura estándar para representar el ampere es A. En matemáticas, cuando se hace mención al flujo de corriente como una característica eléctrica, se usa el símbolo/. En este contexto, I tiene el significado de intensidad del flujo. No debe confundirse esto con A, que representa unidades de flujo.

P~,-~,,

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Medición de la resistencia l-,a unidad para medir la resistencia es el ohm. Se le dio este nombre en honor de Georg Simon Ohm, fisico alemán que vivió de 1787 a 1854. La unidad de resistencia es Electricidad básica

9

1'

r 1

AMPERE = 6 250 000 000 000 000 000 ELECTRDr,JES QUE PASAN POR ESTE PUNTO EN UN SEGUNDO

Figura 1-15. Flujo de electrones y tiempo.

en realidad una medida de calor. Cuando la resistencia se opone al flujo de electrones, la temperatura del material por el que están fluyendo los electrones se eleva, es decir, se calienta (Fig. 1-16). Todos los materiales por los que pueden fluir electrones ofrecen cierta resistencia. La resistencia puede ser muy pequeña, pero nunca es cero. Ohm definió una pequeña unidad de calor* y propuso que cualquier material cuya temperatura pudiera elevarse en esa cantidad por el flujo de un ampere tendría una unidad de resistencia. En este libro, cuando se mencionan en el texto o se muestran en las figuras las unidades de resistencia, siempre se utiliza la palabra ohm. El símbolo métrico para los ohms es íl, una letra griega llamada omega. Con frecuencia, el lector verá este símbolo usado en los productos y dibujos para representar la resistencia eléctrica. Cuando se menciona la resistencia como una característica eléctrica -como en matemáticas- se usa el símbolo R.

TEMPERATURA BAJA

RESISTENCIA BAJA

Medición del voltaje TEMPERATURA AL TA

L~~para medir la fuerza que existe eotrCil pü11tos positi,y9s y, n~iwS> es el volt. Esta unidad también recibió su nombre por un antiguo experimentador, el Conde Alessandro Volta, quien vivió y trabajó en Italia ( 1745-1827). El volt es la cantidad de presión requerida para hacer que 1 ampere de corriente fluya a través de una resistencia de 1 ohm (Fig. 1-17). El volt es una unidad de presión eléctrica provocada por una diferencia en el potencial eléctrico. La abreviatura estándar para los volts es V. El símbolo V es el preferido, en matemáticas, para el voltaje (o tensión) como una característica eléctrica. Es posible que el estudiante vea el símbolo E usado para el voltaje en algunos textos matemáticos. A veces al voltaje se le da el nombre de "fuerza electromotriz", o fem, por consiguiente se usó E como símbolo. En la actualidad el símbolo E resulta anticuado. *La pequeña unidad de Ohm era aproximadamente igual a la cuarta parte de una caloría. Una calorí.i es el calor requerido para elevar la temperatura de I gramo de agua en 1°c.

10

RESISTENCIA AL TA

Figura 1-16. Resistencia y calor.

Medidas más grandes o más pequeñas La cantidad de voltaje, de flujo de electrones y de resistencia que se usa en la práctica es a menudo demasiado grande o demasiado pequeña como para que se enuncie de manera conveniente en las unidades: volts, amperes y ohms. Con el fin de resolver este problema, se agregaron prefijos a las unidades básicas. Los prefijos

Fundamentos de instalaciones eléctricas

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Ohms Muchos dispositivos eléctricos ofrecen una gran resistencia al flujo de electrones; por tanto, la palabra ohms necesita un p~·efijo para dar a entender una gran cantidad. En las conversaciones el estudiante escuchará el término megohm. El prefijo mega significa un millón. La afirmación "ese aislamiento resulta bueno para 50 megohms" significa "ese aislamiento ofrece una resistencia de 50 millones de ohms al flujo de electrones". La abreviatura estándar para la resistencia eléctrica-íl- se puede combinar con los prefijos métricos para representar miles de ohms -kíl- o millones de ohms -Míl. - Estos símbolos · se usan principalmente en los dibujos eléctricos.

•LEY DE OHM• Figura 1-17. Un ampere que pasa a través de un ohm es igual a un volt. se colocan antes de (o delante de) las palabras para cambiar su significado. Existen muchos prefijos posibles que se pueden usar, pero en las instalaciones eléctricas los más comunes son los que se presentan en la figura 1-18.

1 000 x VOLT

=

1/1000 AMPERE =

1 KILOVOLT 1 MILIAMPERE

1000000 x OHM =

1 MEGOHM

1 000 x OHM

1 KILOHM

=

Figura 1-18. Prefijos como multiplicadores.

Volts Se utilizan grandes voltajes para transportar la potencia por las líneas de transmisión a través de las cuales las compañías suministran el servicio. Estos voltajes son tan grandes que resulta más fácil hablar en términos de 1 000 volts que de 1 volt. El prefijo que significa 1 000 es kilo. Por tanto, la afirmación "es una línea de 12 kilovolt" significa "el voltaje ( o tensión) de la línea es de 12 000 volts". Kilovolt se abrevia kV.

Amperes Bajo ciertas condiciones, se pueden presentar cantidades muy pequefias de flujo de electrones en las instalaciones eléctricas. Para este tipo de situaciones es conveniente dividir el ampere en mil partes. El prefijo para cada una de estas partes es el de mili. El decir "8 miliamperes" significa "ocho milésimas de un ampere". Miliampere se abrevia mA.

La relación entre el voltaje, la resistencia y el flujo de corriente fue descubierta hace mucho tiempo por el fisico en cuyo honor se dio el nombre a la unidad de resistencia. El anunció las formas en las que la corriente, el voltaje y la resistencia se afectan entre sí, en una ley básica de la electricidad que guarda su nombre, la ley de Ohm. La ley de Ohm afirma que existe una sencilla relación matemática entre las tres características de la electricidad. Cuando existe una fuerza (voltaje) entre dos puntos y se crea una trayectoria (resistencia) para el flujo de electrones ( corriente), el voltaje hará fluir la corriente y la relación entre las tres características, enunciada en palabras, será: l. El voltaje en volts será igual al flujo de electrones en

amperes multiplicado por la resistencia en ohms. 2. El flujo de electrones en amperes será igual al voltaje en volts dividido entre la resistencia en ohms. 3. La resistencia en ohms será igua\ al vo\ta3e en volts dividido entre el flujo de electrones en amperes. Utilizando los símbolos V para el voltaje, /para el flujo de electrones y R para la resistencia, las mismas tres fórmulas se pueden escribir:

l. V= IX R. 2. I =V/ R 3. R =V/ l. Debido a que esta ley es tan importante en el trabajo eléctrico, resulta útil contar con alguna ayuda para recordar estas fórmulas. Una manera que mucha gente considera fácil es: el triángulo de la ley de Ohm (Fig. 1-19). Las posiciones de los símbolos indican como hallar la cantidad faltante. Electricidad básica

11

1

R

Figura 1-19. Triángulo de la ley de Ohm.

l. Para hallar V se debe conocer I y R. I y R se encuentran en el mismo renglón, por tanto deben multiplicarse, como en la fórmula 1 antes dada. 2. Para hallar 1, se deben conocer Vy R. V está sobre R, de donde, V debe dividirse entre R. 3. Para hallar R, se deben conocer V e/. V está sobre/, por consiguiente V se debe dividir entre l.

Resumen l. El voltaje (o tensión) es una fuerza que se crea al cambiar el equilibrio de electrones y protones en los átomos, haciendo que los electrones dejen algunos átomos. Se mide en volts. 2. La corriente es el flujo de electrones que se presenta cuando se cuenta con un voltaje y una trayectoria para el flujo. El flujo de electrones se mide en amperes. 3. La resistencia es una característica de la trayectoria para el flujo de electrones que se opone al movimiento de tales electrones. La resistencia se mide en ohms. 4. El voltaje, el flujo de electrones y la resistencia están íntimamente relacionados. Se puede hallar cualquiera de los tres si se conocen los otros dos. La relación matemática entre el voltaje, el flujo de electrones y la resistencia se llama: ley de Ohm.

•CONDUCTORES Y AISLADORES•

Sabemos que los átomos de cada elemento difieren.en el número de electrones y protones que cor. jenen. Cada átomo se puede identificar por un número atómico, un número que indica la cantidad de electrones y protones que tal átomo contiene. También sabemos que los electrones describen órbitas en grupos o anillos a diversas distancias del núcleo. Cada uno de estos grupos o anillos de electrones puede contener un número máximo de ellos. Cuando el anillo contiene el número máximo, se dice que es "estable" y no aceptará ni cederá electrones. Se puede concebir esta condición como un equilibrio. Cuando un anillo tiene su número máximo de electrones, la masa que se encuentra girando está bien equilibrada y, por lo tanto, es estable. Los átomos están formados de tal manera que los anillos se llenan sucesivamente hasta el máximo, a partir del interior hacia afuera. Entonces se tiene el anillo exterior, sea cual fuere el número de electrones que queden. Un átomo de cobre tiene 29 protones en el núcleo y, por consiguiente, 29 electrones en órbita. Si se observa un diagrama de ese átomo (Fig. 1-20), se ve que el anillo interior tiene 2 electrones, su número máximo. El anillo siguiente tiene 8, su número máximo. El tercer anillo también tiene su máximo de 18. Todos los electrones anteriores suman 2 + 8 +18 = 28. Sólo queda un electrón para el anillo exterior. A este anillo exterior le gustaría tener ocho electrones, su número máximo. Con solo un electrón, en donde se necesitan ocho para obtener el equilibrio, este anillo es inestable. Eso significa que, el electrón de este anillo se puede desplazar con facilidad hacia otro anillo exterior. Entonces se pueden mover electrones hacia el anillo vacío, y el proceso continúa.

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12

Fundamentos de instalaciones el~ctricas

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ÓRBITA DE

ELECTRONES, _M\ \- 8COMPLETA

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~ÓRBITA DE / 18 ELECTRONES, / COMPLETA

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Hasta aquí se ha examinado cómo fluyen los electrones a lo largo de lo que llam;:ornos una trayectoria. Las trayectorias reales a lo largo oe las cuales fluyen los electrones son los alambres. Ahora que sabemos algo acerca del voltaje, el flujo de electrones y la resistencia, será más fácil ver por qué algunos materiales constituyen buenas trayectorias pa'ra el flujo de electrones y otros no.

ÓRBITA DE 2 ELECTRONES, COMPLETA

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I

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-

.....- / ----

1 ELECTRÓN EN UNA ÓRBITA DE 8 ELECTRONES, INCOMPLETA

Figura 1-20. Átomo de cobre mostrando los anillos de electrones.

ri n

hi

N L

Este anillo inestable es el que hace que el cobre sea una buena trayectoria para el flujo de electrones. Otros materiales que tienen esta característica son la plata, el oro, el aluminio y el hierro. En otras palabras, todos los metales tienen átomos cuyos anillos exteriores contienen mucho menos que el número máximo de electrones. Los materiales de este grupo reciben el nombre de conductores. Debido a que los electrones pueden fluir con facilidad en estos materiales, tienen baja resistencia. Las palabr«s "flujo fácil de electrones" y "baja resistencia" significan exactamente lo mismo. Veamos ahora la condición opuesta en el anillo exterior de un átomo. En este caso, el anillo exterior tiene el número máximo de electrones o casi el máximo. Esto hace que el anillo exterior esté equilibrado o sea estable. No existen electrones libres para ir de un átomo a otro. los materiales con átomos estables. se llaman aisladores. Los aisladores incluyen la mayor parte de los plásticos, el caucho, las telas, la madera y el papel. En este momento se debe establecer una distinción. El flujo de electrones como respuesta a un voltaje aplicado es bastante diferente al movimiento de electrones que puede llevarse a cabo en cualquier material.

figura 1-21.

En el experimento que se describió al principio de este capítulo, con el fin de demostrar cómo se comportan las cargas eléctricas se utilizaron caucho, vidrio, piel y seda. Todos estos materiales son aisladores, sin embargo se cargan eléctricamente. ¿Es ésta una contradicción? La respuesta es "no". La transferencia de electrones entre los materiales aisladores fue una consecuencia del calor y la fricción, no de un voltaje aplicado. El frotamiento arrancó literalmente a los electrones de la superficie de uno de los materiales y los llevó a la superficie del otro. Entonces se tuvo una fuerza entre los materiales cargados, pero no se llevó a efecto flujo de electrones. Esa es la r;i_zón por la que se califica como "estáticas" a las cargas eléctricas en los materiales aisladores; tienden a permanecer en su lugar. Lo que debe recordarse entonces es que: sólo se realiza conducción eléctrica, cuando están presentes electrones libres en un material y se aplica un voltaje. En el alambrado eléctrico, las características de los conductores y aisladores los convierten en una combinación ideal: un buen conductor cubierto por un buen aislador. El conductor permite a los electrones fluir con facilidad y el aislador que lo cubre evita que el flujo de electrones encuentre otros caminos al tocar los objetos.

Alambres que llevan la energía eléctrica desde la compañía que suministra el servicio hasta el contacto en la pared. electricidad básica

13

En la práctica, el metal que se utiliza con mayor amplitud como conductor es el cobre. El cobre tiene la mejor combinación de cualidades necesarias para el flujo de la corriente. En primer lugar, baja resistencia; en segundo lugar un costo razonable (en comparación con el oro y la plata); en tercer lugar, buena resistencia para dimensiones dadas; y cuarto, es lo suficientemente ligero al trabajar con él y, sin embargo, lo suficientemente fuerte como para resistir el uso a veces duro al que se le somete en el trabajo. El alambre realiza su tarea porque los descubrimientos acerca de la estructura atómica y la teoría electrónica se

han puesto en uso práctico, con el fin de fabricar un producto necesario para poder contar con la electricidad cuando y donde se necesite. El hecho de que los electrones se puedan mover con facilidad en algunos materiales, llamados conductores, y no se puedan mover fácilmente en otros, llamados aisladores, da lugar al camino práctico ideal del flujo de electrones: los alambres aislados. Los alambres y haces de alambres llamados cables, constituyen el material que lleva la energía eléctrica desde los enormes generadores de las compañías que suminstran el servicio directamente hasta el contacto en la pared de nuestros hogares (Fig. 1-21 ).

•PREGUNTAS DE REPASO• 1.

Los átomos contienen tres partículas: protones, neutrones y electrones. Dos de estas partículas son la fuente de la energía. ¿Cuáles son?

2.

Las cargas eléctricas se representan por medio de signos positivos (+) y negativos (-). ¿Cuál signo se aplica a cada partícula?

3.

El experimento estático demostró dos leyes de la electricidad. ¿cuál ley representa cada una de estas figuras?

14

Fundamentos de instalaciones eléctricas

4.

Algunas partículas atómicas pueden dejar a un átomo y pasar hacia otro. ¿Cómo se llaman?

5.

La presión eléctrica se llama voltaje (o tensión) y se mide en unidades llamadas volts. ¿Cuáles unidades se usan para medir la corriente? ¿Y la resistencia?

6.

A veces se deben agregar prefijos a las unidades eléctricas con el fin de representar cantidades más grandes o más pequeñas. ¿Cuáles prefijos representan cada uno de los números? a.

mili

b.

mega

c.

kilo

X 1 000 000

X 1 000

--:- 1 000

7.

La ley de Ohm describe la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia. Si se conocen dos cualesquiera de estas cantidades, se puede hallar la que falta. Consúltese el triángulo de ley de Ohm (Fig. 1-19) y, escríbase la fórmula para hallar cada cantidad.

8.

¿Qué nombre se les da a los materiales en los que puede fluir la corriente con facilidad?

9.

¿Qué nombre se les da a los materiales en los que la corriente no puede fluir?

2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS

r-coÑTRoCl

•INTRODUCCIÓN•

1

1 CONDUCTOR

.-----------1~.rr

El tema de este capítulo, circuitos eléctricos, es un área del conocimiento eléctrico con el que un electricista debe familiarizarse. Los circuitos eléctricos se instalan en los edificios, de modo que la electricidad pueda realizar su trabajo. Los circuitos combinan una fuente de energía, alambres, interruptores, contactos, artefactos y otros dispositivos eléctricos para llevar la electricidad a donde se le necesite y suministrar lugares convenientes, para conectar lámparas y aparatos. En este capítulo se informa al estudiante acerca de las diversas maneras en que se puede disponer un circuito y lo que sucede al voltaje, la resistencia y la corriente en cada disposición. El capítulo 1 cubrió lo que en realidad es la electricidad. Con esas bases, el estudiante no debe tener dificultad con el material de este capítulo.

•CIRCUITO ELÉCTRICO BÁSICO• Para controlar la electricidad y ponerla a disposición en donde se le necesite, se deben combinar voltaje, corriente y resistencia con los conductores. Repasemos los puntos principales del capítulo 1. Si se puede hacer que los electrones libres de algún material se muevan en la misma dirección, se puede crear un punto que tenga un déficit de electrones y un punto con un superávit de los mismos. Existirá una fuerza entre estos puntos que ejercerá presión para restablecer el equilibrio de electrones. Si se suministra un camino entre los dos puntos, los electrones fluirán del punto con superávit hacia aquél con déficit. Si se dirige este flujo de electrones a través de los dispositivos apropiados, se puede generar luz o calor, o hacer que los motores funcionen. La combinación práctica de dispositivos y accesorios eléctricos que hace funcionar a la teoría electrónica se llama circuito. Todos los circuitos eléctricos tienen cuatro partes básicas (Fig. 2-1 ): l.

2.

16

Una fuente de potencia. La fuente proporciona los dos puntos de superávit y déficit de electrones. Por lo común, los puntos se identifican como positivo (con déficit de electrones) y negativo (con superávit de electrones). Entre más electrones haya en un punto, más negativo es el punto. Entre mayor sea el desequilibrio de electrones, más intensa será la presión entre los puntos. Conductores. Los conductores conectados a los puntos+ y - y, a continuación, a los otros puntos del circuito, suministran un camino para el flujo de electrones. Fundamentos de instalaciones eléctricas

L------J

CARGA

CONDUCTOR Figura 2-1. Partes de un circuito básico.

3.

4.

Una carga. Por el momento se considerará como carga, cualquier dispositivo eléctrico que haga que el flujo de electrones realice trabajo: un bulbo luminoso, un motor, un calefactor. En la sección que sigue se verá cómo funciona el flujo de electrones. Control. Para ser útil, un circuito debe tener alguna forma de controlar el flujo de electrones. Los interruptores hacen que la corriente pase o deje de pasar y hacen que el flujo de electrones sea más intenso o más ligero, cambiando el camino del flujo. Como se verá en el capítulo 3, los cambios que ocurren dentro de la carga también p4eden afectar el flujo de electrones.

•POTENCIA ELÉCTRICA. LEY DE WATT• Los tres valores de un circuito básico son: voltaje, corriente y resistencia. Si se conocen dos de estos valores y se desconoce el tercero, cualquiera que sea, puede calcularse su valor desconocido usando la ley de Ohm. Entonces se puede analizar la forma en que funciona el circuito (Fig. 2-2). Si se supone una fuente de voltaje de 10 volts y una resistencia de 5 ohms, se puede hallar el flujo de corriente dividiendo el voltaje ( 10 volts) entre la resistencia de carga (5 ohms):

I

=

V R

El flujo de corriente es de 2 amperes. A partir de este cálculo se puede concluir que una carga de 5 ohms de un lado a otro de una fuente de 10 volts produce un flujo de corriente de 2 amperes. Toma voltaje y corriente para realizar trabajo.

NOTA: Una fuente de 10 volts no iluminará apropiadamente una lámpara estándar de 100 watts. Ésta es tan solo un ejemplo de la unidad de potencia.

L-----J

El símbolo para la potencia es W y la fórmula es W = V X l. Esta fórmula como la ley de Ohm, se puede 5 OHMS

2 AMPERES

Figura 2-2. Circuito para una carga de 20 watts.

Otra ley eléctrica básica describe la combinación de voltaje y corriente como la potencia requerida por esta carga de 5 ohms. La ley de Watt afirma que la potencia requerida por una carga es igual al producto de la corriente que pasa por la carga y el voltaje aplicado. La unidad de potencia es el watt, abreviado W. Tanto la ley como la unidad llevan el nombre de James Watt, un inventor escocés. La unidad de potencia es importante para el trabajo eléctrico porque suministra una base uniforme para medir la rapidez con la que se está consumiendo la energía o la rapidez con la que se está realizando trabajo. Para realizar esta medición, no se puede usar el voltaje ni el flujo de corriente por sí solos. El watt combina el voltaje y la corriente en una sola unidad. De acuerdo con la ley de Watt, una lámpara de 100 watts consumirá la misma cantidad de energía al ser conectada a cualquiera de los circuitos que se dan en la figura 2-3. Si la lámpara se ilumina durante 1 hora, la energía consumida en cada circuito es: 100 watts durante 1 hora, o 100 watt-horas.

manipular de modo que es posible determinar los watts si se conocen dos valores básicos, cualesquiera que éstos <;ean. Por la ley de Ohm se sabe que V= IX R. Se puede sustituir esto en la fórmula básica de Watt para obtener W = (/ X R) X l f aparece dos veces como multiplicador, por tanto la fórmula se puede escribir como W= J2R. El símbolo 12, que se lee "/ cuadrada", denota que I se multiplica por sí misma. Por medio de un proceso semejante, se puede sustituir I por VIR. W = (VIR) X V, o bien, W = Vl/R. En el circuito de la figura 2-2, estos cálculos serían:

W = VXI = 10 X 2 = 20 watts W= ¡2 X R (2 X 2) X 5 = 4 X 5 = 20 watts

W= y2 R

10 X 10 5 = 100 5 = 20 watts

LÁMPARA DE 100 WATTS

La energía eléctrica se puede generar en las formas que se mencionan a continuación, las cuales se analizan aquí y en el capítulo 3.

10 VOLTS X 10 AMPERES= 100 WATTS

LÁMPARA DE 100 WATTS

1 AMPERE 100 VOLTS X 1 AMPERE= 100WATTS

Figura 2-3. Dos circuitos de 100 watts.

•CORRIENTE CONTINUA•

1.

Fricción. La idea de la electricidad estática dada en el capítulo I mostró en qué forma la fricción podría mover los electrones de un trozo de material a otro. Esto dio como resultado una carga eléctrica en cada trozo de material. Este principio se aplica en la industria cuando se rocía pintura sobre superficies metálicas, como las carrocerías de los automóviles. Las partículas de pintura adquieren una pequeña carga negativa como resultado de la fricción que encuentran en la boquilla Circuitos eléctricos

17

2.

3.

4.

que las rocía. El metal base de la carrocería se carga positivamente. Esto hace que las partículas de pintura sean atraídas hacia la superficie metálica y no permanezcan suspendidas en el aire que la rodea. Además, a medida que la pintura catgada negativamente cubre la superficie, repele las partículas negativas que se están rociando. Esto hace que las partículas caigan sobre el metal desnudo y den lugar a un baño más uniforme. Termoelectricidad. Cuando algunos materiales se calientan, emiten electrones. Este tipo de emisión de electrones se aplica, por ejemplo, en los cinescopios de televisión. Un bucle fino de alambre, llamado filamento, que se encuentra en la base del tubo se calienta al hacer pasar una corriente eléctrica por él. Entonces emite un haz de electrones que ilumina la pantalla de tubo. Piezoelectricidad. Esta forma de electricidad se genera al aplicar presión a ciertas sustancias cristalinas. Su forma más común se encuentra en el micrófono de cristal. La presión de las ondas sonoras hace que se desarrolle un voltaje entre las caras opuestas de una astilla cristal. Fotoelectricidad. Algunos materiales emiten electrones cuando cae luz sobre ellos. Las celdas fotovoltaicas, o celdas solares, utilizan silicio para generar un voltaje de salida a partir de la luz.

La fricción, la termoelectricidad, la piezoelectricidad y la fotoelectricidad tienen aplicaciones en la industria. Por el momento, ninguna de estas técnicas de generación puede producir potencia en cantidad lo suficientemente grande como para usarse en la compañías que suministran el servicio de energía eléctrica. Las celdas solares son las más promisorias como fuentes de energía para el futuro, pero todavía tienen que desarrollarse más. En la actualidad, dos formas de generación de electricidad tienen valor práctico. Éstas son la magnetoelectricidad y la acción química. En el capítulo 3 se describe la generación magnetoeléctrica. En seguida se describe la acción química. La energía eléctrica se produce en dos formas adicionales conocidas como corriente continua (ce) y corriente alterna (ca). Como electricista, el estudiante trabajará con potencia y dispositivos de ca, casi todo el tiempo. Sin embargo, el estudio de la potencia y circuitos de ce es un medio para comprender la potencia y circuitos de ca. Los circuitos de corriente continua son más simples en virtud de que las fuentes de potencia de ce producen un voltaje constante. Las fuentes de corriente alterna producen un voltaje que cambia constantemente. En cualquier instante, con el mismo voltaje aplicado, el flujo de electrones es exactamente el mismo en un circuito, sin importar si la 18

Fundamentos de instalaciones eléctricas

fuente de potencia que lo está produciendo es de ce o de ca. Consideraremos primero la potencia y circuitos de Cl y a continuación utilizaremos esta información para com prender cómo funcionan la potencia y los circuitos de ca

Fuentes de corriente continua CELDAS Y BA TEIÚAS• Las fuentes mas sencillas y comunes de ce son las celdas, o pilas, y las baterías secas. Las celda~ o pilas secas aplican la acción química para hacer que los electrones se muevan dentro de /apila, de una pieza de metal a otra. La acción química mantiene este desequilibrio de electrones. Los electrones fluyen en un circuito por fuera de la pila para restablecer el equilibrio. Los términos celda o pila y batería tienen significados diferentes. Una celda es una combinación de dos electrodos y una solución química. Los materiales que se usen determinan el voltaje producido. El tamaño de una celda determina cuánto tiempo se puede extraer corriente de ella y qué tan grande puede ser la extracción de corriente sin una disminución significativa en el voltaje. Se pueden reunir las pilas de modo que se sumen los voltajes. Este agrupamiento se conoce como batería. Existen dos clases de celdas: primarias y secundarias. CELDAS PRIMARIAS• Cuando dos sustancias diferentes, como el zinc y el cobre o el zinc y el carbono, se colocan separadas a un'a distancia pequeña en ciertas soluciones ácidas, conocidas como electrólitos se genera un voltaje entre ellas. Como resultado de este voltaje, se lleva a efecto un flujo de electrones del zinc hacia el electrodo de cobre (o carbono), al conectarse externamente por medio de un conductor. La combinación de las dos placas, electrólito y recipiente se conoce como celda (pila) primaria (Fig. 2-4). Un ejemplo es la pila "seca" ordinaria (hablando estrictamente, no es seca), la cual usa una pasta que contiene cloruro de amonio como electrólito. Su fuerza es de 1.53 volts; con otros electrólitos y electrodos la fuerza puede estar entre O. 7 y 2.5 volts. Conforme la acción química continúa,' los materiales se consumen en la producción de electricidad. Cuando los materiales se agotan, el dispositivo queda inútil y no puede usarse otra vez. Un dispositivo de este tipo se conoce como celda primaria porque es una fuente primaria u original, de electricidad, y no se puede restablecer su utilidad después de que se han consumido los materiales. El voltaje producido depende de los materiales que se usen y no del tamaño de la celda. Una pila seca, que es una celda primaria, produce alrededor de 1.5 volts, sin importar que sea una diminuta celda para lámpara o una pila seca grande del No. 6 (Fig. 2-4), y siempre que se extraiga de la misma no más que una corriente muy pequeña. La corriente que se puede

se tienen otras necesidades. Las pilas de mercurio producen un voltaje de 1.4 volts aproximadamente. Estas pilas se combinan para formar diversos voltajes para la batería. Las pilas de merc.urio pueden proporcionar un voltaje bastante constante, incluso cuando se utilizan durante periodos largos y con cargas cambiantes.

::c n-

a.

y SELLO DE CERA BARRA DE CARBONO MATERIALES QUÍMICOS

ENVASE DE ZINC

CUBIERTA DE PAPEL

Figura 2-4. Pila seca primaria.

extraer de una celda depende del tamaño de la misma. Si

se intenta extraer más corriente de una celda que la que es capaz de suministrar, el voltaje disminuirá hasta un valor bajo. Las pilas de carbono-zinc resultan más apropiadas para periodos cortos de uso con baja extracción de corriente. Se pueden utilizar otros tipos de pilas cuando

DIRECCIÓN - - - - DEL FLUJO DE ELECTRONES CUANDO SE CIERRA EL INTERRUPTOR

COBRE

CELDAS SECUNDARIAS• Éstas son celdas químicas que se pueden llevar a su condición original, al cargarlas por medio de una fuente exterior de electricidad (Fig. 2-5). Estas celdas se usan en los automóviles y se conocen como acumuladores. Por lo común, estas celdas se utilizan en baterías formadas por tres o seis. La salida de cada celda es aproximadamente de 2 volts. El voltaje sería de 6 o 12 volts, dependiendo del número de celdas conectadas de modo que los voltajes se sumen. Las celdas secundarias se pueden recargar haciendo pasar una corriente eléctrica a través de ellas, en una dirección opuesta a la de su descarga. Otras celdas secundarias son las pilas alcalinas y las de níquel-cadmio. Las pilas alcalinas producen un voltaje de 1.5 volts. Las baterías alcalinas se encuentran en varios tamaños, hasta de 15 volts. Estas baterías resultan especialmente apropiadas para usarse en circuitos en los que la extracción de corriente es alta. También existen celdas alcalinas en la forma no recargable. Las pilas de níquel-cadmio producen un voltaje de 1.25 volts y también se encuentran en baterías hasta de 12 volts. Las pilas de níquel-cadmio pueden soportar un uso intenso sobre un amplio intervalo de temperaturas. GENERADO RES• También se puede producir corriente continua por medio de generadores de ce. Los generadores convierten la energía mecánica en energía eléctrica. Internamente, todos los generadores producen corriente alterna. La salida de corriente continua se obtiene agregando un dispositivo automático de conmutación, llamado conmutador, a las salidas del generador. En el capítulo 3 se cubre la operación de los generadores.

Circuitos TINA DE VIDRIO

ELECTROLITO

ZINC

Figura 2-5. Celda húmeda típica.

Usaremos algunos diagramas eléctricos sencillos para describir la forma. como operan los circuitos básicos. En el capítulo 12 se da una descripción completa de los diversos tipos de diagramas eléctricos. Será más fácil entender cómo se leen y usan los diagramas eléctricos más complejos, después de que el estudiante haya cubierto el material de los Capítulos 1 al 11. Por el momento, todo lo que necesita conocer el estudiante son dos símbolos esquemáticos: Circuitos eléctricos

19

~

l.

Fuentes de voltaje. En la figura 2-6 se muestran los símbolos para las celdas (o pilas) y baterías. Los otros símbolos que se muestran en la figura 2-6 son más generales y pueden representar cualquier fuente de voltaje de acuerdo con la notación. 2. Cargas de los circuitos. Se pueden usar los dispositivos llamados resistores con el fin de representar otras clases de cargas de ce, como lámparas, elementos calentadores o motores. En la figura 2-6 se dan símbolos y los dispositivos que representan. RESISTORES FIJOS

FUENTES DE POTENCIA

-J\/V\rSÍMBOLO ESQUEMÁTICO

PILA (0 CELDA)

---c::=:}SÍMBOLO DEL DIAGRAMA DE ALAMBRADO

BATERÍA. VOL TAJE SEGÚN SE MARQUE

-0RESISTOR TÍPICO DE CARBONO

--o SIMBOLO PARA FUENTES GENERALES DE POTENCIA VOL TAJE SEGÚN SE MARQUE

Figura 2-6. Algunos símbolos esquemáticos.

LEYES DE KIRCHHOFF•Hasta ahora se han cubierto dos juegos de leyes que nos dicen cómo se comporta la electricidad. Primero se vio la ley de Ohm, la cual enuncia la forma en que actúan el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito. En seguida, se vio la ley de Watt. Esta ley extendió la relación entre el voltaje y la corriente para mostrar la manera en que se calcula la potencia eléctrica. Para comprender los circuitos de ce se debe considerar otro conjunto de leyes. Estas leyes fueron descritas por primera vez por Robert Gustav Kirchhoff, físico alemán, del que ahora conservan el nombre. La primera ley de Kirchhofftrata del flujo de corriente: ley de la corriente de Kirchhoff. En cualquier circuito, la cantidad total de corriente (flujo de electrones) que sale de cualquier punto del circuito debe ser exactamente igual a la corriente total que llega a ese punto.

20

-

En la figura 2-7 se muestra tm circuito que ilustra esta ley. Los resistores R1 y R2 están conectados de modo que la coniente de la batería fluye a través de los dos. De acuerdo con la ley de Kirchhoff, la corriente en el punto A debe ser igual a la suma de la corriente que pasa por R I y la que pasa por R 2 • En el análisis c!e los circuitos en serie y en paralelo se verá cómo se puede aplicar esta sencilla observación para resolver los problemas de circuitos. La segunda ley de Kirchhoff trata del voltaje (ley del voltaje de Kirchhoff). En cualquier circuito, la suma de las caídas de voltaje alrededor de cualquier trayectoria completa es exactamente igual al voltaje aplicado a la trayectoria. Esto significa que todo el voltaje aplicado a un circuito ~erá usado para que la corriente fluya. Nada .. quedará". En la figura 2-8 se muestran dos circuitos simples. El circuito A tiene una sola carga de 50 ohms y un voltaje de la fuente de 100 volts. El circuito B tiene 3 cargas que dan un total de 80 ohms y también tiene un voltaje de la fuente de 100 volts. A partir de la ley de Kirchhoff se sabe que el voltaje, a través de la carga única de 50 ohms debe ser igual al voltaje aplicado. Análogamente, la suma de los voltajes a través de las tres cargas en el circuito B también debe ser igual al voltaje aplicado, Se puede aplicar la ley de Ohm para calcular el flujo de corriente en cada circuito. Con base en esto se puede calcular el voltaje a través de cada resistor. Estos cálculos muestran que fluirán 2 amperes en el circuito A y 2 amperes a través de 50 ohms requieren 100 volts. El flujo de corriente en el circuito B es de 1.25 amperes y el voltaje a través de cada resistor es, respectivamente, de 12.5 volts, 25 volts y 62.5 volts o un total de 100 volts. Sin importar el número o el valor de las cargas en un circuito, la suma de los voltajes a través de cada carga será igual al voltaje aplicado. La porción del voltaje aplicado que es .. consumida" por cada carga se llama caída de voltaje (o de tensión) a través de esa carga.

vv. A

--

-Figura 2-7. Ley de la corriente de Kirchhoff.

Fundamentos de instaiacioncs el~ctricas

~----11111______________~~------------~~-

Se puede aplicar la ley de Ohm con el fin de calcular el flujo de corriente en el circuito: 100--

50 OHMS

VOLTS

A

V I = - = 120 = 60 Rr

2 amperes

Se sabe que fluirán 2 amperes por cada resistencia, de modo que ahora puede calcularse la caída de voltaje a través de cada carga:

R1

10 OHMS

R2

100-=--

20 OHMS

VOLTS

R3 50 OHMS B

Figura 2-8. Ley del voltaje de Kirchhoff.

Se tienen tres maneras para conectar cargas a una fuente: En sefÍe En paralelo En una combinación serie-paralelo Se considerará lo que sucede a la resistencia de carga, a la corriente y al voltaje en cada uho de estos circuitos.

CIRCUITOS SERIE• En un circuito serie, todas las cargas están conectadas una a la otra en una vuelta continua. La corriente que sale del lado negativo de la fuente debe fluir por cada carga sucesivamente, hasta llegar al lado positivo de aquéllas. De acuerdo con la ley de la corriente de Kirchhoff, la corriente será la misma en todo punto del circuito. En otras palabras, la misma cantidad de corriente fluirá por cada carga independientemente de la resistencia de la misma. Si el flujo de corriente es constante, entonces se requerirá más voltaje de la fuente para impulsar esta cantidad por cargas de alta resistencia y será necesario menos voltaje de la fuente para cargas de baja resistencia. De acuerdo con la ley del voltaje de Kirchhoff, la suma de las caídas de voltaje a través de las cargas será igual al voltaje de la fuente. En la figura 2-9 (un circuito serie simple) se muestra cómo funciona esto. La resistencia total (Rr) en un circuito serie es la suma de las resistencias separadas:

Rl + R2 + R3 + R4 8 + 15 + 20 + 17

RT 60 ohms

V=/ V=I V=I V=/

2 2 2 2

X R1 X R2 X R3 X R4

8 X 15 X 20 X 17

X

16 volts 30 volts = 40 volts 34 volts

Entonces, la caída total de voltaje es 16 + 30 + 40 + 34, o bien, 120 volts, el voltaje de la fuente. Se deben recordar tres cosas importantes acerca de los circuitos serie: l.

2. 3.

El flujo de corriente que pasa por cada carga es et mismo en un circuito en serie. La caída de voltaje a través de cada carga es proporcional a la resistencia de la misma. La suma de las caídas de voltaje es igual al voltaje aplicado (ley del voltaje de Kirchhoff).

CIRCUITOS EN PARALELO•Con mucho, la disposición más común de los circuitos es la conexión de todas las cargas en paralelo. El calificativo "en paralelo" describe la relación eléctrica entre las cargas. Cuando se muestran esquemáticamente los circuitos en paralelo, las cargas quedan (si lo permite la disposición del dibujo) a través de ramas paralelas del circuito. Por esta razón a los diagramas esquemáticos de los circuitos en paralelo a veces se les da el nombre de diagramas de "escalera". Con

R, 80HMS

R2 15 OHMS

R4 17 OHMS

R3 20 OHMS

Figura 2-9. Circuito en serie simple. Circuitos eléctricos

21

r 1

1

frecuencia resulta conveniente mostrar las dos líneas que van hacia la fuente de voltaje a lo largo de la parte superior e inferior del dibujo. Entonces las cargas se muestran sobre rectas paralelas entre las líneas de potencia. La disposición global semeja una escalera, en que las líneas de potencia son los soportes laterales y las cargas, los travesaños. Virtualmente, todos los circuitos de potencia residenciales y comerciales están conectados en paralelo. Los circuitos en paralelo tienen varias ventajas prácticas sobre los circuitos en serie. En los circuitos en paralelo se aplica el mismo voltaje a toda rama del circuito que esté a través de las líneas de potencia. En consecuencia, todos los dispositivos del circuito se pueden diseñar para un voltaje conocido. Se pueden colocar interruptores a cada rama que esté a través de las líneas de potencia y se puede hacer que por cada una de ellas circule o no corriente, sin afectar el voltaje aplicado a las otras ramas. Análogamente, cada rama puede ser un punto de conexión (por ejemplo, una toma de corriente de pared) y pueden conectarse y desconectarse las cargas según se desee. Se puede analizar también el voltaje, la corriente, la resistencia y la potencia en un circuito en paralelo, aplicando la leyes de Ohm, Kirchhoff y Watt. En la figura 2-10 se muestra un circuito en paralelo simple. El voltaje a través de R 1 y R 2 es el mismo porque los dos extremos de R 1 así como los dos de R 2 están conectados directamente al voltaje de la fuente. Sin embargo, el flujo de corriente que pasa por R 1 y R 2 depende de la resistencia. La corriente que pasa por R 1 es:

120 V I =- = 10 R1

12 amperes

La corriente que pasa por R 2 es:

120

15

A

--120 VOLTS

R,

R2

10 OHMS

15 OHMS

B

Figura 2-10. Circuito en paralelo simple.

Un circuito en parale1o puede contener cualquier número de ramas, pero el patrón del flujo de corriente es el mismo. El flujo de corriente se divide en cada rama en paralelo, de acuerdo con la resistencia de la rama, y la corriente de todas las ramas se unen en la línea de regreso. El flujo total de corriente en un circuito en paralelo se calcula de dos maneras: aplicando la ley de Ohm con el fin de calcular el flujo de corriente por cada carga y sumar estos valores. En el ejemplo precedente se aplicó este método. En el segundo método se calcula un valor de resistencia que sea equivalente a la resistencia efectiva de las cargas en paralelo. Entonces puede usarse este valor de resistencia para calcular la corriente total que se extraerá de la fuente. Para entender la importancia de la resistencia equivalente y cómo se calcula, comparemos las disposiciones de las cargas en serie y en paralelo. Veamos qué reglas generales se aplican a la corriente, al voltaje y a la resistencia en cada circuito. La figura 2-11 es un circuito en serie que tiene los mismos valores de las resistencias y el mismo voltaje aplicado que en el circuito en paralelo, de la figura 2-10. Para empezar se comparará el flujo de corriente en cada circuito. Previamente se ha calculado que, en el circuito en paralelo, fluyen 20 amperes. La fórmula de la corriente

= 8 amperes R,

Nótese que los valores de 12 amperes y 8 amperes representan el flujo de corriente que pasa por cada resistor por separado. Pero en el punto A debe haber suficiente corriente como para abastecer a las dos ramas del circuito. Por lo tanto, deben fluir 20 amperes por el punto A -por la ley de la corriente de Kirchhoff- y 20 amperes deben salir del punto A. Los 20 amperes se dividen de acuerdo con nuestros cálculos: 12 amperes fluyen por R 1 y los restantes 8 amperes fluyen por R 2• En el punto B, se reúne la corriente que pasa por las dos ramas y 20 amperes fluyen de regreso a la fuente. 22

Fundamentos de instalaciones eléctricas

10 OHMS

_120 -

VOLTS

R2 15 OHMS

Figura 2-11. Circuito en serie comparativo ..

para el circuito en serie es í = V/Rr, en donde Rr es la suma de las resistencias en el circuitn (R 1 + R 2 ):

I

30 5 6 ohms

= 120 = 4.8 amperes 25

Esto indica que, para la misma resistencia de la carga y el mismo voltaje de la fuente, el flujo de corriente es mayor en un circuito en paralelo. La razón para esta diferencia en el flujo de corriente es simple, pero no se ve con facilidad. En un circuito en serie, cada resistencia de carga se suma a las otras cargas del circuito. Entre más cargas haya, mayor es la resistencia y, por lo tanto, fluye menos corriente. Cada carga agregada reduce el flujo de :
V R =¡-

120 20

6 ohms

Esto nos hace ver que para que fluyctn 20 amperes cuando R I y R 2 están en paralelo, la fuente de potencia debe "sentir" a R I y R 2 como de 6 ohms. El valor de 6 ohms es la resistencia efectiva de una carga de 10 ohms y otra de 15 ohms en paralelo. Se puede calcular directamente la resistencia efectiva de las cargas en paralelo, en lugar de dar un rodeo por el método de comparar circuitos en serie y en paralelo. Debido a que cada resistor agregado reduce la resistencia total efectiva, se aplica el método de "la inversa de las hwersas"

Se puede hacer un cálculo más rápido, cuando sólo intervienen dos cargas; éste es el método del "producto dividido entre la suma":

10 X 15 10 + 15 150 25 =

Es posible aplicar este método para cualquier número de cargas en paralelo, calculando sucesivamente grupos de dos. Para resumir el tema de la resistencia equivalente en los circuitos en paralelo, a continuación se dan los dos métodos de cálculo para el circuito de cargas múltiples de la figura 2-12. 1.

Método de la inversa de las inversas:

.!.. +

1O =

Este método se aplica a cualquier número de cargas en paralelo. Para el ejemplo dado del circuito con dos resistores, el cálculo es:

=

=

1 --¡10 + 15

30

1 1 .!..+ _!_ 1 15 + 40 24 + 60

-1:_ 30 120

1

= 15

1

RE =

1

RE

6 ohms

120 30

= 4 ohms

2.

Método de las combinaciones sucesivas (Fig. 2-13):

Circuitos eléctricos

23

Paso 4.

Hállese la resistencia equivalente para (R 1, R 2 )

y (R 3, R 4, R 5) Fig. 2-13d):

120

VOLTS

R,

R3

R2

R4

(R 1 ,R 2 ) X (R 3 ,R 4 ,R 5 )

R5

10

15

40

24

60

OHMS

OHMS

OHMS

OHMS

OHMS

(R1' R2) + (R3, 6 X

R4, R5)

12

6 + 12 72

Figura 2-12. Cargas múltiples en paralelo.

18

Paso l. Hállese la resistencia equivalente paraR I y R (Fig. 2-13a):

Al utilizar el método de las combinaciones sucesivas, es posible combinar las cargas en cualquier orden. En los casos en que se conectan en paralelo dos o más cargas de resistencia igual, la resistencia equivalente es simplemente la resistencia de una de las cargas dividida entre el número de cargas. En el circuito de la figura 2-14, están conectadas en paralelo tres cargas de 10 ohms; por lo tanto, la resistencia equivalente es:

10 X 15 10 + 15

150 25

R

=

E

6 ohms Paso 2. Hállese la resistencia equivalente paraR 3 y R 4 (Fig. 2-I3b):

RE

4 ohms.

2

R3 X R4 R3 + R4 40 X 24 40 + 24 960 64 15 ohms

Paso 3. Hállese la resistencia equivalente para (R 3 , R 4 ) y R 5 (Fig. 2-13c): (R 3 , R 4 )

X R5

(R3, R4)

+ R5

R1

12 amperes

R2

8 amperes

R3

3 amperes =

R5

2 amperes

Para cada carga, la potencia consumida es:

R1 =

12 ohms 24

5 amperes

Conocemos el voltaje, la corriente y la resistencia de cada carga, de modo que la potencia consumida se puede calcular aplicando la ley de Watt: W = V XI o W = PR.

900 75

\

3.3ohms

Es posible combinar este método con cualquiera de los otros dos métodos, o con los dos, para calcular la resistencia equivalente de cargas múltiples en paralelo. Los cálculos de la potencia para los circuitos en paralelo se llevan a cabo, aplicando las fórmulas correspondientes al circuito total o a cualquier parte de él. Para el circuito de cinco cargas (Fig. 2-12), la corriente que pasa por cada carga se encuentra por la ley de Ohm:!= VIR. Con V igual a 120 volts y los valores de los resistores como se muestran en la figura 2-12, la corriente que pasa por cada carga es:

R4

15 X 60 15 + 60

Resistencia de una carg':. 10 Número de cargas 3

Fundamentos de instalaciones eléctricas

o

1440 watts

R2

Ra R4

R5

= = = =

960 watts 360 watts 600 watts

10 OHMS

240 watts

10 OHMS

10 OHMS

La potencia total es de 3 600 watts .. Figura 2-14. Resistencia equivalente de cargas iguales.

R3 40 OHMS

R4

R5

24

60 OHMS

OHMS

El cálculo de la resistencia equivalente para este circuito dio un valor de 4 ohms. El flujo e corriente en términos de la resistencia equivalente es:

I

V 120 = 4 = 30 amperes R

a La potencia total es de 120 X 30 o 3600 watts. Los diversos métodos de cálculo proporcionan una manera de comprobar las respuestas por partida doble.

R5

600HMS

b

(R 3, R 4 , R 5 1 12 OHMS

e

CIRCUITOS EN SERIE-PARALELO• Tanto !as disposiciones de la carga en serie como en paralelo se pueden utilizar en el mismo circuito. Esta combinación se conoce como circuito en serie-paralelo. Para calcular el flujo de corriente, la resistencia equivalente o la potencia en un circuito en serie-paralelo, se aplican los procedimientos para serie y paralelo por separado a las partes apropiadas del circuito. En el circuito de la figura 2- l Sa, si se calcula la resistencia equivalente de R 1 y R 2, esa resistencia más la R 3 formará un circuito en serie simple. En un circuito en serie-paralelo más complejo, se debe examinar el circuito para determinar la mejor manera de agrupar las cargas con fines de cálculo. En el ciruito que se ve en la figura 2-1 Sb, el procedimiento que se describe a continuación proporcionará un valor de la resistencia equivalente en cuatro pasos. El examen del circuito sugiere que si se encuentra la resistencia equivalente de R 1, R 2, R 3 y R 4 y, a continuación, la resistencia equivalente de R 5, R 6 y R 7 , esos dos valores equivalentes formarán un circuito en serie simple con R 8 • El procedimiento es como sigue:

RE 40HMS

Paso 1: Hállese la resistencia equivalente deR 1 y R 2 : R1 X R2

d Figura 2-13. Manera de hallar la resistencia equivalente por combinaciones sucesivas.

R1

+ R2

5 X 5 +

20 20 Circuitos eléctricos

25

100 25

RE

4 ohms

=

+ R7) X R5 (R6 + R7) + R5

=

115 X 10 115 + 10


Paso 2. Hállese la resistencia equivalente de (R 1, R 2)

+ R 4 en paralelo con R 3:

1150 125

[ (R1, R2) + R4] [ (R1' R2) + R4]

RE

X

R3 + R3

=

(4 + 40) X 80 (4 + 40) + 80

9.2 ohms

Paso 4. Súmense las resistencias equivalentes de los pasos 2 y 3 a R 8:

3520 124 28.4 ohms Paso 3. Encuéntrese la resistencia equivalente de + R 7) en paralelo con R 5:

(R 6

Paso 2

=

28.4

Paso 3

=

9.2

R8

= 150.0

=

187.6 ohms

CORTOS CIRCUITOS Y CIRCUITOS ABIERTOS• Los dos problemas más comunes en el trabajo eléctrico se conocen como cortos circuitos y circuitos abiertos. Las palabras corto y abierto se refieren a un cambio en la resistencia del circuito como resultado de un accidente, falla del equipo o falla en la instalación. El cambio en la resistencia provocado por un corto circuito o un circuito abierto es por lo común extremadamente grande y, en general, ocurre repentinamente. Cuando ocurre un corto circuito se tiene una trayectoria de baja resistencia (casi cero) para el flujo de corriente en paralelo con la carga. En la operación normal del circuito que se muestra en la figura 2-16, la corriente que fluye por la lámpara de 100 watts al cerrar el interruptor es aproximadamente de 0.83

l _ __ a R3 80 OHMS

R2

1 1 1

200HMS

R4

R6

400HMS

100 OHMS

R, 50HMS R5 10

R8

OHMS

150 OHMS

1

0 1

Figura 2-15. Circuitos en serie-paralelo.

1

Figura 2-16. Corto circuito y circuito abierto.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

a

LÁMPARA DE 100 WATTS

(RESISTENCIA DE 1 APROXIMA1 DAMENTE B 1----'"-----' 140 OHMS)

1

l,;IRCUITO ABIERTO: AL TA RESISTENCIA

b

26

CORTO CIRCUITO RESISTENCIA MENOR QUE 1 OHM

·ampere. Si se presenta un corto circuito, tal como una trayectoria A, la baja resistencia en paralelo con 1a resistencia de la lámpara conduce a una resistencia en paralelo efectiva de menos de l ohm. Esto hace que el flujo de corriente salte hasta 120 amperes o más. Cuanto esto sucede en un circuito real, automáticamente se corta el flujo de corriente por medio de un dispositivo de protección contra sobrecorriente, como se describe en el capítulo l l.

Si se presenta un circuito abierto - por ejemplo una rotura en el conductor en el punto B- se colocará una resistencia extremadamente alta en serie con la lámpara de 100 watts. El efecto es igual al de abrir el interruptor: el flujo de corriente cae hasta cero y la lámpara se apaga. Cuando se presentan cortos circuitos o circuitos abiertos, se debe hallar la causa y corregirse. En el capítulo 14 se describen los procedimientos para encontrar y corregir estos problemas.

• PREGUNTAS DE REPASO• l.

Nómbrense los cuatro elementos de un circuito.

9.

2. ¿Cuál de los cuatro elementos de un circuito realiza el trabajo? 3.

La potencia en watts es el producto de _ _ _ __

--------Y---------4. ¿Por qué el valor de la corriente queda elevado al cuadrado (/2) en la fórmula de potencia P =/2/1(!

El circuito que se muestra en .la pregunta 8 es un circuito en serie. Contéstese lo que sigue: a.

¿Cuánta corriente fluye por cada resistencia?

b.

De acuerdo con la ley del voltaje de Kirchhoff, ¿a cuánto será igual la suma de los voltajes alrededor del circuito?

c.

¿Cuánto del voltaje de la fuente usará R 3?

5. ¿Por qué el valor del voltaje queda elevado al cuadrado (V2) en la fórmula de la potencia P = V2/R? 6.

Las sustancias químicas que se usan para producir la eletricidad en una celda (o pila) determinan el · - - - - - - - - de salida.

7.

Las pilas para formar baterías se combinan para incrementar _ _ _ _ _ _ _ o - - - - - - -

8. ¿Cuál es la diferencia entra las celdas primarias y las secundarias? R,

R2

10 OHMS

15 OHMS

R4

R3

R4

200 OHMS

300 OHMS

El circuito que se muestra arriba es un circuito en paralelo. Dése respuesta a lo que sigue: a.

¿Cuánta corriente fluye por cada resistor?

b.

¿Cuál es el flujo de corriente en el punto A?

c.

¿Cuál es la resistencia equivalente de R 1, R 2, R 3 y R4?

d.

¿Cómo se puede utilizar la respuesta a la pregunta b con el fin de comprobar la respuesta a la pregunta c?

50HMS 30 OHMS

R2

150 OHMS

A

IO.

R3

R, 100 OHMS

Circuitos eléctricos

27

3

CORRIENTE ALTERNA

,.

, o

• INTRODUCCIÓN•

NORTE MAGNÉTICO

La forma de electricidad que las compañías que sumistran el servicio generan y distribuyen se llama corriente alterna o ca. Virtualmente, todos los circuitos que instalan los electricistas usan corriente alterna. Este capítulo da a conocer al lector qué características especiales tiene la corriente alterna. El estudiante aprenderá lo que la corriente alterna puede hacer y cómo lo hace. Por supuesto, existe más acerca de los circuitos eléctricos y la corriente alterna que lo que este capítulo y el anterior pueden cubrir, pero los aspectos esenciales que se encuentran aquí le darán una base sólida para lo que sigue. El esfuerzo que haga por entender los circuitos eléctricos y la corriente alterna le beneficiarán en su trabajo futuro.

• MÁQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA• Magnetismo Algunos materiales como el hierro, el níquel y el cobalto, tienen una propiedad única que les permite magnetizarse. En particular, el hierro y las aleaciones de hierro muestran fuertes propiedades magnéticas. El magnetismo es una fuerza que hace· que los materiales con cualidades magnéticas experimenten atracción o repulsión, de acuerdo con un conjunto definido de reglas. La propia Tierra es un imán gigante (Fig. 3-1) y se ha tomado como fuente de los nombres que se dan a los dos polos de fuerza de los imanes. Uno de los polos magnéticos de la Tierra está cerca del Polo Norte geográfico verdadero y el otro polo magnético, cerca del Polo Sur geográfico de la Tierra. Si se deja que un trozo largo de material magnético se mueva con libertad suspendido de un hilo o flotando en un líquido, el material se alineará por sí mismo de modo que; cada uno de sus extremos apunte hacia uno de los polos magnéticos de la Tierra. El extremo que apunta hacia el polo norte magnético se conoce como polo norte del imán y el que apunta hacia el sur es el polo sur del imán. En algunos imanes y en los dibujos estos extremos se marcan como N y S, respectivamente. DEMOSTRACIÓN DE LAS LÍNEAS DE FUERZA • Unas cuantas demostraciones sencillas pueden mostrar la forma de la zona de fuerza magnética y la manera en que interactúan los polos magnéticos. Los materiales necesarios son: Dos imanes permanentes en barra Una brújula magnética Alrededor de 1/2 taza de limaduras de hierro finas Un trozo de gis (clarión o tiza)

Figura 3-1.

La Tierra como un imán.

Si los extremos de los imanes no están marcados con N y S, puede usarse la brújula con el fin de identificar los polos y marcar los imanes con el gis. Trabájese con los imanes uno por uno. Paso J. Colóquense uno de los imanes y la brújula como se muestra en la figura 3-2. Paso 2. Acérquese la brújula al imán hasta que el indicador de aquélla gire y quede en una posición aproximadanente paralela al imán. Paso 3. El extremo norte del indicador está apuntando hacia el sur del imán. Márquese ese extremo con una S. Paso 4. Márquese el otro extremo del imán con una N.

N

S

1 Figura 3-2. imán.

Identificación de los polos magnéticos usando un

Corriente alterna

29

Paso 5. Repítase este procedimiento con el otro imán y márquense también sus extremos.

LIMADURA DE HIERRC

Se pueden utilizar los imanes marcados para "sentir" las líneas de fuerzas magnéticas. Cuando el extremo N de uno de los imanes se acerca al extremo marcado S del otro imán, se "siente" la atracción entre estos polos, ya que los imanes se pegan. También puede sentirse la fuerza de repulsión al intentar unir los extremos con la misma polaridad. Es posible ver, indirectamente, la fuerza magnética que se sintió en esta demostración, si se utilizan limaduras de hierro.

Paso l. Colóquese uno de los imanes sobre una superficie plana. Póngase una hoja de papel sobre el imán. Paso 2. Espolvoréense las limaduras de hierro lentamente sobre el papel. Las limaduras se moverán para formar el patrón de la figura 3-3. Este patrón recibe el nombre de campo magnético del imán.

Figura 3-4.

Paso 3. Levántese el papel del imán y regresense las limaduras al recipiente.

Paso 6. Repítase este procedimiento pero, colocando ahora los imanes con los polos iguales uno frente al otro. El patrón será como el que se muestra en la figura 3-5.

Paso 4. Colóquense los dos imanes sobre la misma recta horizontal con los polos opuestos uno frente al otro, pero lo suficientemente separados como para que los imanes no tienáan a pegarse. Paso 5. Colóquese una vez más el papel sobre los imanes y espolvoréense las limaduras sobre él. Las limaduras se moverán para formar el patrón de la figura 3-4.

LIMADURAS DE HIERRO

Líneas de fuerza entre polos opuestos.

Se deben recordar cuatro hechos importantes respecto de la demostración con los imanes: l. Los polos magnéticos opuestos se atraen. 2. Los polos magnéticos iguales se repelen. (A) PATRÓN QUE SE TOMA ENTRE POLOS MAGNÉTICOS DIFERENTES LIMADURAS DE HIERRO . LIMADURAS DE HIERRO

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Figura 3-3. 30

LIMADURAS DE HIERRO

Campo magnético de un imán en barra.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

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LIMADURAS DE HIERRO

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(8) PATRÓN QUE SE TOMA ENTRE POLOS MAGNÉTICOS IGUALES

Figura 3-5

Líneas de fuerza entre polos iguales.

3. Las líneas de fuerza siguen una trayectoria curva desde uno de los polos hasta el otro. 4. El patrón de las limaduras mostró que los campos magnéticos son más intensos cerca de los polos. La teoría molecular del magnetismo proporciona una explicación relativa a la fuerza que se sintió en la demostración con los imanes y la que hizo que las limaduras formaran patrones definidos. De acuerdo con esta teoría, cada molécula de material magnético es respecto a sí misma un imán diminuto. El lector recordará, de lo visto en el capítulo 1, que una molécula es la partícula más pequeña de cualquier material que todavía conserva todas las características de tal material. Cuando un trozo de material -por ejemplo, el hierro-no está magnetizado, estos diminutos imanes moleculares están dispuestos de una manera fortuita tal, que la fuerza magnética de cada molécula tiende a ser cancelada por la fuerza de otra (Fig. 3-6). Entonces, el efecto global es que el trozo de material no muestra propiedades magnéticas. Si se puede aplicar una fuerza a este material que haga que las moléculas se alineen de modo que todos los puntos N queden en una dirección, y todos los S en otra (Fig. 3-7), entonces el material mostrará las propiedades magnéticas de atracción y repulsión de los demás imanes. En algunos materiales, como los imanes que se usaron en la demostración, una vez que las moléculas quedaron alineadas, permanecerán alineadas por mucho tiempo. En muchos casos, estos imanes duran años, sin una disminución en la intensidad magnética que pueda notarse. Por supuesto, esta es la razón por la que se conocen como imanes permanentes. En otros materiales, las moléculas permanecen alineadas sólo mientras se encuentre presente una fuerza que las .nantiene con esa alineación. Tan pronto como se elimina esta fuerza, el magnetismo cae hasta uq nivel bajo y pronto desaparece. La fuerza que alinea las moléculas es la electricidad y estos imanes se conocen como electroimanes.

Figura 3-7.

Patrón molecular en un material° magnetizado.

gas y polos diferentes se atraen; cargas y polos iguales se repelen. Los primeros experimentadores en electricidad observaron esta semejanza y, por consiguiente, buscaron un eslabón entre la electricidad y el magnetismo. Se descubrió el primer eslabón al encontrarse que una corriente eléctrica que fluye por un alambre produce un campo magnético alrededor de ese alambre. La forma del campo magnético que existe alrededor de un alambre que lleva corriente difiere del que se encuentra alrededor de un imán. Las líneas de fuerza alrededor del alambre son circulares y tienen dirección (Fig. 3-8). El campo magnético que existe alrededor de un solo conductor es demasiado débil para tener algún valor práctico; por tanto, tuvo que hallarse una manera para reforzarlo. En primer lugar se encontró que si se formaba una gaza o una espiral con el alambre, todas las líneas de fuerza magnéticas pasarían por el centro de la gaza y se reforzarían entre sí (Fig. 3-9). En seguida se observó que las líneas de fuerza magnéticas pasan con mayor facilidad a través de un material magnético que a través del aire. En consecuencia se agregó una barra de hierro entre varias gazas para formar una bobina. Al fluir una corriente por LÍNEAS DE FUERZA MAGNÉTICAS

INDICACIÓN DE LA BRÚJULA

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CONDUCTOR

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Inducción ELECTROIMANES• El estudiante probablemente ha observado por ahora que la acción de las cargas eléctricas y la de los polos magnéticos siguen reglas similares. Car-

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FLUJO DE LA CORRIENTE

Figura 3-6.

Patrón molecular en un material no magnetizado.

Figura 3-8.

Líneas de fuerza alrededor de un alambre recto. Corriente alterna

31

BOBINA

UNA SOLA GAZA

LÍNEAS DE FUERZA BRÚJULA

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BOBINA DE ALAMBRE

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FLUJO DE LA CORRIENTE

Figura 3-9. alambre.

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BRÚJULA

Líneas de fuerza alrededor de una gaza de

el alambre, la barra se magnetiza; adquiere un polo norte y un polo sur, y puede atraer o repeler a otros materiales magnéticos. Esta acción es exactamente la misma que la de los imanes en barra que se usaron al principio de este capítulo, excepto por una diferencia importante. Se puede iniciar o detener la acción magnética de la barra haciendo pasar o suspendiendo el paso de la corriente eléctrica por la bobina (Fig. 3-10). La fuerza se vuelve útil cuando se le puede controlar. La combinación de la bobina de alambre y la barra o núcleo de hierro hacen que se pueda controlar la fuerza. El principio eléctrico de inducción se pone en uso práctico en los transformadores, generadores, motores, solenoides, relevadores y vibradores. Al analizar el magnetismo y la inducción se utiliza con frecuencia el término polaridad. Un material o un dispositivo tiene polaridad cuando tiene puntos en los que existen fuerzas opuestas. Un imán tiene polaridad porque tiene un polo norte y uno sur. Una batería tiene polaridad porque tiene una terminal positiva y una negativa. Los dispositivos electromagnéticos poseen tanto polos eléctricos positivos y negativos como polos magnéticos norte y sur. Una propiedad especial de los dispositivos electromagnéticos es que estos polos se pueden intercambiar o invertir, bajo ciertas condiciones que se describen posteriormente en este capítulo. Si se dice que la polaridad de un voltaje es opuesta a la de otro, simplemente se quiere dar a entender que la dirección de la corriente que fluye producida por uno de los voltajes es opuesta a la 32

CAMPO MAGNÉTICO

Fundamentos de instalaciones eléctricas

o

dirección de la corriente producida por el otro. Si se afirma que se invierte la polaridad de un voltaje, se quiere dar a entender que se invierten los polos positivos y negativo y, como consecuencia, se invierte la dirección del flujo de corriente. Para comprender mejor el efecto que la inducción tiene sobre un circuito, examinemos lo que sucede en un electroimán cuando se hace pasar una corriente o se suspende

ce

FUENTE DE DE 120 VOLTS

Figura 3-10.

Circuito básico de un electroimán.

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li

su paso. Supóngase que se tiene un electroimán, una fuente de ce de 120 volts y un interruptor conectados como se muestra en la figura 3-10. Las bobinas que se usan en los electroimanes ofrecen cierta resistencia al flujo de la corriente continua. Se supondrá que la bobina del circuito de prueba del ejemplo tiene una resistencia de 15 ohms. Con la ley de Ohm se puede calcular el flujo de corriente en el circuito:

I

= RV

120 15

8 amperes

Cuando se cierra el interruptor, empieza a fluir la corriente por la bobina. Tan pronto como empieza a fluir la corriente, se empieza a desarrollar un campo magnético alrededor de la bobina. Mientras se está desarrollando el campo magnético, las líneas de fuerza que rodean cada vuelta de .alambre pasan por las demás vueltas e inducen un voltaje. Cuando las líneas de fuerza se están desarrollando hacia afuera, la polaridad del voltaje inducido en las vueltas de la bobina se opone al de la batería. Este voltaje inducido hace que fluya corriente en oposición a la de la batería, lo cual, a su vez, hace que el campo se desarrolle más lentamente. Entonces, las líneas de fuerza se cortan más lentamente, reduciendo así la corriente de oposición. En corto tiempo, pero que se puede medir, el voltaje de la batería vence la oposición de la bobina. El flujo de corriente en el circuito ahora es de 8 amperes. En este instante, el campo alrededor de la bobina ya no se está desarrollando y no se induce voltaje que haga fluir corriente en oposición a la de la batería. Mientras el interruptor permanezca cerrado, en el circuito existirá una condición estable de voltaje, corriente y resistencia. Sin embargo, cuando se abre el interruptor, ocurre una acción similar en sentido contrario: se suspende el flujo de corriente de la batería y el campo magnético que se encuentra alrededor de la bobina empieza a desplomarse. Una vez más, conforme las líneas de fuerza pasan entre las gazas de alambre, se induce un voltaje y sigue fluyendo una corriente. Este voltaje inducido se opone al del campo magnético en desarrollo y tiene la misma polaridad que el voltaje de la batería. De hecho, la bobina intenta mantener fluyendo la corriente como sucedía en la condición estable. Sin entrada de energía al circuito, el campo magnético alrededor de la bobina se desploma y la corriente deja de fluir. Nótese que sólo se induce un voltaje en la bobina cuando el flujo de corriene está cambiando. Se' puede definir la inductancia como la capacidad de un conductor para inducir un voltaje en sí mismo al cambiar el flujo dt corriente. La unidad de inductancia es el henry, nombraQa así, en honor de Joseph Henry, fisico americano. El símbolo

para la inductancia es L. Una bobina tiene una "inductancia" de 1 henry cuando se induce un voltaje de 1 volt por una rapidez uniforme de cambio en la corriente de 1 amnere por segundo. Al estudiar el circuito de prueba (Fig. 3-10), es importante recordar que cuando se cerró el interruptor, la bobina actuó para oponerse al flujo de la corriente. Al abrirse el interruptor, la bobina actuó para oponerse a la interrupción del flujo de corriente. La inductancia es esa propiedad de un circuito que se opone a cualquier cambio en la corriente'. Esta característica d¡;: los dispositivos inductivos para comprender lo relativo al factor de potencia se analiza en la sección Características de la corriente alterna.

Generadores Un químico y fisico inglés llamado Michael Faraday ( 1791-1867) descubrió otro eslabón entre el magnetismo y la electricidad. Encontró que podía hacer que fluyera una corriente eléctrica en un alambre al moverlo a través del campo de un imán. Se dobla un imán en barra en forma de U para obtener el llamado imán de herradura. En esta forma, los polos norte y sur se acercan más y las líneas de fuerza magnéticas se concentran en el espacio de en medio. Si se mueve un conductor hacia abajo a través del espacio que se encuentra entre los polos, se induce un voltaje en el alambre y fluirá corriente. Sólo fluirá la corriente en tanto se esté moviendo el conductor. El movimiento del conductor hacia arriba, a través del mismo espacio, inducirá nuevamente un voltaje y fluirá corriente. El flujo de la corriente será en la dirección opuesta (Fig. 3-11 ). Si el conductor se mueve de manera continua hacia arriba y hacia abajo entre los polos del imán, primero fluirá la corriente en una dirección y después en la dirección opuesta. Para inducir un voltaje en el conductor, éste d~be moverse a través de las líneas de fuerza magnéticas. De hecho, el conductor debe cortar las líneas. Si el conductor se mueve en forma lateral, de modo que no corte líneas de fuerza alguna, no fluirá corriente. La importancia real del descubrimiento de Faraday se apoya en el hecho de que proporciona una manera práctica de generar electricidad. Mover un conductor a través de un campo magnético requiere energía mecánica. Se puede obtener esa energía del carbón, el petróleo o la potencia del agua. De esta manera, la energía que se encuentra en los combustibles convencionales puede convertirse en energía eléctrica. Durante los últimos años se ha sumado la energía nuclear a la lista de combustibles con los que puede generarse la electricidad. Corriente alterna

33

A

A

A

MOVIMIENTO

l

LA LÁMPARA DE PRUEBA PARPADEA

Figura 3-11.

34

LA LÁMPARA DE PRUEBA NO PARPADEA

Flujo de corriente en un campo magnético.

Aun cuando no se alteraron los principios básicos, se necesitaron muchos avances y refinamientos para llevar las observaciones de Faraday a los generadores eléctricos prácticos. En lugar de una sola gaza de alambre que se mueve a través del campo magnético, se desarrolló un dispositivo, llamado armadura (Fig. 3-12). La armadura es un núcleo de láminas de hierro montadas en un eje sobre la cual se devanan muchas vueltas de alambre. A la armadura se le da una forma para que se ajuste estrechamente entre los polos magnéticos. Los extremos de los polos se curvan para hacer que la armadura gire incluso más cerca. Esto hace que las vueltas de alambre de la armadura corten las líneas de fuerza en sus puntos de máxima intensidad. Debido a que la energía eléctrica se induce en la armadura, se utilizan unos contactos deslizantes -llamados

Figura 3-12.

B

Armadura típica de un generador de ca.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

•

anillos rozan tes o colectores- para hacer que esta energía fluya hacia afuera de la armadura giratoria. Los extremos del alambre envuelto en la armadura se conec tan a los anillos metálicos montados en el eje de giro de la armadura. Unos contactos del tipo de resorte que están montados en la parte estacionaria del generador se oprimen contra estos anillos giratorios y conducen así a-· la energía eléctrica hacia afuera del generador. En virtud de que los contactos estacionarios se frotan contra los anillos colectores, éstos se conocen como escobillas. En la actualidad se utilizan enormes generadores en las plantas de generación de electricidad. En algunos, las armaduras del generador son tan grandes como un vagón de ferrocarril. La mayor parte de las plantas generadoras utilizan carbón, petróleo o combustibles nucleares para generar vapor. El vapor, a su vez, impulsa una turbina que hace girar estas armaduras gigantescas. También se fabrican generadores más pequeños para salidas de potencia más bajas. Éstos varían desde generadores impulsados por motores diese!, que actúan como plantas de emergencia para edificios de hospitales y oficinas, hasta los pequeños generadores que activan linternas de mano. Sin importar el tamaño o propósito de un generador, la acción de la armadura giratoria produce potencia eléctrica en una forma distintiva. FORMA DEL VOLT AJE Y CORRIENTE AL TERNOS •Para entender por qué la corriente alterna tiene su forma distintiva, a continuación se aprenderá cómo se induce el voltaje en una sola vuelta de alambre conforme gira entre los polos magnéticos del generador. En primer lugar, se considerará la forma general de la potencia generada y, a continuación, se explicará con

más detalle el proceso de generación con el fin de ver · "6mo se forma la onda de salida. A medida que una vuelta de alambre se mueve hacia y a través de la posición que se muestra en la figura 3-13a, las lineas de.fuerza se están cortando casi a ángulos rectos. En esta zona, el voltaje inducido en el devanado y el flujo de corrieate resultante son máximos. Cuando la vuelta se ha movido alrededor de 90° (Fig. 3-13b), ambos lados de la espira se mueven casi paralelos a las líneas de fuerza. · En esta ubicación poco o ningún voltaje se genera en la vuelta. Durante los siguientes 90° de rotación, cada rama de la vuelta se mueve hacia la posición que provoca el máximo voltaje inducido. Sin embargo, existe una diferencia: las dos ramas de la vuelta están cortando las líneas de fuerza en la dirección opuesta. Esto hace que se invierta la polaridad del voltaje inducido y la corriente fluye en la ilirección opuesta. A partir de esto se puede ver que la salida de un generador no será de un voltaje constante, como lo es la salida de una batería. La salida del generador cambia en magnitud y polaridad constantemente, conforme gira la armadura. Para ver qué forma toma esta salida, se trazará la gráfica de la salida en varios puntos, conforme se hace girar una vuelta de la armadura. Para simplifü:ar, se representará la posición de la armadura con una sola recta. Sobre la recta de la derecha se indicará el voltaje y l¡i polaridad. Transcurre un cierto tiempo para que la

N

N

s

s

a

b

Figura 3-13.

Flujo de corriente en una sola vuelta giratoria.

armadura gire, por tanto se marcará el ángulo que forma la armadura sobre la recta de la derecha, para mostrar la relación de los cambios con el tiempo. Conforme la recta que representa la vuelta gira en sentido contrarto al movimiento de las manecillas del reloj, la altura de la punta de la flecha por encima de la línea de partida representa la intensidad del voltaje inducido. Si se sitúa este punto a la derecha, arriba del ángulo apropiado, estos puntos situados mostrarán la manera en la que varía el voltaje durante una revolución. Supóngase que las líneas de fuerza magnéticas van de la parte superior hacia la inferior de la página (el polo norte del imán arriba del círculo de rotación de la armadura; el polo sur abajo). El voltaje inducido en la vuelta en cada posición es como sigue (Fig. 3-14): l. Las líneas de fuerza pasan a través de la vuelta. No se induce voltaje alguno. 2. A 45°, la vuelta corta las líneas de fuerza,pero no ha alcanzado todavía el ángulo máximo de corte. Se induce algún voltaje. 3. A 90°, la vuelta corta las líneas de fuerza formando el ángulo más pronunciado. Se induce el voltaje máximo. 4. A 135° la condición es semejante a la que se tiene a 45°. El voltaje cae desde un máximo hasta un nivel más bajo. 5. A 180°, una vez más las líneas de fuerza pasan a 1raves de ta vuelta. No se induce voltaje alguno. 6. A 225° la vuelta corta una vez más a las líneas de fuerza un poco, pero ahora la vuelta se mueve a través de las líneas de fuerza en la dirección opuesta. Se induce un voltaje de polarización opuesta. 7. A 270°, la vuelta corta las líneas con eficiencia máxima, como a 90°, pero todavía con polaridad opuesta a la que corresponde a 90°. 8. A 315°, el voltaje inducido ha caído jesde el valor pico, pero todavía se induce algún voltaje. 9. A 360°, o Oº, se ha regresado al punto de donde se partió. No se induce voltaje alguno. Una rotación completa de la armadura representa un ciclo del voltaje de salida. La velocidad de rotación de la armadura determina la rapidez con la que se repite el ciclo.

Aun cuando sólo se han situado nueve puntos, se han unido por medio de una línea curva, en lugar de una recta. Si el estudiante coloca una regla entre los puntos que corresponden a Oº y 90º verá que la salida a 45° no cae sobre esa recta. Se debe trazar una curva para unir los puntos correspondientes a Oº, 45° y 90°. Si se situaran más puntos, la forma completa de la curva sería como la que se muestra. Corriente alterna

35

POSICIÓN DE LA ARMADURA

VOL TAJE DE SALIDA

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Una curva de esta forma se conoce como curva senoidal. El nombre se refiere a una de las funciones trigonométricas de un triángulo rectángulo. El ángulo, en este caso, es el ángulo de rotación de la armadura. La hipotenusa es la recta que representa la armadura. Esta recta tiene la misma longitud en todo ángulo. La razón con el lado opuesto a la hipotenusa varía entonces en la misma forma que el propio lado opuesto. El lado opuesto es una recta vertical bajada de la punta de la flecha a la recta base (Fig. 3-15). A 0° el lado opuesto tiene una longitud O, por tanto, el seno de Oº es O. A 90° la hipotenusa y el lado opuesto tienen la misma longitud, por tanto, la razón es 1: 1 es decir, l. En la figura 3-15 se muestra la razón para algunos puntos intermedios. GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA•Los generadores de corriente continua operan exactamente igual que los generadores de ca. La salida de ce se obtiene conmutando la salida de la armadura cada medio ciclo para invertir la polaridad. El dispositivo que realiza la conmutación se llama conmutador. La salida de un generador de ca se obtiene por la armadura a través de los anillos rozantes. Las escobillas montadas en el armazón del generador mantienen un contacto continuo con los anillos rozantes conforme gira la armadura. Para obtener una salida de ce, los anillos se reemplazan por segmentos semicirculares separados con material aislador entre ellos. Cada segmento se conecta a uno de los extremos de la vuelta giratoria. Los segmentos se colocan en la armadura de modo que la salida se conmute cada 180° de rotación (Fig. 3-16). En consecuencia, la corriente que fluye a través de las escobillas siempre tiene la misma dirección. Las armaduras reales tienen muchas vueltas de alambre y los conmutadores reales tienen muchos segmentos. Sin embargo, el principio es el mismo. Los dos segmentos del conmutador que están haciendo contacto con las escobillas siempre tienen la misma polaridad en el instante del contacto. La salida de un generador de ce no es una ce estable, como lo es la de una batería. Por el contrario es una ce pulsante. La polaridad (dirección del flujo de corriente) de la salida no cambia, pero el nivel del voltaje varía. Se puede suavizar esta variación en la salida por medio de un proceso llamado: filtración. Este proceso se describe en los párrafos relativos a la capacitancia, al final de esta sección.

Transformadores s Figura 3-14.

36

Generación de un ciclo de corriente alterna.

Fundamentos de instalaciones eléctncas

•

Nuestro estudio acerca de los generadores mostró que la energía producida por una armadura giratoria en un campo magnético cambia constantemente en amplitud y,

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L

A= 15°

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A= 45°

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A= 60°

...:_ = 0,8660 e

A= 75°

-e

PRIMER MEDIO CICLO, LA SEGUNDO MEDIO CICLO, LA CORRIENTE FLUYE DE CORRIENTE FLUYE DE A HACIA B - - - BHACIAA VUELTA DE LA ARMADURA

0,7071

a

A

1

L

+

+ VOL TAJE DE SALIDA

a

1

A

Figura 3-15.

a

= 0,9659

Valores de la onda senoidal.

periódicamente, cambia en la dirección del flujo. Si se aplica esta energía -corriente alterna- a dispositivos inductivos, se puede cambiar o transformar la energía aplicada de diversas maneras. Estas transformaciones nos permiten· hacer muchas cosas que facilitan el uso de la electricidad así como su distribución a través de las líneas. Los dispositivos inductivos que hacen posibles estas cosas son los transformadores. INDUCTANCIA MUTUA• Las líneas magnéticas de fuerza que se desarrollan y contraen alrededor de una sola bobina no sólo inducen un voltaje en la propia bobina, sino que también pueden inducir un voltaje en otra bobina (Fig. 3-17). Para obtener una eficiencia máxima, los dos arrollamientos se devanan sobre un núcleo común (Fig. 3-18). Consideremos cómo trabaja un transformador en un circuito sencillo (Fig. 3-19). Se conectará una bobina a una fuente de potencia y la otra a una lámpara. En la figura 3-19 se muestra el símbolo convencional para un transformador de dos bobinas. Las rectas entre los símbolos de las bobinas indican que el transformador tiene un núcleo de láminas de hierro. La bobina -o devanado- que se conecta a la fuente de voltaje se conoce como: devanado primario. La bobina que se conecta a la carga se llama devanado secundario (para abreviar, se les llama el primario y el secundario).

Figura 3-16.

Conmutación en el conmutador.

Al cerrar el interruptor A se aplica una corriente alterna al primario. Considérese la forma en que cambian las líneas de fuerza en un ciclo completo del voltaje de la fuente. Durante la mitad A del ciclo, la polaridad del voltaje aplicado al primario es como se muestra en la figura 3-19 y la corriente fluye en la dirección de la flecha. Esto hace que se desarrolle el campo magnético alrededor del primario. El cambio en la magnitud del voltaje aplicado hace que el campo se desarrolle lentamente al princi-

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I

I

I

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1 1

1

1 1 1 \ \

\

Figura 3-17. inductancia mutua entre bobinas. Corriente alterna

37

N A B

A

1 s

Figura 3-18.

Transformador de núcleo de hierro.

pio, en seguida más rápidamente conforme se va llegando al valor pico, después menos y menos rápido hasta el voltaje O. El campo se ha desarrollado al máximo. La rapidez cambiante a la que se está desarrollando el campo primario significa que el voltaje inducido en el campo secundario se incrementa lentamente al principio, después más rápidamente conforme se va llegando al valor pico, en seguida con menor y menor rapidez. En otras palabras, el voltaje inducido en el campo secundario tiene la misma forma que el voltaje del campo primario. La dirección del flujo de corriente en el primario no cambia y las líneas de fuerza en el primario tienen la misma polaridad durante este medio ciclo. Nótese que las líneas de fuerza que inducen los voltajes secundarios tienen la polaridad opuesta. Esto significa que el voltaje secundario tiene polaridad opuesta y el flujo de la corriente secundaria es opuesto al de la primaria. El medio ciclo del voltaje y la corriente en el secundario es opuesto, en dirección del flujo y magnitud, al del voltaje y la corriente en el primario. En el segundo medio ciclo se repite la acción del primero con la dirección del flujo de la corriente invertida. Las polaridades se invierten y, una vez más, el segundo medio ciclo en el devanado secundario es como una imagen en un espejo del voltaje de la fuente. Esta acción continuará mientras permanezca cerrado el interruptor. Si el secundario del transformador tiene exactamente el mismo número de vueltas que el primario, el voltaje en el secundario es igual que el del primario. Si se supone que el voltaje de la fuente es de 120 volts y la carga del secundario es llna lámpara de l 00 watts se puede calcular el flujo de corriente en el circuito:

1

100 = -W V = -120 = O.83 ampere

Entonces, el flujo de corriente en el circuito secundario es de 0.83 ampere. Esta carga del secundario determina el flujo de corriente en el primario. El flujo de corriente en el primario también es de 0.83 ampere. Si se abre el interruptor B para apagar la lámpara e interrumpir el flujo de corriente, el flujo de corriente en el primario también 38

l

N

Fundamentos de instalaciones el~ctricas

PRIMARIO

SECUNDARIO

LAS FLECHAS Y LA POLARIDAD SON PARA EL MEDIO CICLO A

Figura 3-19.

Circuito de inductancia mutua.

caerá hasta cero. Análogamente, si se agrega una segunda lámpara de 100 watts en paralelo en el secundario, éste requerirá un flujo de corriente de 1.66 amperes y, el flujo de corrieQte en el primario también se incrementará hasta este valor. El flujo de corriente en los circuitos primario y secundario del transformador queda determinado por las necesidades de la carga colocada en el circuito secundario. Existen algunos aspectos prácticos que deben considerarse en los circuitos de los transformadores; éstos no son dispositivos perfectos; Se tienen algunas pérdidas de potencia en los transformadores, de modo que el flujo de corriente en los circuitos primario y secundario nunca es exactamente el mismo. Cuando se abre el circuito secundario, el flujo de corriente en el primario en realidad no cae hasta cero. Fluye una pequeña corriente en el primario, incluso sin carga en el secundario. Además, los transformadores, como otros dispositivos, se fabrican para manejar diferentes cargas máximas. Por ejemplo, el tamaño del alambre usado en los devanados primario y secundario debe ser el apropiado para el voltaje y corriente con los que se va a usar el transformador. Los transformadores se fabrican en muchos tamaños y formas, para manejar 350 000 volts o más en las líneas de alta tensión de las companías, o para manejar tan poco como 8, 12 o 24 volts para los timbres de puertas. TRANSFORMADORES ELEVADORES Y REDUCTORES• El transformador que se ha considerado hasta

ahora tuvo el mismo número de vueltas tanto en el arrollamiento primario como en el secundario. Este tipo de transformador se llama transformador uno a uno o de aislamiento. Uno a uno significa que el voltaje en el secundario es igual al voltaje en el primario. Lo de aislamiento describe el uso principal de un transformador uno a uno: no se tiene conexión directa mediante alambre del secundario a la fuente de potencia. Los transformadores de este tipo se usan a veces para evitar un choque o daño a los instrumentos, al aislar la carga en el secundario de la fuente de potencia. Sin embargo, es mucho más común que los transformadores de potencia tengan números de vueltas diferentes en los devanados primario y secundario. La razón es que se puede aumentar o disminuir el voltaje en el devanado secundario al cambiar el número de vueltas. Si el secundario tiene el doble de vueltas de las que tiene el primario, el voltaje inducido en el secundario será el doble del que se tenga en el primario. Si el secundario tiene la mitad de las vueltas del primario, el voltaje en el secundario será la mitad del correspondiente al primario. Para expresar esto de otra manera, el voltaje inducido en el arrollamiento secundario de un transformador es proporcional a la razón de las vueltas en el primario a las vueltas en el secundario. Por lo común, esto se menciona como razón entre las vueltas. Si el secundario tiene más vueltas que el primario, el dispositivo se conoce como transformador elevador. Si el secundario tiene menos vueltas que el primario, el dispositivo es un transformador reductor. Nótese que los términos elevador y reductor se aplican exclusivamente al voltaje. De hecho, el flujo de corriente en el secundario se mueve en la dirección opuesta. Suponiendo que la carga en el circuito sigue siendo la misma, si se duplica el voltaje, la corriente se reducirá a la mitad. Si el voltaje se reduce a la mitad, la corriente se duplicará. En otras palabras, en un transformador elevador o reductor, la potencia disponible en los circuitos primario y secundario es la misma. Se puede cambiar el circuito de prueba del transformador del ejemplo con el fin de mostrar cómo funciona lo

PRIMARIO

SECUNDARIO

anterior. En primer lugar, reemplacemos el transformador uno a uno por un transformador uno a dos (Fig. 3-20). Con 120 volts aplicados al primario, el voltaje en el secundario se convierte en 240 volts. Con la misma carga de 100 watts, calculemos la corriente en el secundario: I

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~~~

V

Para que el primario suministre 100 watts de potencia al secundario, se deben tener 0.83 ampere a 120 volts en el primario. Si se utiliza un transformador reductor(Fig. 3-21), los requerimientos de potencia del primario y secundario serán iguales. La corriente en el secundario será de 1.66 amperes a 60 volts. La corriente en el primario seguirá siendo de 0.83 ampere. Por el momento, puede parecer que no se obtiene ventaja alguna al usar transformadores elevadores o reductores. Sin embargo, si se recuerdan algunas relaciones básicas, resulta fácil comprender la ventaja de la transformación de potencia. La potencia es el producto del voltaje de la corriente ( P = V X I). El voltaje es la presión eléctrica. La corriente es flujo de electrones. Los transformadores nos permiten elegir el término predominante en la ecuación de la potencia. Por la ley del voltaje de Kirchhoff se sabe que la caída de voltaje a través de cualquier carga es igual al flujo de corriente que pasa por la carga multiplicado por 1a resistencia de la misma (V= IX R). La potencia eléctrica se debe llevar a través de largas distancias, desde las estaciones generadoras hasta los pueblos y ciudades eri donde se utiliza. Para distancias medidas en kilómetros (o millas), la resistencia de los cables conductores se transforma en una carga significativa. Si se tuviera que transmitir la potencia a altos niveles de corriente, se consumirían grandes cantidades de potencia en la caída de voltaje en la línea. Los transformadores permiten elevar el nivel del voltaje y reducir la corriente de modo que se conserve la energía, manteniendo las pérdidas en las líneas tan bajas como sea posible. Los transformadores

PRIMARIO

Circuito de un transformador elevador.

SECUNDARIO

RAZON DEVUELTAS 1:::!

RAZÓN DEVUELTAS 1:2

Figura 3-20.

= 0.416 amperes

Figura 3-21.

Circuito de un transformador reductor. Corriente alterna

39

elevadores en la estación generadora elevan los niveles de voltaje hasta 350 000 volts o más. La disminución correspondiente en el flujo de corriente que acompaña a este aumento en el voltaje permite que se transmitan grandes cantidades de potencia con pocas pérdidas en las líneas. No se puede utilizar este voltaje tan alto en los hogares o talleres. Por esto, al final de la línea de transmisión se usan transformadores reductores para reducir el voltaje a unos cuantos cientos de volts. El incremento en la corriente que acompaña a la reducción en el voltaje suministra la potencia que necesitan los usuarios. TRANSFORMADORES DE DEVANADO MULTIPLE • Además de incrementar o disminuir el voltaje entre los devanados primario y secundario, los transformadores pueden suministrar dos o más voltajes secundarios por medio de devanados secundarios múltiples o devanados con derivaciones. El sistema de distribución de potencia que proporcionan tanto potencia a 120 como a 240 volts para los hogares usa un devanado múltiple en el secundario. El transformador para postes que entrega la potencia generada por las compañías a un asentamiento urbano, por lo común tiene alrededor de 4 000 volts en el primario. El secundario reductor puede estar formado por dos devanado independientes o por un devanado con una derivación en el centro, dependiendo del servicio que se suministre. Si las casas o apartamentos cuentan con un servicio de dos alambres de 120 volts, cada devanado del secundario puede suministrar potencia a un grupo diferente de usuarios (Fig. 3-22). Cuando a las casas o apartamentos se les da servicio de 240 volts con tres alambres, los dos devanados secundarios se conectan entre sí y un alambre común a los dos devanados, más un alambre que sale del otro extremo de cada devanado. Constituyen las líneas de potencia de entrada trifilar (Fig. 3-23).

120 VOLTS LÍNEA DE POTENCIA DE LA COMPAI\IÍA

240 VOLTS - - - - - AL EXTREMO USUARIO 120VOLTS

Figura 3-23. Trans~ormador de potencia de 240 volts trifilar.

la única forma de transformador que se usa. Un solo devanado con derivaciones en diversos puntos también puede elevar o reducir el voltaje. Este tipo de transformador se conoce como autotransformador, en virtud de que el voltaje inducido por la potencia de entrada induce a ·su vez un voltaje en el otro segmento del devanado (Fig. 3-24). La fabricación de los autotransformadores es un poco más barata, pero no proporcionan aislamiento eléctrico entre los devanados. Este transformador se utiliza principalmente en las líneas de transmisión de servicio público.

Motores Un análisis detallado de los motores eléctricos está más allá del propósito de este libro, pero se da una información básica general acerca del tema. En primer lugar, se describen las partes funcionales de los motores. A conti· nuación se da un resumen de las características principales de lostipos más comunes de motores. En el capítulo 13

POTENCIA PRIMARIA SECUNDARIO

AUTOTRANSFORMADORES• En todos los transformadores que se han considerado hasta aquí, los devanados primario y secundario sólo están conectados por inducción; no hay conexión directa entre ellos. Ésta no es

REDUCCIÓN

120 VOLTS AL EXTREMO DEL USUARIO A LINEA DE POTENCIA DE LA COMPAl\flA

SECUNDARIO POTENCIA PRIMARIA 120 VOLTS AL EXTREMO DEL USUARIO B

Figura 3-22. 40

L

Transformador de potencra de 120 volts bifilar.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

ELEVACIÓN

Figura 3-24.

Conexiones de un autotransformador.

se cubren los requisitos de devanados especiales para los motores eléctricos. Los principios de la inducción hacen posible convertir el movimiento mecá11ico :i energía eléctrica. Esta conversión la realizan los generadores. Es poJible invertir esta acción: se puede convertir la energía eléc~rica a energía mecánica. Esta conversión la realizan los motores. La salida de un generador es un voltaje y se expresa en volts. La salida de un motor es movimento mecánico y se expresa en términos del momento de torsión ( o par motor). Esta palabra se refiere a la capacidad del motor para vencer la resistencia al giro. Un motor con un par de arranque alto es capaz de hacer girar rápidamente una carga pesada en cuanto se aplica la potencia. Debido a la semejanza en la acción, los motores y los generadores tienen las mismas partes funcionales principales. En los motores, las partes operan de manera diferente. DEVANADOS INDUCTIVOS• Los devanados electromagnéticos que producen la electricidad en un generador y el movimiento en un motor son el devanado de campo y la armadura. El devanado de campo produce las líneas de fuerza que son cortadas por las vueltas de la armadura. En un motor, el devanado de campo se debe conectar a la fuente de potencia para producir el campo magnético necesario. La armadura también se debe conectar a la fuente de potencia que impulsa al motor. Como en un generador, la armadura se fabrica con la forma de un tambor que contiene muchas vueltas de alambre. Tanto en los motores de ca como en los de ce, la rotación se produce cambiando la polaridad de los campos inducidos, de tal manera que la fuerza de atracción de los polos opuestos y la de repulsión de los polos iguales haga girar a la armadura. En los motores de ca, el cambio de polaridad se produce por el alternamiento cada medio ciclo de la fuente de potencia. En los motores de ce, un dispositivo de conmutación produce el cambio en la polaridad.

una forma que se ajuste al contorno de los anillos para asegurar un contacto continuo. El desgaste producido por el movimiento constante se compensa por medio de resortes flexibles que se encuentran en el conjunto de las escobillas. A medida que las escobillas se desgastan, la presión del resorte las fuerza a permanecer firmemente en contacto con los anillos. Después de cierto tiempo se deben reemplazar las escobillas. CONMUTADORES• En los motores de ce, los conmutadores son el dispositivo equivalente a los anillos rozantes de los motores de ca. En lugar de ser anillos metálicos de una sola pieza, los conmutadores están formados por segmentos metálicos con material aislador entre ellos. Los segmentos están conectados a las vueltas de la armadura. A medida que gira el conmutador, hace contacto con las escobillas, precisamente como los anillos rozantes. Conforme las escobillas hacen contacto con pares diferentes de segmentos, la potencia de ce se conmuta a fin de suministrar el cambio de polaridad necesario para hacer que la armadura gire.

Tipos de motores de ce MOTOR SERIE• La armadura y el devanado del campo están conectados en serie (Fig. 3-25). Esta disposición suministra un alto par motor de arranque para cargas pesadas. Los motores para arranque de automóviles tienen devanado en serie. Este tipo de motor se debe hacer funcionar con una carga. Si se le deja funcionar en vacío, la velocidad se incrementará sin límite y el motor se dañará. MOTOR EN DERIVACIÓN• La armadura y el arrollamiento del campo están conectados en paralelo (Fig. 3-26). Este tipo de motor puede mantener una velocidad constante aun cuando varíe la carga. MOTOR COMPOUND • Las características del motor en serie y el motor en derivación se combinan para pro-

ANILLOS ROZANTES• Estos son los mismos dispositivos que se usan para conducir la energía hacia afuera de la armadura de un generador. En los motores de ca, los anillos rozantes son la mitad giratoria de la conexión eléctrica que va de la fuente de potencia hacia la armadura. ESCOBILLAS• Las escobillas son la mitad estacionaria de la conexión eléctrica de la potencia de la fuente a la armadura. Las escobillas se frotan contra los anillos rozantes giratorios para completar el circuito eléctrico hacia la armadura. Generalmente, las escobillas se fabrican de grafito, un material relativamente suave, y se les da

DEVANADO DEL CAMPO

POTENCIA

Figura 3-25. serie.

Diagrama de un motor de ce con devanado en

Corriente alterna

4]

DEVANADO DEL CAMPO

ARMADURA

I

POTENCIA

Figura 3-26. derivación.

Diagrama de un motor de ce con devanado en

porcionar un alto par motor de arranque y velocidad constante. El devanado del campo se divide de modo que parte se conecta en serie y parte en paralelo (Fig. 3-27). MOTOR UNIVERSAL DE CA O CC• Por lo general, estos motores se usan en aparatos eléctricos pequeños y en herramientas con motor. Están conectados en serie (Fig. 3-25) y tienen una salida grande para su tamaño. Se puede controlar la velocidad haciendo variar el voltaje, ya ~ea para el campo o para la armadura.

Tipos de motores de ca MOTOR DE FASE DIVIDIDA• Este motor se usa para cargas de fácil arranque, como los ventiladores y las sierras de banco. El motor cuenta con un devanado de campo para arranque y un devanado de campo para marcha (Fig. 3-28). El devanado de arranque produce un desplazamiento del voltaje para hacer que el rotor se mueva. Un interruptor que funciona por medio de la fuerza centrífuga que se incrementa a medida que aumenta la velocidad del motor, desconecta el devanado

de arranque cuando el motor adquiere su velocidad de trabajo. El efecto de volante mantiene al rotor en movimiento en tanto se aplica la potencia. MOTOR DE ARRANQUE CON CAPACITOR• Este motor es semejante al del tipo de fase dividida excepto en que un dispositivo, llamado capacitor, está en serie con el devanado de arranque (Fig. 3-29). Posteriormente, en esta sección se describen los capacitores. La función aquí es incrementar el desplazamiento del voltaje; esto incrementa el par de arranque, de modo que este motor se puede usar para cargas más pesadas que las del motor de fase dividida. Como en el motor de fase dividida, un interruptor activado por la velocidad corta al capacitor y al devanado de arranque, cuando el motor alcanza su velocidad de trabajo. MOTOR DE POLO SOMBREADO• El devanado del campo de este motor contiene bobinas adicionales de cobre grueso. Las bobinas de cobre producen un campo magnético secundario que actúa con el devanado del campo para hacer girar al motor. Este motor se usa para cargas que sean fáciles de arrancar, tales como los ventiladores y sopladores. MOTOR DE ARRANQUE CON REPULSIÓN• Este motor usa la fuerza adicional de repulsión para suministrar una fuerte "patada" inicial con el fin de arrancar cargas pesadas. Durante el periodo de arranque, los devanados del campo inducen un voltaje en el rotor. Los campos magnéticos secundarios que produce la corriente del rotor son repelidos por el devanado del campo para proporcionar un par de arranque alto. Un interruptor centrífugo corta los devanados de repulsión cuando el motor alcanza la velocidad completa. MOTOR SINCRÓNICO• Es un motor de inducción sencillo, diseñado para funcionar en fase con la fuente de

DEVANADO DEL CAMPO EN DERIVACIÓN

DEVANADO DEL CAMPO EN DERIVACIÓN

DEVANADO EN SERIE

11 POTENCIA

Figura 3-27.

42

Diagramas de un motor de ce compound.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

DEVANADO EN SERIE

POTENCIA

INTERRUPTOR CENTRÍFUGO

DEVANADO

,_

___L"DE ARRANQUE 11' 11' 11'

./' DB'ANADO '=::= DE MARCHA y

"

y

POTENCIA

Figura 3-28.

Diagrama de un motor de ca de fase dividida.

potencia alterna. La rotación de la armadura es un múltiplo par de la frecuencia del voltaje de la fuente. Este motor se usa en relojes y otros dispositivos de regulación de tiempo, cuando tiene importancia una velocidad constante.

Otros dispositivos inductivos SOLENOIDES• Éstos son dispositivos sencillos y seguros que producen movimiento de un lado a otro. Los solenoides constan de una bobina de alambre arrollada sobre un tubo (Fig. 3-30), el cuál contiene una barra de hierro que puede moverse libremente hacia adentro y hacia afuera de la bobina. Un resorte colocado en uno de los extremos de la barra la mantiene parcialmente fuera de la bobina. Con la bobina conectada a una fuente de potencia, el campo magnético de la misma tira de la barra hacia el tubo. El campo magnético producido por la bobina mantiene a la barra centrada en el tubo. Cuando la corriente deja de circular en la bobina, el resorte tira de la barra hacia afuera del tubo. Los solenoides pueden

INTERRUPTOR CAPACITOR

DEVANADO DE ARRANQUE

CENTRÍFUGO

operar directamente con los voltajes de línea. Se usan para controlar válvulas para agua, por ejemplo, en las máquinas para lavar ropa y para lavar platos. RELEVADORES • Estos dispositivos se usan principalmente para conmutación a control remoto. Los relevadores constan de una bobina con un núcleo fijo de hierro. Arriba del núcleo se montan dos contactos, uno estacionario y otro movible de un interruptor, en tal posición que el campo magnético del núcleo atrae al contacto movible del interruptor. El flujo de corriente en la bobina del relevador crea un campo magnético que provoca que el contacto movible haga o rompa una conexión eléctrica con el contacto fijo. En vitud de que el campo de la bobina del relevador debe mantener la misma polaridad para sostener al contacto movible en posición, la mayor parte de las bobinas de relevadores se diseñan para operarse con ce de bajo voltaje. Sin embargo, algunos tipos especiales de relevadores se fabrican para ser usados con ca. Las bobinas de estos relevadores tienen un núcleo laminado y una bobina auxiliar. Una bobina auxiliar es uná sola vuelta cerrada de cobre que cubre aproximadamente la mitad del núcleo. La bobina auxiliar y las laminaciones del núcleo actúan para sujetar al contacto movible del releva-. dor durante las alternaciones de la corriente. En la figura 3-31 se muestran los símbolos para diversos tipos de relevadores en los dibujos. VIBRADORES• Los vibradores funcionan con el mismo principio que el solenoide, pero se diseñan para producir un movimiento rápido de carrera corta (Fig. 3-32). Al cerrar un interruptor, la corriente fluye por un interruptor interno hacia una bobina. El campo magnético atrae a un brazo de hierro. Cuando el brazo se mueve abre el interruptor interno. El campo se desploma y el brazo es retirado por un resorte; esto cierra el interruptor interno y el ciclo se repite mientras esté cerrado el interruptor externo. Los vibradores se usan principalmente como timbres y zumbadores.

Capacitancia DEVANADO DE MARCHA

POTENCIA

Figura 3-29. capacitor.

Diagrama de un motor de ca de arranque con

Con base en el estudio de la inducción, sabemos que se crea un campo electromagnético al fluir una corriente en un alambre. Se produce otra clase de campo eléctrico cuando existe una diferencia de voltaje entre dos puntos. Los dos puntos podrían ser, por ejemplo, las terminales positiva y negativa de una batería o las líneas de potencia que salen de un generador. Una característica importante de este campo eléctrico es que no fluye corriente a través de él. Debido a que no fluye corriente, el campo se conoce como electrostático. Corriente alterna

43

RESORTE~

MACHO DEL IMÁN BOBINA DEL SELENOIDE

Figura 3-30.

Operación del solenmcte.

En este caso, "estático" significa estacionario. No hay cambio en el campo eléctrico, mienti:as no cambie el voltaje a través del campo. Un campo electrostático consta de líneas de fuerza, como sucede con el campo electromagnético. Sin embargo, la forma de un campo electrostático es diferente. Las líneas de fuerza en un campo electrostático representan la trayectoria que seguirían los electrones, si pudieran moverse con libertad en el campo. Debido a que cargas de igual signo se repelen y los electrones tienen carga negativa, un electrón en un campo electrostático se moverá alejándose del punto negativo hacia el positivo. Entonces, las líneas de fuerza se extienden del punto negativo hacia el positivo (Fig. 3-33). Cuando se presenta esta fuerza entre puntos como las terminales de una batería y las líneas de potencia, lé:l fuerza es bastante pequeña y no tiene valor práctico. Se debe reforzar el campo para hacerlo útil. A fin de incrementar la intensidad de un campo electrostático, se deben dispersar las cargas positivas y negativas sobre grandes áreas y el espacio entre éstas se debe hacer tan pequeño como sea posible. Los dispositivos que proporcionan este campo electrostático fuerte se llaman capacitores. El área grande para cada carga la suministran unas hojas metálicas delgadas. Para hacer que la distancia entre las hojas sea tan pequeña como se pueda y, sin embargo, bloquear el flujo de corriente, se coloca un material aislador entre ellas, llamado dieléctrico. Las hojas metálicas actúan como puntos de almacenamiento para las partículas cargadas. Un circuito de prueba sencillo (Fig. 3-34) muestra como trabajan los capacitores. Supóngase que no existe carga en el capacitor. En el momento en el que se cierra el 44

Fundamentos de instalaciones eléctricas

UN SOLO POLO, UN SOLO TIRO

~ 1 1

CONTACTOS NORMALMENTE ABIERTOS (NA) UN SOLO POLO, DOBLE TIRO

CONTACTOS NORMALMENTE CERRADOS (NC) DOBLE POLO, UN SOLO TIRO

o

1

o

1

er---J1

~ 1 1

Figura 3-31.

Símbolos de los relevadores.

CONTACTO VIBRATORIO

+

+

A-

B

+ +

RESORTE

/ A B

PUNTO PIVOTE POTENCIA

Figura 3-32.

Operación del vibrador. Figura 3-34.

interruptor A, los electrones empiezan a fluir de la terminal negativa de la batería hacia la placa A. A medida que los electrones fluyen hacia la placa A, la carga negativa creciente repele los electrones de la placa B. Por tanto, la corriente fluye en todas las partes del circuito · aun cuando no fluya corriente a través del capacitor. Durante el tiempo en que los electrones están fluyendo hacia la placa A y saliendo de la B, existe un alto flujo de corriente y resistencia cero en el circuito. Sin resistencia aparente en el circuito, no existe caída de voltaje a través del capacitor. En este tiempo, el flujo de corriente es máximo y el voltaje es cero. Conforme los electrones fluyen hacia la placa A y salen de la B, se forma una carga en las placas; la placa A se hace cada vez más negativa y la B se hace más y más positiva. En el instante en que la carga a través del capacitor es igual al voltaje de la batería, la corriente deja de fluir. El circuito permanece en esta condición indefinidamente, en tanto el voltaje de la batería permanezca constante. Si se abre el interruptor A, el capacitor conservará la carga durante mucho tiempo. Al cerrar el interruptor B, se pone en corto circuito al capacitor. Los electrones fluyen de la placa A hacia la B

Figura 3-33.

Campo electrostático.

Circuito de prueba de un capacitar.

hasta que la carga del capacitor cae hasta cero. Entonces, los capacitores constituyen un medio para almacenar una carga eléctrica por un tiempo corto. Los capacitores tienden a oponerse a los cambios de voltaje. Se vio que cuando el capacitor estaba descargado y se aplicó un voltaje al circuito, la acción del capacitor retardó el cambio en el circuito, del voltaje cero al de la batería. Otra manera de decir esto es que el cambio en el voltaje va atrás del cambio en la corriente. Cuando se abrió el interruptor A, ya no pudo fluir corriente en el circuito, pero el voltaje en el permaneció igual al de la batería. Una vez más, el cambio en el voltaje quedó atrás del cambio en la corriente. La capacidad de un capacitor de conservar una carga es su capacitancia, la cual se mide en una unidades conocidas como farads. El símbolo que se usa para el farad es F. Un farad es la cantidad de capacitancia que se puede cargar hasta 1 volt por el flujo de una corriente de 1 ampere en 1 segundo. El farad es una unidad extremadamente grande. La capacitancia práctica se mide en millonésimas de farad, o microfarads (µF). En electrónica todavía se usa una unidad más pequeña, el picofarad (pF). Esta unidad es una millonésima de un microfarad. Al conectarse a una fuente de corriente alterna, los capacitores se cargan y descargan con el cambio en la polaridad cada medio ciclo. Así el flujo de corriente en el circuito es continuo. Sin embargo, la carga en el capacitor se opone al voltaje cambiante de la fuente de modo que los valores pico del voltaje se presentan posteriores a los valores pico de la corriente. En otras palabras, el voltaje va continuamente atrás de la corriente que pasa por el capacitor. El lector recordará que los dispositivos inductivos de un circuito tuvieron exactamente el efecto opuesto. Los dispositivos inductivos hicieron que los valores pico de la corriente se presentaran después de los valores pico del voltaje. La acción de estos dispositivos y de los capacitoCorriente alterna

45

res es una parte importante del tema referente al factor de potencia, el cual se analiza en la sección Características de la corriente alterna. Tres tipos de capacitores son de uso general. En la figura 3-35 se muestran algunos capacitores típicos y los símbolos que los representan en los circuitos. Un tipo de capacitar que se usa ampliamente consta de dos hojas metálicas con una delgada hoja de papel encerado o de plástico entre ellas. Debido a que el material dieléctrico (material aislador) es papel o plástico, con frecuencia se mencionan estos capacitares como de papel o plástico. Con las hojas metálicas y el dieléctrico se forma un emparedado. A cada hoja metálica se le agrega un trozo pequeño de alambre, y el emparedado se enrolla y se encierra en un tubo de papel o plástico (Fig. 3-36). Los capacitores de este tipo resultan apropiados sólo para trabajo ligero. Para servicio más pesado se fabrican los capacitares con aceite, en los que el aceite es el material aislador. Las hojas metálicas, con espacios entre ellas, se colocan dentro de un recipiente metálico. El recipiente se llena con aceite y se sella. El aceite llena el espacio entre las hojas metálicas para actuar como el dieléctrico. Un tercer tipo de capacitar se conoce como electrolítico. Este tipo suministra la capacitancia más alta para el tamaño físico y se puede concebir como un tipo especial de batería recargable. El lector recordará que el ácido usado en las baterías se llama electrólito. En el capacitar electrolítico se usa una sustancia química semejante. El electrólito permite que el capacitar almacene una carga grande en un paquete fisicamente pequeño. Como las baterías, los capacitares electrolíticos tienen terminales

1 T

J_

CAPACITOR DE PAPEL O MYLAR

1

CAPACITOR ELECTROLITICO

ALAMBRE CONDUCTOR CONECTADO A LA PLACA 1

I

~ ALAMBRE CONDUCTOR CONECTADO A LA PLACA 2

Figura 3-36.

LÁMINA METÁLICA 1 LÁMINA METÁLICA 2

Construcción de un capacitor de plástico.

positiva y negativa, y se deben observar estas polaridades al conectarlos en un circuito. Con frecuencia se utilizan los capacitares electrolíticos para filtrar o "suavizar" la salida de voltaje pulsante de ce, como se tiene en la salida de un generador de ce. Los capacitares se cargan en los valores pico del voltaje y se descargan en los "valles". En esta aplicación los capacitares reciben el nombre de "fil. tros".

,

• CARACTERISTICAS DE LA CORRIENTE ALTERNA• La onda senoidal La interacción de los campos magnéticos giratorios en un generador de ca conduce a una salida que varía en amplitud y, periódicamente, cambia en polaridad. Si se miden muchos valores instantáneos del voltaje y corriente de salida de un generador, se sitúan en una gráfica y se traza una línea continua a través de los puntos situados. El resultado sería como se muestra en la figura 3-37. Existen un cierto número de características de esta variación de onda senoidal que resultan importantes en el trabajo eléctrico.

Valores pico y RMS

TERMINALES

Figura 3-35. circuitos.

46

Tipos de capacitores y símbolos usados en los

Fundamentos de instalaciones eléctricas

En primer lugar, ¿cómo se describe este voltaje que varía constantemente? Se podría calcular un simple valor promedio, pero el valor promedio de la mitad de un ciclo podría ser positivo y el de la otra mitad, negativo dando una respuesta de cero. Como el promedio de cada medio ciclo es el mismo, excepto por la polaridad, se podría usar

mayor parte de EE.UU. se menciona como de 120volts. Este es el voltaje rms; el voltaje pico es de 170 volts. Para hallar el valor pico cuando se conoce el valor rms, multipliquese el valor rms por 1/0.707 o 1.414. Para resumir, la relación entre los valores pico y efectivo es:

100% VALOR EFECTIVO

70.7%

180

120

240

300

360

120 volts (valor rms) = 70.7% de 170 (pico) 30

I

90

150

1

1 1 45%

Figura 3-37.

La onda senoidal.

un valor promedio sin signo de polaridad(+ o-). Se ha calculado este valor promedio y es igual al 63.7% del valor pico. Si el valor pico es de 170 volts, el valor promedio es 108.3 volts. Aunque este valor es matemáticamente correcto, eléctricamente es falso. . Eléctricamente, la onda senoidal representa una variación en el voltaje o en la corriente. Al utilizar la electricidad, la c_onsideración principal es la corriente. La relación tanto del voltaje como de la corriente con la potencia comprende el cuadrado del valor, como enP= PR y ·P = V2/R. Se puede llegar a una medida de la capacidad de una onda senoidal para producir potencia, promediando los valores al cuadrado. Para hacerlo se usan los mismos valores a lo largo de la curva que se usaron para el promedio simple, pero cada valor se eleva al cuadrado; se suman los cuadrados y la suma se divide entre el número de valores que se elevaron al cuadrado; esto da un valor promedio elevado al cuadrado. La raíz cuadrada de este número es el valor que representa el promedio del cuadrado. Este valor se conoce como valor raíz cuadrática media, o rms (del inglés root-meansquare). El valor rms para una onda senoidal es el 70.7% del valor pico. Nótese que el valor rms es un poco más del 10% mayor que el promedio simple. El valor rms también se conoce como valor efectivo. El valor efectivo de ca corresponde a la misma cantidad de corriente continua o voltaje continuo en la potenci~ de calentamiento. El valor rms es igual al valor de la onda senoidal a45º, 135º,225ºy 315º. Siempre que se especifique voltaje y corriente de ca, a menos que se diga otra cosa, las cantidades son valores rms. Esto se aplica a las placas de características que aparecen en el equipo eléctrico, las capacidades nominales o los valores que se asignan a los accesorios eléctricos, el alambre y el cable en los libros de consulta y los de texto. La potencia estándar de ca que se utiliza en la

170 volts (pico)= 141% de 120 (rms)

Frecuencia En segundo lugar, ¿con qué frecuencia oscila la onda senoidal? ¿Cuántas veces se repite el ciclo en un periodo dado? Este valor queda determinado por la velocidad de rotación de la armadura del generador. En la sección Máquinas de corriente alterna se vio que se generaba una sola onda de voltaje cada vez que una vuelta de una armadura describía una rotación de 360º. El número de ciclos se llama frecuencia de la ca y se expresa en unidades llamadas hertz, abreviado Hz. Esta unidad recibió su nombre en honor del fisico alemán Heinrich Rudolph Hertz. El hertz se basa en un periodo de I · segundo. La frecuencia estándar de la línea de ca es 60 Hz. Esto significa que el ciclo completo de una onda senoidal, desde 0° hasta 360°, ocurre 60 veces en cada segundo. En años anteriores, la frecuencia se daba en ciclos por segundo, abreviado cps. Es posible que se encuentre esta abreviatura en equipo más viejo. Hertz y cps significan exactamente lo mismo. Para este análisis se ha usado un valor rms de 120 volts un valor pico de 170 volts y una frecuencia de 60 Hz'. Estos son los valores de las lineas de potencia de ca que se utilizan con mayor amplitud en EE. UU. No obstante, obstante, téngase presente que se pueden hallar algunos otros valores. Por ejemplo pueden haber valores rms de 110 volts, 115 volts o 117 volts yla frecuencia puede ser de 50 Hz. A pesar de estas variaciones, la relación entre los valores efectivo y pico sigue siendo la misma. La frecuencia afecta principalmente a los motores, transformadores y otros dispositivos inductivos. Es posible que estos artículos sólo se puedan utilizar a una frecuencia. La placa de características que se encuentra en el dispositivo muestra la frecuencia a la que debe usarse.

Ángulos de fase y reactancia Hasta ahora, nos hemos referido a la onda senoidal únicamente en relación con el voltaje y la corriente. En un circuito sencillo de ca, como el de una sola lámpara de 100 watts, el voltaje de la fuente y el flujo de corriente variarán como la onda senoidal. Si se supone una fuente de 120 volts, la corriente será Corriente alterna 47

I

.f.= V

100 120

~

0.83 amperes

ONDA DE LA POTENCIA

En la figura 3-38 se muestran las ondas senoidales del voltaje y la corriente. Aun cuando las dos ondas senoidales representan valores diferentes y formas diferentes de energía cada onda tiene la misma forma y existe la misma relación entre los valores rms y pico. Los puntos pico y cero de las dos ondas ocurren al mismo tiempo. Esto se describe como una condición"en fase". El voltaje y la corriente están" en fase" cuando las dos ondas senoidales "concuerdan". Consideremos ahora como varía la potencia en este circuito. Se pueden calcular las variaciones en el wattaje multiplicando los valores del voltaje y la corriente en un cierto número de puntos. Si se sitúan en una gráfica las variaciones en la potencia en un circuito se verán como lo muestra la figura 3-39. Se sabe que la carga del circuito es de 100 watts. Este es el producto de los valores rms del voltaje ( 120) y de la corriente (0.83), y se conoce como potencia real (o activa). En la curva de la potencia se ve que la potencia pico es el voltaje pico ( 170) multiplicado por la' corriente pico (1.17), es decir, aproximadamente, 200 watts. La onda de la potencia tiene dos características interesantes: primera, consta de dos variaciones senoidales y, segunda, todos los valores de la potencia son positivos. Recuérdese que la posición y los valores negativos del voltaje y la corriente representan un cambio en la dirección de la fuerza y el flujo. El voltaje y la corriente producen potencia sin importar la dirección de la fuerza y del flujo. Por lo tanto, la potencia realiza trabajo independientemente de si el voltaje y la corriente son positivos o negativos. El hecho de que la potencia tenga dos picos en dirección positiva produce la variación senoidal adicional. Entonces la frecuencia de la potencia es el doble de la frecuencia del voltaje y la corriente. Empero, este hecho no tiene significado especial en el trabajo eléctrico porque la potencia sólo está relacionada con los valores del voltaje y la corriente y no depende en forma alguna de la

/VOLTAJE CORRIENTE

48

l

Figura 3-39.

Onda de la potencia.

frecuencia. Por ejemplo, la potencia en un circuito de ce tiene frecuencia cero, pero la potencia es igual de real. Se puede resumir la relación entre el voltaje, la corriente y la potencia como sigue: l. Cuando el voltaje y la corriente están en fase, toda la potencia producida es positiva. 2. La potencia positiva se conoce como potencia real o activa.

Los términos potencia real y potencia activa se refieren a la potencia de la que se obtiene trabajo. Naturalmente, se desean circuitos que tengan tanta potencia activa como sea posible. Los dispositivos inductivos y capacitivos son los enemigos de la potencia activa. A continuación se verá como sucede esto. REACT ANCIA INDUCTIVA• Al principio de este capítulo se usó un circuito de prueba simple (Fig. 3-10) para ver cómo funciona la inducción. Si es necesario, repásese esa parte del texto una vez más. Existen dos puntos adicionales interesantes acerca del voltaje y la corriente en el circuito de prueba que se considerarán ahora, Se usarán los mismos valores del circuito de prueba, pero se utilizará una fuente de potencia de ca (Fig. 3-40). Al cerrar el interruptor, la caída de

90°

Figura 3-38.

CORRIENTE

Voltaje y corriente en fase.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

....

_.

PICO DE VOLTAJE / PICO DE LA / / CORRIENTE

NÚCLEO DE HIERRO

120VOLTS

Figura 3-40.

Circuito de prueba inductivo.

voltaje a través de la bobina -de acuerdo con la ley del voltaje de Kirchhoff- será igual al voltaje del generador de 120 volts. La acción de la bobina de oponerse a los cambios en el flujo de la corriente significa que se requiere un instante para que la corriente fluya por ella. En otras palabras, el voltaje alcanza su valor pico antes que la corriente; o bien, la corriente va atrás del voltaje en los dispositivos inductivos. Al abrir el interruptor, el voltaje a traves de la carga inmediatamente cae hasta cero, pero el campo que se desploma hace que la corriente siga fluyendo. Una vez más, la corriente va atrás del voltaje. El segundo punto de interés acerca del circuito de prueba es que el desarrollo y el desplome del campo magnético ocurre cada vez que existe un cambio en la amplitud o la polaridad de la fuente de potencia. Con una fuente de ca esto significa que existe una oposición constante al flujo de corriente. En el circuito de prueba de la figura 3-10, se usó una fuente de ce. La oposición inductiva al flujo de la corriente sólo se presentó en un instante, cuando el circuito se cerró o se abrió. Se pudo determinar el flujo de corriente (8 amperes) en ese circuito, a partir de la resistencia de ce de la bobina y el voltaje aplicado. Sin embargo, con una fuente de ca se tiene otra clase de oposición al flujo de la corriente. Esta oposición al flujo de la corriente se llama reactancia inductiva. La presencia de la reactancia inductiva significa que el flujo de corriente en el circuito de la figura 3-40 se reducirá mucho. El símbolo que se usa para la reactancia inductiva es XL y se mide en ohms. Si se conoce la inductancia, L, en henrys se puede calcular el valor de X1. La fórmula es X1 = 2 1T JL. El valor

Figura 3-41.

Relación de fase en una inductancia pura.

de 7f es la razón del diámetro de un círculo a su circunferencia. Esta razón es constante y es igual a 3.14. El doble del valor es 6.28. El símbolo f se refiere a la frecuencia de la fuente, o 60 Hz. La primera parte de la fórmula es entonces un valor constante, 6.28 multiplicado po 60, o aproximadamente 377. Cuando la frecuencia de la iuente es de 60 Hz, la reactancia inductiva de cualquier bobina es igual a 377 multiplicado por la inductancia de la bobina en henrys. Si la bobina de la figura 3-40 tiene una inductancia de 2 henrys, la reactancia inductiva del circuito sería_377 multiplicado por 2, o sea 754 ohms. Si se supone que la fuente de ca es de 120 volts, sólo se tendría 0.16 ampere (o 160 miliamperes) de corriente en el circuito. DESPLAZAMIENTO INDUCTIVO DE FASE• Un análisis de lo que sucede en un circuito inductivo al aplicarle potencia ha demostrado que el dispositivo inductivo se opone a los cambios en el flujo de la corriente. Esto hace que la onda senoidal del flujo de corriente se desplace con respecto de la onda senoidal del voltaje. El desplazamiento es tal que los picos y valles de la onda de corriente ocurren después de los picos y valles de la onda de voltaje. Sabemos que el voltaje es la fuerza que hace que fluya la corriente. Si el voltaje es más intenso cuando el flujo de corriente es cero y el voltaje es cero cuando el flujo de corriente es más fuerte, se hará poco o ningún trabajo. Si se pudiera construir un dispositivo que fuera una inductancia pura, de hecho podría suceder la situación que se hizo notar líneas arriba. Una inductancia pura Corriente alterna

49

provocaría un desplazamiento de fase de 90° entre el voltaje y la corriente. El resultado sería como se muestra en la figura 3-41. Si se calcula la potencia en todo un ciclo completo se verá que el resultado neto es cero. Durante los primeros 90º la fuerza de voltaje está en una dirección positiva, pero el flujo de corriente debido a la reactancia está en dirección negativa. En otras palabras, la fuente de voltaje se está oponiendo al flujo de la corriente. Se pueden multiplicar los valores del voltaje y la corriente, pero con el voltaje positivo y la corriente negativa, el producto será negativo. La potencia negativa es una idea teórica para usarse en el análisis de circuitos, pero no tiene valor práctico. Como se vio en la relación del voltaje y la corriente en fase, toda potencia reales positiva. Entre 90° y 180°, tanto el voltaje como la corriente se están moviendo en la misma dirección, pero el voltaje está decreciendo, mientras que la corriente está creciendo. Esto produce un pico positivo en la potencia, pero es únicamente igual al pico negativo, de modo que, el resul;...Jo neto es cero. La segunda mitad del ciclo produce el mismo resultado. Es eléctricamente imposible construir una bobina que tenga inductancia pura. El propio alambre tiene resistencia y se tiene cierto efecto capacitivo entre' dos puntos cualesquiera de potencial diferente, de modo que, en las situaciones prácticas, no se presenta un desplazamiento en fase de 90°. A pesar de esto, se pierde algo de potencia en cualquier desplazamiento de fase. Esto significa q~e cualquier circuito que contenga una bobina, un transformador, un motor o cualquier otro dispositivo inductivo consumirá más potencia de la fuente que la que usa para realizar trabajo. REACT ANCIA CAPACITIVA• Los capacitores son dispositivos que permiten almacenar cargas eléctricas durante periodos cortos. Las placas del capacitor actúan como recipientes para la energía. La corriente puede fluir hacia la placa de un capacitor descargado con poca oposición. Sin resistencia para el flujo de la corriente, inicialmente no hay caída de voltaje a través del capacitor. Esta acción significa que la corriente va adelante del voltaje en un circuito capacitivo, exactamente lo inverso del efecto inductivo. La reactancia capacitiva es la oposición al flujo de la corriente que resulta de la oposición del capacitor a los cambios en el voltaje. Como la reactancia inductiva, la reactancia capacitiva se mide en ohms y reduce el flujo de corriente en un circuito. El símbolo usado para la reactancia capacitiva es X e; la fórmula para calcular Xc es

1

Xc = 2TiT(; 50

l

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Esta fórmula es semejante a la de XL, pero es un valor recíproco. Como en la fórmula para XL, la expresión 2 1Tf se puede considerar constante en los circuitos de potencia de 60 Hz. U na vez más, el valor es aproximadamente 377. Entonces Xc es igual a 1 sobre 377 multiplicado por la capacitancia en farads. La capacitancia de los capacitores que se usan en los circuitos de potencia generalmente es del orden de millonésimas de farad o microfarads. Por ejemplo, el valor de Xc en un circuito de 6d Hz de un capacitor de 10 microfarads es

1 Xc = 377 X 0.000010

1

=o-.-0-03_7......,7 =

265 ohms

El mismo cálculo para un capacitor de 20 microfradas es

Xc

=

1 377 X 0.000020

=

1 0.00754

=

133 ohms

Debido a la forma recíproca de los cálculos, entre mayor sea el capacitor, menor es la reactancia capacitiva. Nótese que si se trabajara con una fuente de voltaje·de frecuencia más alta -por ejemplo de 400 Hz- el valor de 21Tf sería 2512. Si el valor del capacitor siguiera siendo el mismo, esto conduciría a una disminución en la reactancia capacitiva. De la misma manera, una frecuencia más baja-,ior ejemplo de 50Hz- reduce 2 'Tf/a 314 y, como conseéuencia, se incrementa la reactancia capacitiva. DESPLAZAMIENTO CAPACITIVO DE FASE• Como en la inductancia, el desplazamiento de fase sería de 90° si el circuito contuviera una capacitancia pura. La dirección del desplazamiento sería contrario al del desplazamiento inductivo (Fig. 3-42). Un análisis de un desplazamiento de fase de 90° en el que la corriente va adelante, esencialmente es el mismo que cuando la corriente va atrás. Existen las mismas condiciones de voltaje y corriente fuera de fase sólo que en cuadrantes diferentes de 90°. El resultado es igual al que se tuvo para el circuito inductivo, es decir, existiría una potencia real cero en un circuito capacitivo puro.

XL es de 40 ohms. Entonces, el valor neto de la reactancia X es de 30 ohms. Este valor se combina con el valor de la PICO DE LA CORRIENTE

resistencia para calcular Z:

z

yR2 + x2

=

/(20)2 + (30)2 =

V1300 36 ohms

Figura 3-42.

Relación de fase en una capacitancia pura.

Es tan imposible construir un dispositivo capacitivo puro como un inductivo puro. Así, en las aplicaciones prácticas, los capacitores en un circuito producen cierto desplazamiento de fase y, como consecuencia, alguna pérdida de potencia, pero el desplazamiento de fase nunca es de 90° y nunca se pierde la potencia por completo.

Entonces el flujo de corriente es

zV

I =

=

120

36

=

3.3 amperes

IMPEDANCIA EN PARALELO• Cuando las cargas resistiva y reactiva están en paralelo, el flujo total de corriente se encuentra por la fórmula

Impedancia Si un circuito de ca contiene reactancia inductiva o capacitiva, se debe tomar en cuenta esta oposición al flujo de corriente así como la resistencia, al calcular el flujo de corriente en el circuito. Impedancia es el nombre que se da a la oposición total al flujo de corriente en un circuito de ca. El símbolo usado para la impedancia es z. z representa una combinación de la resistencia y la reactancia. En un circuito puede haber reactancia inductiva únicamente, sólo reactancia capacitiva o las dos.

Esta fórmula afirma que la corriente total (Ir) es igual a la raíz cuadrada de la suma del flujo de corriente que pasa por la carga resistiva, elevado al cuadrado, y el flujo de corriente que pasa por la carga reactiva, elevado al cuadrado. El flujo de corriente a través de la carga resistiva se calcula por la ley de Ohm. Si interviene más de una carga resistiva, se debe calcular la resistencia equivalente en paralelo, aplicando los métodos descritos en el capítulo 2. Cuando en el circuito se tienen tanto reactancia inductiva como capacitiva, se debe calcular el flujo de corriente

IMPEDANCIA EN SERIE • Cuando sólo está presente un tipo de reactancia, la impedancia en un circuito en serie se calcula elevando al cuadrado el valor de la resistencia en ohms, elevando al cuadrado el valor de la "reactancia" en ohms, sumando los dos cuadrados y extrayendo la raíz cuadrada de ese número. La fórmula es

z

= yR2 + x2

Cuando en un circuito están presentes tanto reactancia inductiva como capacitiva, tienden a cancelarse entre sí. ,Entonces, el término X de la fórmula anterior es la reac.tancia neta. Las reactancias capacitiva e inductiva se cancelan entre sí de acuerdo con su valor en ohms. Por ejemplo, en el circuito de la figura 3-43, la reactancia del ,capacitor, Xc, es de 70 ohms. La reactancia de la bobina

R = 2000MS

120 VOLTS

Xc=- 70 OHMS

XL =-40 OHMS

Figura 3-43.

Circuito de impedancia en serie. Corriente alterna

_______________

.._

_.....________

~ ~ - -

-

51

Xc= 70 OHMS

120 VOLTS

R=

XL= 40 OHMS

Figura 3-44.

20 OHMS

Circuito de impedancia en paralelo.

que pasa por cada una por medio de la ley de Ohm y la corriente neta se determinará restando la corriente menor de la mayor. El cálculo para el circuito de la figura 3-44 es como sigue: La corriente en la carga inductiva es

120 = 3 amperes 40 La corriente en la carga capacitiva es

120 70

V

Xc

1.7 amperes

La corriente reactiva neta es

lx

=h -

le

= 3 - 1.7 = 1.3 amperes

La corriente en la carga resistiva es

lº

1

Ir

52

0

=

6 amperes

J1R2 +Ix2

fo-1PEDANCIA EN SERIE-PARALELO• Se puede calcular el flujo de corriente en algunos circuitos reactivos en serie-paralelo, aplicand0 las fórmulas de en serie y en paralelo en cada parte del circuito. Se pueden usar estas fórmulas únicamente si la parte en serie y la parte en paralelo del circuito son completamente resistivas o completamente reactivas. Por ejemplo, se puede calcular el flujo de corriente en un circuito como el de la figura 3-45 como se muestra en la propia figura. Los cálculos del flujo de corriente en circuitos en serie-paralelo más complejos requieren habilidades matemáticas que están fuera del alcance de este libro.

Medición de la potencia El desplazamiento de fase que se presenta entre el voltaje y la corriente cuando un circuito tiene reactancia inductiva, o bien, capacitiva, conduce a una pérdida de potencia. Entonces, ¿cómo se mide la potencia en el circuito? ¿Se mide la potencia que debe producir el generador o se mide la potencia que usa el circuito? La respuesta a esta pregunta es que se necesitan conocer los dos valores de la potencia así como la razón entre ellas. Los electricistas usan instrumentos de prueba para medir el voltaje, la corriente y la potencia en los circuitos. En el capítulo 5 se describen estos instrumentos de prueba. Para este análisis de la potencia nos referimos a un instrumento de prueba, un medidor volt-amp-watt. Este instrumento contiene escalas calibradas en volts, amperes y watts. Las terminales de este instrumento permiten conectarlo en diversos puntos de un circuito. Dependiendo de la manera en que se monte el instrumento y la forma en que se hagan las conexiones, la aguja del medidor se moverá en las escalas para indicar cuánto voltaje está presente, cuánta corriente está fluyendo o cuántos watts de potencia se están usando. Si se usa este instrumento para hacer mediciones en un circuito que contiene tanto resistencia como reactancia, se encontrará que el wattaje en la carga es menor que el producto (multiplicación) del voltaje aplicado y la corriente. La diferencia entre los valores es la cantidad de potencia perdida debido a la reactancia. Varios términos están asociados con el tema de la medición de la potencia de ca. A continuación se definen estos términos.

v37.7

WATTS • En cualquier circuito eléctrico, al hablar de watts se hace referencia a la potencia real o activa de la carga. Al usar watts siempre se hace referencia al trabajo real que se está efectuando en cualquier momento dado. Los términos potencia real y potencia activa dan a entender watts.

6.14 amperes

VOLT AMPERES • Este término se refiere al producto

=

J(6)2

=

V36

+ (1.3)2

+ 1.7

Fundamentos de instalaciones eléctricas

--

r-x~--1

R 1 = 60 OHMS

J - -

-X2 -

-

-¡

- - - - - . - ~ - - - - - -..........--.---.

R 2 =600HMS

1

1

C2

1

Xc2

,---......J

1 = 320 OHMS

j 1 1

e, Xc1

= 170 OHMS

L2

1

XL 2 = 400 OHMS

1 1 1

L _______ _J

I_________I

'i

R1 X R 2 3600 R = R + R = ""i2o = 30 OHMS 1 2

x,

=

xL, - Xc,

X2 = XL2 -

=250-170=800HMS

XC2 = 400 - 320 = 80 OHMS

R = 30 OHMS

R =300HMS

X= 40 OHMS

i

1

z

1

~ .Jgoo + 1600 y1500

n',,'

50 OHMS

V -

R

Figura 3-45.

=

120 = 2.4 AMPERES

50

Circuito de impedancia en serie-paralelo simple.

del voltaje aplicado y la corriente que indica el medidor. En los circuitos de ce, cuando todas las cargas son resistivas, volts multiplicados por amperes es igual a watts. En los circuitos de ca, si existe reactancia, el producto de volts y amperes será mayor que el wattaje. La diferencia será la pérdida reactiva. Los voltamperes expresan la carga eléctrica que el circuito debe poder soportar y cuál será la carga en el generador. FACTOR DE POTENCIA• Este término, abreviado FP, es la razón de los watts a los voltamperes. Es una medida de la eficiencia con la que se está utilizando la potencia eléctrica. En un circuito de 120 volts, si se midió un flujo de corriente de 10 amperes, se tendrian 1 200

voltamperes. Si el wattaje medido en la carga es de 960, el factor de potencia PFsería

PF

=

watts voltamperes

960

= 1200 = O.B

Esto se describiría como un factor de potencia del 80%. En las situaciones prácticas, el factor de potencia se convierte en un problema, principalmente en los circuitos usados en iluminación y en la industria pesada. Los circuitos industriales a menudo suministran potencia a varios motores eléctricos. Esto crea una reactancia inductiva grande, Jo cual, a su vez, conduce a un factor de Corriente alterna

S3

potencia bajo. Un factor de potencia bajo significa ener~a desperdiciada. Con el fin de obtener lo más que se pueda de trabajo a partir de la potencia que se genera, el factor cte potencia se debe mantener tan próximo al 100% como se pueda. Como repaso, en un circuito inductivo la corriente va atrás del voltaje y el desplazamiento de fase entre la corriente y el voltaje hace que se pierda potencia. Como consecuencia, la corriente que fluye en el circuito multi-

plicada por el voltaje aplicado da un resultado mayor que el wattaje consumido por los motores. Recuérdese también que, en un circuito capacitivo, la corriente va adelante del voltaje. Esto da lugar a un método para mejorar el factor de potencia. Grandes capacitares conectados en paralelo con los motores agregan reactancia capacitiva al circuito. Esto compensa la reactancia inductiva y eleva el factor de potencia a un nivel aceptable.

•PREGUNTAS DE REPASO• 1. Los patrones formados por las limaduras de hierro, ¿qué demostraron acerca de los polos magnéticos?

c. ¿Cómo se llama el transformador A? ¿Cómo se llama el transformador B?

2. Cuando por un conductor fluye corriente, se forma un campo magnético alrededor de tal conductor. ¿Qué se puede hacer con el conductor para incrementar la intensidad del campo?

6. Dos puntos significativos en una onda senoidal son el valor pico y el valor rms. Complétense las proposiciones que siguen. El valor es el 70. 7% del valor El valor - - - - - - es el 141 % del valor _ _ _ __

3. Si se mueve un conductor hacia abajo a través de un campo magnético de tal modo que corte fas líneas de fuerza magnéticas, fluirá corriente en el conductor. ¿Qué sucede si, a continuación, se mueve el conductor hacia arriba a través del campo magnético?

4. En un generador, la energía mecánica se convierte en energía eléctrica. La energía eléctrica se toma de la armadura del generador a través de anillos rozantes o de un conmutador. ¿Qué diferencia establece esto en la forma de la energía eléctrica? 5. Arriba se muestran dos transformadores. Si se aplica potencia, las lámparas A y B se iluminarán. Contéstese lo que sigue para los dos transformadores Ay B: a. ¿Cuánta corriente fluye en el primario? b. ¿Cuánta corriente fluye en el secundario? TRANSFORMADOR A

c::---1 1000=-.J

8. En los circuitos inductivos se presenta un desplazamiento de fase entre fas ondas senoidales del voltaje y la corriente. ¿Qué efecto tiene esto sobre la eficiencia del circuito? 9. La oposición al flujo de la corriente provocada por los dispositivos inductivos o capacitivos se llama reactancia. La oposición total a la corriente debe incluir la así como la reactancia. ¿Cómo se llama la combinación? 10. En un circuito de 120 volts, el flujo de corriente se mide como de 6 amperes. Un wattímetro mide 576 watts en la carga. ¿Cuál es el factor de potencia del circuito? TRANSFORMADOR B

LAMPARA DE 100 = 1 WATT

CA DE 100 VOLTS CA DE 50 VOLTS

CA DE 200 VOLTS

RAZON DEVUELTAS 2:1

RAZÓN DE VUELTAS 1:2

54

7. La frecuencia se expresa en unidades llamadas hertz. ¿En qué unidad de tiempo se basa el hertz?

Fundamentos de instalaciones eléctricas

..a..---... -

LAMPARA DE 100 = 1 WATT

~' 4 · INSTALACIONES SEGURAS• : SEGURIDAD EN ·. EL TRABAJO

•INTRODUCCIÓN• Cuando se presentó por vez primera al público la luz eléctrica incandescente, invento de Thomas Edison, una de las principales ventajas que se le atribuyeron fue que reduciría los riesgos de incendio. Las lámparas de queroseno, las velas y la iluminación a base de gas eran extremadamente peligrosas. Los incendios eran un riesgo siempre presente y algunos -como el incendio de Chicago de 1871, que destruyó casi la tercera parte de la ciudad- constituyeron verdaderos desastres. Cualquier medida que redujera el peligro de incendios era recibida con beneplácito en esa época. Sin embargo, no pasó mucho tiempo antes de que se evidenciara que también la electricidad podía ser peligrosa si no se la manejaba con propiedad. Todos sabían que los rayos eran una forma de electricidad y que podían ser fatales. Lo que no se sabía era que los relativamente bajos niveles de potencia de ce que se generaban en los primeros días de la iluminación eléctrica también podían causar choques fatales y constituir un serio peligro de incendio. Se empezaron a conocer los peligros de la electricidad en la medida que se extendió su uso. Surgió la necesidad de contar con estándares uniformes para las instalaciones y seguridad eléctricas. Esta necesidad fue satisfecha con la introducción del National Electrica/ Code (NEC) y el establecimiento de los Underwriters' Laboratories, Inc ( UL ), en EE.UU. Conforme pasó el tiempo, se desarrollaron reglamentaciones locales para la construcción con el fin de cubrir las instalaciones eléctricas. Los códigos eléctricos locales por lo general se basan en el NEC. En este capítulo se verá cómo el NEC, los UL y los códigos locales afectan el trabajo del electricista. Después de adquirir mucha experiencia, los electricistas y los inspectores quedan completamente familiarizados con el NEC y los códigos locales y sólo los consultan cuando se presentan situaciones desacostumbradas. Por esto, el estudiante debe considerar al NEC como un libro de consulta, semejante a un diccionario. Para usarlo con eficiencia, debe saber como está organizado y la clase de información que contiene. Este capítulo también proporciona al estudiante información acerca de los demás documentos que controlan el trabajo eléctrico. El lector aprenderá cómo están relacionadas todas estas cosas y qué tipo de info1mación puede esperar obtener de cada una de ellas. Para un electricista, las reglas de seguridad en el trabajo son prácticamente lo mismo que para las otras ramas de la construcción:

1. Estar alerta. 2. Usar las lu:rramientas con ptopiedad. 56

L

Fundamentos de instalaciones eléctricas

.... -

3. 4. 5. 6.

Usar ropas protectoras. Seguir los procedimientos establecidos. Evitar los riesgos innecesarios. No aplicar métodos abreviados.

Estas reglas se aplican en cualquier zona en la que se esté llevando a cabo la construcción o modificación de edificios. Los electricistas también deben saber trabajar con seguridad cerca de conductores eléctricos vivos. El choque eléctrico es un asunto serio. Puede ser mortal. Sin embargo, el choque eléctrico puede evitarse si se siguen unas cuantas reglas simples. Estas reglas tienen sentido cuando se entiende cómo tiene lugar y qué es el choque eléctrico.

• EL PALACIO DE LA ELECTRICIDAD • El aniversario 400 del descubrimiento de América se celebró en 1893 en Chicago con la grandiosa Exposición Colombina Mundial. El sitio de la exposición, en las playas del lago Michigan, fue conocido como "La Ciudad Blanca" por el material que se empleó en los edificios. La característica más espectacular de la exposición fue el amplio uso de la iluminación eléctrica, especialmente en un edificio llamado el Palacio de la Electricidad. La exposición representó, con mucho, el mayor uso de la iluminación eléctrica jamás intentado. La blanca construcción de material aparentemente sólido era, en realidad, solamente una estructura de marcos de madera recubiertos con fibra de yute y yeso. El alambrado de la iluminación fue suspendido entre ese material sin ninguna planeación, completamente al azar. El resultado fue una serie de incendios que afortunadamente no dañaron seriamente a la exposición, pero sí impresionaron a los ejecutivos de seguros sobre los riesgos del alambrado y del uso de artefactos eléctricos no probados.

• EL CÓDIGO NACIONAL ELÉCTRICO (NEC: NATIONAL ELECTRICAL CODE) • En fecha tan temprana como el año de 1881, una organización conocida como la National Association of Fire Engineers (Asociación Nacional de Ingenieros en Incendios), reconoció la necesidad de contar con reglas y guías uniformes y de observancia en todo EE. UU. para las instalaciones eléctricas. Su primer congreso -celebrado en Richmond, Virginia- condujo a una proposición que cubría las reglas básicas del aislamiento y la conexión a tierra como protección.

Las lecciones aprendidas con el Palacio de la Electricidad pusieron en claro que debía contarse con el consejo de expertos para quienes realicen instalaciones eléctricas. En 1895, el National Board of Fire Underwriters (Consejo Nacional de Aseguradores contra Incendios) publicaron las propuestas obtenidas como conclusiones del congreso de ingenieros en incendios. Esta fue la primera aparición de una reglamentación eléctrica nacionalmente recomendada. En los años subsecuentes a la aparición del código, éste ha crecido y cambiado a medida que se han incrementado el conocimiento técnico y los usos de la electricidad. En la actualidad se Jo conoce como National Electrical Code (NEC) y Jo imprime y distribuye la National Fire Protection Association (NFPA) (Asociación Nacional de Protección contra Incendios). Es aceptado universalmente coino base para una instalación eléctrica segura. La NFPA ha establecido un procedimiento para las revisiones periódicas del NEC. Últimamente, el NEC ha sido respaldado por el American National Standards Institute (ANSI) (Instituto Nacional Americano de Normas) y también se le conoce como NFPA 70-1978 (ANSI). Según ·10 publica la NFP A y Jo respalda el ANSI, el NEC es únicamente un documento de carácter consultivo. El NEC se ofrece para que Jo usen los legisladores y las oficinas reguladoras como base para establecer las normas eléctricas y reglamentos de construcción regionales. El NEC se convierte en la "ley para el electricista" sólo cuando forma parte de los reglamentos regionales de construcción. Casi todos los reglamentos regionales hacen referencia al NEC. Con frecuencia, en los códigos se encuentran afirmaciones como la que sigue (el material se tomó del Code Manual for New York State Building Construction Code y se menciona con autorización):

Instalaciones y equipo eléctricos Requisitos generalés - Las instalaciones y equipo eléctricos que se diseñen e instalen de conformidad con el ANSI, National Electrical Code, se verá que satisfagan los requisitos de este código. De esta manera, el NEC se hace de observancia legal. Los reglamentos regionales generalmente contienen requisitos y restricciones adicionales que también deben seguirse. El NEC se refiere únicamente a las prácticas relativas a la instalación eléctrica que ofrecen la máxima protección contra las lesiones personales y la muerte, así como pérdidas en las propiedades, debidas al choque eléctrico o al fuego. Las reglamentaciones regionales a menudo también se refieren a las norma~ de mantenimiento de las viviendas, especificación de la altura y ubicación de las

líneas aéreas, el suministro adecuado del servicio eléctrico y otras consideraciones semejantes. Los reglamentos eléctricos regionales por lo general se incluyen como parte de una reglamentación completa relativa a la construcción de edificios en la zona. La reglamentación regional puede ser una página o dos o muchas páginas que contienen muchos detalles. Es esencial que todo electricista en ejercicio se familiarice con los. reglamentos eléctricos regionales así como con el NEC. El National Electrical Codees un volumen detallado y comprensivo de casi 900 páginas. La organización del material es lógica y la numeración de los conceptos asi como las referencias cruzadas facilitan su uso con un poco de estudio. El código contiene nueve capítulos, un apéndice, una tabla de contenido y un índice. El capítulo I da las definiciones de los términos usados en el NEC y los requisitos generales para las instalaciones eléctricas. Los capítulos 2, 3 y 4 ofrecen la mayor parte de la información necesaria para las instalaciones domésticas y edificios comerciales en general. Los capítulos 5, 6, 7 y 8 cubren las instalaciones epeciales, las condiciones y requisitos para el alambrado de comunicaciones, radio y TV. El capítulo 9 consta de las tablas de consulta con ejemplos que muestran la forma de usarlas. Los capítulos del código se dividen en artículos y los artículos, en secciones. En la figura 4-1 se identifican las características principales de una página típica del NEC. El NEC se presenta en dos formas. La figura 4-1 es una página de la edición básica, la cual sólo contiene el texto del propio código. Otra edición, conocida como The Nationa/ Electrica/ Code Handbook (Manual del Código Nacional Eléctrico), no sólo contiene el texto completo del código, también incluye texto e ilustraciones adicionales en los que se encuentran comentarios sobre las disposiciones del código. En ésta se usan colores diferentes en la impresión con el fin de indicar qué material es del código y cuáles son comentarios. También hay una versión simplificada del NEC, conocida como One- and Two-Family Residential Occupancy Electrical Code (Código Eléctrico para Edificios Residenciales de Una y Dos Familias). Esta edición sólo contiene los métodos de alambrado más populares y que se usan con m,ayor frecuencia; se limita al material relativo a los edificios que se mencionan en el título.

• LOS UNDERWRITERS' LABORATORIES (LABORATORIOS PARA ASEGURADORAS) • El Consejo de Chicago de Aseguradoras contra Incendios retuvo a uno de los primeros expertos en electricidad, llamado William Henry Merril, con el fin de Instalaciones seguras • seguridad en el trabajo

57

Capítulo 3.

Métodos y Materiales para instalaciones----- (D

ARTÍCULO 300 -

MÉTODOS DE INSTALACIÓN--@ A. Requisitos generales

@----- 300-1. (J) ---- a)

-

®--

--------@

Aplicación. Las disposiciones de este artículo se aplicarán a todas las instalaciones eléctricas.

Excepción No. 1: Sólo aquellas seccfones que se mencionan en el Artículo 725 se aplicarán a los circuitos de Clase 1, Clase 2 y de Clase 3. Excepción No. 2: Sólo aquellas secciones que se mencionan en el Artículo 760 se aplicarán a los circuitos de seña/ación de protección contra incendios.

-®

Excepción No. 3: Sólo aquellas secciones que se mencionan en el Art(culo 800 se aplicarán a los .._ sistemas de comunicación. Las disposiciones de este artículo no están destinadas a aplicarse a los conductores que forman una parte integral del equipo, tales como motores, controladores, centros de control de motores o equipo de control montado en la fábrica.

(J)----b)

©----- 300-2. © -----

Limitaciones de voltaje. Los métodos de instalación que se especifica en el capítulo 3 se utilizarán para voltajes que no sean mayores que 600, cuando no esté especificamente limitado en alguna sección del capítulo 3. Se permitirán para voltajes por encima de 600 cuando se indique específicamente en alguna parte de este código. 303-3. Conductores de diferentes sistemas. a) Se permitirá que los conductores de 600 volts o menos ocupen la misma cubierta de la instalación del equipo, el mismo cable o el mismo conducto, sin importar si los circuitos separados son de corriente alterna o continua, cuando todos los conductores estén aislados para el voltaje máximo de cualquiera de los conductores que se encuentren dentro de la cubierta, cable o conducto. b) Los conductores por encima de 600 volts no ocuparán la misma cubierta de instalación del equipo, el mismo cable o el mismo conducto con conductores de 600 volts o menos.

@------- Véase la sección de 300.32, Conductores de düerentcs Sistemas-por encima de 600 volts.

-

®--

L

Excepción No. 1: Se permitirá que la instalación secundaria hacia lámparas de descarga de 1 000 volts o menos ocupen la misma cubierta del artefacto que los conductores del circuito derivado, si están aislados para el voltaJe secundario que intervenga. Excepción No. 2: Se permitirá que los conductores primqrios de los balastos de las lámparas de descarga eléctrica, aislados para el voltaje primario del balasto, ocupen la misma cubierta del artefacto que los conductores del circuito derivado, cuando estén contenidos dentro de la cubierta de la instalación individual. Excepción No. 3: Se permitirá que los conductores de la excitación, control, relevador y amperímetro, usados en relación con cualquier motor o arrancador separados, ocupen la misma cubierta que los conductores del circuito del motor.

©----- 300-4.

Protección contra daño tísico. protegerán de manera adecuada.

1-®

1

'

-®

1-@ 1--@

Cuando exista riesgo de daño fisico, los conductores se

(J)---------1)

Barrenos. Tanto en ubicaciones expuestas como cubiertas, cuando se realice una instalación ya sea con cable o con conductos que pase por barrenos en viguetas, vigas u otros elementos estructurales semejantes de madera, los orificios se deben perforar aproximadamente en el centro de la cara del elemento. Los orificios para cable en montantes ...

Figura 4-1. Cómo leer el National Electrical Code (Hoja 1 de 2). (Reproducido con autorización de NFPA 70, National E/ectrical Code, ®Copyright 1977, Nationdl Fire Protection Association, Boston, MA) Fundamentos de instalaciones el~ctricas

j

·.~

Q)----a) Cables que pasan por elementos con armazón de madera.

S8

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Q)

®

Encabezados de los capítulos que aparecen en la tabla de contenido y en negritas en el índice. Los números de los capítulos y los títulos están impresos con letras mayúsculas. El primer numeral del artículo identifica el capítulo en el que aparece. Algunos artículos están divididos en partes que se identifican por medio de una letra mayúscula (A, B, C, etc.) y un título. Cada encabezado en negritas se llama sección. A las secciones se les asigna un número en dos partes. La primera parte identifica el artículo en el que aparece la sección; la segunda parte incluye el orden en el que aparecen las secciones. Las excepciones a las disposiciones de cada sección están impresas en cursivas. Se encuentran conceptos impresos en tipo pequeño a fin de explicar las disposiciones de la sección, o para dar referencias cruzadas para relacionar las secciones o artículos. Léanse con todo cuidado las referencias cruzadas para tener la seguridad de que se consulta el artículo correcto. Compruébense siempre las referencias cruzadas que se listen. Las tablas que se encuentran en los capítulos I al 8 tienen el mismo número de la sección a la que se aplican, y se localizan tan cerca como es posible a la sección. (Las tablas del capítulo9 están numeradas sucesivamente.) A menudo las tablas van seguidas de notas que agregan información importante. Léanse las notas así como las herramientas. Puede ser que las secciones se subdividan en a), b), c), etc. Además, puede haber divisiones 1), 2), 3) bajo estos encabezado~. Las rectas verticales en el margen derecho indican Jugares en los que se han hecho cambios en la edición actual.

Figura 4-1.

Cómo leer el National Electrical Code (Hoja 2 de 2).

investigar los incendios en el Palacio de la Electricidad. Como resultado de estas investigaciones, Merril se dio cuenta de la necesidad de establecer normas para los dispositivos eléctricos. En 1894 fundó una compañía llamada Underwriters' Electrical Bureau (Oficina Eléctrica de las Aseguradoras). Merril y unos cuantos asociados probaron los dispositivos eléctricos y publicaron reportes sobre su comportamiento. La compañía creció rápidamente. En 1901 tomó el nombre de Underwriters' Laboratories, Inc. (UL). En la actualidad, esta compañía es, en EE. UU., el laboratorio de pruebas más conocido. Todo electricista debe conocer sus iniciales y sello (Fig. 4-2). Los fabricantes envían sus productos a los Underwriters' Laboratories con fines de prueba. Después de ponerlos a prueba, UL emite un reporte al fabricante en el que indica sus hallazgos. Si se descubren defectos en el producto, el fabricante los debe corregir y someter nuevas muestras al examen. Los productos cuyo desempeño es satisfactorio se listan en diversos directorios publicados por los UL. Los directorios .que interesan a los electricistas son el Electrical Appliance and Utilization Equipment Directory (Directorio de Aparatos y Equipo de Utilización Eléctricos), el Electrical Construction Materials Directory (Directorio de Materiales de Construcción Eléctricos) y el HazardousLocation Electrical Equipment

Directory (Directorio de Equipo Eléctrico de Ubicación Peligrosa). Además de la prueba inicial, los Underwriters' Laboratories realizan pruebas de seguimiento en los productos listados, para asegurarse de que se mantienen las normas de calidad. A los fabricantes cuyos productos se listan en el directorio UL se les permite usar el símbolo de los laboratorios en las placas de características o en cualquier parte del propio producto. El NEC no especifica el uso de los productos listados por los UL con su nombre, pero especifica que el equipo usado sea "probado por un laboratorio eléctrico con reconocimiento nacional". La mayor parte de los reglamentos regionales interpretan esto; como una indicación hacia los productos listados pm los UL y los inspectores buscan el símbolo UL en tod-Os los materiales usados. Nótese que los Underwriters' Laboratories listan todos los productos aceptables (no los fabricantes). El hecho de que un producto tenga el símbolo UL no significa que todos los productos del mismo fabricante sean necesariamente aceptables. Los fabricantes de equipo eléctrico con reputación sólo distribuyen productos listados por UL. Es importante saber cómo se usan las palabras "listado" y "aprobado" en relación con los productos e instalaciones eléctricas. Los Underwriters' Laboratories listan en sus directorios todos los productos que han Instalaciones seguras • seguridad en el trabajo

59

e •e

Figura 4-2.

Uso del símbolo de los Underwriters' Laboratories. ( Un
encontrado aceptables. Esto no es lo mismo que ser aprobados. La aprobación sólo puede venir de un inspector de obras eléctricas y construcciones. La aprobación significa que un producto listado ha sido instalado, montado o conectado con propiedad, de acuerdo con el código eléctrico local.

• DIBUJOS ARQUITECTÓNICOS Y ESPECIFICACIONES • Los requisitos básicos para una instalación eléctrica los establece el arquitecto, con la asistencia de expertos 60

Fundamentos de instalaciones eléctricas

que diseñan un edificio y preparan los dibujos de trabajo a partir de los cuales se construirá. Estos dibujos suministran mformación acerca de todas las ramas que intervienen en la construcción: plomería, pintura, carpintería y albañilería, así como el ramo eléctrico. El electricista debe poder leer y comprender estos dibujos, y determinar qué detalles tienen importancia para la instalación eléctrica. En el capítulo 12 se cubren los dibujos de las instalaciones eléctricas. Los dibujos arquitectónicos por lo general constan de un plano del terreno, dibujos separados para cada piso o nivel del edificio y los dibujos de elevación del frente y los lados. El plano del terreno muestra la ubicación del

Plano eléctrico para una vivienda de una familia comedor

cocina

10'-0"

recámara

13'-0"

X

X

1Q'.Q"

13'·6"

X

13'-6"

11 '-0"

lllh-T-,--r'\. ~,-;e----...-.-servicio

recámara

13'-0"

X

10'-0"

estancia

20'-0"

X

13'-0"

/

/

/

"

recámara

14'-0" X 13'-6"

• o -o s

e

LEYENDAS toma ae corriente para contacto coma de comente especial toma de corriente de techo para artefacto toma de corriente de pared para artefacto apagador de pared

medidor

r::m interruptor de servicio y

@]

eliminador de basura

~

unidad de calefacción

CD

[TI ~ [TI

lavadora secadora calentador de agua estufa

equipo de distribución

~

lavador de platos

Figura 4-3. Disposiciones eléctricas para una vivienda de una familia. (Reproducido con autorización de State of New York Division of Housing and Community Renewal.)

edificio sobre el terreno en que se construirá. En general, estos dibujos señalan en donde se localizará la entrada (o acometida) del servicio eléctrico. Los planos de los pisos muestran la ubicación de las tomas de corriente, ios apagadores, los artefactos y los aparatos eléctricos. Se indican las características especiales, tales como la ubicación de ventiladores, extractores o se mencionan por medio de notas. Los dibujos de elevación del frente y laterales muestran la disposición y dimensiones de los lados del edificio. En algunos casos, se proporciona un diagrama eléctrico separado, como el de la figura 4-3.

Debido a que no es práctico incluir toda la información necesaria en los dibujos, el arquitecto prepara otro documento llamado especificaciones del edificio. Una parte de estas especificaciones cubren el trabajo eléctrico. Las especificaciones eléctricas d,etallan el material que debe suministrar el contratista de la obra eléctrica. Dan información del tipo de artefacto de techo y de pared, calidad de los materiales, colores, acabado de los apagadores y contactos. Las especificaciones hacen ver explícitamente que todo el trabajo se debe realizar de acuerdo con las reglamentaciones regionales y el National Electrical Instalaciones seguras• seguridad en el trabajo

61

Code. Es posible que las especificaciones indiquen también que todo el material debe ser del que se encuentra en las listas UL. El contratista del trabajo eléctrico debe saber interpretar los dibujos arquitectónicos y las especificaciones para preparar y estimar el trabajo que debe efectuarse.

• CÓDIGOS ELÉCTRICOS LOCALES• Los códigos o reglamentos eléctricos forman parte de los reglamentos locales de construcción. Pueden contener muchos requisitos con el fin de ajustarse a las condiciones locales especiales. Se dan algunos ejemplos que aparecen en un código local (el material se tomó del Code Manual for New York State Building Construction Code- Manual del Código para el Código de Construcción de Edificios del Estado de Nueva York - y se cita con autorización):

Línea de servicio eléctrico (Acometida) Los conductores de la línea de servicio (acometida) tendrán una cubierta aisladora que soporte normalmente la exposición a la atmósfera y a otras condiciones de uso y que eviten toda fuga perjudicial de corriente hacia conductores u objetos adyacentes o hacia tierra, excepto que se puede usar un conductor de servicio sin cubierta aisladora conectado a tierra, cuando el voltaje entre cualquiera de los conductores y tierra no sea mayor de 300 volts. Los conductores de servicio subterráneos se instalarán en dueto, conduit o en el cable aprohado para tal fin. Los conductores que se instalen en dueto o conduit serán TW o de otros tipos aprobados para tal fin. Los conductores de servicio que se encuentren a 8 pies (2.40 m) por debajo del piso y que se extiendan a lo largo del exterior del edificio se instalarán en conduit rígido, en tubería eléctrica metálica, en conductos para barras colectoras o en cables aprobados para tal fin. No se deben tender los conductores de servicio dentro de los espacios huecos de edificios de madera. Los conductores aéreos de servicio se instalarán a una altura suficiente a fin de mantener los espacios libres que se indican en la ilustración titulada "Servicio Eléctrico Aéreo", ... NOTA: La ilustración "Servicio eléctrico aéreo" es la

figura 4-4.

Cargas eléctricas En viviendas que no sean hoteles, la carga para la iluminación general se determinará tomando como 62

Fundamentos de instalaciones eléctricas

-

-

base 3 watts por pie cuadrado (0.09 m 2 ) de área del piso. El área de! piso se calculará a partir de las dimensiones exteriores del edificio, apartamento o área que intervenga, y del número de pisos, pero sin incluir vestíbulos abiertos cocheras o espacios no terminados o en desuso, a menos que sea adaptable para uso futuro. A la carga general calculada de iluminación se le agregará una carga de 4 500 watts por cada unidad habitación para tomar en cuenta los aparatos eléctricos portátiles que se usan en la cocina, comedor y lavandería. A los primeros 3 000 watts o menos de carga general de iluminación se les aplicarán un factor de demanda del 100%, para los 117 000 watts siguientes el factor será del 35% y por encima de los 120 000 el factor será del 25%. El valor dado de 3 watts por pie cuadrado para iluminación general se usa para estimar cuál será la carga de iluminación cuando la casa está ocupada. Si una casa tiene un área de piso de 1 500 pies cuadrados, se supone que el wattaje total de todas las lámparas de la casa no será mayor que 4 500 watts.

NOTA:

NOTA: La frase "factor de demanda" se refiere a la cantidad de iluminación o de cualquier otra carga que en realidad se usaría en cualquier periodo, en comparación con la carga máxima posible. En el ejemplo anterior, la carga general de iluminación de 4 500 watts se reduciría como sigue:

= 300 = 525

watts watts 3525 watts El valor de 3 525 se usaría para calcular la carga eléctrica de la casa. Las reglamentaciones locales especifican los requisitos mínimos de iluminación para las residencias: 3 000 watts X 100% 1 500 watts X 35%

Iluminación Artificial Requisitos generales - Los artefactos de iluminación se deben instalar en cocinas, baños, cuartos de lavado, comedores, sótanos, bodegas, áticos accesibles, escaleras, corredores y en todos los lugares donde se requiera iluminación artificial. Se debe instalar un artefacto de iluminación de modo que ilumine el frente del horno. Se debe instalar un artefacto de iluminación sobre el equipo de lavandería en el sótano o bodega. Asimismo debe instalarse un artefacto de iluminación en el espejo del baño. Cuando se considere la necesidad de iluminación en

Servicio eléctrico aéreo

-.-.::::: 3 pies (0.90 m) mín. _ _ _ en donde no se pueda caminar sobre el techo

3 pies (0.90 m) mín. de cualquier parte de la ventana, excepto cuando los conductores están arriba de la parte superior de la misma

12 pies (3.60 m) mín. por encima de las avenidas residenciales

10' (3.00) m mín. arriba del piso

10 pies (3.00 m) mín. arriba de la plataforma o proyección 18 pies (5.40 m) mín. por encima de las carreteras públicas, avenidas comerciales y callejones

AL TURAS MÍNIMAS DE LOS CONDUCTORES AÉREOS DE SERVICIO

Figura 4-4. Alturas mínimas para los conductores aéreos ( comunes). (Reproducido con autorización de State ofNew York Division of Housing and Community Renewa/.)

armarios o alacenas, los artefactos se instalarán en el techo o en la pared arriba de la puerta. En los armarios no se instalarán artefactos colgantes. Los apagadores para controlar los artefactos se deben colocar en la entrada principal de cada cuarto. Se recomienda, cuando no se suministre un artefacto de iluminación en un cuarto, que por lo menos un contacto sea controlado por medio de un apagador que se localice en la entrada. Los apagadores de los baños no se deben colocar cerca de las tinas o regaderas. Al menos un artefacto de iluminación que se coloque en áticos accesibles debe controlarse por medio de un apagador localizado al pie de las escaleras. Al menos un artefacto de iluminación que se coloque en un sótano se debe controlar por un apagador colocado en la parte superior de la escalera. Los artefactos que iluminen una escalera entre pisos en casas para una o dos familias, se deben controlar por medio de apagadores colocados al pie y arriba de las escaleras. Los apagadores que controlen la iluminación artifi-

cial requerida, los cuales sean accesibles a personas que no estén autorizadas para manejarlos, deben ser del tipo de seguridad. Las antenas de televisión y los alambres de entrada se deben instalar de modo que no haya probabilidad de que hagan contacto con las líneas de alta tensión. Las reglamentacio ..~s locales pueden cubrir este asunto: Instalación de antenas de televisión El poste y la estructura de apoyo de la antena de televisión se debe construir sustancialmente de manera que sea capaz de soportar las cargas del viento y de hielo a que se sujeten. Se recomienda que a los postes que se extiendan más de 8 pies (2.40 m) por encima de la parte superior de su apoyo se les coloque tirantes. Los tirantes (contravientos) deben ser se acero galvanizado, acero revestido con cobre, bronce o cualquier otro material resistente a la corrosión, no menor que el No. 14 A WG. En los casos en los que la estabilidad del poste dependa de los contravientos, se deben colocar al menos tres, Instalaciones seguras • seguridad en el trabajo

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espaciados aprox1madamente·-igual alrededor del poste. Los postes se pueden asegurar a las paredes laternles, a los parapetos o a las chimeneas que tengar.. ~ma buena condición estructural. No se recomienda la sujeción a las chimeneas, pero cuando sea inevitable se debe hacer por medio de dos o más soleras de hierro que las rodeen. No se debe hacer la sujeción a chimeneas con condición estructural que no sea muy buena o taladrándolas. No se debe instalar la antena cerca de líneas de servicio eléctrico. Se recomienda una distancia suficiente para evitar el contacto si la antena se llega a caer. Los conductores de entrada sujetos a los edificios se oeben instalar de modo que mantengan no menos de las siguientes separaciones respecto de otros conductores: 4 pulgadas (10 cm aprox.) de conductores de circuitos que no excedan los 150 volts; 2 pies (60 cm) de conductores de circuitos de 151 a 250 volts; 10 pies (3 m) de conductores de circuitos por encima de los 250 volts. !Los conductores de entrada se deben aislar o encerra., en un forro metálico conectado a tierra en donde entra al edificio. Cada conductor de entrada se debe proveer con un pararrayos, excepto que se puede omitir tal pararrayos cuando el conductor de entrada esté protegido por un forro metálico continuo y conectado de manera efectiva a tierra. El poste y la estructura de sujeción, si son metálicas, se deben conectar a tierra de modo efectivo. Si existe un sistema de protección contra rayos, el poste y la estructura se deben ligar al conductor del sistema más cercano; cuando no exista ese sistema se deben conectar a tierra según se describe en el texto titulado "Protección contra Rayos para las Partes Metálicas de los Edificios", que se tiene en párrafos posteriores. Los materiales e instalación eléctricos se deben conformar al National Electrical Code.

• CHOQUE ELÉCTRICO • ¿Qué es? Se presenta el choque eléctrico, cuando cualquier parte del cuerpo humano se convierte en conductor de la corriente eléctrica. La seriedad del choque depende de dos cosas: la cantidad de corriente que fluya por el cuerpo y el camino que siga la corriente. La cantidad de corriente que provocará lesiones serias varía con la edad y la condición física de cada persona. En 64

Fundamentos de- instalaciones eléctricas

-

general, las cantidades que se mencionan a continuación producen el efecto que se lista: Flujo de corriente (miliamperes) 1 o menos 2-8 9-15 15-75 Más de 75

Efecto en d cuerpo Apenas se nota Se siente, pero no es desagradable Desagradable, pero por lo general no produce lesiones Provocará parálisis muscular. Puede ser fatal Casi siempre es fatal. Recuérdese, 75 miliamperes es bastante menos de 1/ 10 ampere.

La cantidad de corriente que fluirá por el cuerpo depende exactamente de los mismos factores que determinan el flujo de corriente en cualquier circuito conductor: La magnitud de la resistencia al flujo de la corriente La magnitud del voltaje a través del cuerpo El número de caminos a lo largo de los cuales puede fluir la corriente

Cómo evitar el choque Eléctricamente, las reglas generales para evitar el choque se basan en los tres factores siguientes: en primer lugar, preséntese la resistencia máxima al paso de la corriente a través del cuerpo. Segundo, evítese colocar el cuerpo entre puntos con una gran diferencia de voltaje. Tercero, proporciónense caminos alternativos de baja resistencia para el paso de la corriente. Veamos qué significa cada una de estas reglas en la práctica. /

,

EVITESE SER UN CAMINO FACIL PARA LA CORRIENTE • Se puede oponer una resistencia máxima al paso de la corriente por medio de ropa adecuada. Los guantes protegen a las manos de hacer contacto accidental con conductores o terminales vivos. Los zapatos con suela de hule proporcionan un buen aislamiento respecto de la tierra en áreas mojadas. La ropa apropiada en general para las áreas en construcción (cascos, monos, etc.) también protegen contra el contacto accidental con alambres vivos. Cubrir los conductores y terminales con material aislante temporal, en tanto se lleva a cabo la conexión final reduce la probabilidad de un contacto accidental si se conecta la energía eléctrica para fines de prueba. En las instalaciones residenciales existe una diferencia de voltaje de 120 volts entre un conductor vivo y tierra. Como existe probabilidad de que se forme un "puente" con el propio cuerpo humano, la mejor forma de evitar el paso de corriente de ese voltaje a través de uno mismo es

evitar que cualquier parte del cuerpo haga contacto con tierra. En particular, en donde se está construyendo, pueden existir muchas "tierras" inesperadas. Por ejemplo, partes estructurales de edificios metálicos, ti.;berías de agua, escaleras, andamios y duetos del aire acondicionado. Debe evitarse todo contacto con cualcr1ier objeto conectado a tierra. Summistrar caminos alternativos de baja resistencia para el paso de la corriente es precisamente lo que es conectar a tierra. Al estudiar el flujo de la corriente por trayectorias de resistencia paralela, s~ sabe que cuando se dispone de dos o más caminos, la corriente se dividirá, con el flujo más intenso por aquél que presente la menor resistencia. Ésta es la razón por la que todas las cubiertas metálicas que contienen conductores o dispositivos eléctricos se deben conectar a un punto a tierra. Si se hace un contacto accidental entre un conductor "caliente" y la cubierta, la conexión a tierra suministrará una trayectoria de baja resistencia para el paso de la corriente. Si cualquier parte de un cuerpo humano entra en contacto con la cubierta, el flujo de corriente a través de la alta resistencia del cuerpo será despreciable. En la sección Conexión a tierra para protección se encuentra información adicional acerca de este importante tema. El camino para la corriente a través del cuerpo con mayor probabilidad de ser fatal es por el tórax. El paso de la corriente por esta parte del cuerpo puede paralizar el músculo del corazón. La manera más probable en la que se puede provocar que la corriente fluya por el tórax es si ambas manos entran en contacto con puntos que tienen una diferencia en el voltaje. El uso de guantes de trabajo aislados reduce este riesgo. Además, siempre que sea posible, mántengase una de las manos en un bolsillo cuando se esté trabajando cerca de circuitos vivos. Téngase presente también que la humedad es un buen conductor de la corriente eléctrica. Los guantes de trabajo pueden sentirse incómodos en lugares camrosos, pero las manos húmedas por el sudor pueden ser peligrosas. Póngase siempre los guantes. La humedad dehajo de los pies también puede ser peligrosa. Además Cle usar zapatos de trabajo con suela de hule, manténganse parado sobre tablas secas, sobre un tapete de hule o sobre algún material semejante al trabajar en áreas húmedas. HÁGASE UNA PRUEBA ANTES DE TOCAR• La mejor defensa contra el choque eléctrico es esta sencilla regla: siempre hágase una prueba antes de tocar. Nunca se debe suponer que se ha desconectado la energía eléctrica. Úsese un medidor o probador de tensión para comprobar si los conductores o terminales expuestos están energizados, antes de trabajar con ellos o cerca de ellos.

Otras reglas generales MANTÉNGANSE LAS ÁREAS DE TRABAJO TAN LIMPIAS COMO SEA POSIBLE • El desorden y la basura harán difícil distinguir peligros tales como humedad o alambres expuestos. ÚSENSE HERRAMIENTAS AISLADAS• Pero no debe confiarse en el aislamiento de las herramientas únicamente. El aislamiento de las herramientas se puede romper o cubrirse con material conductor. NO SE PASEN POR ALTO LOS DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD• En capítulos posteriores se verán los dispositivos de trabajo, los fusibles, los interruptores automáticos de circuito y los interruptores de circuito por falla de la conexión a tierra. Bajo ciertas circunstancias, es posible que el lector se sienta tentado a prescindir o eliminar la posible acción de estos dispositivos temporalmente. Resístase la tentación. Estos dispositivos lo protegen no sólo contra el choque eléctrico, sino también contra el fuego y los peligros asociados con él.

• DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD • Una característica importante de seguridad en los sistemas eléctricos residenciales y comerciales es el corte automático de la energía cuando el flujo de corriente es superior a la capacidad nominal del circuito, o cuando se detectan fallas peligrosas en él. A continuación se describen brevemente las características de seguridad proporcionadas por estos dispositivos. En el capítulo 10 se cubre la instalación y uso de estos artículos. Fusibles. Una pieza metálica especial dentro del fusible queda en serie con el lado caliente de la línea de energía eléctrica. Cuando el flujo de corriente es mayor que la capacidad nominal del fusible, el trozo de metal se calienta lo suficiente como para fundirse y abrir el circuito. Interruptores automáticos del circuito. Estos son dispositivos mecánicos. El flujo excesivo de corriente calienta una tira metálica especial, provocando que se flexione. Cuando el metal se flexiona, libera un interruptor impulsado por un resorte y corta la energía eléctrica del circuito. Interruptores del circuito por falla de la conexión a tierra. Estos dispositivos vigilan el flujo de corriente en cada conductor de un circuito. Si la corriente es mayor en uno de los conductores que en el otro, en una cantidad Instalaciones seguras • segundad en el trabajo

65

prefijada, automáticamente se corta la energía eléctrica en el circuito.

normalmente lleva corriente y debe ser conectado de la fuente a la carga, para que la carga funcione (Fig. 4-5).

Dispositivos de bloqueo (Interbloqueos o trabas). Los dispositivos de bloqueo son interruptores que cortan automáticamente la energía eléctrica en un gabinete u otra cubierta, al abrir la puerta o quitar los tableros. Los fusibles y los interruptores automáticos del circuito son principalmente dispositivos de protección contra incendios; desconectan la energía eléctrica antes de que el intenso flujo de corriente resultado de un corto circuito pueda causar chisporroteo y sobrecalentamiento de los apagadores y otros dispositivos. Los interruptores de circuito por falla de la conexión a tierra (ICFT) reducen en mucho el peligro de choque eléctrico. Los ICFT se usan en circuitos para baños, cuartos para la lavandería y tomas de corriente exteriores, en donde resulta probable el contacto del usuario con tierra. Por la sección anterior acerca del choque eléctrico, sabemos que cantidades bastante pequeñas de corriente causan choques severos, tal vez fatales. Los ICFT protegen a los usuarios contra el contacto accidental con cualquier punto del cual podría ser posible que resultara un flujo de corriente tan pequeño como 5 miliamperes. Los dispositivos de trabado están ideados principalmente para evitar el choque eléctrico. Estos cortan la energía en las cubiertas al abrir las puertas o quitar los tableros. A veces es necesario cortar la acción de estos dispositivos, a fin de hacer mediciones del voltaje o reali:zar otro trabajo en un gabinete que contiene terminales expuestas. Se debe tener cuidado en asegurarse que se ha vuelto a montar apropiadamente el dispositivo de trabado una vez que se ha terminado el trabajo.

Alambre de conexión a tierra. Nótese la frase "de conexión". Este alambre normalmente no lleva corriente. Puede ser un ;;Jambre desnudo o puede tener aislamiento verde o verde con franjas blancas. Este alambre suministra un segundo camino para el flujo de la corriente, como una me
CARGA.

• CONEXIÓN A TIERRA PARA PROTECCIÓN • U na conexión a tierra apropiada de los circuitos y dispositivos eléctricos es una parte esencial del trabajo de un electricista. Comprende numerosos procedimientos de alambrado, dispositivos especiales y requisitos del NEC. En todos los capítulos restantes de este libro se encontrará información acerca del tema de la conexión a tierra. Esta sección trata únicamente del tema general de la conexión a tierra para protección. En primer lugar, se dan las definiciones de algunas palabras y frases. Tierra de la energía eléctrica, tierra del conductor de corriente, conductor conectado a tierra, alambre blanco (o gris natural. Todos estos términos se refieren a uno de los alambres de la fuente de potencia. Este alambre 66

Fundamentos de instalaciones eléctricas

• TIERRA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA • TIERRA CONDUCTORA DE CORRIENTE • CONDUCTOR CONECTADO A TIERRA (DEBE SER BLANCO O GRIS NATURAL)

Figura 4-5.

Tierra conductora de corriente.

J_

Figura 4-6. tierra.

SÍMBOLO PARA LA TIERRA EN LOS DIBUJOS ESTE SIMBOLO REPRESENTA UNA CONEXIÓN ELÉCTRICA DIRECTA HACIA EL PISO O HACIA OTRO CONDUCTOR CONECTADO AL PISO.

Alambre de conexión a tierra y símbolo para ta

TABLERO DE DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA EN EL EDIFICIO u°NEAS DE POTENCIA DE LA . COMPAlillA ALIMENTADORA

--------....------------1- - - -

1 t

NEUTRO ~~LTS • 120 VOLTS _ _ _....;.._ _ _....;..;...._ _ _ _ _ _ _- - 1 - - 240 VOLTS

f

-

Conductor neutro. TABLERO DE DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA EN EL EDIFICIO LÍNEA DE POTENCIA DE LA OMPAlillA ALIMENTADORA

NEUTRO

-

TUBER.IA DE AGUA FRIA

Figura 4-8.

Tierra del sistema.. ARMAZÓN METÁLICO QUE NO LLEVA CORRIENTE

tivo. Para obtener una seguridad máxima, la trayectoria a tierra siempre debe ser contínua. La trayectoria a tierra también debe tener la menor resistencia que sea posible. Todas las conexiones de alambre a tierra deben ser limpias y mecánicamente sólidas. Un alambre a tierra continuo y de baja resistencia incrementa la seguridad de un sistema eléctrico al mejorar el rendimiento de los dispositivos de protección del circuito. Los fusibles se funden más rápido y los interruptores automáticos del circuito y los ICFT se disparan más rápido, cuando la resistencia del circuito a tierra es baja. Entre más rápido funcionen estos dispositivos de protección, más pronto se corta el flujo de corriente y, en consecuencia. menor es el riesgo
Tierra del equipo ALAMBRE DE CONEXIÓN A TIERRA

--Figura 4-9.

Tierra del equipo.

llevan corriente, de una parte del equipo a algún punto en tierra (Fig. 4-9).

Tierra del sistema En las instalaciones residenciales, la tierra del sistema se conecta como se muestra en la figura 4-8. El alambre conectado a tierra (blanco o gris natural) y todos los alambres ·blancos o gris natural conectados a él nunca deben ser interrumpidos por un apagador, fusible, interruptor automático del circuito o cualquier otro disposi-

La conexión a tierra del equipo se lleva a cabo como se muestra en la figura 4-9. Las partes metálicas que no llevan corriente de refrigeradores, congeladores, acondicionadores de aire, lavadoras, secadoras de ropa y lavadoras de platos son algunos de los artículos que deben tener alambres de conexión a tierra. En la figura 4-10 se representa un aparato eléctrico grande típico. La línea de potencia está conectada a alguna fuente de voltaje y, a continuación, está conectada dentro de la unidad a una carga eléctrica, por ejemplo, un motor. U no de los lados del cordón conductor está conectado a tierra al estar conectado a la tierra del sistema. Sin embargo, si ocurre un corto circuito en el punto A, debido a un aislamiento raído o gastado, no habrá trayectoria para la corriente hacia tierra. Si el usuario toca el armazón y está en contacto con cualquier objeto conectado a tierra, tal como un grifo de agua, el cuerpo del usuario suministrará el camino hacia tierra dando como resultado un choque eléctrico severo y, tal vez, la muerte. Al agregar un alambre de conexión a tierra, el dispositivo estará más protegido en dos formas: la trayectoria de Instalaciones seguras • seguridad en el trabajo

67

CHOQUE ELÉCºiRICO CUALQUIER OBJETO CONECTADO A TIERRA, COMO UN GRIFO DE AGUA

ARMAZÓN METÁLICO

\

A

I

.---------,

APARATO ELÉCTRICO

\-...-=8

LÍNEA DE POTENCIA { _ _ _ _ _

ARMAZÓN METALICO

\--A

LÍNEA DE POTENCIA

APARATO ELÉCTRICO

{---..--\---=8

ALAMBRE DE CONEXION A TIERRA

Figura 4-10.

Protección contra el choque eléctrico por medio de la tierra del equipo.

baja resistencia hacia tierra da por resultado un flujo de corriente más intenso y un fusible o un interruptor automático del circuito cortará el suministro de energía al aparato. Además, si por cualquier razón, no se corta el suministro '1e energía, el alambre de conexión a tierra todavía proporcionará una trayectoria de resistencia más baja hacia tierra que el cuerpo del usuario, de modo que no se sentirá un choque significativo. Si el aparato se conecta por medio de cordón y clavija, el alambre de conexión a tierra es un tercer alambre en el cordón. Este alambre conecta a la tercera punta (punta de conexión a tierra) de la clavija con el armazón del aparato. Al introducir las puntas de la clavija en un receptáculo (contacto o enchufe), la punta de conexión a tierra se conecta a un circuito de esa índole. 68

Fundamentos de instalaciones e16ctricas

• SI SUCEDE UN ACCIDENTE• Lo mejor es prevenir los accidentes, pero si sucede uno, lo importante es saber lo que se debe hacer. Pueden reducirse las lesiones y salvar vidas mediante una acción rápida y correcta de primeros auxilios. Se resumen a continuación las reglas básicas.

Sepárese a la víctima del lugar en el que recibe la energía Córtese la energía eléctrica tan rápido como sea posible. Si no se puede cortar la energía con rapidez, rómpase el contacto entre la vktima y la línea o terminal "viva". No se to.que. a la víctima directamente. Debe tenerse la

Figura 4-1 l.

a

b

e

d

Respiración boca a boca.

seguridad de quedar aislado del contacto con el cuerpo de la víctima así como del conductor expuesto. Úsese un trozo seco de madera, una manta, un trozo seco de ropa, una cuerda seca o cualquier no conductor no semejante para romper el contacto entre el cuerpo de la víctima y la fuente de energía. El choque eléctrico severo produce parálisis muscular. Es posible que se requiera una fuerza considerable para separar a la víctima de una línea o terminal viva. Si la víctima ha dejado de respirar, empiécese inmediatamente con la respiración boca a boca. Un retraso de 10 segundos puede ser la diferencia entre la vida y la muerte.

Respiración boca a boca Las víctimas de un choque eléctrico severo a menudo sufren espasmos musculares o parálisis temporal que hace que dejen de respirar. En la respiración boca a boca (Fig. 4-11 ), quien realiza el rescate fuerza su aliento hacia los pulmones de la víctima, con el fin de estimular la respiración. Con este procedimiento se le suministra a la víctima el oxígeno necesario para disminuir las probabilidades de un

daño cerebral. En muchos casos, el procedimiento restablece la respiración normal. Actúese como sigue:

Paso l. Colóquese a la víctima horizontal con la cara hacia arriba. Paso 2. Si existe cualquier materia extraña ( como goma de mascar, alimento, arena) visible en la boca, voltéese la cabeza de la víctima hacia un lado (Fig. 4-lla). Límpiese la boca rápidamente usando los dedos o con un pañuelo arrollado a los dedos. Lléguese hasta la garganta, si es necesario. Paso 3. Colóquese a la víctima de suerte que el paso de la garganta quede sin obstrucciones. Se puede hacer esto poniendo una mano debajo del cuello de la víctima y echando su cabeza hacia atrás(Fig. 4-1 lb). Ábrase la boca de la víctima empujando la parte superior de la cabeza hacia atrás y tirando de la mandíbula inferior hacia adelante (Fig. 4-llc). Paso 4. Llénense los pulmones de aire. Ábrase la boca Instalaciones seguras • seguridad en el trabajo

69

lo más que se pueda sobre la boca o nariz de la víctima. Colóquese un pañuelo sobre la boca para evitar el contacto directo. Péguense fuertemente los labios alrededor de la boca de la víctima. Manténgase abierta la boca de la víctima. Para evitar la fuga del aire por la nariz, oprímanse las fosas nasales del sujeto con los dedos pulgar e índice (Fig.4-11 d).

Paso 5. Impúlsese vigorosamente la respiración hacia adentro de la víctima hasta que se vea que se dilata el tórax. Entonces sepárese la boca para permitir que salga el aire. Paso 6. Respírese de nuevo conforme se escuche el sonido del aire que se escapa. Paso 7. Ínflense los pulmones de la víctima una vez más, tan pronto como se vea que el pecho cae a su posición normal. Paso 8. Repítase el procedimiento de diez a quince veces por minuto ( cada 5 o 6 segundos). Se pueden turnar dos o más personas cada 5 o 10 minutos.

Tratamiento de las quemaduras eléctricas Las quemaduras eléctricas se tratan igual que cualquier quemadura. En primer lugar, se separa a la víctima de la fuente de electricidad, como se describió anteriormente. En seguida, se acuesta a la víctima y se le aflojan sus ropas alrededor del cuello. Llámese a un doctor. Si se dispone de un estuche de primeros auxilios, síganse las instrucciones que aparecen en él respecto al tratamiento de las quemaduras. Si no se cuenta con tal estuche o las instrucciones correspondientes, hágase lo siguiente:

Paso 1. Colóquense vendajes estériles ( o el trozo más limpio de tela del que se disponga, como un trozo de camisa o un pañuelo limpio) sobre el área quemada, para evitar que quede expuesta al aire. Paso 2. No se limpie la quemadura. No se toquen las ampollas. Paso 3. Déjese quieta a la víctima, arropándola hasta que llegue el doctor.

Comprobación del pulso de la víctima Paso 9. Un gorgoteo o una respiración ruidosa indica la necesidad de mejorar la posición de la cabeza hacia atrás o la de limpiar una vez más la garganta, como en el paso 3. Paso JO. Continúese la respiración artificial hasta que la víctima empiece a respirar o hasta que llegue el médico. CONDUCTO PARA AIRE(O PARA RESUCITAR)• Los estuches de primeros auxilios suelen contener un tubo (Fig. 4-12) que se utiliza para revivir adultos o niños de más de tres años de edad. Uno de los extremos se coloca sobre la lengua de la víctima, el otro sirve como boquilla para quien efectúa el rescate. Esto permite a la persona que proporciona los primeros auxilios evitar el contacto directo de la respiración boca a boca.

t-'igura 4-12. 70

Conducto para aire (o para resucitar).

Fundamentos de instalaciones eléctricas

El médico que se localice por teléfono puede preguntar acerca de la rapidez y las condiciones del pulso de la víctima. Toda arteria principal tiene un pulso. Muchas arterias están lo suficientemente cerca de la superficie del cuerpo como para que se sienta el pulso. El lugar más fácil para sentir el pulso es la muñeca(Fig. 4-13). Tómese la muñeca de modo que las yemas de los dedos índice a meñique queden sobre el pulso y el pulgar contra el dorso como apoyo. Ejérzase una ligera presión con los cuatro dedos hasta que se sienta el pulso con más intensidad. Una vez que se haya sentido el pulso, se está listo para contarlo. Se necesitará u.n reloj con segundero. Cuéntese los golpes del pulso que se sientan durante un periodo de 10 segundos y multiplíquese por seis para obtener la rapidez del pulso (por minuto). Repítase esto al menos una vez para comprobar la exactitud de lo hecho.

Figura 4-13.

Cómo comprobar el pulso.

Nótese si el pulso es fuerte y se siente con facilidad, o si es débil y difícil de sentir, y si el pulso es regular o irregular. El pulso irregular producirá marcadas diferencias en el conteo de 10 segundos si se repite tres o cuatro veces.

El otro tipo de choque Una víctima que ha recibido un choque eléctrico severo o que ha sufrido fuertes quemaduras puede experimen~ar otra forma de choque. Este tipo de choque se debe a un colapso de la función circulatoria, es decir, la sangre que circula por el cuerpo de la víctima es insuficiente. Esta forma de choque puede ser seria y si se observan los signos típicos del choque se debe tratar. Los signos que se presentan son los siguientes: l. Respiración débil y rápida. 2. Cara, labios y uñas pálidos. 3. Sudor en la frente. Piel fría y húmeda. 4. Pulso débil y rápido.

.

Figura 4-14. .rio.

Posición para una víctima de choque circulato-

mada que se muestra en la figura 4-14. Si parece que esta posición provoca respiración dolorosa o dificil, cámbiese la posición según se necesite hasta que la víctima se vea cómoda. Paso 2. Obsérvese que la boca de la víctima quede libre de sangre o de cualquier otro fluido, de modo que se facilite la respiración todo lo que sea posible. Paso 3. Manténgase arropada a la víctima con frazadas o abrigos, si es necesario.

Este es el sencillo tratamiento:

Paso 4. Llámese a un doctor .

Paso 1. Colóquese a la víctima en la posición aproxi-

Paso 5. No se dé bebidas alcohólicas a la víctima.

•PREGUNTAS DE REPASO• l. ¿Qué enseñanzas dejó la iluminación eléctrica de la exposición de Chicago en 1893? 2. ¿Cuáles son los fines del National Electrical Code? 3. ¿Cómo se convierte el NEC en "ley"? 4. ¿Por qué las comunidades y estados tienen reglamentaciones eléctricas locales? S. ¿Qué significado tienen las letras UL que aparecen en algunos productos? 6. ¿Cuál es el significado de las palabras "en lista" y "aprobado" cuando se aplican a los dispositivos eléctricos? 7. ¿Qué es lo que aparece en las listas de los Underwriters' Laboratories: los productos o los fabricantes? 8. ¿Qué significa el término "factor de demanda"? 9. ¿Por qué las reglamentaciones regionales cubren las instalaciones de la antena doméstica de TV? 10. Además del NEC y los reglamentos regionales, ¿qué otras cosas controlan las instalaciones eléctricas? 11. ¿Cuáles aspectos determinan la seriedad del choque eléctrico? 12. Un flujo de corriente de una fracción de ampere puede causar un choque fatal. ¿Aproximadamente qué tan pequeña es la fracción?

13.

14. 15. 16.

17.

18. 19. 20.

Se puede presentar una resistencia máxima al flujo de la corriente a través del cuerpo con el uso de ropa apropiada. Dése el nombre de dos artículos importantes. ¿Cuál es el camino más peligroso para el paso de la corriente a través del cuerpo? Una sencilla regla de seguridad es: Hágase una prueba antes de tocar. ¿Qué significa esto? Generalmente se utilizan cuatro dispositivos de seguridad para evitar el fuego y el choque eléctricos. Nómbrense los cuatro dispositivos. Dos de los cuatro dispositivos que se mencionan en la pregunta 16 tienen como propósito principal evitar los incendios y los otros dos son para evitar el choque eléctrico. ¿Qué dispositivos son de cada clase? En las instalaciones residenciales, ¿cómo se suministra la tierra del sistema? En las instalaciones residenciales, ¿cuál es el uso normal de la conexión a tierra del equipo? Si la víctima de un accidente recibe un choque o quemaduras por el contacto con un conductor vivo, ¿qué es lo primero que se debe hacer? Instalaciones seguras • seguridad en el trabajo

71

5 EQUIPO DE PRUEBA Y ;, HERRAMIENTAS

• INTRODUCCIÓN• Los electricistas usan instrumentos de prueba y medición como auxiliares de protección, comprobadores de la instalación y herramientas para detectar fallas. En este capítulo se describe cómo funcionan los medidores y probadores. Si el estudiante comprende lo que son estos instrumentos, podrá usarlos correctamente y usar de la mejor manera la información que proporcionan. En el capítulo 14 se verá cómo se usan los medidores para probar los circuitos y detectar fallas en ellos. Existen muchas herramientas de mano diseñadas para hacer más fácil, más rápido y más limpio el trabajo del electricista. En este capítulo se describen algunas de las herramientas más populares y que más se usan. La información detallada acerca del uso de estas herramientas se da en los capítulos subsiguientes, cuando se requieran para describir los procedimientos de instalación. Para gran parte de su trabajo, los electricistas usan las herramientas estándar de otras ramas de la construcción. Para instalaciones en edificios con estructura de madera, se necesitan algunas herramientas de carpintero. En construcciones de ladrillo, bloques de construcción y de concreto (hormigón), los albañiles usan algunas herramientas de albañil. Cuando las instalaciones eléctricas requieren el uso de conduit de pared gruesa (una forma de tubería metálica), los electricistas utilizan algunas herramientas de plomero para llevar a cabo su trabajo. En este capítulo se presentan al lector algunas de las cosas con las que trabajará todos los días.

Figura 5-1.

Probador de voltaje.

Figura 5-2.

Probador de continuidad.

• PROBADORES • Los probadores más sencillos son las lámparas para prueba de voltaje y de continuidad. La lámpara para prueba de voltaje (Fig. 5-1) indica si existe voltaje en los conductores expuestos o en las terminales de los conductores. El probador de continuidad (Fig. 5-2) indica si existe una trayectoria continua para el flujo de la corriente en el circuito.

Probador de voltaje El probador de voltaje consta de dos conductores de prueba aislados, un bulbo de neón y un portabulbo. Cuando uno de los conductores de prueba está en contacto con un alambre vivo, o caliente, y el otro conductor está en contacto con una línea neutra o punto de tierra, el bulbo de neón se ilumina (Fig. 5-3). Los bulbos de neón tienen una alta resistencia interna y, por tanto, automáticamente limitan el flujo de corriente que pasa por el probador. También se puede usar el probador de voltaje para determinar qué conductores no están vivos, antes de tocarlos. Los probadores de voltaje son pequeños y ligeros. Son fáciles para llevar y usar. Sin embargo, se debe tener cuidado de evitar el contacto con los conductores o terminales vivos expuestos al usar el probador. También, recuérdese de probar el propio instrumento de vez en cuando, introduciendo los conductores de prueba en un portalámpara vivo. Una ruptura en uno de los conducto-

Equipo de prueba y herramientas

73

res de prueba o un bulbo defectuoso indican lo mismo que cuando no hay voltaje.

Probador de continuidad El probador de continuidad contiene una batería y un bulbo incandescente, y tiene también dos conductores de prueba. Este probador sólo se usa en los circuitos y dispositivos en los que se ha eliminado toda la energía eléctrica, al dejar abiertos todos los interruptores o desconectar los alambres. Al colocar los conductores de prueba en dos puntos cualesquiera de un circuito, el bulbo se iluminará si la corriente puede fluir entre los puntos (Fig. 5-4). El bulbo iluminado indica que existe una trayectoria continua para el flujo de corriente -o

POTENCIA CONECTADA

-

c~ntinuidad- en el circuito que ,se está probando. Se pueden utiFzar l0s probadores de continuidad a fin de comprobar si no hay interrupciones en el circuito, defectos en los apagadores, filamentos de lámpara quemados y otras fallas en los circuitos. El probador de continuidad común del tipo de bolsillo usa una o dos baterías para lámpara tipo plumafuente (tamaño AA), que dan únicamente 1.5 o 3 volts con un consumo de corriente bajo. Cuando se deben hacer pruebas de continuidad en largos tendidos del circuito, es preciso utilizar probadores de servicio más pesado. Uno de esos probadores de circuito usa cuatro pilas secas del número 6 en serie para suministrar 6 volts y una capacidad de corriente más alta. En el capítulo 14 se dan los procedimientos para utilizar el probador para localizar fallas en los circuitos. La baja tensión que se utiliza en los probadores de continuidad permite examinar los circuitos y localizar las fallas sin que el electricista o el equipo sufran daños.

Analizador de contactos

.

CONDUCTORES DE PRUEBA EN LAS TERMINALES DE CARGA O EL CONDUCTOR DESNUDO

Figura 5-3.

Los analizadores de contactos sirven para comprobar la instalación y localizar las fuentes de los problemas (Fig. 5-5). Cuando se enchufa en un contacto de 120 volts, las luces del analizador indican si la instalación está buena o si existe alguna falla. Los defectos de la instalación que se indican son: alambre caliente y neutro invertidos, alambre caliente abierto, alambre neutro abierto, alambre caliente y el de tierra invertidos y alambre de tierra abierto.

Forma de usar el probador de voltaje.

POTENCIA DESCONECTADA

_,\ 1 I ...-_;.. L . L - - - - / / 1\

Figura 5-5.

CARGA

Analizador de tomas de corriente.

•MEDIDORES• SONDA Y CONDUCTOR CON GRAPA EN LAS TERMINALES DE CARGA O EL CONDUCTOR DESNUDO

Figura 5-4.

74

Forma de usar el probador de continuidad.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Muchas veces el electricista debe saber más acerca de un circuito que las simples indicaciones del tipo de "pasa/no pasa" que se obtienen mediante los probadores de voltaje y de continuidad. A menudo un electricista debe saber cuánto voltaje, o cuánta corriente, resistencia

o energía eléctrica hay en un circmto. A fin de obtener esta información se deben utilizar los medidores. Los medidores que utilizan los electricistas tienen escalas calibradas, señaladores móviles, apagadores y conductores de prueba (Fig. 5-6). Cuando se conectan correctamente los conductores de prueba o se colocan en forma apropiada en las terminales o conductores, el señalador del medidor se mueve sobre la escala hasta llegar a una lectura que muestre la cantidad de voltaje, corriente, resistencia o potencia en ese punto. La fuerza que mueve a la aguja indicadora es la repulsión magnética; es decir, la fuerza que hace que los polos magnéticos iguales se repelan entre sí. Esta fuerza se usa en el mecanismo de un medidor de bobina móvil, conocido como mecanismo de d' Arsonval, en honor de su inventor, un fisico francés. En la figura 5-7 se muestra la operación básica. El mecanismo consta de un imán permanente y una bobina de alambre. La bobina se monta sobre pivotes entre los polos del imán. Al fluir la corriente por la bobina, se induce un campo magnético. La polaridad del campo es tal que el polo norte del campo de la bobina queda cerca del polo norte del imán, y lo mismo acontece con los polos sur. La fuerza de repulsión de los polos iguales hace que la bobina gire sobre sus puntos pivote. La aguja del medidor está sujeta a la bobina y gira con ella. Si la bobina pudiera moverse con libertad, giraría de manera continua como la armadura de un motor pequeño. Para evitar esto, se sujetan unas muelles en espiral a la bobina y al armazón del medidor. Entonces la bobina se mueve hasta que la fuerza magnética ya no puede vencer la tensión de la muelle. Entonces la bobina y la aguja se detiene y permanecen en esa posición mientras la corriente que pasa por aquella sea constante. El campo magnético de la bobina, el campo del imán y la tensión de las muelles se eligen y calibran con todo cuidado de manera que la magnitud del movimiento de la bobina y la aguja sea proporcional a la intensidad de

ESCALA

SEÑALADOR

IMÁN PERMANENTE ENTREHIERRO PIEZA POLAR

Figura 5-7.

Mecanismo del medidor de bobina móvil.

la corriente que pasa por aquella. Desde que se introdujo por primera vez hace más de 100 años, se ha mejorado la exactitud y la confiabilidad de este mecanismo básico. El imán permanente se fabrica con aleaciones especiales para producir un campo intenso y mantenerlo durante mucho tiempo. La bobina gira alrededor de un núcleo de hierro suave. Al imán permanente se le han agregado polos de hierro suave. El núcleo y los polos agregados refuerzan y conforman los campos mangéticos para ganar un movimiento máximo de la bobina con el flujo de corriente más pequeño. La bobina gira sobre cojinetes de joyas con el fin de reducir la fricción hasta un mínimo. Todas estas mejoras han hecho a los medidores de bobina móvil robustos, confiables y exactos. Cuando se agregan los circuitos y conmutadores apropiados, se puede utilizar este mecanismo medidor para medir voltaje, corriente o resistencia. Algunos medidores pueden realizar las tres mediciones, colocando adecuadamente un conmutador selector. Estos aparatos se conocen como volt-ohm-miliamperímetros, o bien, como VOM.

Amperímetro ( ampérmetro)

Figura 5-6.

Medidor típico de varios usos.

El flujo de corriente que pasa por el medidor hace que la aguja se desvíe. Para medir la corriente que fluye en un circuito, sólo es necesario conectar el medidor de modo que, por la bobina, pase esa corriente del circuito. Lo anterior requiere que se rompa el circuito en algún punto y, a continuación, conectar el medidor de manera que el circuito se complete a través de él (Fig. 5-8). Esto pone al medidor en serie con la carga del circuito. Todos los medidores de bobina móvil dan una desviación de escala completa para cierto valor fijo del flujo de corriente. Por ejemplo, el diseño de la bobina y la tensión del resorte pueden permitir una desviación de escala completa cuando fluya I ampere por la bobina. EntonEquipo de prueba y herramientas

75

POTENCIA CONECTADA

FUENTE DE 1POTENCIA/

CARGA

corriente, el medidor debe estar en serie con la carga. Por lo tanto, ~e debe mantener la resistencia del medidor tan baja como sea posible de modo que el flujo de corriente en el circuito no se reduzca de manera significativa por la adición del medidor. Cierto tipo de medidor-conocido como medidor de tenaza-opera basándose en un principio diferente, lo que permite medir la corriente de ca sin interrumpir el circuito. Posteriormente, en esta sección, se describe este tipo de medidor.

Voltímetro (vóltmetro)

-0Figura 5-8.

SÍMBOLO DEL AMPERÍMETRO

Conexiones del amperímetro en un circuito.

ces, ¿cómo se puede usar este medidor con el fin de medir intensidades mayores de corriente? Los límites del medidor se extienden colocando su mecanismo en derivación con resistores de varios valores. Colocar en derivación simplemente significa ponerlo en paralelo. El mecanismo del medidor tiene cierta resistencia. Si se coloca un resistor en paralelo con el mecanismo del medidor, la corriente se dividirá de acuerdo con la razón entre las resistencias. Por ejemplo, si la resistencia del medidor para l ampere es de 100 ohms, se puede colocar un I'esistor de 11 ohms en paralelo e incrementar los límites hasta 10 amperes (Fig. 5-9). La corriente que fluye en el medidor se dividirá, y la intensidad mayor de corriente fluirá por la menor resistencia. Como el resistor en derivación tiene un valor aproximadamente igual a un noveno de la resistencia del medidor el 90% de la corriente fluirá por la derivación y el l 0% po; el medidor. Por ejemplo, si se usa este medidor con la derivación para medir la corriente en un circuito en el que están fluyendo 5 amperes, el 90% de la corriente, o sea, 4.5 amperes fluirá por la derivación y 0.5 amperes por el medidor. Un flujo de 0.5 amperes desviará un mecanismo de 1 ampere hasta la mitad de la escala. Si se multiplica esa indicación por 10, se tiene el flujo correcto de corriente en el circuito: 5 amperes. Se puede agregar resistores en derivación de otros valores para suministrar límites adicionales para la corriente. Los amperímetros de bobina móvil se limitan a los circuitos de ce y a la medición de corriente de bajo nivel. En un circuito de ca la polaridad cambiante del flujo de corriente conducirá a un movimiento cero en la bobina. Se podría agregar un rectificador con el fin de limitar el flujo de la corriente a una dirección, pero esto incrementaría la resistencia del mecanismo. Para medir la 76

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Si se conocen la resistencia y la corriente, se puede calcular el voltaje por medio de V= IX R. Se puede utilizar el mecanismo de bobina móvil para medir el voltaje, agregando una resistencia en serie con la resistencia del medidor y colocando esta resistencia combinada conocida entre dos puntos con niveles de voltaje diferentes (Fig. 5-l O). La intensidad de corriente que fluye por la resistencia conocida es proporcional al voltaje entre los dos puntos. Supóngase el mecanismo de un medidor que requiere el paso de 1 ampere por su bobina para tener una desviación de escala completa y que tiene un~ resistencia total, del medidor y en serie, de 100 ohms. Entonces el voltaje requerido para tener una desviación de escala completa sería de 100 volts. Si sólo se aplican 75 volts, el flujo de corriente será I = VIR = 75/100 = 0.75 ampere. La aguja del medidor se desviará hasta las tres cuartas partes de la escala completa. Las escalas del voltímetro están calibradas directamente en volts para facilitar la lectura. Se pueden obtener diversos límites de voltaje colocando resistencias adicionales en serie con el mecanismo del medidor (Fig. 5-11 ). Entre más alta sea la RESISTENCIA DEL MEDIDOR= 100 OHMS

0 0-1 AMP

11 OHMS 0-10 AMP CONMUTADOR DE INTERVALOS

CONDUCTORES DEL MEDIDOR

Figura 5-9.

Derivación de un amperímetro.

POTENCIA CONECTADA

6G volts. El flujo total de corriente en el circuito es de I = V/R = 120/(100+ 100)= 0.6ampere. El voltaJeatravés de cada carga es de V= IX R = 0.6 X 100 = 60 volts. Si se coloca un medidor con una resistencia total de 100 ohms a través de la carga A, la resistencia efectiva en ese punto cae hasta 50 ohms:

FUENTE DE \POTENCIA/

CARGA

--0Figura 5-10.

100 X 100 200 SÍMBOLO DEL VOLTÍMETRO

10 000 200

Conexión del'voltímetro en un circuito.

resistencia en serie, mayor debe ser el voltaje para tener una desviación de escala completa. En el ejemplo que se dió con anterioridad, si la resistencia total, del medidor y en serie, es de 1 000 ohms, se necesitarán 1 000 volts para que fluya 1 ampere por el medidor. Nótese que las lecturas de voltaje se hacen colocando el medidor en paralelo con la carga del circuito. Con base en el análisis de la resistencia en paralelo dada en el capítul0 2, se sabe que la resistencia efectiva de dos resistores en paralelo es menor que la resistencia de cualquiera de los resistores y se puede calcular como el producto dividido entre la suma, esto es, R 1 X R/(R 1 + R 2 ). Esto significa que la resistencia del medidor debe ser mucho mayor que la resistencia de la carga, para evitar que aquel afecte el voltaje a través de la carga. Durante la operación normal, el voltaje a través de las cargas A y B de la figura 5-12 es de

50 ohms Entonces el flujo de corriente en el circuito se convierte en

120 - 0.8 ampere I -- 150 -

voLfs {

CARGA A 100 OHMS

60 { VOLTS

CARGA B 100 OHMS

LECTURA DEL MEDIDOR 40 VOLTS

(B)

(C)

INTERVALO BAJO

40 { VOLTS

CONMUTADOR DE INTERVALOS LA POSICION (A), (B) Y (C) REPRESENTAN, SUCESIVAMENTE, INTERVALOS DE VOLTAJE MÁS ALTOS

Figura 5-11.

ªº{

VOLTS

CARGA A 100 OHMS

CARGA B 100 OHMS

~

CONDUCTORES DEL MEDIDOR

Conmutación de los intervalos del voltímetro.

Figura 5-12. es baja.

Error del voltímetro si la resistencia del medidor

Equipo de prueba y herramientas

77

El voltaje a través de la carga A es entonces V = IX R = 0.8 X 50 = 40 volts, mientras el medidor se encuentra colocado. En la figura 5-13 se muestra la manera en que una .resistencia alta en serie con el medidor soluciona este problema. Se pueden utilizar los mecanismos de medidores de bobina móvil con el fin de medir tanto el voltaje de ce como de ca. Para mediciones de ca, se agrega un rectificador al circuito del medidor para limitar el flujo de corriente en una dirección (Fig. 5-14). En virtud de que los voltímetros se utilizan en paralelo con la carga, y se necesita una alta resistencia del medidor para obtener una lectura exacta, la resistencia agregada por el rectificador no presenta problema alguno. La corriente de entrada al medidor después del rectificador, consiste en medios ciclos positivos. Para cualquier frecuencia de 50 a 60 Hz o mayor, la indicación del medidor será un valor estable. Los pulsos de medio ciclo ocurren con demasiada rapidez como para que el mecanismo del medidor responda. En realidad, la desviación de la aguja del medidor representa un valor promedio pero la escala.de voltaje de ca se calibra en volts rms (consúltese el capítulo 3). Si el voltaje medido es de 120 volts, el medidor indicará 120 volts, a menos que se marque otra cosa.

fluye por la carga y por la bobina del medidor. Con el voltaje constante, la corriente en el circuito disminuye conforme se incrementa la resistencia medida. Entre

ENTRADA DE CA

MEDIO CICLO A

Óhmmetro Se puede usar la ley de Ohm para calcular la resistencia si se conocen la corriente y el voltaje, R = V/l. Para medir la resistencia, se agr.ega al medidor una fuente interna de voltaje. Por lo general se usan pilas secas pequeñas. Eliminando toda la energía eléctrica del circuito, se conectan los conductores del medidor a través de una carga de resistencia conocida (Fig. 5-15). La corriente de la batería

+

MEDIO CICLO B

CARGA A 100 OHMS

RESISTENCIA EN SERIE 10 000 OHMS

+ RESISTENCIA DEL MEDIDOR 100 OHMS

CARGA B 100 OHMS

EL RECTIFICADOR PERMITE QUE LA CORRIENTE FLUYA EN UNA DIRECCIÓN

--

FLUJO DE CORRIENTE

LECTURA DEL MEDIDOR 60 VOLTS

SÍMBOLO DEL RECTIFICADOR

Figura 5-13. Lectura correcta del voltímetro cuando la resistencia del medidor es alta.

78

l

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura 5-14.

Operación del rectificador de onda completa.

POTENCIA DESCONECTADA

FUENTE DI: POTENCIAi

CARGA

--0-Figura 5-15.

SÍMBOLO DE ÓHMMETRO

Conexión del óhmmetro en un circuito.

mayor sea la resistencia medida, menos se desvía la aguja del medidor. La cara del medidor se calibra en ohms; la desviación de la aguja representa la resistencia de la carga. La mayor parte de los VOM tienen el cero de la escala de los ohms en el extremo opuesto al cero de la escala de voltaje y de corriente. Esto se conoce como escala inversa (Fig. 5-16). Algunos VOM están alambrados internamente para invertir el movimiento del medidor de modo que todos los ceros de las escalas queden en el mismo extremo; estos se conocen como óhmmetros en derivación. No obstante, la vida de la batería es más corta en los óhmmetros en derivación debido a que existe un consumo constante de corriente aun cuando no se esté haciendo medición alguna. El circuito de óhmmetros del tipo inverso sólo muestran corriente cuando ésta puede fluir entre los conductores de prueba. En la figura 5-17 se muestra el circuito básico de cada tipo de óhmmetro. Nótese que en el medidor inverso, incluso con el interruptor del medidor cerrado, debe haber continuidad entre los conductores de prueba antes de que la corriente pueda fluir por él. En el óhmmetro en derivación, la corriente fluye por el medidor continuamente cuando se cierra el interruptor. En los dos tipos de óhmmetro, la salida de voltaje caerá conforme la batería envejece. En los medidores inversos, el voltaje disminuido de la batería se compensa ajustando un resistor variable en serie con el medidor; esto se conoce como ajuste del cero. Antes de utilizar un óhmmetro, se deben poner en corto circuito los conductores de prueba, uniéndolos entre sí, para representar una resistencia cero y se debe ajustar el resistor variable hasta que la aguja muestre una resistencia cero. Los óhmmetros en derivación tienen un ajuste similar, pero el ajuste se lleva a cabo con los conductores de prueba separados,

para rep~esentar la altura más alta sobre la escala; el resistor variable se ajusta hasta que la aguja queda alineada con el extremo superior de la escala. Las escalas del óhmmetro no están igualmente espaciadas en toda su amplitud. Por ejemplo, si la mitad de la escala cubre de O a 10 ohms, de 10 a 20 ohms sólo se cubrirá aproximadamente la tercera parte de la mitad restante, y así sucesivamente. El extremo más alto de la escala está marcado como "INF", o bien, "oo" para representar una resistencia infinita. La escala no uniforme (no lineal) es un resultado del hecho de que el flujo de corriente por el medidor decrece desproporcionadamente a medida que se incrementa la resistencia. Por ejemplo, si se tiene un medidor que requiere 1 miliampere para tener una desviación de escala completa, y necesita una batería de 1.5 volts, una resistencia interna de 1 500 ohms produciría una desviación de escala completa, indicando una resistencia externa igual a cero. Si se ponen los conductores de prueba a través de una resistencia externa de 1 500 ohms, la resistencia total es entonces de 3 000 ohms y la corriente que pasa por el medidor es de 0.5 miliampere para tener una desviación de media escala. Si se mide una resistencia mucho mayor, digamos 15 000 ohms, la resistencia total queda en 16 500 ohms, la corriente cae hasta menos de 0.1 miliampere y la desviación del medidor es sólo de un décimo de la escala. Por tanto, el 50% de la escala del medidor representa una resistencia externa de 1 500 ohms y el 90% de la escala representa 15 000 ohms. Debido a estas unidades no uniformes para la escala (no linealidad), las escalas de los óhmmetros se leen con mayor facilidad y son más exactas de cero hasta aproximadamente la mitad de la escala. Los límites del óhmmetro se amplían agregando resistores en derivación, en paralelo con el medidór y el resistor en serie. La resistencia en derivación es pequeña comparada con la resistencia del medidor y la que se encuentra en serie, por ende, la mayor parte de la corriente de la batería fluye por aquella. Esto trae como consecuencia

Figura 5-16.

Escala inversa del óhmmetro. Equipo de prueba_ y herramientas

79

DESC. (OFF)

CON. (ON)

BATERIA

AJUSTE DEL CERO

~

CONDUCTORES DE PRUEBA óHMMETRO INVERSO DESC. (OFF)

CUN. (ON)

BATERlA PRUEBA - - ~ DEL CERO

escala completa (O). Si se colocan los conductores del medidor a través de una resistencia de 1 500 ohms, la resistencia total es de 3 000 ohms, el flujo de corriente es de 0.5 miliampere y el medidor se desviará hasta la mitad de la escala. una lectura a mitad de la escala en la posición HIGH representa una resistencia medida de 1 500 ohms. Con el interruptor HIGH-LOW en la posición LOW, se coloca un resistor de 167 ohms en paralelo con la resistencia del medidor, en serie y de ajuste del cero. Este conduce a una resistencia efectiva de aproximadamente 150 ohms. Con los conductores de prueba en corto circuito, fluirán 10 miliamperes en el circuito. La corriente se dividirá, con el 90%, es decir, 9 miliamperes, fluyendo por el resistor en derivación y l miliampere fluyendo por el medidor, para producir una desviación de escala completa. Si se colocan los conductores de prueba a través de un resistor de 150 ohms, la resistencia total es de 300 ohms, y el flujo total de corriente es de 5 miliamperes. La corriente se dividirá, fluyendo 4.5 miliamperes por la derivación y 0.5 miliampere por el medidor, para producir una desviación a mitad de la escala. Entonces, una lectura a mitad de la escala en la posición LOW representa una resistencia medida de 150 ohms. Los óhmmetros que cubren varios intervalos tienen interruptores selectores marcados con multiplicadores. Por ejemplo, la escala del medidor puede estar marcada simplemente de 1 hasta 100 y un poco más allá del punto 100, con INF, o bien, oo. El interruptor selector podría estar marcado R X 1, R X 10, R X 100, o más. En la posición R X 1, los números de la carátula indican direc1000 OHMS

ALTA CONDUCTORES DE PRUEBA ÓMMETRO EN DERIVACIÓN

Figura 5-17.

Circuitos de óhmmetros.

una desviación del medidor correspondiente a una media escala para resistencias externas más altas. En la figura 5-18 se muestra de qué manera la resistencia en derivación cambia la escala de un óhmmetro. Con el medidor listo para operar (su interruptor en la posición ON y el interruptor HIGH-LOW (ALTABAJA) en la posición HIGH, la resistencia del medidor, en serie y la de ajuste del cero, es de 1 500 ohms. Con los conductores de prueba en corto circuito, fluirá 1 miliampere por el medidor para producir una resistencia de 80

1.5

VOLTS

Fundamentos de instalaciones eléctricas

BAJA RESISTENCIA DEL MEDIDOR = 100 OHMS O 1 MILIAMPERE PARA TENER UNA DESVIACIÓN DE 167 ESCALA COMPLETA OHMS

AJUSTE DEL CERO A 400 OHMS '-v'-" CONDUCTORES DE PRUEBA

Figura 5-18.

Conmutación del intervalo del óhmmetro.

tamente la resistencia medida. En la posición que sigue, la resistencia medida es 10 veces la que se lee en la carátula. Si la aguja se detiene en el 65, la resistencia que se mide es de 650 ohms. En la posición siguiente del interruptor, el mismo punto de la carátula indicaría 6 500 ohms. Como se hizo notar con anterioridad, las escalas de los óhmetros se leen con mayor facilidad y son más exactas entre el cero y la mitad de la escala. Si se conoce con aproximación la resistencia que se va a medír, selecciónese un multiplicador del intervalo que proporcione una lectura tan cercana a la mitad de la escala como sea posible. Si se desconoce la resistencia aproximada, principiese con la posición del multiplicador más alta y recórranse estos multiplicadores hacia abajo hasta que se obtenga una lectura cercana a la media escala.

TERMINALES DE CORRIENTE

TERMINALES DE VOLTAJE

CONÉCTESE EN SERIE CON LA CARGA

CONECTESE EN PARALELO CON LA CARGA

Wattímetro (wáttmetro) Figura 5-19.

Es posible medir directamente los watts reales de potencia en un circuito de ca por medio de una combinación especial de amperímetro y voltímetro conocida como wattímetro (Fig. 5-19). El wattímetro tiene dos bobinas fijas de baja resistencia para medir la corriente y una bobina movible con un resistor para medir el voltaje (Fig. 5-20). La acción del medidor es semejante a la del medidor de bobina móvil, excepto en que las bobinas para la corriente reemplazan al imán permanente. Entonces la intensidad y polaridad del campo magnético quedan controladas por el flujo de corriente en el circuito en el que se está llevando a cabo la medición. Las bobinas de medición de corriente se conectan en serie con esta carga del circuito. La bobina movible y el resistor en serie suministran una alta resistencia para la medición del voltaje. Los conductores para medir el voltaje se conectan en paralelo con la carga. La desviación de la aguja del medidor representa la magnitud de la corriente y del voltaje. La corriente determina la intensidad y polaridad del campo. El voltaje determina el flujo de corriente en la bobina y, por consiguiente, el campo magnético y la polaridad de la bobina. La acción del medidor es tal que se puede medir potencia tanto de ce como de ca. No es necesario el rectificador para la medición de ca porque los cambios en la polaridad ocurren simultáneamente en las bobinas de corriente y en la bobina movible. La repulsión magnética sigue siendo constante para cualesquiera valores de entrada de la corriente y el voltaje. Sin embargo, nótese que la fuerza de repulsión magnética se verá afectada por la relación de tiempo (fase) entre el voltaje y la corriente. La desviación de la aguja del medidor será máxima cuando se presentan picos en el voltaje y la corriente al mismo tiempo, para producir la repulsión magnética más fuerte. En el otro extremo, si los picos de la corriente y el voltaje están

Wattímetro. RESISTOR MULTIPLICADOR DEL VOL TAJE

BOBINA MOVIBLE

~~;;,~:L

r------o;~TVR~T:JE

BOBINA FIJA

BOBINA FIJA

ENTRADA DE CORRIENTE

Figura 5-20.

Circuito de wattímetro.

separados 90º, la bobina del voltaje tendrá un campo magnético cero cuando el campo de la bobina de corriente es más intenso, o viceversa. Esta condición no produciría desviación alguna en la aguja. Esta sensibilidad a la relación de fase entre el voltaje y la corriente es la razón por la que el wattímetro mide watts reales de potencia de ca. Es posible comparar esta medida con el producto de las lecturas en el voltímetro y el amperímetro (V A) para determinar el factor de potencia.

Amperímetro de tenaza El amperímetro de tenaza proporciona una manera fácil y rápida para medir el flujo de corriente en un línea de ca, sin interrumpir ni siquiera momentáneamente el Equipo de prueba y herramientas

81

circuito. Un amperímetro de tenaza típico (Fig. 5-21) consta de un juego de quijadas que se aécionan con un disparador, montadas en un cuerpo que contiene la escala de un medidor. El disparador abre las qúijadas de modo que se puedan cerrar alrededor de un conductor. Entonces el medidor indica la intensidad de corrien~e en ese conductor. Se puede imaginar el amperímetro de tenaza como un secundario muy sensible de un transformador (Fig. 5-22). El conductor resulta el equivalente a un primario unifilar de un transformador. El flujo de

corriente en el conductor crea un campo magnético alrededor de él. Este campo induce un voltaje en los devanados que se encuentran en las quijadas del amperímetro. El flujo de corriente resultante se rectifica y aplica a un indicador de bobina móvil. Algunas derivaciones en el medidor dan lugar a diversos límites. Muchos amperímetros de tenaza tienen conductores de prueba y también se pueden usar para medir voltaje y resistencia. Existen amperímetros de tenaza con pantallas digitales y controles para fijar la lectura. Estos con-

j

1

1

EL VOL T/AMP/ÓHMMETRO TIENE UNA ESCALA GIRATORIA QUE SÓLO PERMITE VER LA ESCALA DEL ÓHMMETRO Y LA ESCALA SELECCIONADA DE CORRIENTE O VOL TAJE.

EL VOL T/AMP/ÓMMETRO TIENE UNA PANTALLA DIGITAL QUE ELIMINA POCO MÁS O MENOS LOS ERRORES DE LECTURA. POR LO GENERAL, LOS INSTRUMENTOS DIGITALES TIENEN MAYOREXACTITUD QUE LOS ANALÓGICOS

MANERA DE USAR EL AMPERÍMETRO DE TENAZA

Figura 5-21. 82

Volt/amp/óhmmetros de tenaza.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

:1

CONDUCTOR - EQUIVALENTE A UN PRIMARIO UNIFILAR DE UN TRANSFORMADOR

íl

:)

RECTIFICADOR

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1-----------(

A

y

DEVANADO EN LAS QUIJADAS DE LA TENAZA - EQUIVALENTE AL SECUNDARIO DE UN TRANSFORMADOR

Circuito del amperímetro de tenaza.

troles permiten conservar las lecturas de mediciones que se realizan en lugares de poca luz, hasta que se puedan leer en otra parte.

L

Como el nombre lo sugiere, estos aparatos miden resistencias altas (hasta de 500 megohms, a escala completa). Estos aparatos se usan principalmente para medir la resistencia de los aislamientos en aquellas partes en que incluso una pequeña fuga de corriente puede resultar peligrosa para el personal y provocar descomposturas en el equipo. Básicamente, los megóhmmetros -comúnmente llamados "megers"- son iguales a los 6hmmetros estándar. La diferencia principal es que se necesita una fuente de voltaje más alta para producir un flujo de corriente suficiente para el mecanismo del medidor. Por lo general la fuente es de voltaje constante, un generador accionado a mano que produce de 500 a 1 000 volts. El medidor cuenta con conductores y sondas de prueba del tipo de pinza para conectarlo a la resistencia que se va a medir. Por ejemplo, se puede sujetar una de las pinzas a uno de los conductores y mantener en contacto una de las sondas con el aislamiento exterior de un cable; cuando se acciona el generador, el medidor mostrará la resistencia del aislamiento.

Instrumentos para probar el nivel de voltaje Estos probadores muestran el nivel medido de voltaje

EL PROBADOR DE VOL TAJE DE BOLSILLO Y PESO LIGERO INDICA tos VOL TAJES COMO SI FUERA UN TERMÓMETRO, POR MEDIO DE UNA COLUMNA VERTICAL DE LÁMPARAS DE NEÓN.

Figura 5-23.

Instrumento probador del nivel de voltaje.

por medio de indicadores iluminados, o bien, un indicador de barra móvil, en lugar de tener carátula calibradas y señaladores (Fig. 5-23). Los probadores están diseñados de modo que las sondas se puedan colocar dentro de alojamientos que se encuentran en la propia cubierta del instrumento. En esta posición, las sondas quedan espaciadas de manera que se ajustan directamente en las ranuras de los contactos de pared. Es posible quitar las sondas de la cubierta del instrumento para hacer mediciones en puntos más separados. Diversos modelos pueden servir hasta para diez niveles de voltaje de ca/ce.

• HERRAMIENTAS CON MOTOR (ELÉCTRICO O NEUMÁTICO) • La herramienta mecánica que los electricistas usan con más frecuencia es el taladro. Los taladros con motor se usan para perforar orificios en los montantes y viguetas, para tender los cables. Con brocas especiales, los taladros eléctricos se pueden utilizar para instalar !'quipo de prueba y herramientas

83

diversos tipos de montajes y anclajes en paredes de mampostería. Resulta muy útil una extensión para hacer perforaciones a mayor altura (Fig. 5-24), ya que es un accesorio que forma ángulo recto. Para uso general en construcciones de estructura de madera se utiliza un taladro eléctrico con broca de un gavilán. Para mampostería, se usan brocas con filos de carburo, con un taladro de baja velocidad (pocas rpm), o bien, con la velocidad más baja en un taladro de velocidad variable. En la figura 5-25 se ilustran algunas de las brocas utilizadas en las instalaciones eléctricas. Al trabajar con un taladro con motor, siempre se deben usar anteojos de seguridad. Se pueden realizar muchos otros trabajos, con herramientas eléctricas neumáticas especiales. En proyectos grandes, estas herramientas especiales pueden reducir el tiempo que se consume en las operaciones manuales. Por ejemplo, cuando se deben instalar grandes cantidades de conduit, en lugar de los dobladores manuales, que se describen en la sección que sigue, es posible usar un doblador con pistón hidráulico o neumático. También es factible usar sierras mecánicas para algunos trabajos. Los fabricantes del equipo mecánico suministran información sobre el uso apropiado de sus herramientas. Léanse y síganse estas instrucciones. A menudo, sobre alguna parte de la propia herramienta, se encuentra marcada o impresa alguna información y precauciones especiales. Para usarlas con eficiencia y seguridad, consúmase un poco de tiempo para leer y seguir estasinstrucciones.

BROCA DE UN SOLO GAVILÁN Y UNA SOLA ESPIRAL

e!~';:'>'~:e"~sBRocA PARA MAMPOSTERIA

BARRENA HELICOIDAL CON UN GAVILÁN

: :::: ::;: .:::: .

BROCA CON PUNTA DE CENTRO

:.::$ ACCESORIO DE EXTENSIÓN

Figura 5-25.

Brocas usadas en las instalaciones eléctricas.

• HERRAMIENTAS DE MANO DEL ELECTRICISTA • Sacafusibles Los sacafusibles se usan para extraer los cartuchos fusibles de los tableros de servicio (Fig. 5-26). Existen diversos tamaños de tenazas para ajustarse a fusibles de tamaños diferentes. La herramienta está hecha de material no conductor. Se usa cerrando las tenazas sobre el fusible y tirando directo hacia afuera para extraerlo.

Cortadores de alambre Estas son herramientas que cortan en diagonal, diseñadas para suministrar el brazo de palanca máximo a fin de cortar conductores hasta del no. 2. Se pueden cortar cables trenzados de tamaños mayores, cortando unos cuantos alambres a la vez. Los cortadores de alambre tienen unas quijadas cortantes y mangos largos para cortar con facilidad.

Desforradores de alambre (pelalambres)

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Figura 5-24. 84

Taladro eléctrico con extensión.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Existen varios tipos, pero todos hacen lo mismo (Fig. 5-27). Estas herramientas se semejan a las pinzas y tienen varios cortes para ajustarse a diferentes tamaños de conductores. Al cerrar el desforrador sobre el tamaño apropiado de alambre, las quijadas cortan la capa de aislamiento, pero no cortan ni mellan el conductor. Unos cuantos cuartos de vuelta del desforrador hacen un corte limpio en el aislamiento. Con las quijadas todavía cerradas, al tirar hacia el extremo cortado del alambre, el aislamiento se desliza hacia afuera.

Figura 5-26.

Figura 5-27.

Desforrador de alambre.

Figura 5-28.

Desforradores de cable.

Figura 5-29.

Cuchillo de electricista.

Figura 5-30.

Cinta guía de acero.

Sacafusibles.

Desforradores de cable Estas herramientas simplifican la remoc10n de la cubierta del cable no metálico (Fig. 5-28). El desforrador (al que a veces se le da el nombre de desgarrador) se desliza sobre el extremo del cable y se oprime sobre el lado plano del mismo. Una cuchilla que se encuentra dentro del desforrador penetra en la cubierta del cable; entonces se tira del desforrador hacia el extremo cortado. La cuchilla corta limpiamente la cubierta y la herramienta mantiene el corte sobre el lado plano entre los conductores internos del cable de dos conductores. Debe tenerse cuidado al usar esta herramienta en los cables de tres conductores para evitar cortar el aislamiento de estos.

Cuchillo de electricista Esta es una navaja de bolsillo plegable que contiene varias hojas de forma especial las cuales se pueden usar ' para quitar el aislamiento cuando se trabaje en lugares estrechos (Fig. 5-29). La cuchilla tiene un seguro para evitar que llegue a cerrarse cuando se está usando.

Cinta guía de acero Esta herramienta consiste en una larga cinta de acero flexible enrollada en un estuche que tiene una grapa especial dentro de él (Fig. 5-30). El extremo de la cinta tiene un gancho. La cinta se alimenta por algún orificio en la pared o por conduit; el cable se sujeta en el gancho; entonces se tira de la cinta o se enrolla en su estuche para hacer pasar el cable a través de la pared o por el conduit.

Equipo de prueba y herramientas

85

Cortador de tubo Los cortadores de tubo se utilizan para cortar conduit de pared gruesa (Fig. 5-31). Para hacer un corte, se sujeta el conduit bajo dos ruedas de carburo; entonces se hace girar la herramienta para hacer una ranura en el tubo. Después de cada revolución se aprieta la manija para hacer cada vez más profunda la ranura, hasta realizar el corte. Los cortadores de tubo tienden a dejar un borde interno afilado en el conduit cortado; se debe eliminar este borde con un escariador, antes de instalar el tubo, para evitar que dañe el aislamiento del conductor.

PARA CONDUIT RÍGIDO

Dobladores de conduit Estas son herramientas que se usan para doblar el conduit. Se tienen dos tipos; uno para conduit rígido o intermedio y otro para conduit de pared delgada o TEM (tubería eléctrica metálica) (Fig. 5-32). Los dobladores sostienen firmemente al conduit y proporcionan el brazo de palanca necesario para realizar un doblado parejo. Los que se utilizan con el conduit rígido efectúan una serie de doblamientos pequeños a lo largo de 4 u 8 pulgadas ( 10 o 20 cm) del tubo. En conjunto, la serie de pequeños doblamientos producen un doblamiento grande parejo, sin deformar el tubo. Los dobladores para conduit de pared delgada (TEM) tienen fuertes paredes laterales para evitar el pandeo o torcionamiento del tubo. Los dobladores para TEM tienen un arco largo que dobla al tubo en 90 2 de una sola vez.

Escariador para conduit Siempre que se corta un conduit, en el borde interior del corte se dejan rebabas y filos. Si no se eliminan, estos puntos afilados se clavan en el aislamiento al tirar de los alambres a través del conduit. Con unas cuantas vueltas de un escariador sujeto a una manija se alisa la superficie interna (Fig. 5-33).

Herramienta para indentar el conduit Se utiliza esta herramienta para unir el conduit TEM. Se desliza un acoplador -semeJante al conduit, per9 de

PARA CONDUIT DE PARED DELGADA

Figura 5-32.

Dobladores de conduit.

diámetro un poco mayor- sobre los extremos de los dos trozos de tubo; el acoplador tiene 3 o 4 pulgadas (7.5 o 10 cm) de largo y se coloca de modo que cubra la unión. Entonces se coloca la herramienta para indentar sobre uno de los extremos del acoplador; al aplicar presión sobre los mangos, se imprimen dos muescas en lados opuestos del acoplador y el conduit (Fig. 5-34). Se repite este proceso para producir cuatro muescas alrededor de cada uno de los extremos del acoplador.

Martillo de electricista La cabeza de un martillo de electricista es más larga, de la superficie para golpear hacia las orejas, que la el.el martillo de carpintero. Esa mayor longitud facilita la introducción de los clavos en los montantes a través de la cara posterior de las cajas de conexión.

Pinzas de electricista

Figura 5-31.

86

Cortador de tubo.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Los electricistas deben tener varios tipos de pinzas. Se pueden utilizar las pinzas con cortador lateral para cortar los alambres y quitar el aislamiento. Las pinzas diagonales proporcionan un brazo de palanca mayor para cortar alambres gruesos y resultan útiles para hacer los cortes en lugares estrechos. Las pinzas de puntas largas son útiles para doblar conductores con el fin de hacer

damente alta de la flama azul hace que el conductor se caliente con rapidez hasta el punto de fusión de ia soldadura, antes de que el calor se pueda transmitir a lo largo del conductor.

Figura 5-33.

Escariador de conduit.

Herramienta indentadora de conduit.

Herramienta para sujetar terminales sin solda-

conexiones con terminales del tipo de tornillo. Las pinzas de articulación movible sujetan y sostienen las tuercas de .seguridad para que puedan ser apretadas en las grapas para cable y los conectores de las cajas. Las pinzas dobladoras tienen escotaduras de diversos tamaños en las quijadas para doblar y sujetar las terminales sin soldadura y lSegurarlas a los conductores (Fig. 5-35).

• HERRAMIENTAS DE MANO COMUNES• Herramientas para soldar Los trabajos de soldadura se llevan a cabo con un cautín o pistola eléctricos, o con un soplete de gas (Fig. S-36). La herramienta que se use depende de la cantidad de soldadura que se va a poner y el tamaño de los conductores que se van a unir. Los cautines son lentos, pero pueden resultar satisfactorios para colocar pequeñas cantidades de soldadura en conductores del no. 14 o menores. Los conductores más grandes absorben calor y lo transmiten a lo largo de ellos; esto hace que la operación de soldar sea lenta y se puede dañar el aislamiento debido al sobrecalentamiento de los conductores. Las pistolas para soldar calientan mucho más rápido que los cautines y muchas tienen la manera de ajustar el calentamiento. Para unir los conductores eléctricos se debe utilizar el nivel máximo de calor de que se disponga. Los sopletes de gas metano o propano son lo mejor para los conductores grandes. La temperatura extrema-

SUGERENCIAS PARA SOLDAR• Las uniones limpias constituyen el secreto de una buena soldadura. Ráspense cuidadosamente los conductores para limpiarlos, antes de hacer el empalme. Cúbrase la unión con una delgada capa de fundente no corrosivo, a base de resina; esto ha~e que la soldadura fluya mejor. Aplíquese el calor a los conductores hasta que estén lo suficientemente calientes como para que funda la soldadura. Déjese fluir la soldadura hacia adentro de la unión durante un segundo o dos, antes de quitar el calor. Una buena unión soldada está lisa y tiene un ligero brillo. Las uniones que se ven mates o "granosas" se deben recalentar hasta que se obtenga la apariencia correcta.

Pistolas clavadoras En estas herramientas se usa un cartucho ae pólvora, como en una pistola, par:i introducir los sujetadores en el concreto (hormigón) o acero (Fig. 5-37). Al oprimir el disparador, el cartucho de pólvora desarrolla la fuerza necesaria para introducir el sujetador en la mampostería o el metal. Se usan varios tamaños de cartucho para espesores y durezas diferentes del material. Estas herramientas son eficientes y pueden introducir sujetadores de montaje con rapidez. Sin embargo, como las armas de fuego, son extremadamente peligrosas y sólo se deben usar de completo acuerdo con las reglas de seguridad del fabricante. Es posible que en algunas partes se necesite un permiso especial para usar los cartuchos de pólvora; en

Figura 5-36.

Herramientas para soldar. Equipo de prueba y herramientas

87

otras, posiblemente esté prohibido su uso. Consúltense las reglamentaciones que correspondan, antes de utilizar cualquier herramienta en la que se necesiten cartuchos de pólvora.

Taladro de percusión Cuando no se cuenta con electricidad para las herramientas con motor, estos taladros sirven para hacer perforaciones en la mampostería (Fig. 5-38). En un mango se colocan brocas con puntas de carburo y se introducen en la pared golpeando el mango con un martillo pesado y haciéndolo girar ligeramente entre golpe y golpe. Al usar estas herramientas hay que usar anteojos de seguridad. Con los taladros de percusión se puedeh hacer orificios de gran tamaño como para colocar los taquetes usados para montar objetos pesados, como las cajas de tableros grandes. También se pueden hacer orificios en la mampostería con una barrena de estrellas y un martillo (Fig. 5-39). A esta barrena se le da ese nombre porque cuando se ve desde uno de sus extremos tienen la apariencia de una estrella de cuatro puntas. La punta en estrella se coloca contra la pared que se va a perforar y se golpea la barrena con un martillo. Después de cada golpe, la barrena se gira un poco. El proceso de golpear y girar se repite hasta que se logra la profundidad que se desea.

Dispositivos para clavar

Figura 5-37.

Pistola clavadora.

BROCAS

Figura 5-38.

Taladro de percusión.

Figura 5-39.

Barrena de .cruz.

Esta herramienta se usa para montar objetos ligeros, como las grapas para cable o conduit (Fig. 5-40). Unos clavos de acero se ajustan dentro del barril de la herramienta y entonces se introducen en la pared golpeando el dispositivo con un martillo. Los clavos de acero vienen en varias longitudes, desde l/2 hasta l l/2 pulgadas. Existen clavos rectos con cabeza normal y otros con cabeza roscada interna y externamente.

Berbiquí Con el berbiquí se abren los orificios necesarios para tender el cable cuando no se puede usar el taladro eléctrico (Fig. 5-41). Si se monta en esta herramienta un escariador para conduit, sirve para aislar la superficie interior del conduit después de que se corta.

Regla plegadiza Para realizar la mayor parte de las mediciones necesarias lo ideal es una regla plegadiza de madera. Se puede manejar esta regla fácilmente con una sola mano. La madera protege contra el choque eléctrico, si se toca accidentalmente un conductor vivo. 88

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Atornilladores Es indispensable una buena selección de tamaños y tipos. Son de utilidad tanto aquellos para cabeza ranurada como los que sirven para cabeza Phillips (Fig. 5-42). Si se dispone de varios tamaños, se puede usar el tamaño

correcto para cada tornillo. Esto fa-:ilita el trabajo y la posibilidad de "barrer" la cabeza del tornillo.

con el fin de tender el cable, y hacer cortes para las cajas de los apagadores y tomas de corriente (Fig. 5-43).

Sierra caladora

Sierra para llletales

Esta sierra es útil para hacer ranuras en los montantes,

Figura 5-40.

Se pueden utilizar sierras para metales para cortar el conduit o quitar el blindaje de los cables.

Dispositivo para clavar.

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Figura 5-42. Phillips.

Atornilladores para cabeza ranurada y cabeza

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Figura 5-41.

Berbiquí.

Figura 5-43.

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Sierra caladora.

• PREGUNTAS DE REPASO• 1. Los probadores de voltaje se deben probar, a su vez, de cuando en cuando, introduciendo los conductnres de prueba en un toma corriente vivo. ¿Por qué es necesario hacer esto? 2.

¿En cuál de los probadores, el de voltaje o el de continuidad, se usan baterías del tipo pluma fuente para obtener la energía eléctrica? ¿Por qué?

3.

¿Cuál fuerza magnética hace que se mueva la bobina móvil de un medidor?

4.

¿Cómo debe conectarse un amperímetro para medir la intensidad de corriente en un circuito?

5.

La resistencia interna de un amperímetro debe ser lo más baja que sea posible. ¿Por qué?

6.

¿Cómo debe conectarse un voltímetro para medir el voltaje (tensión) a través de una carga?

7.

La resistencia interna de un voltímetro debe ser tan alta como sea posible. ¿Por qué?

8.

Los óhmmetros sólo se deben usar para medir la resistencia cuando se ha desconectado toda la energía eléctrica en el circuito. ¿Cuál fuente de potencia hace que se mueva el medidor?

9.

Si la aguja de un óhmmetro está señalando el 50 de la escala y el selector de intervalos está ajustado en R X 100, ¿cuál es la resistencia medida?

10.

¿Por qué resulta conveniente seleccionar un intervalo en el óhmmetro que dé lugar a una lectura en el extremo inferior de la escala?

11.

¿Por qué es útil un wattímetro para calcular el factor de potencia? Equipo de prueba y herramientas

89

l

12.

¿Cuál es la ventaja principal de un amperímetro de tenaza?

13.

¿Para qué medición se usan frecuentemente los megóhmetros?

90

Fundamentos de instalaciones eléctricas

14.

¿Para qué se usan los dobladores?

15.

¿Por qué da mejor resultado un soplete de gas que una pistola eléctrica para soldar conductores de gran tamaño?

6 TRABAJO CON ALAMBRE Y CABLE

•INTRODUCCIÓN• Un circuito eléctrico tiene Cl.latro partes esenciales: una fuente de potencia, conductores para llevar la potencia a donde se necesita, dispositivos de control para conectar y desconectar esa potencia y una carga para usarla. En este capítulo se presenta la forma en que se trabaja con la segunda parte de los circuitos, los conductores. Los conductores son los caminos a lo largo de los cuales se mueve la energía eléctrica. La palabra conductor describe cualquier material que permite circular con facilidad a la corriente eléctrica. Puesto que la corriente eléctrica es un flujo de electrones, los materiales que permiten moverse con libertad a los electrones son buenos conductores (Fig. 6-1 ). Los aisladores pueden concebirse como lo opuesto a los conductores. El flujo de electrones en los materiales aisladores, como el plástico, el caucho y el papel, es casi cero (Fig. 6-2). La mayor parte de los conductores se cubren con una o más capas de material aislador. Para comprender la mayor parte de este capítulo, el estudiante debe saber qué es el flujo de corriente, qué es un circuito eléctrico, qué tipos de cosas cubre el National Electrical Code (NEC), cómo trabajar con la electricidad en forma segura y los tipos de herramienta que usan los electricistas. Estos temas se cubren en los capítulos 1 a 5. Ahora el estudiante aprenderá la forma de trabajar con los diferentes tipos de alambre y cable que se usan con mayor amplitud, cómo seleccionar el tamaño y tipo correctos para un circuito y cómo quitar la cubierta de los cables y el aislamiento de los conductores de modo que puedan hacerse las conexiones eléctricas.

con los auastecedores de material eléctrico y los contratistas. La palabra alambre se aplica a un solo conductor eléctrico. El conductor puerle ser un hilo de material, o bien, varios hilos trenzados. Comúnmente, los conductores se cubren con material aislador (Fig. 6-3). Los alambres que se usan sólo para circuitos de conexión a tierra pueden tener o no aislamiento. Las instalaciones eléctricas de los edificios residenciales y almacenes requieren dos o más conductores para cada circuito. Como consecuencia, para facilitar la instalación y dar una mayor protección a los conductores, se fabrican diversas cubiertas exteriores a fin de encerrar estos grupos de conductores aisladores. El NEC requiere la existencia de alambres de conexión a tierra en cada circuito para aumentar la protección. Con este fin, con los conductores viene incluido un conductor adicional, que puede estar aislado o no. Esta combinación de conductores aisladores junto con el alambre de conexión a tierra, encerrados en una cubierta exterior, es un cable eléctrico (Fig. 6-4). También se puede realizar la instalación, encerrancfo los conductores aislados en tubería metálica, llamado conduit. Esto último se describe en el capítulo 7. La industria eléctrica produce una gran variedad de alambres y cables para satisfacer todas las necesidades en las instalaciones eléctricas. Para comprender por qué se necesita esta diversidad de tipos y tamaños, el estudiante debe familiarizarse con los temas que se analizan en las secciones que siguen. Para empezar, veamos el sistema de tamaños de alambre.

•TAMA~OSDEALAMBRE• Áreas de las secciones transversales Figura 6-l.

Flujo de electrones en un conductor.

Figura 6-2.

Flujo de electrones en un aislador.

• ALAMBRE Y CABLE • En la industria eléctrica, las palabras alambre y cable tienen significados específicos. El estudiante debe conocer estos significados para comprender el NEC, pedir el material con base en un catálogo, o bien, poder hablar 92

Fundamentos de instalaciones eléctricas

El sistema de tamaños del alambre eléctrico se basa en las áreas de la sección transversal de los conductores. Debido a que los alambres son redondos, la vista desde el extremo de un corte recto a través de un alambre es un círculo, por ende, el sistema de medidas se basa en el área de un círculo. Se necesita una unidad de medición para expresar los tamaños de alambre. En virtud de que las secciones transversales de los alambres son un tanto pequeñas, conviene usar una unidad de medición pequeña. La unidad que se usa es la milésima de pulgada; esta unidad se conoce como mil, abreviatura de milipulgada. Los mils son unidades de longitud y se pueden usar para describir el diámetro del alambre. Sin embargo, una consideración más importante en el uso de los conductores es el área de su sección transversal. El área de un

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TIPO TW SÓLIDO Y TRENZADO

Se puede determinar el tamaño del alambre utilizando un calibrador (Fig. 6-6). El NEC requiere que se marque el tamaño del alambre sobre el aislamiento de todos los alambres mayores que el del no. 16. Entonces, el calibrador de alambre por lo general sólo se usa para medir alambres pequeños o desnudos. No se deben usar alambres de gran tamaño en los que no esté marcado el aislamiento. Puede que no sean seguros y probablemente no pasen la inspección.

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0.001 pulg

1

TIPO RHW SÓLIDO Y TRENZADQ

Conductores aislados típicos.

CONDUCTOR DE COBRE O DE SEPARADOR ALUMINIO REVESTIDO DE PAPEL CON COBRE TRATADO

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ENVOLTURA PVC

Figura 6-4.

FORRO DE PAPEL

Figura 6-5.

Áreas de la sección transversal de conductores.

AISLAMIENTO PVC

Construcción del cable tipo NM.

círculo es proporcional al cuadrado de su diámetro. Se ha elegido el área de un círculo cuyo diámetro es l mil como la unidad para expresar el área. La unidad se llama circular mil, abreviado cmil (Fig. 6-5). El uso de esta unidad da una idea más clara de la verdadera relación entre los tamaños de alambre.

Números de alambre Se ha establecido un grupo de tamaños de alambre para cubrir todas las necesidades de las instalaciones. Para mencionarlos con facilidad, los diversos tamaños se identifican por número. Entre mayor sea el número, menor es el área de la sección transversal del alambre. Los números varían desde 50 para el más delgado hasta O, y después 00, 000, 0000. Los tamaños mayores que el 0000 se identifican directamente por su área en circular mils. Los tamaños de alambre del 8 y menores tienen conductores sólidos o trenzados. Los tamaños de alambre del 6 y mayores son trenzados.

Figura 6-6. Calibrador de alambre norma americana (American standard). Trabajo con alambre y cable

93

Tamaños comunes de alambre Aunque se fabrican en todos los tamaños para diversos usos, sólo se utilizan los de número par en las instalaciones eléctricas. Muchas tablas de consulta que aparecen en el NEC listan más de 30 tamaños de alambre, pero la mayor parte de las instalaciones en los edificios residenciales y comerciales se hacen aproximadamente con seis tamaños; estos son los números 14, 12, 10, 8, 6 y 4 (Fig. 6-7).

Si se comparan dos de estos tamaños comúnmente usados se puede ver la forma en que realmente funcionan las unidades que se emplean para esos tamaños (Fig. 6-8). Con el fin de simplificar el ejemplo, se redondean algunos números. El alambre del no. 14 tiene un diámetro de 0.064 pulg (64 mils, 1/16 pulg) y su área es de 4 100 cmil. El alambre del no. 8 tiene un diámetro de 0.128 pulg (128 mils, 1/8 pulg) y su área es de 16 500 cmil. Lo anterior hacer ver que el alambre del no. 8 tiene un espesor igual al doble del correspondiente al no. 14, pero el área de la sección transversal de aquél es el cuádruple de la de éste. El área de la sección transversal del alambre trenzado es la suma de las áreas de cada hilo por separado. Debido a que existe cierto espacio entre los hilos, aun cuando estén juntos torcidos, los alambres trenzados tienen diámetros reales ligeramente mayores que los correspondientes a los conductores sólidos de la misma área. Tanto el alambre del no. 4 como el del no. 6 constan de siete hilos: uno en el centro y seis rodeándolo. Cada hilo del alambre del no. 4, por ejemplo, tiene 77 mils de diámetro. El diámetro del haz de hilos trenzados es de 230 mils, es decir, sólo un poco menos de 1/4 pulg.

Tamaños especiales Además de los seis tamaños comunes, en ubicaciones especiales se usan algunos alambres más gruesos y más delgados. Los más gruesos se usan en la entrada de

4

6

Figura 6-7.

94

8

10

12

14

Tamaños de alambre usados comúnmente.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

....

DIÁMETRO 0.064 PULG (64 MILS, 1/16 PULG)

DIÁMETRO 0.128 PULG (128 MILS, 1/8 PULG)

ALAMBRE NO. 14 ÁREA 4 100 CMIL (APROX.)

ALAMBRE NO. 8 ÁREA 16 500 CMIL (APROX.)

Figura 6-8. no. 8.

•

Comparación de las áreas del alambre no. 14 y del

servicio. Este es el lugar en donde las líneas de la compañía que suministran el servicio (acometida) entran al edificio. Los alambres que se usen aquí deben ser capaces de manejar la carga eléctrica total de todos los circuitos del edificio. Este alambre debe ser capaz de manejar por lo menos 100 amperes. Para los artefactos eléctricos y circuitos de baja tensión se utilizan alambres de menor tamaño. En la sección sobre Tipos de cable se describen estos alambres.

• MATERIALES CONDUCTORES• Desde el punto de vista de la teoría electrónica, el conductor eléctrico ideal es el material que permitirá pasar la mayor cantidad de corriente con la menor elevación de temperatura. En la práctica, también deben tomarse en cuenta el costo, la resistencia y la facilidad en el uso. Los materiales que satisfacen mejor estas condiciones son: el cobre, el aluminio y el aluminio con revestimiento de cobre.

Cobre El material conductor que se usa con mayor amplitud, y se considera como el preferido, es el cobre. Se ha hecho uso del cobre desde la época prehistórica y es posible que sea el primer metal que se haya usado para fabricar objetos útiles. En el mundo moderno, el cobre resulta especialmente apropiado para usarlo como conductor eléctrico. La estructura atómica del cobre lo hace un excelente conductor. Tiene una alta resistencia a la tracción; es decir, resiste la ruptura. El cobre es fuertemente resistente a la corrosión. Se pueden utilizar con seguridad alambrados de cobre en todos los circuitos y se pueden conectar en todos los dispositivos eléctricos. ,En estos aspectos, otros materiales conductores tienen dertas restricciones.

Aluminio y aluminio con revestimiento de cobre En los últimos años, el costo del alambre de cobr: se ha incrementado paulatinamente, hasta el punto en .:¡ue los fabricantes han introducido otros materiales. El aluminio parece ser el más apropiado para sustituir al cobre. Es un buen conductor, de peso ligero y 1azonablemente fuerte. Empero, el uso del alambre de aluminio ha causado algunos problemas inesperados. Debido a que no es tan buen conductor como el cobre, el alambre de aluminio debe tener un área de la sección transversal mayor que la de uno de cobre para manejar la misma intensidad de corriente. También, pronto se vio en el punto en donde el aluminio se conectaba a una terminal hecha de algún otro material -latón, por ejemplo- se llevaba a efecto una acción química que provocaba un aumento de la resistencia al paso de la corriente en ese punto y, como consecuencia, mayor calentamiento. El calentamiento adicional hacía que los metales se dilataran. Al suspender el paso de la corriente, los metales se enfriaban y se contraían. Esta dilatación y contracción repetidas hacían que se aflojara la conexión. Esto, a su vez, incrementaba todavía más la resistencia y se generaba más calor. Se pudo llegar a saber que varios incendios serios se debieron al uso de alambre de aluminio. Como resultado de esta experiencia, se revisó el NEC para limitar el uso del alambre de aluminio a dispositivos eléctricos hechos especialmente. Los fabricantes de apagadores y tomas de corriente, por ejemplo, cambiaron los materiales que venían usando en las terminales y agregaron indicaciones a los dispositivos para hacer ver cuáles se podían usar con alambre de aluminio. En el capítulo 9 se describen estas indicaciones. Se ideó otro tipo de conductor al encontrar la manera de ligar el cobre y el aluminio. Este conductor consiste en un alambre de aluminio cubierto con una delgada capa de cobre y se Je dio el nombre de aluminio con revestimiento de cobre. Todos estos desarrollos han hecho más seguro el uso del alambre de aluminio, cuando se siguen las reglas especiales para el alambre de aluminio. Debido a su importancia para tener una instalación segura y para cumplir con Jo dispuesto por el NEC, se hace hincapié en las reglas para usar el alambre de aluminio y el de aluminio con revestimiento de cobre, siempre que se aplique a la información que se da en este libro. De modo que, para que el estudiante se familiarice con los aspectos que cubren estas reglas, a continuación se listan brevemente: l.

Para la misma intensidad de corriente, el alambre de aluminio debe tener un área de la sección transversal mayor que la de uno de cobre. Una regla que

+

AMPERE CAPACIDAD AMPACIDAD

Figura 6-9.

2.

Ampacidad

se aplica a menudo es que al alambre de aluminio debe tener un grueso igual al doble de aquel alambre de cobre que correspondiera a esta tarea. Por ejemplo, si un circuito requiere un alambre de cobre del no. 14, se debe usar un alambre de aluminio o de aluminio con revestimiento de cobre. Esta regla empírica sólo es una guía aproximada. Respecto a los tamaños exactos que deben usarse bajo condiciones diversas, consúltense las tablas que se encuentran en el NEC. 3ólo se puede conectar el aluminio y el aluminio con revestimiento de cobre a los apagadores, tomas de corriente y artefactos marcados especialmente para ese uso. En el capítulo 9 se dan los detalles correspondientes.

Ampacidad de los conductores El NEC ha establecido la intensidad de corriente máxima segura para cada tamaño de alambre y cada tipo de aislamiento. Esta intensidad máxima de corriente es la capacidad en amperes del alambre. El NEC se refiere a este valor como la ampacidad del conductor (Fig. 6-9). En la tabla 6-1 se da una lista parcial de las capacidades para las instalaciones residenciales usuales. Nótese que la ampacidad del conductor siempre debe incluir, además del tamaño del conductor, el material de que está hecho, la temperatura del aire que Jo rodea y si se encuentra en un cable o al aire libre.

Temperatura del conductor y temperatura del aire El NEC se refiere a las dos temperaturas al especificar la ampacidad. Una es la temperatura ambiente; la otra es la temperatura nominal normal del conductor. La temperatura ambiente es la temperatura normal del aire en el lugar en el que se instalará el conductor. La temperatura del conductor es la temperatura máxima del propio alambre cuando lleva toda su corriente nominal. Las ampacidades del NEC se basan en una temperatura máxima del aire en el medio ambiente de 86 2 F

.

Trabajo con alambre y cable

95

1: TABLA 6-1. AMPACIDADES PERMISIBLES DE ALGUNOS CONDUCTORES AISLADORES DENTRO DEL CABLE. TEMPERATURA AMBIENTE DE 86°F (30ºC) Aluminio o aluminio cobrizado

Cobre Tamaño 14 12 10 8 6 4 2

o

A

B

A

B

15 20 30 40 55 70 95 125

15 20 30 45 65 85 115 150

15 25 30 40 55 75 100

15 25 40 50 65 90 120

Columna A-

E~ta columna se aplica a conductores como los tipos TW y UF del NEC. Estos conductores tienen aislamiento de plástico y se pueden utilizar en ubicaciones húmedas o secas.

Columna B-

Esta columna se aplica a conductores como los tipos TWH, RH y RHW del NEC. Estos conductores tienen aislamiento de plástico, caucho o caucho sintético, los cuales soportarán más calentamiento que los de la columna A. Estos conductores también se pueden utilizar en ubicaciones húmedas o secas.

(30ºC). Si el alambrado se va a instalar en donde las temperaturas del aire por lo común, o frecuentemente, son más elevadas que la máxima especificada, se debe reducir la ampacidad en un factor de corrección. Por ejemplo, la capacidad nominal del conductor de cobre del no. 12 es de 20 amperes en aquellos lugares en donde las temperaturas no son superiores a 86ºF (30ºC). Si se va a instalar este cable en un lugar en donde la temperatura es de I IOºF (43ºC), la ampacidad permisible debe reducirse al 58% de 20 amperes, o sea 11.6 amperes.

• MATERIALES AISLANTES • El material aislante que cubre a los c.onductores de aluminio o cobre evita que los conductores desnudos que llevan corriente toquen otros conductores u objetos metálicos y provoquen cortos circuitos. El aislamiento también evita que los humanos sufran heridas, e incluso la muerte, por el contacto ac~idental con alambres "vivos". El material que se usa con más frecuencia para aislamiento se conoce como termoplástico. Esta palabra describe un material plástico que puede soportar el calor. Cuando los conductores de cobre o aluminio llevan el flujo nominal máximo de corriente, se calientan. El aislamiento debe ser capaz de soportar este calor y todavía permanecer flexible y poderse quitar con facilidad al estar frío. Todos los aislamientos plásticos aprobados por el NEC tienen estas características. El aislamiento se fabrica en varios colores para ayudar a realizar las instalaciones eléctricas correctamente. Posteriormente, en esta sección, se describen los colores usados, su significado y cómo usarlo.

96

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Excepto cuando utilizan el conduit ( capítulo 7), por lo común los electricistas trabajan con cables, en lugar de usar conductores aislados separados, porque resultan más fáciles de instalar y se pueden tender a través de paredes y techos. Los cables se fabrican encerrando dos o más conductores aislados y un alambre para conexión a tierra, en otra capa de material protector. Los cables para circuitos de 120 volts se hacen de dos conductores y un alambre para conexión a tierra; los circuitos de 240 volts requieren tres conductores y un alambre de conexión a tierra. Existen dos tipos generales de cubiertas usadas para fabricar cables; una es plástico pesado, la otra es un metal flexible arrollado en espiral. En los puntos en donde debe realizarse la conexión, se quita la cubierta exterior del cable, sea plástica o metálica, se quita entonces el aislamiento del conductor y se toma el conductor desnudo para realizar la conexión eléctrica. En la sección Remoción del aislamiento de los conductores, en esta sección, se dan las instrucciones para llevar a cabo esto. Con frecuencia el estudiante escuchará que se menciona el cable cubierto con plástico como "Romex", y al de cubierta metálica como "BX". Estas son marcas registradas que, en realidad, sólo se aplican a los cables producidos por un fabricante. En este libro, a todos los cables cubiertos con plástico se les da el nombre de "no metálicos", y a todos aquellos con cubierta metálica se les menciona como "blindados". Estos nombres constituyen la base de las abreviaturas que usa el NEC para mencionar los tipos de cable.

Marcas de los conductores y cables El NEC requiere que todos los conductores (excepto

aquellos demasiado pequeños, del no. 16 y menores) y cables se marquen para mostrar las características eléctricas importantes. Las marcas en los conductores muestran el tamaño del alambre, el tipo de aislamiento y el voltaje máximo. También se incluye el símbolo (UL) de los Underwriters' Laboratories, si el conductor ha sido probado y aparece en la lista. En la figura 6-10 se muestran las marcas típicas de los conductores. Las marcas en los cables muestran el tamaño del alambre, el número de conductores, el tipo de cable y el voltaje (tensión) nominal. En la figura 6-11 se muestran las marcas típicas de los cables no metálicos. El cable blindado no se puede marcar debido a la superficie desigual; en estos cables se encuentran rótulos que suministran la información requerida.

Ubicaciones secas y húmedas Debido a que el agua es un buen conductor de la electricidad, la humedad en los conductores puede causar pérdida de energía, o bien, cortos circuitos. La protección contra la humedad es una parte importante del diseño y uso de cables. Al describir en dónde y cómo se pueden utilizar los cables, el NEC se refiere a ubicaciones secas, mojadas y húmedas. El significado de estas palabras es el de uso común; respecto a las definiciones completas, consúltese el NEC. Secas. Completamente protegidas contra la humedad y el agua bajo todas las condiciones normales. Mojadas. En general, o con frecuencia, sujetas a una humedad intensa. Húmedas. Sumergidas o encerradas en un material húmedo o mojado, como en concreto o subterráneas. Todas estas condiciones se aplican a edificios terminados. El hecho de que un lugar pueda estar expuesto a las condiciones del tiempo durante la construcción, pero no cuando el edificio esté terminado, no significa que se debe utilizar cable a prueba de agua. Las condiciones de humedad se aplican a las condiciones normales en los edificios terminados.

N0.18

Figura 6-10.

Marcas en los conductores.

que se cometan errores en la instalación. Los colores del aislamiento que generalmente se usan en el ramo son los siguientes (Fig. 6-12):

Código de colores del aislamiento l.

El aislamiento de los conductores tiene diferentes colores para facilitar el trabajo de electricista. Si quien realiza las instalaciones eléctricas comprende y sigue el sistema del código de colores, la unión y conexión de los alambres es más fácil y más rápida, y es mucho menos probable

2.

El cable de dos conductores contiene un alambre blanco y uno negro, y un alambre de conexión a tierra. El cable de tres conductores contiene un alambre blanco, uno negro y uno rojo, y un alambre de conexión a tierra. Trabajo con alambre y cable

97

TAMAf;'JO DEL ALAMBRE

TIPO DE CABLE

FORRO DE PLÁSTICO INCLUYE ALAMBRE DE PUESTA A TIE;:RRA

OTROS TAMAf;'JOS COMUNES

14- 2G 14 - 3G 12-2G 12-JG Figura 6-11.

3.

1.

Marcas en los cables.

tener un aislamiento verde, o bien, verde con rayas amarillas. En el capítulo 4 se describió la diferencia entre los alambres de la tierra de la energía eléctrica ( o neutro) y el de conexión a tierra. Si aún no se comprende bien el propósito y uso de estos alambres, repásese esa parte del capítulo 4, antes de continuar con esta sección. El NEC especifica que el alambre blanco ( o gris natural) que se encuentra en todos los cables será el conductor de tierra de la energía eléctrica, o neutro. Nunca se deben conectar los apagadores u otros dispositivos en alambre blanco. La línea blanca siempre debe ser eléctricamente continua, desde la fuente de potencia hasta el final del circuito. El alambre de conexión a tierra también debe ser continuo, desde el punto de tierra (una tubería de agua fría, o bien, una barra enterrada en el piso) hasta todos los puntos del circuito. Recuérdese: el alambre blanco es el camino normal de regreso para el flujo de corriente, desde la carga hasta la fuente. El alambre de conexión a tierra es una trayectoria de seguridad para el flujo de corriente, con el fin de evitar el choque eléctrico en el caso de una falla de una parte del circuito, o bien, de una falla de algo conectado a él.

Existen cables de cuatro y cinco conductores, pero rara vez se usan en las instalaciones domésticas. En estos cables el cuarto conductor es azul y el quinto es amarillo.

Por lo general, en todos estos cables, el alambre de conexión a tierra es un alambre desnudo, pero puede

• TIPOS DE CABLE• En seguida se describen los tipos de cable no metálicos (cubiertos de plástico) y armado (de cubierta metálica) que se usan con mayor amplitud. ~

AMARILLO LADO ALTO O ALAMBRE CALIENTE

r-,..

·"""''

AZUL

~

ROJO NEGRO

NEUTRO

o

BLANCO

TIERRA DESNUDO PUESTA A TIERRA

o

{

VERDE

o VERDE CON FRANJAS AMARILLAS

'

'

CABLE DE CABLE DE TRES CINCO CONDUCTORES CONDUCTORES CABLE CABLE DE DE DOS CUATRO CONDUCtORES CONDUCTORES

Figura 6-12. 98

Códigos de colores para el aislamiento de uso general.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Cable no metálico Para las instalaciones domésticas son de uso gener::1 tres tipos de cable no metálicos. Los tres son de peso ligero, fáciles de trabajar y relativamente baratos. Todos están clasificados para 600 volts o menos. La capacidad de transmisión de corriente depende del materi.il y tamaño del conductor. La mayor parte de los ..::ables contienen un alambre de conexión (opuesta) a tierra, por lo general un alambre desnudo envuelto en papel. El tipo NM consta de conductores aislados envueltos en papel, con un relleno de fibra, que viene encerrado en una cubierta o envoltura plástica. El cable se encuentra en tamaños que van del no. 14 al no. 2, con conductores de cobre, y del no. 12 al no. 2, ~on conductores de aluminio. La mayor parte de los tipos contienen un alambre de puesta a tierra. Debido a que el material de relleno puede actuar como una mecha y absorber la humedad y los materiales corrosivos, el tipo NM sólo se puede'usar en ubicaciones secas. El tipo NMC es semejante al NM, pero está modificado para soportar algo de humedad (Fig. 6-13). En el cable NMC, los conductores aislados están encerrados en plástico sólido. El NMC se encuentra con conductores de cobre o de aluminio, en la misma variedad de tamaño que el tipo NM. El tipo NMC se puede utilizar en ubicaciones mojadas, pero no se debe usar en concreto o mampostería, o enterrado en el suelo. El cable del tipo UF(undergroundfeeder- alimentador subterráneo) es semejante en apariencia al NMC, pero su cubierta exterior es más resistente y menos porosa, de modo que se puede usar en todas las ubicaciones húmedas y subterráneo.

FORRO DE PLASTICO

ALAMBRE DESNUDO DE PUESTA A TIERRA ALAMBRE DESNUDO

Figura 6-13.

Construcción del cable no metálico. PAPEL

ALAMBRE CALIENTE

FORRO DE ACERO

Figura 6-14.

ALAMBRE NEUTRO

Construcción del cable blindado.

Cable blindado El cable blindado realiza la misma tarea eléctricamente que el no metálico. Se encuentra en la misma variedad de tamaños, en cable de dos y tres conductores. La ventaja principal del cable blindado es la protección que suministra la envoltura metálica. La desventaja principal es que el metal queda sujeto al enmohecimiento y la corrosión en las ubicaciones mojadas. El NEC requiere un alambre de puesta a tierra en el cable blindado, aun cuando la propia armadura sea conductora. El alambre de puesta a tierra asegura una conexión continua a tierra en todo el circuito. El cable blindado sólo está aprobado para usarse en ubicaciones secas (excepto el tipo ACL que se menciona en el párrafo que sigue). Con esta limitación, es útil en lugares en los que se debe proteger la instalación contra daño accidental. (Fig. 6-14). Existen dos designaciones comunes en el NEC para el cable blindado: AC y ACT. El tipo AC tiene aislamiento

de caucho en los conductores; el tipo ACT tiene aislamiento de plástico en los conductores; También existe un cable blindado tipo ACL que contiene una envoltura de plomo sobre los alambres. Este último tipo de cable se puede usar en ubicaciones húmedas.

Alambre para artefactos Se ha aprobado un tipo especial de alambre para ser usado dentro de los artefactos eléctricos. Este es un alambre flexible y trenzado con varias clases de aislamiento (Fig. 6-15), diseñado y usado únicamente para el alambre interno de los artefactos y para conectar esos artefactos a la instalación eléctrica. Este alambre está hecho con aislamiento de algodón, asbesto o silicona. Los tipos son CF, AFy SF. La elección del aislamiento depende del calor generado dentro del artefacto al conectarlo. Se puede usar el algodón para temperaturas hasta de 14011 F (60 11 C), el asbesto para Trabajo con alambre y cable

99

EL AISLAMIENTO PUEDE SER DE ALGODON, ASBESTO O SILICONA

Ubicación húmeda o seca. El tipo de cable debe ser el apropiado para las condiciones de humedad. Protección contra daños. La envoltura exterior del :::able debe ser más resistente si puede sufrir algún daño.

Figura 6-15.

Construcción del alambre para artefactos.

temperaturas hasta de 194QF (90QC), la silicona hasta 312QF (156QC).

Alambre de baja tensión (voltaje) Para algunos circuitos domésticos especiales, como el usado en los timbres y los circuitos de control para la calefacción y el acondicionamiento del aire, que operan a 24 volts o menos, se puede utilizar alambrado de baja tensión. Este alambre se encuentra en los nos. 18 y 16, puede ser sólido o trenzado y está cubierto con un aislamiento plástico delgado.

• SELECCIÓN DEL TAMAÑO CORRECTO DEL CONDUCTOR Y AISLAMIENTO DEL CABLE •

Materiales corrosivos. Si están presentes materiales corrosivos, se debe seleccionar un cable que pueda soportarlos. Además, algunos circuitos presentan problemas especiales y se debe tratar, como consecuencia, en forma especial. Un problema común de este tipo lo provoca la pérdida de energía eléctrica cuando el tendido del cable es largo. La pérdida de energía de este tipo lo provoca una caída de voltaje en la línea.

Caída de voltaje (tensión) en la línea Debido a que todos los conductores ofrecen cierta resistencia al flujo de la corriente, siempre se pierde algo de potencia entre la fuente y la carga. Se puede aplicar la ley de Ohm para determinar la caída de voltaje que se tiene en cualquier circuito, si se conoce la resistencia del conductor y la intensidad de la corriente. La fórmula es V =/XR.

Lista de comprobación del conductor Repasemos brevemente lo que debe considerarse para seleccionar el tamaño correcto del conductor: Materiales del conductor. El cobre es el estándar. Para el aluminio o el aluminio revestido con cobre se aplica la regla empírica de usar un alambre dos veces más grueso que el especificado para el cobre, pero deben comprobarse los requisitos dados en el NEC. Carga de corriente máxima esperada. El tamaño del conductor (basado en la ampacidad) debe ser el suficiente como para soportar la carga máxima esperada dentro de la seguridad.

En este cálculo I es la intensidad de corriente en amperes que se tiene en el circuito, R es la resistencia del conductor en ohms. Al multiplicarse, el resultado es la caída de voltaje (tensión) en volts, debida a la resistencia del conductor. En el capítulo 2, se dio una explicación acerca de la ley eléctrica básica que se aplica en este caso. La ley, llamada ley de Kirchhoff, afirma que la suma de todas las caídas de voltaje en un circuito es igual exactamente al voltaje aplicado (Fig. 6-16) Entonces, en un circuito de 120 volts, la suma de las caídas de tensión debe ser igual a 120 volts. Si, por ejemplo, se tienen un circuito bifilar hacia una sola carga, se tendrán dos caídas de voltaje; una es la caída de voltaje a través de la carga, la otra es la caída de voltaje en los conductores (Fig. 6-17).

Ubicación húmeda o seca. El aislamiento del conductor debe ser el apropiado para las condiciones de humedad. Temperatura del aire en el lugar. Aquellos lugares en los que las temperaturas del aire por lo común se encuentran arriba de 86QF (30QC) requieren conductores más gruesos y un aislamiento especial.

LA RESIS;'f'ENCIA DE LA LINEA ES CASI CERO

Lista de comprobación del cable Con el fin de seleccionar el cable correcto, se deben considerar estos factores adicionales: 100

Fundamentos de instalaciones el6ctricas

Figura 6-16.

Ley de Kirchhoff.

CARGA

)

----

g~f~~L TAJE

=120

CAÍDA EN LA LÍNEA 10 VOLTS

un circuito de 120 volts, esto significaría una pérdida de 2.4 volts.

rcA;,;,

CÓMO DETERMINAR LA RESISTENCIA DEL CONDUCTOR• Las tablas que se encuentran en el NEC dan la resistencia a diversas temperaturas para todos los tipos de conductores. En la tabla 6-2 se muestra una parte de esta información, para la mayor parte de los tamaños y tipos comunes de conductores, a temperaturas promedio. Nótese que la resistencia se da para 1 000 metros de alambre y que la resistencia disminuye conforme aumenta el tamaño del alambre. Recuérdese que I OOOmetros de alambre significan un circuito bifilar de 500 metros de largo. Para tendidos de alambre más largos, se debe incrementar el valor de la resistencia que se da en la tabla, y para tendidos más cortos se debe disminuir.

DE LA

. 1

LLÍNEA_J

\

ALTA RESISTE NCIA DE LA L ÍNEA

CARGA

~.l., DE LA,

CAÍDA DE VOLTAJE = 100

•

LLÍ!::;A.J'

TABLA 6-2 RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES

t-Figura 6-17.

~AÍDA EN LA LINEA 10 VOLTS

•I

Caída de voltaje en el conductor.

La operación de la carga, un motor, por ejemplo, es la razón para establecer el circuito; por ende, se debe aplicar a la carga tanto voltaje como se pueda y se debe perder en la línea Jo menos que se pueda del voltaje. Los motores y otros dispositivos operan con más eficiencia cuando el voltaje aplicado está cerca del voltaje nominal. El voltaje que se pierde en la línea es lo que los electricistas llaman "carga de la línea", "caída de la línea", o bien simplemente "caída de voltaje (tensión)". Por supuesto, se tiene una caída de voltaje a través de cada carga. Lo que el electricista debe hacer es seleccionar una instalación que ponga a disposición de las cargas de trabajo (motores, calefactores, luces, etc.) tanto voltaje como sea posible y que se pierda en la línea lo menos que se pueda del voltaje. Los conductores que se usan para la mayor parte de las instalaciones domésticas son los nos. 12 y 14 para el cobre. La resistencia de estos alambres es bastante pequeña para los cortos tendidos que normalmente se instalan dentro de los edificios. En estos casos, la caída de tensión en la línea es tan pequeña que puede ignorarse. Cada metro adicional de alambre incrementa la resistencia en la línea en una cantidad fija. Cuando las líneas se alargan, como sucede a veces en las instalaciones exteriores y, especialmente, si se tiene un flujo intenso de corriente, la caída de voltaje en la línea puede provocar una pérdida significativa. Como regla general, los electricistas y los diseñadores de circuitos intentan conservar las pérdidas en la línea aproximadamente hasta un 2%. En

Tamaño del alambre 18 16 14 12 10 8

Resistencia en ohnis por cada 1 000 metros a 25°C (77°F) Cobre desnudo 6.51 4.10 2.57 1.62 1.018 0.6404 0.410

6

Aluminio

:~

10.7 6.72 4.22 2.66 1.67 1.05 0.674

CÓMO CALCULAR LA CAIDA DE VOLT AJE EN LA LÍNEA• Un ejemplo mostrará cómo se calcula la caída de voltaje en la línea y cómo la selección de tamaño del alambre puede mantener la caída de voltaje en la línea en un valor bajo. En primer Jugar, considérese una línea exterior relativamente larga. Se tienen cuatro lámparas de 150 watts en una línea de 118 metros. Podrían ser las luces de entrada en una calle, o bien, unos reflectores para exterior que iluminan una zona grande (Fig. 6-18). Para un circuito exterior, sería adecuado elegir cable del tipo UF. Para un circuito de este tipo, el NEC requiere al menos alambre del no. 14. La pregunta es: ¿un tamaño de conductor más grande, y más caro, mejoraría la eficiencia del circuito lo suficiente como para justificar el costo? Los pasos que siguen muestran la manera de calcular la caída en la línea para diversos tamaños de conductor: Paso l. Hállese la carga total de trabajo en la línea. Multiplíquese el número de cargas (en este caso, lámparas) por el wattaje de cada una: 4 X 150

= 600 Trabajo con alambre

y cable

101

represema d 8 Yl dd vohaje apl ic·ado. Esto es tlc:ma~iaJo aho. Rccalcúlese. uqndo la res1~h'.'ncia para el al.imbre del no. l }, Si ~t: lkva a uho d mirnrn cálculo utililanc.lu la re~istcncia del alamore d~l no. 1:2. que es de 5.] 1 ohms. la rníd.:i ,':; voha_ic er la linea es de 6.2S \'Olts. bto podr[a ser acepta ele ~i el circuito ~t" conectara du ranle periodos ,(;üfLü'>. Si d uso es mayor. debe \Jlili,ar~e alambredd no. lO. La ca[da de voltajt en l.:1 lint":.t rnn alamhre del no. lU seria .iproximatiamentc tle -~-94 l'Olt~.

Otras consideraciones en la selección dt>I cable

La carga total de trabajo es c.k 6()() watts, Paso 2. Hállese el flujo dt cornenlc cn el ci rCUl[(J_ Divida~e el wattai~ entre ¡'.l v·ohaje aplicado ( [ :w ,,ults):

600 =- 5 120 La corriente en el ~jrcuito es dt: S ampe:res.

Puso 3. :Encuéntrese la resistencia del conduuor. Lis-e el valor que a parece en la tabla para I O{)(l metros de ll nea y ajústese para la longitud de la Hnea en d circuiw rea 1. Fn la tabla se encuen1 ra yue h:1 rc~istencia para el alambre de: cu brt'. t1d no. 14 e.~ de !ói .43 ohm5 por catla 1 (){)(} mt:trns. La linea del circuito rea I tiene 118 metros de largo, de modo que la lungitud del conduclor es

l 18 X 2

= 23ó

La lon~itud total del alambn: cs. de 236 metros, La res1-">h:nc1a de .2j.6 metros de alambre e~ igual a 236 dil'i· ditio entre I IXU) y multiplicado por la n:;;istrncia de- 1 000 metro~

0.236

X

!ó:.4.1

= 1.99

La resi~t~ ocia de J..:1 linea { rcdnndeadal es de 2 uhms. Pa.rn 4. Encué1Hrese la calda de tcmión en la línea. :\luhiplíc..¡ucsc la rJ::sislrncia de la Hnc.i por la intensidad de corriente:

2X

j

• REMOCION DE LOS AISLAMIENTOS DE LOS CABLES•

= 10

La ca[da de voltaje en la línea es Je IO volts. E:!.to

I02

Aun c11ando la mida de tensión en la Hnca es un.:1 H>nsit.kración importante al dc:gir un ta mano de con· ductor, también ~t' dc:hcn con~ide rar ot r;is cosas. Fn primer lugar. en algunas poblliC1onc~. la~ reglamentaciones dfrtrica~ locales c<;;pccifirnn los tamaños Je conductor que se debcn u~ar para ciertn.5 ti pos de circuito\. Siempre e~ ,u.:~pl~hlc hacer mas qut'. Ju r{:4uc:rido por el Cótligo, pero ( a menos qu~ "!i,c:" haga una excepción) nunca menos. Fm piéces,t d calculo con el r.:qui~ilo mínimo dado en d Código y. a conl irrnaci6n. considérese si es necnario o no e ):.c,e de d rtt¡ u isi to del C. ód i go para hacer que e I e i re u i to n:ahcc d trabajo que se supone d-ebe efectti1:1r. Como ~e him notar en el ejemplo anterior del cakulo de la c¡¡Jda d~ ,..ohajC", se debe considerar C"I uso del circuito al dctc:rmiA nar la caida aceptaMe. Lmcircuitosquc SoC" u.~an con poca frecuencia u Jurante periodos corco~ puC"tien c.cncr caidas de voltaje del 5 o 6fy :-· toda v[a ~er satisfanurio~. Además. al c.aku!ar la carga en un circuito n la longitud del alamhre actuales, lambit:n ~e elche considerar el crc.:_,imienlo o cambios futuro~- Si eo:iste alguna razón para crea que se harán adiciones al ci rwi w. podría resultar conveniente el uso de un tamaño de conductor más grande Cúc\ el frn dt: evitar el tener que cambiar wda la instalación completa af hacc:r e:~~ adiciones. Al tomar lodas estas decisiones. el costo es Url factor importante_ Los conductores de mayor tamañn cuestan más y. en algunos ca~os. el co~to extra puede no ju~tifica r Ja im[alación de un conductor de tamaifo má5 grande que: el que requiere el N [Cola reglamentación local Por oua parte. i:; u.ando se ti en en carga'> de rn otore~ en Ios e in: u nos. la ca ida de t~1bión 1:11 la línea puede provorar una ca[da gra ncJ e en la efi ciencia del mol u r. Por e:_i c:m p ln. si 5,e O¡>C"ra un nrntor a un 10% por d~ba_io de su \'Oltaje nomin~l, su saliJ11 de potencia cae en un 19%.

F1.1mJ11mcn1os de irrnala.cionl:$ ~léctricu

Se deben quitar la~ c:nvohuras de ros cables y el aisla· miento de los conductores antes de poder hacc:r las cone-

riont:s dt:ctTicas entre ellos, u bien. ant~s ~~i.: poder wnectar esos cables a lus dispositivos eléccri1.:o~. El '.'J"EC requierc- que toda~ las coneXt(rnes f:'l~ct ricaj se bagan dentro de cubie,ta~ melálicas o de plástico conocidas como caja~ Je conexiono caja~ de registro ( Fig. (i-19}. L1s lados de las cajas timen ahc-rtura~ marcada~ cuya~ la.p.a~ se pc.u'.'dcn quitar nwdiantt un ligero gnlpe. según st' n~,e~itt'. a fin de abrirlas '!i haL·er p.is¡¡ r lo~ ca bks. Todo~ lm cable~ que i:ntran a la.~ cajas ~e deben ~l1 ¡c[a r m~~·án icamente ~~ ellas por mi:dto de uno de d,.h mftnd(,~ e.,i~létl [ t"';.

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ABRAZADfRAS INTERNAS PARA CABLE

Uno de los méw
oomu t1es de ca_j a~_

f'able no metálico Se puede quitar la envott ura e1nerior del cable no metáiin, cortánforr:ido r para juntarbs ,, tlrt'se de: él hacia el ex1 renw dd cable. (,)uílc-~e l:i envoltura haei a ,1h1tra y rc:c6rtt:~c _ Par;i u~ar una ew;h1lla con el fin de hacer t'I ..:ork. se dchc tcne r nnicbo cuidado para evitar corlar los conductort:S (1.-ig_ 6-23 :L C:ad¡¡ ti p•) Je envoltura exterior
t

T /1.PAS

AEMOVl8LES

VISTA A.MPLfl'ICADA PE UN cor~ECTOR PARA CABL~ D~ f'OAAO NO MET ÁllCO

CONE:CTOA O AElRAZADERA

f'i g11 rn 6- 23 _ Ma ner"- d~ ,J.,~forra r un e a.ble nü m,;-[ ¡i, 1ico con ¡;uchitlo.

\ VISTA AMPLI FICAOA DE UN CONECTOR PARA CA,ElL~ ElLINDADO hg1.Jr.1 6-21.

Ahrnzad~ras ir11tmas para c:ibl~.

EXTREMO DEL ALAMBR~

o 14

o 12

o 10

PRESION-......._

o 6

l

licnc ahenuras alrededor lie él de moJo que un inspectüf pueda comprnhar la instalación, o bien, puede ser Jd tipo he-e ho e:,; pre5amen le para el {;
en vol tura exterior.

Paso 2. Se debe tener cuidado de que la envolturil t.1,tcrior del cabk qurdt> comptclamente introducida rn ~1 conector.

t

u•AECCION DEL Tmó~J

.......__

CORTADO"!

rigur-.i 6-22.

u11

Desforradot para cabl~ no mwmrn.

Palo 3. A pr iét e n~c lo~ tomillo~ de 1¡¡ a brazade ra para sujetar firmemente d cable. Ahora se puede a:i;,egurar rl cable a una ~_ia de coJ1cxión. Pmo 4. Quitese la lui;~a de seguridad dd conector. lrHrodúzca.se lo~ conductores j' el extnmo ro.s.,cado del conn,t o r por ta aben u ra de la caja_ A t orn í lksc la t ue rea de seguridad en el conector y apriétese lanto como se.a posiblt a mano. L'se un atorniilador y un manillo para .apretar la l uerc.a de seguridad de manera de q uc las puntas que tiene- en sus "orejas" entren firmemente en contacto con la pared de la caja.

Obstrves.e que el alambre de conexión a liura $C el\lienda hacia adentro de la caja con los conductorc-s

acc:ro. la cinta de puesta a tierra del c-abtc: y la .:aja de

E NVOl. TURA DE PAPEL

regislro. Se dispone de varia~ herramienta~ para trabajar con rnhle blindado. Se puede usar una sierra para metales ordinaria, o bu."11. hernunientas. especial meme di senadas para cortar cahle blindado. Lm pnxedimir:-ntos -c:n cada 1néwJo son como sigue: \~ f:Tü [)() DE LA

sr ERR.'\

PA.R A. Mf.T.~ LES.

ffig~.

6-26 a al 6.:.m): Pa.m [. A fin ,k dejar expunta iina longicuJ suficil"nle de los cm1d LJdore~ para facilitar ~u conc::ittón a otros cunductores o dispositivos. se dehe quitar aprn:itiT rnadamente IO pulgadas (25 cm) t.kl btind!ijc del t:.xlrcmo del cabk. Úsese una ~uperficie de tr.ibajo plana y fírm~.

ALAMBRE DE PUESTA A TI ERRA

Figurn 6---2~CONECTOR DE CABLE FOFH'lADO

\

ENVOLTURA

\

TA Et.IZADA

t

TOflNILLO DE PUESTA A. TIERRA

Figura 6· 2 5.

Ca b [e ele} me t állc n ~on ~cl,u.l o a u na 1:aj a de regís-

iro. (Fig. 6-25). Cuan Jo se inl roduzca n los dcmas cable., a !a caja. ~e unirán lo~ alambre de pues1..a a tierra. Sis-e mifo:an caja~ de registro mc:tálic.is. c~tos alamb-re!i. unido~ se conectarán a la mis.ma,

f'a.w 2. Sosknga~e d rnMe y la ~ie.-ra de .irco de modo que s~ pueda rcali1.ar d corte ~rpc11dicular a la ~~piral. bto .significa que: la sierra deberá fnfmflr un ángulo aproximado de 4S'1 con el eje dd cable.

Paw 3. Hág.lse el corte hasla que se haya recorrido coda o la mayor parte de una sección Je la espiral. No !te hag¡¡ el corte tan prr:,fundo como para que haya posihili& dad de dai'iar el ai~iamiento de los conductores. Pa.rn -l. Agárrese firmemente el blindaje a ~ada lado del corte y hágase un giro. ües.Jícese ra ~ección corta dd blindaje hacia afuera del cable.

Poso 5. Si es ne~~~ario. use se una. pim.a para recunar los trozos afirado~ de metat que pueden cncorurarse en el borde del corte. Dóhlense hacia atrdS o qui tense las puntas 4uc pudieran conar el aislamiento dd conductor,

Ca ble Mi nd ado StERRA DE ARCO FORMANDO UN ANGULO DE 451

La en\/ültura de acero en t:spiral que ttenen lm cables blindado~ s.umini~tran una buena prntecc1ón contra mdo daño ai.:ciJent al q uc puedan -~ u fri r íos e o 11d u et ores a is laT dos. Sin embargo, esta c:nvoltura de acero provoca algunos problemas. a I trabajar con cable blindado. El acero no se (:úrta con facilidad. sin embargo ~e Jche corcar con lodo cuidado para c~·itar Jailar a los conduuore~ y a la cinta de conexión a tierra. Oespué:s. de cortar y quitar el aa:ro, se dehe i ntrnJucir un manguito ( buje) Je protección dC"bajo de él para evitar que los borde~ cortantes Jcl blindaje lkgu~n a corlar el aislamiento del conductor. A continuación, -~e deben sujetar lo~ conectores por el exlrc:mo del collarin wbre el blindaje. Se utilizan estm oonectorn para aségurar los cables a la~ cajas Je r~gislro al lle\'af a (:abo las conexiones. L~ conectores mantienen también una buena cont::úón a tierra entre el bhodaje de

/ fjgur~ 6-26. M¡¡:nera de oonar un cabt-t: ¡;:ori una si('.'rra de arro p:ua m~ta•~,

Tr~haJlbr~ y ~abl~

105

MANGWTO AISLADO

/

TUÉRZ.11.S~ ~L BLI NO.A.JE PARA R()M PE!l LO Y OU ITAP;LO

CINT i'. l'.:1E: PU ES T.4_ A TIERRA DESENRRÓLLESE EL PAPEL QUE ESU, SOARE lO-S ALP..MBRES

Figura ti-2:•.

INTROOUZC.ASE': UN M.A.NGUITO f P.U.JE) DE FIBRA ~NTAE EL BLI N DA-..JE Y LOS ALAMBRES

hgur.:i (,-27.

Ruprn.-a y preparadón dd bli,ida_i~ en

PAPEL

~-1an~\H1 ,-, i h1.1_ic i,k fibra ,n~u Jug3 r,nbrcel cablt

1NS TAL AC ION DE LA ABRAZADERA o,]

<;m[c.

Faso 'i_ Dúblc;r ta t:in t<-1 dt~n1ida de. iirrra trn{:ia ~lr~'.is_ a lo k-1 rgo d~l blindaje_ Qui tese el papel grueso que c',lÚ arrolL1tlu alrcd{'Lior dd ...:onJuctor. Se neces1t~u,i cicrtu e~parin [,dr~rJ._.,_tnr dt> 2 rulgaJa\) f alrededor dt> 5 ...:rn :1 debajo tk·l nlrtmo del blindaje ~).:Ha instalar un rnang_lHto ( buje :i ( pa.~o 7 ). Parn lo~rar este espacio, eli m[ncse algo de papel
Pa.rn 'l. El rapd 4ue se yuitó en d paso 6 dejad lugar suficic:nk deba_;o del blindaje para cohxar un manguito de fihrn. hios manguitos se fabrican cori un matuial de color rojo para que los inspectores puedan observarlos,

aun despué~ de que se hayan colocado otro~ acc-es.orios en 10ti

L

Fundam~nt(lf, de instala,iones -d6ctnc.11~

MANERA OE ASEGUFIAR LA ABRAZADERA

t- i gura 6-- 2'). l iül.ii lacili n y m;1 m;ra de asegurar l.l na abrazad t ra ~obre un cabl~ blinda,ln.

el extremo del cable. Los manguitos protegen a los condudorcs de un praihk d11ilo en su aislamiento o de]

contacto con el blindaje. Deslice se el manguito sobre lo~ conductores y debajo del blindaje tanto comos~ pueda.

APRIE.TESE LA TUERCA DE: SEGURiDAD CON UN MAR"rn.LO V UN ATOANtLlAOOR EN LA DlRECCIÓN INDICA.DA POR LA FLECHA

Después de haher cortado y 4.uitado el blindaje, síganse lo~ paw~ 6 al 9 dei procet.!i m1rnw de~crito para la sierra c.k a rrn. pa rn com pkt ar el trabajo. (No de be requerirse el pa~o 5. ~i ~e usó la herramirnta de mattern apropiada.)

• REMOCIÓt'i DEL AISLAMIENTO DE LOS CONDUCTORES•

Man~ra d('.' rnn(;"ctar un G1blc hlindad,-. a un,L ¡,:-;Lj~

Figura ti-.lO.

de coflc~ioncs.

Ahmíl et exlrerno del cabl ~ ha 4uctlado li~to la instaladón Je un conector. Aíl6Jc~e la .ibraz.aJcr.i dtt conc-ctor. afloja nllo lo~ Jos torn iIJos. tlt'.'~lil·e\t: el conector sobrt- t'I n.trcmo del blLnJr:1jc y apri~tcsc: hl abrazadu.1. La cint.1 de puesta a tii:! rra debe 1.;olocarse d,bajo de la abra:i:aJera de modo que ~e: logre un buen contacto rnn el conector ctl apretarla. F I manguito rojo dl!"b-e qufd.ar vi~ibk .1 tra,,.-(·s de la~ ¡¡l:Jerrnras que- tiene la Pa.w X.

p.ar.i

1brauderi:I. PaJO 9. Ahora puede asegurarse d cable a u na caja de wnc ~,ón . Quítese !a t uc: n:a de ~e g IJ rid ad del e-o nedor. íntrodúzcans~ lo~ conectore-s y el cxt remo rostadn det conector por l:i abertura de- la caja. A 1oniilk~c la tuerca sobre el coneclur y apriékse a ma nn ,anto como .o;.e pueda, Ús.c:~c un atornillador y un martillo par-1:1. apretar la tuen:.1 de ntancrn t¡uc la~ pumas 4uc se encuentran c-n la., oreja> e.Je la mi~ma hagan un buen conta1.;to con la pared d~ la caja. HERR AM íEJ\'lAS F.SPFCí A LES PARA CORTAR BLlN DAJ L:: ~ ( fig. t;.31 ), Existen herramienta> c~p¡:ciales para corlar cab!e b1Lntlt:1r.Jo. Esta~ herramic-nlas e~tán diseñadas para cortar el blindaje li mpiamentc ·y limi car d coree -1:1.I mismo, de modo 4ue dañar los cunJuctore~ sea cui imposible. Los procedi mien[o~ parn u~a restas hL:'rrn• mientas varian de acunJn m11 ~u dist:~o. Sígan~e L:1~ in~trucc-it)nes ~uminist radas cun la propia herranm:nla.

Antfi de ([Ut' ~~ puedan émpalmar o (.:Ottc::uar lo~ conductores a algún di~posit1\·o c:lfrtrico, se ks deht q llÍtar c-1 ai~lamienlo. Alretkc.Jor di:! 4 pulgadas ( 1O cin} d¡,:o condLJCtor cxpuesw re~ultarán ad«uadas par métodns para yui[a r -el a i~l,tmicnto.

Desforradnr de alambre (pelalambrc) I .a m,mc:ra má~ r~pida y fácil para t¡Uc[.t r c-1 ais!amic:nto t""s con un Q.~5,fornH.lor de illarnbrc (hg. n-.~2). b[íJ. c::i una herramienl.:1 e~pedal yuc e~lá diseñatla para cortar et aislamiento ~in dañar el conduuor. I..1 hern1mic:nta tic:ctt' a ben ura~ para varios la m ,u"im de a !a m b re. De be t t' nene t:uitlado en usar la aherturn 1,;p~rc-cl¡¡ para el l.:1 maño Jt· alambre con el que ~e ¡:-~[é trabajanJu. Pü l"O l. C ni óq u ese: d dcsfo rra do r ap ro;,; i mad amen le a 4 pulgadas ( 1O cm) del e:-;.tremo tlcl t:onductor: con ello ~e logra suficiente conductur dc-~nudo para trabajar con ~l. Se puede recortar e1 excedén[c:: una vei que se han hecho !a~ conexione s. .'\ priétc: ~e e J de~ forrad or prH a te-mu la~ quijadas.

!'a.ro l. Hágase girar c-1 di:sforrador a uno y otro lado, aprc:n;imadamentc un cuarto de vuelta, Ya ria~ veces. I::sw

ayuda a lugrar un corte limprn en c:l aislamiecno. Paso 3. Sosténgas.: fücnemente el condut'tm y tLresc Jd Jc~fnrradnr ha1,;1..t c-l extremo de a¡_¡uél. para h..tt:¡:r que rl aisla miento re~h,1 le ha1.:i-1:1. afuera del e:inrc:mo.

Pinzas Se p uc::d en ut il in r las p tm:as o rdi el .trias de elect r ic is ta pa rd yutlar e! aislamiento, pero tkbc tener~~ r~f]'eci.i l cuidado en tvilar mellar el conductor y, c:n t:unsccuerici.i, debilitar el mal erial de que esta hecho; en e~tas condiciones. se puede romper el conductor urn focilidati al doblarlo parn hacer las conexiones, o bien. puede rnmpersc: pnco despufa de haber ht:c:ho la imtalación. ~¡ st" sujeta a alguna ~·ibración.

Figura 6,3 ! .

Herrnmi<:flta para. rnrt,¡r blindaje.

l'o.rn l. Antes d~ wrtar el aislamtento, apriele!óe un poco entrt" la~ qutjadas, de la pinza pr:1rn ablandar el material. 1raba¡o oon ~fam•,r~ , .:ahk

107

¡

QUIJALlA DE: SUJECION

AISLA M t EN TO SALll;:NDO ..,.-- POR EL

E::)(TFtEMO OEL ALAMBRE

Paso 2. Colóquese el conductor entre los bordes de wrtc y dtrrcsc la pim:a lo suficiente como para cortar d aislamiento, pero no d coriductor. Hágase girar la pin;,-.a un cuarto de vueha varias vec:e~.

Fa.m J. Tíre~e de la pinz.a hacia el utrcmo del coclductor y de.,;Hcese et aisiamicnw hacia afuern.

Cuchillo

el aislamiento. pero ddx usar.;c ce;m cuidado para evitar cortar e I w ntl uctor. La mejor manera de e\' i tar daña r el c¡mdu,:;tor es haciendo e! corte de modo que el cuchillo quede casi al hilo del conductor, de modo que ;:l filo de la hoja se de~Jice a lo largo del metal, en lugar de emerrar.~ en el (Hg. 6-JJJ_

• EMPALME DE CONDUCTORES•

Es po~ibl~ uliliz.1r cualquin cuchillo filoso para quitar CUCHILLO FORMANDO UN .6.NGUl..ó DE 30º

Siempre ~e deben hacer las conc:-:.iones entre conducto& res dentro de las c~jas dt;: r~gt~tro, Una buC'mi ~onexión entre conductores debe hacer trf's co~as:

l. 2.

3.

Hacer un buen comacw cléctricn. Tener sufiC'iente re~istencia mcGánica ~)ara ~o portar el manejo normal sin que Sé rompa o ~e aíloje la conexión eléctrica. Suministrar d ai~!amicnto para evitar los cortos circuitos y lm choques eléctricos.

Fxisten varim dispositivo~ fabricado~ para hacer conexione:~ que saüsfacen lodos ~sw~ rcqui~itos.

Conectores sin soldadura

figura

l

~,U,

Re-moción d~I

ai~larmcmo con

un cuchill(.l.

Los conectorés sin soldadura se fabrican en varios lam11~os para unir do.,;, !res o cuatro conductores. Esto~ conectores se ajustan a tamaños de alambre del no. S y

menores. Se de be ns.ar el ta mar'io correcto para asegu rn r una buena conexión. E! uso apr(}hado se encuentra marcado en el r~ci pi~ n te en el que se empacan los conecto.re~. Sí es ílt'cc.~ario. se pueden comparar lo~ conectore~ sudlos con lo~ de un p,H.¡uetc marcado para determinar el 1.ama:í'lo. El dcsposilivo que <;e u~a con maJ·ut amplitud e~ d ooncclor sin sohfaJura, a veü:~ cunocido como ruerca pani alamhr~'-'· 1.as t Llcrca~ p;;1r;i alambrt' snn cas.quillus di'- plá~tico que tienen en ~11 interior una rosca metálica y de forma cónica. Se empujan dos o rná~ cond1.1c1ores dr~1mdos dentro dd casquillo y ~e hau.: girar éSCt'. Esto fuerza a 4uc el interior mctáliu, ~e introduzca ~obre los conducwre~ y ~e produce un comac[o II rrne ( Fig. 6-34:L Algunos (:oncclon:-s ~in ~oldaJura ~on todo~ de plá~tico, sin interior metálico ( Fig. 6-J:S:L Los conectores lirnrn la supcrfi,:it: incerior de forma cónic:i y molJcada ron un J,sc~o en e~piral. Al u~a r e~to~ 1.:oncctores, primerü 5e t uercc:n los conductorc~ juntos ~1ara a~cgur.:i r un bo.J.cn c:onta¡;to ~k,trccrJ Sr atornilla tl conector sobre lm extremo~ tor,:iJos par.1 mantener juntos los ,:ontluctores. Exi ~h': n cone et o re~ ro~ ca do~ fabricado~ e 11 ce r~ mi ca para ser usado~ en ubicaciones de alta temperatura. E\tm concuore~ se 1.JSan txactc1mcnte igual a lo~ de plástico. Algunos conectores tienen piera~ metálicas internas ll'movible5. que cuentan con tomillos para so~tt>ner los ronducwre~. l.(}~ conductores ~e a~eguran con lu~ torni· llos y, des.pub. se a torn ill :1 un ca.~q ui llo plástico sobre b. pie2:a met á hca . P.tra a l:1 mbres ma:-,·orc!ó qu~ ~1 del no. 8, generalmente ~e usan conccwn:-~ del tipo de presión ( J-'ig. 6-36).Fi;to.~ son di~positivos del tipo de mordaza que sostienen los wnductore~ al apretar un;i tuerca o un tornillo que sujeta ~! atambre de~nudo. I\.fuchos con~ctores de este tipo no cslá n a is [ados _ E ~tos conectores se deben cu hri r con u na cinta plá.,lica aislank ha..ta lograr un e.a;pe~or igual al t!el m~lamiento Jd cond1.1ctor, despué~ de haber hecho la

CA.J/1 DE COrJE.\1 or~ES

MANERA DE USAR LOS CONECTORES SIN SOLDADURP.

DOS TI POS DE: CONECTORES SIN SOLDADURA

Fi~ura (,...._1;4_ ~h1rn.

S~u:ióri longitLHlinal de lo5 cc-necrn~~~ .sin solda-

oonc:üón.

Ernpa1 me de a Jambres Et l'.'EC requiae que wda~ las cone.,;.iu11c~ de cabks. índu~·n1
1.ro. La mejor manera de ha(:er ta maj-or parte de las cone::úonc!ó ~lictricas e~ utilizando los conectores que se ~.ab~n de desnibir. Sin embargo, cuando es 11e,:;esario, s.e pueden mar lo5 empalme~. S1 los empalmes se hacen cortcctamC"n[e. se logra una buena umcxión eléctrica. burna re~istenci::i mecánica y un aisla miento equivalente al dd cable original. A contim1a.ción se d e$C riben los do~ métodos más comunes Da ra tmpa I mar a la m brc~.

CONECTOAE:S Oé TUERCA PARA ALAMBRE

Fig1,1r.- 6-J5.

Tipos cc)tl'Hln~~ d~ i;:oncctor~s sin .~úldadura.

1. F1 EC ÓRTES E EL .4.LAMB RE DA ~A DO

CONEXIÓN Df LJN AL.~MBRE GR.4.~WE A UN APARATO ELÉCTRICO L

HÁG.A.SE Ut~ E:MPALME DE COLA DE CERDO E:N CADA ALAMBRE

:=··~z:ü UN IÓ~J DE ALAMBRES (iRAr~D!::S Fi¡;" r ;•

fi-.,t..

3. CÜBRASE CADA .A.L.A.MSRE CON CINlA AISLANTE

C Ctn ,~cwrr s par a a ta m brc de ta rn ano gra r1de.

F\H'AL\.1E DE DOS OTRLS CONDUCTORES (Fig. 6-37 }_ Esta da~e dL empalme s1c put>de utilirar parn cable de los tipos l\íM o NMC. Recuérdese: ~e debe h,Ker el empalme en una caja de ;:oncx1one~-

AEPA.RACION EN TRES PASOS DE UN CORDÓN DANA USAN O O EMPALMES DE COLA DE CERDO

/>aso /_ Rccórtense los conductore~ de manera desig ua L de mod ,_, y u e Ir.)~ cm palmes [crmirrn dos no q ucde n dirt>cta mente opuesto~ uno al otro- Esto evita lJLl\: d empalme ~t:a tkma,;iaJu vol umino,;o_

Po.f,:, 2. unan_

ler. P.ASO

T ué P.anse juntos los conduoores para 4ue se

26. PASO

Dób!e~e el ~)ar 1orci,jo de modo 4uc c.¡uede paraldo al aLimhrc y ~uddense la~ unionn_ Ú \e~,: cinta a istante para cubrir cada empalme por '>eparado_ Cúbrase empezando ~obre d ;ii~lamicnw en uno de k,5 t:"xt r~nrn.~ y arrólle~e tan uniformemente como '><'. pueda_ Pa:,o 3.

C ontinúense cuhriendo los conduuorc~ dcxlremn del empalme_ Soh:r1" el ;i]arnbre, la (ap.t dt: cinta debe tener .:1prox1mallarnenlt: el rni~mo c;:.pt:sor que el aislamic nlo original_

.J~f PASO

Pü ,,, 4.

COBtRTURA COMPLET.A

Pow 5. De~pués de que se haya cubierto con cinta el ~rnpalmc, cúbrase el área complcla de la conexión_ l::t\tPALME DE DERlVAClÓN • (Fig. 6-3X)_ Se hacen estCtS empalmes cuando se necesita una unión T, e> decir. 1 10

Fundamclltas de= illtltalacL
CON CINTA Al SLANTE

4o. PASO fPARA CABLES DE TRES CONDLJCTORES SE DEBE APLICAR UN PROCEDIMIENTO SEMEJANTE:,

Figura 6- J7.

E mpa Ime
cuando se debe unir un conductor a otro ~in romper la lin~a- Fstos empalmes. también se dc~n :-.acer dentro de las cajas de registro. Paso/_ Quitese una parte del ai~lamirmode la linea y del extremo dd conductor que ~e ya a unir. Paso 2. Arróllese el e:i.tremo hbrc del conductor fi rmt:mcntc al rededor de! conductor continuo. Suéldese la unión. Figura 6-)9.

Pasn 3.

Cu brn~c con

cinta ai~hrnte todo el empalme.

Para hacer este cipo de empalme: en alambre> de tamaño grande (del no. 8 o mayor), úses.e un conector de perno hcnd ido ( F ig. 6-3~). Paw f_ Ajú~tese el perno hendido sobre d conductor continuo y el extremo del conductor que se va a unir. Pa.so .:.~. Colóqut:>c: una tuerca en el perno hendido y ilpriétese pua asegurar el c:mpalme. Paso 3. Cúhra_-;e el empalme ...\lgunos cone-clores tiene cuhie rt as ai sl atlo ra~ de a braz.ade ra. Ot rus de ben cubrirse con cinta aislante.

1er. PASO

DóBL.ESE A ÁNGU~ O RECTO

2o PASO

1::mpalm~ de derivación con perr10 hrndido p.a.r~

atamtne de tamat\o gr¡¡.ndc.

Soldadura de empalmes A fin de mantener una buena cone::uón eléctrica en un empalme, ~e debe so[d,u la junta de conducwre~. Parn n hte ne r una buena juma >Oklada, t:l e o nd uc tor se de be cale mar hasta q uc: esté lo .<;uíicicntc mente calien~e ,orno Dara fundir la soldadura. Se puede utili,.ar un cautin cuando se trate de e.amaño.o; de: alambre pet¡ucños. como d del no. 18 y menores. Para alambre) de mayor tamat'io Ú~c:1;e un soplc:te de gas. E! conductonalicnte puede dai\ar et aislamiento. Un soDleie cakntara la junta con rapidez, de modo que la soldadura íluirá antes de que d cnnductor trn11smita demasiad u calor. Ya sea que s.e use un soplete o un cautío. el conductor se debe calentar lo suficiente como Dara fundir la so[dadura. de modo que la soldadura caliente íluya ~obre un conductor caliente. Una buena unión soldada tendrá una apariencia lisa y un ligero hrillo al cnfriarr.e. Si la soldadura cal i m le íl u:,,.e sobre un co nd uct n r frl o. ~ obt¡:odrá una _junta soldada fría. F.sto dtbe evitarse DOrque las juntas soldadas fria~ increrneman Ja rc::.i~tencia eléctrica en el empalme, provócando el sobre~alentamicnto del conJucwr. Una junta soldada fria tendr-á una apariencia opac.l y grnno5.'.l; .5.i se tiene la sospech;:i de que se obtuvo una ¡uldadurn de este tipo. aptk¡ues.e nue,..·a· merite el ~oplete o el cautín a la unión y recaliéntese por completo ha:5,ta que !a !óioldadur--.1 fluya libremente. El Drüce
siguiente: !'a.so /_ Asegúrese de q Llt la ~uperficie de lt'ls (onductore~ está limpia y brillante.

Jer. PASO EMPALME D-E DEAIVACION PARA AlAMBS:CES SÓLIDOS

figura 6-]R. pt,quel'io.

Empalme de derivación oon aramhrc de lamai'io

Pa.rn 2. Úse~e una soldadura dél tipo para ~nldar alambre. con mkleo de: rc~ina. o bien, apliquese un fundente no ácido {de: resina) a la junta, por separado. Pa.rn 3. Caliéntense los C"onductorc:s juntos en la flama azul de! soplete. o hien. sosléngase el caulin por

debajo de ellm. Sosténgase el carrete de )OldaJura de modo que el extremo lk ella quede toe-ando los alamlm;-s unido~.

Pmo 4. En unos cuantos instan ce~ la soldadura ~e fundirá'!' fhiin'i hacia atkntro d<' la jucHa dt:: conductor~s. Consén•cse la junta c..1.liéllk durante un segumfo o dos ¡,c1r.; permitir que la ~olJadura fluya librtmrnH'.' _ Quíte~e lct fut::nlc de u1lor j' déjese enfnar la unión. Fxarni n,~1:. cnrno ~e liescribió en párrafo anterior. para a<;cgurar d.: "-j_Ue ~e haya sold;ido apropiadamLnlc.

•CONEXIÓN DE LOS ALAl\1BRES A LAS TE RJ\itIN AL ES •

CONDUCTORES OLJE PESEN CONECT AASE A LA T-ER~•N.A.L

/

@·~(:,;~~~~ \ PUENTE A L.A. TEFIMINAL DE TOHNILLO

f' i pira t,-40.

~far, na ,Je· {·ont eta r ,- "nu,; ala fTl bro a un a ~n la lnmin~,I de tc,rnille>.

Terminales con tornil1o

en la 4ue st: gtrn d tornillo par" apr;:tarlo {_ en tl ~cntido dd mnvi miento de la~ ma ne,:dlas del rdo_i). El gancho debe cubrir aproximadame[lh:: la~ trc~ cu:ina'5- panes. de La

Las krminaks de tipo de cornillo ~e u~an para la~ con('.;,;:ione~ ekctric:is en muchos ;-iparato•;. para tam,1 flo~ de alambre hasta Jd no. 10. En seguida se d;m las regla~ bá~icas p::irn hacer conexiones a las ternúnak:a dL tornilto.

vu{'ha cnmpleta alrededor del tornillo. Nunca :5-e debt hacer el gand10 tan grnndc: que pueda traslaparse el conductor. !'.fanténg;i,.;e la parte éXpUt::~ta JLl nmductor en 1/8 pulgada p::ira evitar un contacto accidencal .:;on otros alambres.

l.

2. 3.

Sólu ~e puede conectar un conduuor <1 una ter~ minal. El extremo del conductor s~ dl'.'bc doblar para formar un gan.;,ho que ~e ajusta sobn:: d lornillo No se debe dejar é.>;.pul'.'~to má~ Je l/8 pulga,fa fapro.>;.imadamenlc :1 mm:, de conduuor Jcsnudo despue~ de h:1 ber hecho la u.mcxión.

El 1'.EC e.~pecifica -~olo un n,nduc-tor por tcrm inal para CcQcr una mala conexión y. en con~ccuencia, d sohrecalenla mLento re~ulcantc en l¡¡ termin;il. Si ~e h,1ce necesario (Onenar dos o más c-ooductores o una krminaL Jebe us::nse un p\1ente.

reduc-ir Ja posibilidad J~

TerminaJes de alambre recto E.>jsle un tipo de terminal de tornillo ( hg 6-42) que se p\iede u5ar sin doblar el 1,;ontlunor. Para usar este tipo d~ terminal. cnlóquc:-a;e el alambre en una ranura que ~e: encuentra a un !ado dt:I wrnilio. Apriétese el tornillo de modo que su cabcz.a ~ostenga el alambre dentro de la ranura.

DÓBLESE Y APRIÉTESE EN LA DIRECCIÓN DEL MOVIM IHHO DE LA,S MANECILLAS DEL RE:LO,J _.-···.

Ptüu J. Hágast: un puenlt: de 4 pulgadas (10 -lmL 4uitando aislamiento de cada tJLlr~mo de un pequeño trol.o de conducwr.

Paso 2. Únase uno de lo~ t:.drcmo~ dc:1 puenu: y lo\ '1tros .::onductores con un u.menor sin \oldadura.

Paso J. At1-ójése el wrmllo de la terminal y conént:~c el otro extremo del puente a esa terminal ( Fig. 6T40:i. Apriéte~e e! torniHo.

\ ,-:oRTE D
'y

'-
EL AISLAMIE~H () CERCA DfL TORNILLO DE LJI. TERMINAL

~ ~ CORRECTO

Para tener una conexión apropiada a una terminal de tornillo, dóhkse el extremo del ,onduuor parn formar un gam.;ho, de modo qué la c.abeu del tomillo oprima uniformemente t:l alambre ,· logre un hum contacto eléctrico ( Fig. 6-4 l ). F.t alambre debe doblarse en la dirección

~JO SE DE:.J E

-

DfMASIADO AL.AMBRE EXPUESTO

~-ª~/~ ~ ...-

INCORRECTO

lAS TERMINAL.ES DE TORNILLO TIENEN LOS COLOAE:S SEGÚN él CÓDIGO. A. FIN DE INDfCAB CÓMO SE DEBEN CONE;CTAR LOS CONDUCTORES. EN EL CAPITULO 9 SE TRATA ESiE lEMA.

Figura 6-4 l. d ~ tornillo.

ri.-1anc r.- di! ~o ncc tu los ala m b r~ ~ a la.~ , ermi n aks

Termina1es para encajar Otro tipo de terminales (f"1g. 6-43) sólo m.¡uiC"rc que ~e introJ uzca el C" nre m o de ~nudo del en nd \Kto r en u na abertura que se encuentra en la pllrt~ Jt: .1trá~ dd apaga· dúr u loma de u.Jrriente. La conexión electric::. ~e logra pm medio de una muelle lk metal que cná dentro del di'>positivo }' que se orrimt> cnntrn el COfrd l.!(;túr. Er1 la parte de al rá~ del dispositih> t.:rntbir-n ~ cncuenlra u na frnnja cahbr.idora; C"~lc cahhrador indica cu::ínto condu..:-

tor de~nudo se nece~üa para obtt=ner un buen comacto. Para soltar el conductor, introdút~ase un atornillador pequeño t'JJ una ranura t¡ue e~uí a un lado de ta abertura del conductor. Al oprimir el atornillador dcmro de la 1 ano ra. se fm:r2::i ,:¡ !a m udh: .i separarse del conducwr. y éste M: puede" ~a car di! ta abertura. Se han aprobado los di)po~itivos con este tipo (.k terminal para s~r usados ütH,:amt:mc .·on alamhre~ ne: cobre y .a lu m1n10 revt>~ritio cnn cobre.

ABERTUA.A DE L.".. TERMIN,.tr,,L

,../ ~INTRODÜZCASE; EL EXTREMO DESFORRADO EL G.4.NAL

/ .Ml~RTURJI.

rn

PAFIA. SOLTAR TERMlrJAL DE TOAr~l lLO

AL APRETAR EL TORNILLO SE ASEGURA EL ALAMBRE EN SU LUGAR

Figura 6-42_

Tennirial do:: Wrmllo pau al.:in,hr~ r,;cto .

• PREGUNTAS DE REPASO. I_

SC"gim ~e usa en la industria elét~trica, las palabras

5_

Do~ metale~ son lo\ que se U.'>
ft_

Fl NEC usa una p.ilabra con el significado de capa~ cid<1d maximc1
otombre y cable tienen difrrcnlcs significados_ ,_(-:uálcs son la~ difrrenci;:i.Q

... 1

l. o~ a la m bre s se i de mifi urn por el área de la ~ ecció n lrnnsvers;il del conductor. ¿Por qué es importante esta medida''

3_

Lm tamaños de alambre ~e identifican mediante número~. c",Cuál lllambre i:'~ mayor. ~l QO_ 14 o el no.

!P 4.

Lo~ alarnhres de grnn tam.iño constan de vario~ hilm trem.ados. ¿Cómo se deterrnimi d área de la ~erción trnnwcrsal de estos alambres':'

7. Si un rnhte está marcado·· l4/3 G TYPE NMC 600 V (lJL )". ,.qrni significado titn(: cada concepto de la rnarc
..:\lgunos cables contienen cuatro alambre~: uno con aislamiento rojo, otro con ai~Jamiento negro, uno más con aislamienw blanco y un conductor de~·

nudo.

¿Que ~ignificado tienen lns colores? e.Cuál es

lO.

la función del conductor desnudo': 9.

¡,Cuales son las t n::s Gl rnctc ri~ticas e se ne ia le> de una bwt na con e:' xi 6 n d~c t rica':'

Todos lus LunJuclorn pn::scnlan cierta r-e~i~tencia

al ra~o de l.1 corrienl e. La tablas del :-,JEC dan la resi~tencia en ohm~ por catla 1 000 pies de diversos tamaños de conductores . .:.Para qué cálculo se uliliza esta res1 skll ci a a 1 L"o nd u cto {i

l l.

..Cuál articulo y cu.ál~s tabla~ del K EC rnbrrn las. ampacidade.~ máximas rcrmisibles de to~ condu(to-

res'?

7

TRABAJO CON CONDUIT

• INTRODUCCIÓN • Se puede dirigí r la electricidad hacia dii.·ersa~ partes de un edificio, instalando tuberías entre la fuC"nte de potencia y los lugares en donde ésta se necesita y, a cunlinuac1bn, tcntlientlo lm conductores por las tuberias, para llevar la corriente. La tubería usada con este fm ~e _:o n ocC' .:.o mo cond u il. La i nna lac ión de s istc mas ~ 1éctri;o s con conduit son m;'is caros que aquellos en que se ulilii:a L:abk blindado o 110 metálico. Se requiere una buena planificación y un tr¡¡b.1jo cuidadoso para mantenn los. cos[O,; t;in bajos romo ~t:a posibk. El trabajo con conduit e~ una parte importante de la tarea de un dcnricisla_ Se nn:esi[an habilidades e~pecia~ les para cortar. doblar, unir y asegurar el condL1it La informaubn c¡ue s.e da en C!;lc ._:apítulo le propnrciona al lector I os fundamento~ nece~arios para trabajar ron condujt_ El conduit se debe instalar de modo que se pueda tirar de los alambres por la tuber1a, sin dañar los conductores o d aislamiento. Se debe tomar en cuenta la po~ibdidad de adiciones futuras al ~istema y la reparación o rennplazo d;, lo,;; eonduclorc~. En esk capitulo se lt: dice al e~ludiante ..:ómo trabajaT con los tipos de conduit que ~e \1~an más. Aprenderá las ven ta.ja.s )' dcsvrn laja!i de: rnda tipo_ SC' dc:sui ~n las herramientas espeóale.'i u.s.adas para el trabajo con cond Lt it y ~ e dan Ios proced1 mi c:nt os para usarlas._

• TIPOS \' USOS •

El conduit e5 especialmente apropiado para imtalacione~ en las que pue-den estar presentes gases explosivos. Se k puede combinar con accc:sorios a prucha d.: e'.1:plo~ión, los cuales evitan que el ga.5 se filtre hacia adentro del cr)nduit, c:vitandn así las cxplo~innc~ cau~adas por alguna chispa eléctrica. Otra carnct~ri~lica i mpnrtante dd condui t metálico rígido es qlle cons[iluye un 1:::>1ccknte crn1ductor a tierra. El lector recordará (Cap_ fr) que lm c.1ble-~ blindados y no metálicos por lo comun (Ontiem:n un alambn: dc>;nudo fo con ai~lam1cnto vc:rdc:1 para la puc:~ta a tierra del equipo. En las instalaciones con conduil. d N i.::C aprueba el u~o de la mayor panc de los tipos de condtüt corno conductor de puesta a tierra. Por supuesto, esto req Lliert: 4ue exi~ta una trayectoria elfrtrica continua en loda l¡i inslalación de conduit. Se deben colocar todos los acct:,;orios. caja~, (:ont:ctore~ y unionc~ de: modo que no -~e rompa fa trayectoria (.ontinua a üerra. Cuando se combine el conduit cu11 cableado, se ha de tener cuidado en unir el conductor de puL\ta a [ierra de In,<;, cables con las secciones del conduit para mantener un buen circuito de con~.,;.ión a tierra del cqmpo_ Debido a que el conJuit rodea por completo los contludon:s que llevan corriente. no hay posibilidad de toe.ar accidentalmente un .;ontluclor vivo expuesto. E~ posible que un conductor ~·i.,,·o e:,;puesto toque alguna part~ de la pared interior del conduit; e~to provocará un corto circuito hacia tierra y un d is positivo amom ático de protec· .: ió n del circu iw de ~cone(·t a rá I a e ne rgi a e lé et rica. Se fabrican muchos ti pos y e~tilos de: cond u it. pcrn cual ro son !o~ q u~ '>C: utilizan más.

ConduH rígido La ventaja principal del conduit sobre el cablt no meláJico es la protección mednica que ~umini~lra a lo" conductores. En cualquin lugar en donde pueda producirse un dai'i.o accidental a lo~ conductores, el conduit n una buena inver~ión. En la~ instalacione~ rc-sidenciales, se puedé us.a r el cond u i t en toda la casa o lim trnr'>c a :w na~ en l.1s que el alambrado queda expue~to. como los tallere~. cu anos de: a.lrn á{.:ena rnicn to y cua.r to~ tic \ervic io. E 1 uso limitado del conduit mantiene bajos los costos, sumi~ nistrando cm~ro protección a la instalación ~n donde se ne(esite. A menudo se usa en la entrada de servicio ( acom c:t ida L el lugar en donde elll ran las Ií neas de la compaflia al edificio. En este lugar. el conduit prop,or~ tiona protección contra la intempnü:_ En alg:una.5 i:n:sta1.:.ci o rH·s e~ pos il:i le que dé también la resistencia mecá n íca ncce~aria para so~tcncr la~ fíneas de potencia que entran. El con d u it resulta con ven icn te; im talado de man er .i apropiada tlara muchos años de ser,•icio. Puede estar hecho de acero, aluminio o plástico_ Se pueden agregar r~vcstimicnws para mejorar la resistencia a la corrosión. 116

Ful:ldame.tHot de imll!ilaciones

elktrieu

Este conduil ( Fig. 7-11 s.e ;1,emeja mucho a la tu hería mada para el agua o el ga~. F] espesor de pared es casi d mismo: se e nf ue nt ra en lo~ mismos la.m:ii'i.o~; ~e ruede cortar. roscar y unir en la misma forma; cuenta con acen o rio ~ similares_ Sin embargo. a pes.i f de toda~ ota s semejanzas, existen dos diferencias importamcs_ La superficie i me ri o r del con du it rígido :se ha ali ~ado es pl':c~almentr para que ~ pueda tirar de los con tlu cto r;,~ ~ través de él con faci hdad. E I propio tu ho está hecho de u na aleac íón especial que fac i Iíta su cone :-, dobla do. El conduit rígido proporciona !a má:i!ima protección a los conductores y es. eJ más conveniente. Sin embargo, c:s ~l más can::i, pesado y dificil de trabajar.

Fig1..ir~ 7 - l.

C onduü rigi dn n i 1Hé tmed io_

.

,

-~

eo ndu it

intermedio

E.~te es esencialmente igual al conduil rígido, pero su pared es ligeramente má~ delgada. Por esta ultima car ..•-:tert5tica. el costo es menor y e~ un poco má~ fücil cortad }' doblarlo. Los accesorios >conectorf'~ que ~e usan con el conduit intermedio son ~emejantes ::i los 4uc f'xiqen para ~¡ rígido_ El conduit intermedio tiene las mismas taracte· ristica~ que d rígido. rero es 1m puco más hgero y rntno~ caro.

Tubería eléctrica metálica (TEI\-1)

figura ~-1.

Conduit llo,xibk.

usa el conduit fle)(ible a pruc:ba de liquLdo~ en ubicacíone~ e :i; t tri ú res. su rn bi c:rta está. d is efl ada para rc:si sti r e I da no provocado por la e:i.:;posición a la lu:1. solar. El cuntluit tlcxibk da una buena pro lección a los condunores y es facii de trabajar. La rcsi~tcncia relativamente alta de su construcción m espiral lo hace inapropiado para conectar a tierra el equipo.

Este upo de tuho también >C conm·e como conJuit de par~d delgada ( Fig. 7-2). Su f'spe~or de pared ~ólo es a lrededo, del 40 %- dd que I ie ¡te el co ndui t rígido. bt o fat:ili ta el corte y e I doblad u. No o hq ante, 1a.~ pared es s.on

~ma~iado delgada.~ como para usar acc.cmrto~ roscados. Con el lln de obtener _juntas s.cgura~ y conexiones hermeti-ca~ con la.,; cajas Je registro se utilizan accesorio> dd tipo de compresión o de tomillo prisionuo La TEM e~ relativamente barata y fácil de trabajar. FI espesor de pared proporciona la pro tt:c i::i ón adecuad a para 111 mayor parte de las aplicaciones.

l[

w@ &z#"

Figuril. 7-2.

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ii:: :::: .,

6 M et

1

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Tuocria ,;:l~etrica ,no,[áilica (TEM).

Conduit nexibJe El conduit ne,;ible ~é \"e como un cabk blindado extra grande ( Fig. 7-3 ). Con frecuencia en el ramo se !e da el nombre de "Grccnfield", el nombre de uno de lo~ fabricante~. Es has1ante apropiado para kndidm de cabk en lo~ que no pueden evitarse camhtm frecm::ntc-s de dirección y para cone~ioncs (por ejemplo. a motores} en donde la \'ibración dañaría el condu1t rígido. El conduit ne~ible se cort!:I como el cable blindado. A diferencia de las otra~ formas de cunduit, el N EC no permite qué d conduil tlexiblC" sirva como conductor de puesta a tierra. Al usar conduit flexible se debe incluir un alan, bre de connión a tierra con los conductores que llevan corriente. El NEC J)(:rmile que el conduit flexible ordinario se u~e t:micamente en ubicaciones secas. Se fahric.1 un tipo especial de rn_nduit tlexibh: para ubicaciones mojadas o hu meda.,;;. Esu:: !óe conoce como contluit flexible a prueha de Hquidm. É~te tipo consi.\te en un cc.mduit flexible normal con una cubierta plástica euerior resistente a los líquidos. Ex ist~ n accesorio~ a p rue N de líq uid m para ser usados con C-Slc: conduit. Debido a que, con frecuencia, ~e

.TAMAÑOS Y CAPACIDAD DE CONDUCTORES. El conduit rígido e intermedio. a~í corno la TC::M, se vendr:n en longitudes de IO pie~ ( J.05 i:li L El conduil fle:i.ible se vend~ rn rollo de 50 a 250 pies ( 15. 25 a 76 25 m). dependiendo del tamaño del i;onduit. Los rnllos 6C pueden cortar a ia longitud que ~t J1.:sce. La~ .~reas de: la secc iún t ra ns versa I que ~l' ene u e nt ra n en el mercado ~o n las mismas que la~ normale~ para lm tubos de plomuía. Lo~ tamaños normales varían de 1/'1 pulgada ( l .J cni. aprm;.imadamenté) a 6 pulgadas ( ! 5.J cm. aprnximadamente). para el conduil rígido. y de f /2 pulgada il 4 pulgada5 ( 10 cm. aproximadamente). para el condutl inh:rmec.Jio, ta TEM y d conduil flexible. El diámetro interior real del conduit es d-e J/ 16 a 1/.'i pulgada mayor qur, d tamaño nominal. Por ejemplo, el .conduit cuyo tamar'lo nominal e~ de l /2 pulgada. en realidad tiene: un diámetro interior de 5/8 pulgada y aquel con lama tío nominal de 2 pulgadas, -en reahJatl time 2 l /16 pulgadas. El tamaño minimo permitido por el N EC para cualquier trabaju se determina por d número y tama~o de conducto res que se de ben cnce rra r en el rn nd ui t. Las tabla~ 2 y 3 del capítulo 9 dd N EC li~tart el numero má~imo d~ conductores de un tam.iño y tjp,o cualquiera que ~e pued(:'n imta lar en cada tamaño nominal dt cnnduit. Por ejemplo, un conduit de ta maño nominal de 1/2 pulgada puede contener nueve wndu12tore~ del no. 14 lipo TW. o bien. ~ictc conductores del no. 12 tipo T\",.', o hien, cinco nmductore~ del nu. iO tipo TW. Si se deben i nstai.ar conductores de t.imañm diferentes en d condu it. d numero máximo permisible se debe calcular obu:~ niendo el área total de la sc1.:ción recia de los conductores y comparando este numero con el área llena que permite el N EC para diversos lama~os de conduit. En las. tahlas 4 y 5 del capiwlo 9 del NEC se encuentra la información neccQlria acerca de los tamaños. Fn el ejemplo que ~iguc ~e ilustra la manera en que se usan estas tablas. Tr.,h~Jl'

1:11n

rnrnl1.11t

Jl 7

Se m:ce1;ita un conduit parn seis conductores del no. 12 TW y tres conductore~ del no. 8 T\V. En la tabla 5 se encuentra ~ue el área tl1 pulgadas cuadradas para el no. 12 TW es de O.O l n. :i,: para el no. 8 T\V es de 0.047 1. En lonc~~. sei ~ conducto res dd no. 12 TW lien en un área total de 0.1032 Tres conductores del no. 8 T\V tienen un án:a tu tal de O. 1413. El á rc:a to la] de ta sec.; i ón lrn ns vt:r~a 1 e,, ta suma de esto~ números, 0.2445. A continuación, n,n~últese la tabla 4. Los conductores T\V tienen aislamicnto te:rmoplástico. por tanto, st: usa la columna encabez.ada "no cubierto con plomo". Se liene un total de nun,c conductores. y se debe u~ar la columna cnc;iheT.ada "má~ de 2 Cond. 4(:r:"". F.n esla columna se lista un área máxima de lo~ conductnn:s de 0.21 pulgada~ cuadradas parn un conduit de tamaño nomjnal de 3/4pulgada btt: \'alor e~ menor que el .'irea calculada de O. 2445, por con si gu it: me. es nt:{.cc~a rio u tih l.a r el ta rna ño in m cdia to mayor. Fl conduit de tamaflo nominal l pulgada puede conu::ner has la un área dt: los ._,ondudorcs tlc: O. 34 pulgada c:uadrad.i. Fntonces. un conduit de tamaño nominal de I pulgada es el minimo que permile el NEC para sá, c.--.rnductorc~ dd no. 12 T\V y tre~ condu(·tores del no. 8 T\V. En la práctica, otra.~ dos consideraciones de~empeñan un papel importante al seleccionar el ta man.o del conduit que debe utiliza r~c. En pri mcr l u g.- r. ~e de he co ns ide ra r la facihdad para la instala,ión de los conductores. Si un tendido de conduit e~ brgo y tiene \',uios cambio~ de dirección, es má~ fácil tirar dt:: los ronduuort:s a lrnvf., deél si exi~le e~pacio ~uficienle. Un tamaño ligeramente mayor que el minirno permilitlo por d Código podria ahorrar tiempo en el trabajo. Un segundo punto que debe ca nsi Jcr ar1;e 1;on la~ nec es idadD hHu ra~. La~ i n~ta lacio· ne~ de conduit son más caras qut la~ de cable. No obstan te, la Ji krc ncia en d costo en l re di ve r~os lama ños norn i na lc s t:S un porcentaje peque i\o del H>~ w to tal _En el t:jt:mplo .antt:rior la instalación de un conduit de I pul• gada pnmiliría agregar, si fuera nt:ce~ario, cinco cunductore s dd no. 12 T\V, o bien, dos conducto res del no. 8 T\V, o cualquier otra combinación de conducwrc~ cuya área no fuera mayor que O.ú95S pulgada rnadrada.

• CONDlJIT R~IGIDO E INTERJ\ilED I O • El condu1l rigído y el intermedio son básicamente lo mi_,,;mo. excepto por el espesor ele la pared. Los tamaños nominales :.on los mismos (cxceptn que el tamaño más grande del intermedio es de 4 pulgadas), y se cuenta ton accesorio~ sirnil.are~ fato~ do~ tipos de c-onduit se pu den mezclar en u na sola instalación, s.e pueden i mnL-:am bi ar 1as se ccio ne.'i.,. o bien, es posible susti t ui r u no de los ti pos por el otro.

El co11duil rigido y el intermedio se venden en longitu· Jt:1; de 10 pies (.3.0.'i m:i roscados en amho~ extremo.~. Un acoplamietHo -un manguito rot:.cado que se ma para un.ir dos s-::u.::1ones uc conduit- está atornillado en uno de los e-:,;tremos de cada longitud. Las ro:;.Cá.~ cn cada uno de lo~ ,;)tros el!lremo:- c~tán protegida:- ~-on una cubierta plástica. FJ!isten lorigitudes de- conduit roscadas más corT tas, ..::onocidas como nipks. en tramo~ de 4 pulgadas(_ l O cm , a J pin {90 cm, apro:,;:imadarnente).

Accesorios Existen varios tipos d;, ;icce~orio~ para hacer camhin de direcc¡ón y doblar es.quinas. COND{ JLFTS • Los cambios de dirección en ángulo

recto por encima dcl ~uelo ~e pueden hacer con conduleK Estos son cajas rectangulares. d1:: acero gah'ani1.ado con dos o tTeS abcrtma~ roscadas ( Fig. 7-4 ). Por lo general un a de la~ a be rtu ras está k,(:a I czada en u no de los la do~ cortos del rectángulo. La mra abertura puede estar 1"11 cualq u icra de lo~ 1ados largos, o bien, en Ia parte poMerio r de la caja. Puede haber una a bernira en cada ladn largo de la caja, así como en el lado corto. Un o de los lados de la caja está cubierta con u na ese ot illa removible. El conduit se puede atornillar ~n las aberturas del condulél L.a escotilla se quita para tirar de los cab!es por etla )' para hacer el cambio de direcrión C[I Angulo rc.cto. Cuando los conductore .. ~e encuentran en 5 u I ugar. se cierra la escotilla y ~ a.~eg u ra con un t ornilio _ Se u:.an los condul et~ ~i empre que se deba hac u u na \'\lelta brusca a ángulo recto, o cuando~ deban empalmar o unir los conductores. El N EC e~pecifica que tos empalmes de los conductores dentro dd conduit se de-ben hacer en donde :.can permanentemente accesible:.. La es.cotilla de I co nd ulet ti ene es.le fin_ Lo~ co ndu let s que ticncn tres aberturas son utiles en las uniooe1; t:n T. cuando se deben colocar apagaJo:rn o lomas de corriente arriba u abajn del tendido principal del conduit CODOS~ Se pueden usar codos ( Fig. 7-51 para cambios de dirección a á.ngulo recto ~imple o a 45'). Los codos s.r unen al conduit recto por medio de acoplamicmos ~tándar, dando lugar a un c.ambio de dirección suave a lrnv6 de I cua I se puede tirar de I os conduc tore~. Es pos tble mili zar lo'> c o
PJEZAS EN S • Cuando en un tendido ~e necesita una de~viadón ligc;ra, se pueden utih1.ar los adaptadores en S {Fig. 7-6). Se presenta esta Stl1.1ac1ón cuando ha de desplazar~ el con duit a fin de evi lar tuberías. de a gua, otro

conduit, o bien. ,-·anacion~~ en las paredes o pi~os. El ad.tplaJur rn S d~5plaza la línea una~ cuantas pulgadas hacia la i7qu1erda o h,u.;ia la t.krccha. hacia arriba o hacia abajo. Lo~ tl os tramos de c-ond u i t un id O> al adaptador en S 4uedan par al tlo~. 1::.~ fi:lctible usar ni pin y accesorios en muchas eombin¡:iciooe~ par a formar un.a gran variedad de: vueltas y G1mhios de di recciÓfL. Siempre: téngase presente que se debt tirar i hast;i d.i rle cualqmn forma que se de~ee.

D oh la micnt o

Fipra 7-4.

C nn du kh I i pi~ o~;_

figun 7-6.

Adapcador tn S.

Se utilizan dos e~t i lo., de herramientas manuales para doblar el cond LJÍl. Uno de ]<)~ tip,;'.l~ ti,;;r)? una l.:abua que \Ujd ajusla en una abertura en d doblador_ El mango su mini~[ra la palanca necesaria par.a poder doblar. Con e~la herramienta las curva~ <.:errada~ fdc má~ de 45 1'··1 ~e deben hac.-:r me-diance una serie de p;=i.~os po::c¡uc:ño~ para evitar algún daño .il condui[_ Otro 1i po de: herramienta tiene una cabc.l.a eurv:i qm: cubre una gran pnrct,;n del condun y proporciona un apoyo lateral dt: manera 4ue se ~lLH:dc: Joblar h;;sta formar iingulos de 9((' en un solo movimiento. F.~te tipo de doblador tambi&n 1,;ucnta con un mango largo. pero :idemás llt'rn: un ped.i l en la cabeza. AJ pi:".a r el ~)eti..tl con unr, tk los pies y tirar haci;i atrás sobre cl rnar1go. se obtiene un hra7ú de: palanca suficiente como par;i doblar t'.l con· duir :k pared gruesa_ Se puede utili1:ar cualquic:ra de lo\ dos ti~1os d1: Johl;;don:s en cualquier tipo de condu it rigido o intermedio. u de TH,,f. ~o ob~tante. en la practicad pri111er tipo ~e usa para duhlar tor1tluil rigidn l1t diámdro grande. en tanto que: d ~cgundo tipo se usa para condutt rígido de diiimetrn ~,equt:ilo y par¡¡ todos lus tamaiic,~- d<' ~Onl1Uit tntermcdio y de TE~·L En trabajos grande~. t:n JonJe se deben h-icer mucho, ~tudiante oblc:;ndra

rápidamente esa hahi!idad si comprende el prncedimiento hasico para dobh:1r el condutt estándar. El proce~ dtm1emo para dohlar en ángulo rt"CW con los dos. tip-os de dohladores mflnuale~ es difrrente_ A co1Hifltla~iún ~e describe cada uno de el!ús. P.1.r8. utrm tipos de dobl1;?. la~ dos herramienta~ se uliliz:an pr:á.:tirnmerict" di:' la mi~ma mam::ra. DOHLEZ EN ,\t-;C,llL() Rl::CTO CTILIZA...;oo EL PRlMFR TrPO DE HI::RRAM:ff~H.•\ • Las paredes de un conduit rígido son demasiado grne~a\ como parn oblcncr un ingulo de 90D en un punto v en un movi· rnienlO, ~i se utiliza este tipo de herramienta. La operación ~e debe efet~tuar en tres paso\ a fin de ni.tener una ~-\irva suave. Si la~ curva~ en el conduit se h:::icen dcn1<1· Sta.do marcadas. ~e puede debilitar, o birn. es po~ible que ~e reduzca el diámetro imcrinr_ Lo marcado de la curv.it ura se defint: por ""d radio de curvatura". Es~a medida e~ el radio del círculo qm: ~e forma ria ~i la cur,..a continuara (Fig. 7-7L El NEC lirn ita lo marcado de la~ rnr\ia~ del conduit- Fn la tabla J4ti-10 ~t: lienen lo~ radio-~ minimos de curvatura par::1 cad:::i tamaño nomina!. Comu una guia para doblar a mano. el radio s.atisfará los requisitos dd Código '>i e~ al menos igual a ocho veces el lamal'io Dominal del ~-ond\iit. Por rjemploT uJ1 conduit de I pulgada con un radio de¡¡ pulgadas esta ra. demro d~ lm n~q u is it os del NE C.

.,,.

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I

J>asu J. Para dohl:i r, co!óques<: d conduic ~úbr-: u na park plana y firme dd pt';o_ F~ s:on,.-t:nu:nrc apoyar el eo;tremo dd condui t nput::,LU al lugar en donde se está dohlandn. con ira un:.t rarcd. Esro evirn que el conduit res ha le hat,i;t arra\ qundo ~r -empieza a doblar_

Pmo .J_ Colóquese el doblador \ohre el extr~smo dd conduir y alinee.~e con d punto del doblet. So~ti'ngase el conduit colocando un pie ~ohre el prccis.i rnenk atrás dd dnhlador.

Pa5o 5. T[re~e del dublador hacia atrás para form¡¡r uri ángulo de 45° aproximadamente ( hg_ 7-!{h). TEJCICE:R DOBLEZ

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SEGUNDO D0Bl EZ

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l

PUNTO EXTREMO

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PRIMER DOBLEZ

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'~

C>i;: CURVATURA

\

PRIMrn DOBLEZ

4 - 8 PULGAD.l\.S (10 A 20 CMI DEPH~DE DEL DIÁMETRO OH CONDU1T1

RADIO

l

íigu ra '- '·

......

habilidad del de-ctricista. Cualrn pulgadas e~ aprox1mi;damente lo corr!:'cto para tamailu~ pcqud'ios. Para uinduit gr,1 nde el primer punto Jd dohte1 ruedé t:>t:u a t:11uo (útnú 8 pulgadas adelante de aq ntl C'.n donde term i n.:1 la curva. 1..a e~periencia ayudará a determinar él puntn d~I dohlez.

'

45~ APROXIMADAMENTE

SfGUNDO DOBLEZ

APROXIMADAMENTE

M~di~i•"•fl d~I rad1<:o J~ ,;:-urvatura.

Paso l. Márquese t:n el conduit 1cl punto en dondt" dche terminar la curva (Fig_ 7-8a).

TER Cm DOBLEZ

"

Pa.w 2. :\·lídase y márquese un segundo puDtn de 4 a 8 pulgadas { W a 2U cm) adelante del puntü extremo_

AJUSTE SE A 90~

b El ~egundo puntúes aqutl en donde ~e hará !a prim~rn upuación de doblamiento. La ubicación e:i,acta del segundo punto dc:pcndc del tamaño dél comlutt y de la ll{I

Fund1uncmtc~ de inM.tluiones elét.! nces

FtBL.ir;~ 1_g.

~k doblador: doblrc~~..

Dul::dc.-: en ingulo rc~·to utilizandu unn de lo~ Iipo:, a) Márquese el punio e~trc.mo. b} Há~an~ los

Po.so 6. Muévase el doblauur hacia awh una~ cuama~ pulgada~ y dóbkse un poco más. ,1 prn~ i madarncnte Xl'

más. Pa.w 7. Muévase d dobl,1rlor llna~ ntarl u~ pul ¡;;ida~ m:h y CtTminesc de doblar. :\hora d condllit d~ ~ quedar forma 11d0 un ,1 rli,::l1 lt) J~ ~e- necc~i ta un .'ingulu l'.\~cto. ,~ puedr u>mprnhar utili1;1,1Rio una e,;c uaJra ,.L hnj,1 ·• Jiguern. o hien. un ni~·cl tle burtrnja (Fig. 7-(JJ Se ruedrn llmcer ,LJll~te~ colocandn el JoMatl or ~n la rw\i,;ic,n Jel iiltimo dohk/ y aju~tanJn d ángulo \eg(Jn ~, [1,:cc~itc-. 9(f aprnxi mad.w1en k. Si

Al err.pc,ar. t'.'l mango del dobhi.dor queda formando un ángulo Je aprn ximadamenh: 45'1 . l',uo ./. Con un pie snbre d pt'.dal del doblador. lire~e Jd mango haci..t arriba y hacia atrás para doblar f hg. 7 - lÜI ('11ar1Jo t'.l mango del c.fobladl)r queda venical, se ha htcho un dnhlc, de 45')

!'mo 5. Quite~e el pie
SEGUN l.>O TIPO DE HF.RRAMl l·:r,..·T.'1. •

!'aso 6. Compléte~~ la opc-raóón tirando hacia atriis y hat:ia ahajo el mango dd dobJ.idür ha~la que- quede forrnilndo un ángulo d~ apruAimadamcntc 45').

Pmo J. '.11,Ltn-iuesc rn c-1,on
Ahora el conJun ha ¡_¡ucdadn formando un ángulo de g,¡y:· aprox.imadamemc. Comprw:be~e el ángulo y milLCcsc

OOBLFZ F~ Á;'JGLLO RECTO l 1TlT.IZA.;"11DO U.

f\w:i .'. Cntóljlll:-~r rl rnnduit sobrr un.i

füDUftCLl'

fi rrnc. a¡.iti 1·ado ~·ont ra u na parc-d. fow 3. Dt~liu.:~e el doblador sobre d cnnduit y al1llée5e la n1arrn Je- arra n4ue Jel mt~mo con el punte• inarcado .\Obre d t:onJuit. tl .8. marca de arrnnq ue puede ser una lln:ha. un 11ú m-e ro o algun s[mholo. S[~an~c tas intru((innes .~uminisc rada~ con el dobla
_,....ESCUADRA /

el doblador para hacer lo~ aju.,;,tes. si t'.S necesario. Si ta par1e ~ll~nior ;.at·ta por encima del tramo hmi:wntal del conduit. debe tener~t> más cuidado y ~erá nece~ariu hac;,r una~ cmmcas medicione5. f'or suput~lO. si se pro,11 raque el tramo ven ical de la cur\·a quede m,b largu ¡_¡uc lo necesario. ~e cona el conduit 4ue ~obre y se ro~ca el e:-;,trcmo. ~f.' oh1endra d mi~mo rc~uhado. K o obstante,~¡ es nece~ario doblar muchas vece:i;, con este pro~eJimiento ~e de~perdicia una cantidad comidera hle de ma tem:11 caro. En lugar tlc ello se debe Jobla r nrn c;,;.;inituJ. Por fo general. t>~ posible logrc1r :1lgún a_just¡:- al ~-oh)(ilr el conduit y hacc:r u.na ~oncxión en la parte superior. Sin embargo. para realizar un trabajo satisfactorio, será

DE t-iOJA Y

VIGUETA

A PLOMO

LA ElUA BUJA DEBE" QUEDAR EN LA MISMA POSrCIÓN, A NIVEL 'f A PlOMO

/CI ®

.,,..,

COMPROBACIÓN Di;:L ÁNGULO A ECTQ CON NIVEL D,E 8UA6UJA

f:igu rn 7- !O. üobiad,ll",

N,\IELES Dobli:-... ~n ~l"l~ltln rcc[n u~ando o• ro cipo d~

1 J.lh,L1a ,,111 ,<111,ru11

]

2f

nccc~aria cierta exaditutl. Si la di~tancia de un tramo hori1:onta! a una c,1ja p<1ra una toma de c·orriente. por 1:jcm plo, e~ de 12 p1Jlp1Ja~ (]0.5 cm·, agré~ue~e aprnximaifamc-nte .l./:,.: pulg¡¡da ( l cm} parn trncr la proyección del c:i;.t t"l'fflo ro~l:.itlo dd cnnduit hacia. adc:fltrn clt~ la caja. Lntoric.::~ cqe pu11 to { 12 J/g pulgadas) es el punto de ,1 (r.1ih:1 ut 1.k· la ;;un'a. Si ~e está utiliz;indo el prtmtr tipc rnni.:ionatlo Je dohladnr. ~e d~oc localizar un segunde ¡,un to, según se c¡¡_plicó con ;:interioridad. Si s!." utili:za el ~engundo tipo tle dohL,dor. solo sná rn:cc~ario el punto dL arranque. DESVI . .\('.IÓN FN S (OOBLEZ DEBA YOl',;ETA) • Al

rnjctar el conduit a las cajas de rLgistro. debe entrar en linea rr..::t.i f hg. 7-1 l :t. 1:s[o no ~e hace solo por comodidad. Dehido a que el cnnduit ~irvc como d ~-onductor di'.' pm::~ta a tiara. tod;i conexión en un tramo de el debe ser mecánica mente sótida y no ofrecer r!':sistencia ~ignifica¡j,..¡¡ ;ilgu11a a[ flu.io de la corriente. A 1'iU,ietar d conduit a ufla c.ij.i, 5e J.~egu ra (·on una o do~ [u e-reas de seguridad y uri buje. Si el conduit entra o sale de la caja formando un áng\ilo. la5. tuercas de: ~cguridad y el hu_ie no ,;e puedrn asa;:ncar aproriadame:nte contra la pared Je la mi~rna. Si las 1Uerc.1s de segu ride1tl y el huj~ t:"st;ín flojos, el drcuüo ,Je puesta a [inra ya 110 sumjnistrn un camino de haja resistencia para la corrieme. Cuando tanto el conlfoir como la caja a la que debe f>n[r"r o sa!i r se montan contra una ~up,erficie plana. se deb1:: hacer un dnble:z doble en el conduit para 4uc llegue recto a la caja. A n;tc doblez doble se le conoce como bayoneta. Lo~ dohleces lie e'.5-te tipo requierrn un po.::o má<; de práctica que aquellos en ángulo r~cto debido a que d doblador se utiliza de rnanera djferente.

Pan, J. Para haLTr d primer doblez. indrodill:casl" el conduit a I doblador. ~os téngase el conduit y déjese que d m.ingo del dobl.idor descanse sobre el pirn d~ manera que el doblador quede con ~u parte superior hacia abajo {Fig. 7-121. i'aso }. Sosténgase el ntn::rnn dd mango con un piL

para ma ntenrrlo en ~u lug::i r. opr[masL d coriJuit ha1:ia abajo para formar un dohle7 de 45'". Pa.rn 3 Hágase girar d conduit medie1 vudta y muévase el doblador d.-: modo qu1:: apenas deje libre el primer dobkz. P(no 4. Con el doblador totlavia de~cansando ~obre el

pi~o. hágas.e otro doblez de 45°. El conduit 4ue c'>tá antes de la desviación debe qucmr par ale lo .al e ond u it que está después de !a misma ( Fig. 7- U). Si el conduit todavía no t::mra recto a la caja. se deben ajustar los ángulos de: la ba~,:oneta. Si la desviaci{,n se proyecta tlcma~iado lejos, inviérta~e el proceso y hága'>c cada doblez menas pronunciado. Si la dcs\·iacióo no se proyecta lo suficiente, repí lasc el proceso y há gas,e qu1:: cada ángulo sea de m.á~ de 45~. Lo marcado del doble1 ,'ariará con los diferentes tamar'lo~ del cont!uil y los divcrmse;.tilo,;decaja. Una i.'e1:qued e~tudiante haya dominado el uso del doblador en la forma indice1d~, co 11 un poco de práctica podrá hacer dobleces de les te ri p-0 rn cualquier tamai'io de conduit y pam c:ualquier c-stilo d~

ca_1a. DOBLEZ EN SJLLA • Cuando el co11duit debe pasar por encima de objetos como lutJ.i,,,rias grandes, vigas o conducw~. se debe hacer un doblel doble en bayoneta. con O( ido como <; ¡l la · ( F ig. i - 14 )_ El proced i mirnt o par.e. Joblar es similar al u~ado para la ba)'oneta, pero la distancia entn ln5 dobleces débc !;er mayor.

Paso J. Determínese la distancia necesaria para librar la o bs trucc ión y hága.~e e I p ri mcr doblez. utiliza. ndo el procedí mi en lo de doblador j n vertido. CONDUIT

122

Fundam~nto$ ce inscalrnon~5 ~lh::Uicu

Pa.xo 2. Hágase gira.r el conduit media vuelta y mué· vase el doblador hasta un punto que se encuentre de I a 1 pulgadas (de 2.5 a 7.5 cm)de la distancia de libramiento.

AECiA A

-... LOS DOBLECES lY 2 SE AJUSTAN PAAA 06TENEFI LA DESVIACIÓN DESE...I\DA. l A DIMENSIÓN C. LA RECTA A DEBE SER PARALELA A LA B. hrurn

~-------~

1 -[4,

Dobl~l

rn

silb

En est~ procedimiento e~ i mportarut: yuc el conJuit .w halla girar exaclamcnte media vudL1 anles de reati1..ar lo~ dobleces nos. 2 }' 4. La mejor mirncra de lograrlo es marcando una~ línea,;; de gwa a e.ida lado tlel cond u1l antes ck empezar_

Corh! PARA INCAEMENT A~ LA DIMENSIÓN C, HÁGANSE MAS MARCADOS LOS DOBLECES l Y ;?.

-----~ -----~T PAFIA DISt.A INUI R LA 01 MENS•ÓN C. HAGANSE MENOS MARCADOS LO$ DOE!U:CES 1 'r. ::il

-

fjgura "J-1.'.t.

-

An~ul.:.i corr~cm de la hayon~ta.

El conduit rigido e inlcrmedLO se pueuc cortar con una sic:m:1 para metalc:s ( Fig, 7-15) o con un cortador de tuberla (Fig. 7-16). Con (Ualquiera de lo~ dos métodos, t:l conduil se debe asegurar en un tornillo de haiKu para luhería, antc:s de reali1:are! corte. Póngase el umt!uit en el tornillos de manera que ~u~ murt!ai:as lo ~u_ie1en ci 2 o .1 pulgadas (5 .O o 7 .5 cm) del punto en donde se rcali..:ará el corte. Esto cvLta que las mordaz.a~ d::iikn l.i superficie del co nd u it que: debe ro~ ca rse. Si st: utili;,.a una sierra para me1alc:s. úsense hojas con 1R ó 24 dientc:s por pulgada. Ténga~e cuidado en Lnstalar la5 hojas de manera que ~l corte se m:1Jice en la carrera hacia adelante. ücspué~ de realizar el corte por rnalqiiiera de: lm dos métodos. se dc:bc ali~ar et borde interior dc:I condutl (:on

faw -'· Par.1 realizar d dnbkz no. 2, miJa~e t.i disrnn• cia t:nlre lo~ e ramm paraklrn del con
Auo 5. l lágase girar el rnnduit media vuelta y muévase la misma distancia que se movió para hacer el segundo dobla. Hága~e el doblez. no. 4,

Figura 7-t 5.

Corte d~I eonduit u~andü una ~i~rr;ci para mttal~~.

una lima de m<::uia Laña { F1g. ,-1 7 j o un c~uriador de tuberia montado en Wl bcrbiquL Té'ng.1~e ntidadn en p,nticular c·on d crn1duit qu<:: ~1.: h.iy.i ,:on;iJo usando la hcrr~m¡ema para cortar tubcda. F~c;i hcrran-i ienta uc11de a dejar un filo en el borde interior del cune. Téngase prc-senle eliminar e:i;,te filo y al is::ir d cnnduil antes de inqc1br un .tcoplamú:;rHo u cual...¡ L1ier otro accc~nrio.

TUHl;C.4_ DE SEGUJ:11 DAD E;XTERIOR

_,,,... BUJE

--...............

Roscado .r_.,,.,,.

El conduit ~e ro~ca rrecis;imcnte como bs tubería~ en pJurnt"ria. uti I i?a ndo [L:rra_ia~ y pona1errc1_ic1s. Apliqm:~l.'. aceite de corte al 1::.\[n:1110 det conduit y hagas!'" la rosca 1::>;;;ictan1enk ha~[a b longi[ud de la wrraja. Rosca~ rnás :1JL'i tk· l.i lon_gicuJ de la ktraj::i dej.i ran hilos e:,;:put:stm c¡uc nn quedan proiejiJrn de la {:orrosi6n.

l'.nión Ln\ tf:1mm de i;ondm[ _ o ~-ond uit y rúpks. ~e u m~n mt:Jia11[e ,1copl::im icnlos. Se ~umini~tra un ::ic-opl;:i m11.:n[o en n cad::i era nin d{: condt1it. Lo~ acoplam inHo~ estiin hn,ho\ del nu;cmo material '--fUC el conduu, est:i n g;ilvani ,ado~ y tienen roscas interna~. El acoplamienco ~in1p!erncn1e \e atorr1i lla ~obre el conduit y ~e ::iprieta. Vc1rios lomos que ~e er,~·\1enlnm en l¡¡ park c>;;[nior dd :icopiamitnlo facilitan :.u aprit>te. Cuando d con(.hiit st un~ a 11na u,ja de conexiones nwtú Iic~i - \e a\egur~i u:)n ll tM tune-a de seguridc1J p,, ra puesta a tierra y un manguito (buje) (Fig_ 7-181. Primero ~e awrnilla la tuerca de stgurida~i sobre el c·ondl.lit, dcpués -~t: i rurnduce el cunduit a la ahcrt ur-1 de la c;ija. El buje Ya sobrt la ros.;:¡i, que ~t proyecta hacia adentro Je:' l.i caja. El buje se aprn:la tanto como sea posibk y. a ,:onunuac-ión. se aprieta la tuerrn de seg u riifaJ para asegura rel l:onJuit a fa caja. El buje a~tgura el ,:onJuit y tamb1tn

TUH=lCA DE SfGURtDAD PARA PUEST.4. A TlfR~A (SI SE REQUI l;RE¡

prüttgc a los conductort~ de la abrasión cubriendo lo\ borde~ de ~-H-1utl con una piezci tic pl:ütico lisa 4ue v:i en ~u interior_ L;is tuc-rc:1s de segurid,Hi parad conduit pueden tener rn mb1en tornilto~ prision1::ro\ que deben a pre,ar~~ para asegur<1r que la Iunca no .s.e afloje. Si cualqu in::i de Jo~ conductorc~ que se vayan a in.~t::ilar en el conduit Hevara má~ de 2.50 i.'otb f medidos a ticrr.i), d N EC requinc una liga adicionaL tal como una \egunda werca de ~cguridad im1::ilada en el interior de b caja. antes de agregar el huje. La~ rC"glamentacion1::s hxaln tam b1én pueden re4ucrir do~ tuerca~ Je ~eguriJad para voltajes ma\ bajo~.

• TUBER IA ELÉCTRICA METÁLICA (TEJ\.1) • ~-~~~-----~ 1

La tu be ria eléctrica metálica (TEM) -ca mo el cond11i1 rígido y el i nt erm ed io -se vende en lra mos de I n pies

{3 .O 5 m ). Los tamaños no minales \'a ria n de l/2 pulgada a 4 pulgadas ( 13 mm a W cm). ík-bido .a que su ¡,a.red es delgada, la TEM no está roscada. La~ conexiones se hacen por medio tk accesorios Je con,pre~ión, acoplamientos

con tornillos prtsionero~. o bien, acoplamiento~ aseguradm indemando d meta l. l.a TEl\.-1 tamh¡én ~e ma conw el condut;tor de pue~ta a tierra. La TF:'.\f se hace de <'!(ero galv.:1n ini.:Jo o de atumin.io. Lo~ materiales usados están disei'i.ado~ par.¡ doblar~c con ~u,n-idad. sin distorsiomuse. si ~e aplican los método~ apropiadm. El doblador para TEM 5 diference del que~ u~a para d conduit rigidu o intermedio. E~tá disd\ado par-a apoyar la pared del tubo al hacer ei dobki:; no se necc,;;i ta ped<1 t _ Pc1r<1 rcali1:ar la opcra.:ión, colóquese el tubo sobre un pi~o l1rrne y desHc;,~e el doblador sobre ~l ha~ta el punto en donde ~e hará del doblez. La pared mas delgada permite hacer con facilid-ad un doblez a 90'} en un ~o]o paso f Í' tg. 7~ 19:L Como con uno de los ti~1os de dobla dore~ para el conduit rigido, cu:indo el mango queda v~nical, se ha hecho un doble,. de 45P_ Los procedimiento~ para doblar qut: ~e dieron con anterioridad p,na d conduit rigitl0 y el interm,:,:dio se aplic;w ~ambién para d TEM. Cuando ~ necesita, el doblador de TEM ~ usa in\-'ertido, pre,:i~amente como se usa el doblador de ronduit rígido. El procedimiento para hacn bayonetas y 5illa5 es semejallte al aplicado en d ca~o del conduit rígido e intermedio. la diferencia prinópal es que !os doblecn ~e pueden hacer e o n m.i:". fac i Iidad.

L,i~u:n .lccesorius a prueba de agua que se pueden lHili;,-.ar en exteriores, o bien. en cua.lq uier ubicación y existen accesorio~ que proporcionan con~xiones mecánicas y eléctricas fuertes pero que sólo se pueden utiltzar en u b icac iones se(:aS. ACCESOR ros

,"\

PR UEB,lr,, DE AG(J A ( Bl: Rl\·fÉTl-

cos :i ~

Lo'> accc~oriús herméticos unen las secctom::s de tubo por medio dt un ajuste a compre~ión dt t:mco piez.as ( Fig. 7 ·20). Paso l. Colóqu;,se una tuerca de collarin y un aro de compresión ~obre el e.,;.trcmo de cada trozo de lubo.

!'aso 2. Deslice'>c un anillo de cunda doble-llamado cu,:,rpo- sobre el ntremo de cada sección.

P,no J Atornillcnse las tuneas ~oore d cuerpo y apriétense hasta comprimir el aro. El aro de compre'>LÓn

f,;-,rma

u.ri

:.ello a prueba de agua

Para hacer juntas a prueba tk agu.1 en la'> cajas de conexione~ 5e utihia un accesorio s~mcjante que sólo tiene lrt:\ piez.a.<; f F 1g 7-2 l ). PtHo J_ Colóquese la tuerca grande y el aro de compresión sobre el extremos del Tl.:J1,L

Pmo 2. Colóque~t: el cuerpo de cuuda doble s.ubrc el e:i.tremo. Pa.'io 3. A tornillesc: la u;e-rca sobre el cuerpo, apb~-

CON11NÚESE; 45~ MÁS PARA TENER UN DOBLEZ DE oo~ EN EL

co•ou,r~ 45"

-----~--Figura '-l9.

CONECTORDU TIPO OE COMPRE:SIÓN

!_h1J del doblador d<:: TEM. ARO DE:

CUE:APO

COMPRESIÓN

Corte

"-.....

TUERCA DE COLLAR.IN

_

S;: puede conar el TEM con too a facilidad u.~ando una sierr¡¡ ~1.1 r<1 metales. Se debe uiililar ttna hoja que tenga 24 b 12 Jicntc~ por pulg.ida. E., posible sosh~ncr el tubo a mano, pe ro dt: be: a poya r~t:: ~oh r~ alguna ~ u pc:rfi ci e fi rmt: para que ~e pueda hacer un cont' limpio y recto. ACOPL.AMIEr-no DE C0MPRES10N

Accesorios Los accesorio~ psi r~ T 1:: M so 11 de dos ei pos general es.

f-"ig ura

7- 20.

TUBO

,.!\cusmiü~ pa rn TEM her rnft i rns.

TUERCA DE CUERPO

COLLAAÜ4

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CQNECTOA P.ARA CAJA

ARO DE COMPRESróN

_,..,......_...,..,-AC-OPLAMPt=NTO

hg,na '-2 l.

~

..\,~c~~onu J., T[M pat'a '-"'-_Ía hcrm~[ica.

tando el nH::rpo de cornpresión y formando un ,;ello prueba de agua.

.1

Fa.m 4_ Úst:~c la ros~-a e:i,;~)ucs[a en el e ucrpo para a'\.Cgur.i r el TEM a un.i caja a prueha de .igua uti !i.1.ando una [uLrca de seguridad y un buje.

,'\CCESORIOS PARA UBJC,\CJO:-,!ES SECAS• Lo:, accesorio~ para ubicacione~ secas Sún más sencillos en su u:5,0 y menos caros. l_lno de lo~ tipo<; consta Je un m,1 nguito y liO~ o ruatro tt,rnillos prisiont>n,s (_ Fig. 7-21_¡_ 1-'asu /_ Deslícense los extremo~ Jd TL:1\1 J{'ntrn del

ma nguilo.

.A.COPLAMIENTO PARA CONDUIT GRANDE

1-\gura 1.22.

Aü:~,,,rio, J., Tr1'.-1

~,_:,r,

wrnillos prisiontff•,.

f'a.rn }_ Apriétense los tornillos pris.iont>ro~ para hacer el acopiamit:nw_

Se lo~ra otra forrna de acoplamiento utilii:ando un mangu I w sencillo y una hcrramiena indemadnr.i. ( Fig 7-23) Gor~ECTOR DEL TIPO

Pw·o l. Colóquese el manguito sohre lo~t:'llrcmos que ~e deben unir.

DE ,ND:ENT AMIENTO MUESCAS

ACOPL.AM,f;rHO

Pa.rn _.,_ Úse~e la hcrr:imie nta inJcn[adnra para hacer pcquefi:is rn uesws profund:is en el acoph miemo y el

/:.:._¡~

t ubu. a fin dt> asegurar la unión. L;i haramicnta hace dus

~

muescas al rni~mo [icmpo en cualq uic:ra d;: lo~ dos lado~ del acoplamirnto_ Pqfo

..)

I

l

;I

3. Usese ra herramienta por do~ i.·eces. con u n.i

/

(:ONDUIT

separacióri
h¡urn:i

En et comerciu existen accesorios. [anto dd hpo de tornillos pri~ioneros como para indentar, con extremos roscados_ Estos aucsorios se aseguran al extremo del

TE'vl: por medio de lns. [orniltos prisioo...-ros o usando muescas. lntom::es el cxt remo rosc;.ido dd accesorw se sujeta a una caja de cone1tiones.

Si:::CCIÓN ~ONGITUDINAl

,-n.

A.:-oplamirnt,, do;, TEM pm 11td~rH~miento.

•CONDUIT FLEXIBLE• El con du it il exi ble se semeja, en apariencia y comt ucc.ió n. a la envoltura especia! dd cable blindado . .Exi~te en !ramos en rollad os q 1.lc se pueden cortar scgú n ~e oeces it e. Los tamaño:. nominales varían de 1/2 pulg.lda a 4 pulgadas ( 13 mm a 10 cm} de diámetro Írlkrior. La wnstrucción en e~ptnl.l d~I conduit tlexible hace que t~n ga u na resiste ne ia ma r por p ic 4 u~ e I cond ui t n'lt lá.lic o sólido. Por esta razón. no 'il' debe utilizar el conduit ~xible como conductor de puesta a tierra.. En las instalaciones con conduit fie,;ible se debe induir. con lo~ conducto re~ que llevan coni~nte. un conductor adicional. desnudo o ~-on aislamiento ,·erdc:, para cone:,;;ión a tierra. El conduclor de conexión a [i~rra se debe unir a la.~ cajas y 1 los disposi_tjvos eléctricos precisamente como se hac~ ron el conductor correspontlientf' de los cable~ blindados. Ef ta m ailo de ala. rn b re que debt: m;a~ para el con~ ductor de pue,<;,ta a tierra deprnde de ta corriente mhima del ci n; u i to en el q uc se u.~<1. Se puede aplicar Ja s iguien h: tabta como una gu[a:

~"º

Corriwte má :dma en ti dn:uito (.i.mpeH;"§) 15 20 :~0-60

T 111m111i'u;i det a 1am bre de cobre

lüü

No. R

j.

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Nü. 14

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~º-

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Po.r supue~to. el conduit fle:,;;ible no presenta pruhlcma5 para ser Joblado. Empern. ~ debe tener cuidado en ~mplir los requisitos qu!!' estable-ce el N EC respt":cto al radio minimo d~ 1:urvatura. Eslm requisitos s~ encuentran establecidos rn la tabla 349-20 (b) o (e) del NEC. Además, se dcb~n e,,1 i tar lo~ do bl ece s complejo~ q ut po
Corte El conduit ílexibk puede cortarse con una ~ierrn para metales, tal y como ~e corta el cable blindado(Fig. 7-24). Córtese a lTavf~ de un solo li~tón del mcrnl. Rómpase el m~tal a~¡ debilite1do por medio de un giro en sentido contrario al movimiento de las manecilla.~ del reloj. Úscnsl': u na pin za~ o un e ortad or de m et ale~ para recon~ r loo bordes afilados y lograr un extremo a e~cuadra.

Figurn 7-24.

Corte dd .::ondrnt flnible.

protegiendo a Ios conducto res del con tac w con el borde cortante d~I mismo. Lüs conectores que se sujernn e:,;:tcrnaml':nte, se aseguran al conduit con tomillos de sujeción ( Fig. i-25 )_ Al usar e~tos conectorn, té11ga'°'e cuidado tlf'. empujar el e)(fremo cortado del conduit tamo como se TOmJILLO DE SUJECIÓN -~

Accesorios

INSERCIÓN DE.l CONDUIT ..

Lm acce~orios para el conduit llexibk se _qijetan a él interna o extcrn amente. Los de tipo in temo están disctiados para a torn i!larse en la cspi ral del co nd u it. Este tipo de conector cubrt" d extremo del conduü por completo,

Fig1.1ra 7-25.

Ac.:~orio para cunduit ne.\ible.

TUERCA Dt: SEGURIDA,D

pueda dentro dd conector. cubriendo e-se ntremo y protegiendo asi a lm conductor-e~ dt'. wdo po~ibk: dai'w.

• CONDUIT NO METÁLICO• El conduit no mclál ico tiene ~u mo prin,ipal en forma su bturám:a, o bien. en uhicacion¡'.~ pcrm.i nenu:mcnte hu med;is, El contluit no métálico dehe t.:rln un conli LKtor in~lalado ror separado p:ir.a con..:ctar a tinra el e4uipo. F~ necesario tomar en cuenta eMe conduclnr al catcuku d número máximo de ellos qut permite et NliC. Las unione,.; S,t hacen pt'g,1ndo las picTas. La mayor p.nte Jd conduit no mec.álicn se f.abrirn de plástiw de clururn de poli vinilo rigido (PVC ). El pegamento U$adO. en reaJiJaJ es un solvernc que ablanda el plástico en la jue1ta y hace que ia~ Lonas ablanJada5 5e unan para "~old.i r~e". La unión r.e~uil.amc es hermética j' fu ene. El co¡tduil PVC se puede cnrtar fácilmente con cualquier ücrra de di~ntc~ fu1os. Pina lm can1 bio~ de dirc:ccú'm normales e~ is ten 1:n el comercio ,H:ce~orios de codo y en S, Parn lograr otras cun,a~. se d~be usar un ap,nato especial conoctdo como caja culif'nle. La caja ~aii~nlc eleva la tt:mperatllra JC'l PVC eléct ricarnenw y lo ablanda, de rnanera ¡_¡ue pueda doblarse pan darle la forma deseada (Fig. 7-26). Antes de calentar el PVC (especialmcmc ~I de 2 pulgada., y más

LA SE:GCION QUE YA A DOBLARSE SE CALIENTA E:N UNA CAJA CALIENTE Ell=CTRICA

LA SfCOON ABLANDADA SE DOBLA PARA DARLE LA FORMA PREOETERMINADA. DESPUÉS SE ENFRIA CON UN PAt-lO HÚMEDO

Figura 7-26.

Dobt.imienlo de-1 conduit no met;ilico.

--

--

gn1¡1de~). se debe colocar un tapón en lusdos extrrmmdc c:n el cunduit. El air~ -caknrndo en la caja ~alirnte- s~ uilata y e\'Lla asi q uc el conduil se ,1pJastt'. u s.e disloque al ~er doblado. FI conduit no me[áht:o es J urabk. ff1cit dé lrahajar ~ de co~to mndera
la secúón; eqo .alrapa el airr

• INSTALACIÓN DEL CONDUIT EN LOS EDIFICIOS• Al cn~talar d conduit ~¡,: deben tem:r prese¡tt!'.s tres comide ra ci on,;s p r i rn;j pa l-i: ~:

t. Se debe- insta[a r el conduit de modo que ~e pl.leda lirnr de los c.onductort'.~ para colocarlo~ con la menor d j fic u lta d posible_ 2. Para imtal.ar el coi1duit en construcciones rnn ext ruct ura de madera, ~s nece5ario taladrar y ra11u~ rar lo~ montant~s y vigueta~. Se debe reafizar esc;i operación de tal manera que la estructura no se débilitc. 3. El conJu.it -en ~1articular el conJuit rígido- es mucho más pcsadn que el cahle y se debe soportar ac.focuadamcn[e de manera que su prnpio pe~o no le cau~e daño álguno.

r.os plaDm parn rnalquier edifü.-io especificar, en dónde deben imtalar~c lo~ :ipagadorc~. contJ.cws y arltt¡¡ et m, El proi;edim ien lO norma I e~ ubicar e in.s [alar prim uu las caja~ de conexione~ para eslu~ apagadorc~. contactos y artefactos. A continuación ~e in~tala d conJu1 l p¡¡ rn unir aquellas caja~ que pertenc-ccrán al mismo c-ircuito. 1::n el c:1pltuJo 8 ~e describrn los tipos y estilo.o; de i.:ajas de con~.\ione~ J' las con~ideracioncs para elt-gir la caja correcta para una ubicaci6n particular. En em párrafo se cubren los ma[criales }' la~ ttcnicas 4ue ~ ,:1plican parn imtabr d propio rnnduit. Las instalaciones de conduit se deben planear de manera 4uc s.c:a po~ible mstal.i r los conducwres cun u11 minimo de dificulc.id. Cna vn que se ha Lll~talado el conduit, cada caja de rnne:i;:iones ~e tran~forma en una cnja dr acceso; ~s decir, un punto en d que ~e puede introducir l;i cinta guía de acew y empujarse ha.\ta la caja siguienle y. ,1 continuación, usarse para tirar de: lo--5, conductore~ a través dc:l conduit. F.1 N EC es pee tfica 4 ue no se pueden le ncr más de cuatro dobleces a 90° -Jo c:quivalente a un cirulo completo -en t r~ do~ cajas de occe so. Si no se p uedc lle ~·ar a

cabo un ttndido ~in tener qiie hacer má.~ tle cuatro dobleces a 9(1° ~~ deht: instalar una caja adicional en et tramo. Si 1.111a ..;aja sólo va a servir para ac[c:so y no para montar un apagador. contacto o artefacto, representa un incremento rn el co~to del rna[erial y dr la 1rnuw de obra. de modo que. de ~t'T posinle. recto. El conJ ,.iit rígirlo de todo~ lus [a mat"iú~ s1.: debe ~oportar dentro de lo~ J pri nl~ro~ pies {apro1i.i maJamcnte I mJ de JL~[ancia Je cada cap d{' con1:1i.ione~ y a cada !O pies (aproxi madame11tc 3 m) enlrc e~t,.>~ ~ürnne~. l.: 1 N l~C perm!lc que ,.e Jrjcn tramos n.>clo~ más largo~ no ,t>portadü\ en ~ lgunos lamai'rn~ de nmduit cna:,·o re~- Tt:nga.~rprt:~t:nk 4ue esw~ tramos largú~ dc C(>rHJ uil de gran t<1maño sera n pe~¡¡Jus y 4ue se deben uu!tzar ~opone~ fuerte~ y montado,; orn firmeia. Fi ¡,;ondui1 tntcrm,:Jio y el TEM 1~ rnbicn ~e d..:bcn .')'.O portar ('1-:nirn d.i: lu~ 3 primeros pi¡'.'~ de discancia de l.ts cajas de regi$trn ! a cada I O pies tn[rc es!Os suporte~. No ~e baccn excc:pcionn parad cum.luil inkrmedio o el TEM. El rnruluit fk;,;,ihle se dche wpon.i r dentro dd primer pie i 3U 1:rn aprn.\imada n1emcl ~e distancia Je rnJa caja y a cada 4 1/2 pie~ ( 1.40 m aproximadamen[c} em~ c~to~ S1>portcs. El :-.,¡ FC hl::l(e alguna~ excepcione.s para wni::· .liones a moton:~ y artefactos de iluminación apartado~. Consúl ce:;e el ,\ rtlculo ?,50-4. tos rcqui sito, de apoyo parad coriduit n(1 melálico \.'arian con d tamaño. En la tabla .147-8 del NEC se cubre el temadeespaciamientode k,s ~oportes. Siempre qut" sea po~ible, ~e deben planear los tra rnos de ..:onduit de modo 4ur, cu,mdn el conduit t"rltre y ~alga de un;:i caja de conexiones. la, dos conexione~ ~e P.ncu1.:n• tren c:n ladosopueqosdc b mi~ma. Fscoahnrrn tiempo al in~tal¡¡ r los conductores. Por :mpue~.o. ~e deben planear lo~ tramos de modo que se minimice el material nc:-cesario. Lo.~ tramos deben ser tan c(1rtúS como ~e oued,1 :r' sólo utili 1ar accesorio•; especia In cuan Jo \t: necc\ite ahornn tspacio o ~:umplir con los rcqutsi~os Jd J',íf.C. 1.:1 tendido del conduil debe ~eguir cierto~ u~n~ normaln en el ramo, !o~ cu.i]es se describ<'n en los pii rrafm que siguen.

Construcción con cstruct ura de madera Lo~ tendido, horiwnta]es del conduit en los edificio~ wn cqructu ra de madera :.e hacen perforan Jo orificiu~ rn los montamcs y viguetas. y haciér,dolr.) pasar por e~m orificios. Lm tendiJns vert1t::iles se hacen a~egur::indo el conduit a los monta mes y perforando las ,oleras supcrion:s para pasar de un piso a Dt ro. Para no debifüar Ju~ montantes y •.iguetas, los orificio~ se Jebeo perforar

aproximadamente c:c1 d cen[ro. F~to sign ifü::.a qm: se ha Jc arquur el C'Onduit nu l1cxible para hacerlo pasar por In, orificios. Lo\ tramos rle umduit dgido e intermeJin y tk Tl:M wn diárnetrn pe4ucño se pueden arquear sin difirn!tad. Es posible Jrquc.i r !igernmente los tramo~ iargos de conduit rigido. l~ necesari(1 tenu cuidado para e\·itar que el rnn:dl•it 4. uede con un dublc7 o forma permancnH: 4u~ hJtia t.hfl~il rl'.'ali,ar la\conc~ionc:s. I.os tramo~ mas corto~ J1.: conduil \t}ll rrnb fáciks de hacer pasar por Jo~, orifit:tos. Sin rmb;,irgo Ios lramo~ lortos reyuiert"n el usn Je conecCüri?s ddtcionale~. de moJo quc :-.ólo Jebe ha1.:erse esto cu,Uldo no ~i;'. tiene otro esqucma di;'. in~tal:lcibn práctict>. h po~ibk tender d con Ju it a tra ve~ de r,muras en lo~ nwntank, y vigucta\. t:n lugar de talaúrar. Con esto sr facilita b ÍibWlación de • ramos lugos. ~in tem~r que ,n4uc:irl<.h. ,:o E.k !ramos cL)rto, 4ue no l)!Jt'dt:n arquearse-. L: rnpc-w. e~ inJtspcns,1 bk h,i~er la~ rnnura~ cun cuidado para no dch!lirnr !a estruuura. Una buena reglé! a s~gwr e~ que lar.;
DEFOAMADEU

DE. UN ÓRIFlGIO PIEZA PARA. INTRODuCm

EN SU LUGAR SUJETADOR DE EXPANSIÓN

A8RAZJI.DERA [JE CLAVO

hgur;¡ :-28.

Abr;.1z.1d1"ra~ par:i <'.onduit.

la ;:; hr;a~ldna cu ror,na l1e e con dos orificios. la abr.a.1adcra um un orifi,:io y l;i ahr;H..adera dt: clavo_ 1.-a .1brazadcr:i. con do~ orificio:i;. y la abramdera de cl;ivo_ La abral.aJcra con dos orifü:.ios requiere rnás lrabajo p.ira ser i t)Stahn.la. pero puede necnitarse parn so punar conJm[ tk gran tamai'io en imcriorc~. o bien u-md\iit c¡¡_puesto a I viento y a l.1~ inclemo::m::ia_~ del tiempo c11 e..;teriores. Cu:1Jquiera que sea d tipo de abrazadna que se t1se. el lamaiio debe ~er el :.tpropiado para el diámetro t");ttrior tlcl cnnlillit. 1.o~ soponc~ para cond uit ~e pueden monrnr sobre part:dcs huecas -..:orno las de c.1uón cnyaado o listón y revoque- con ~ujeudore5 de c:,;:pan~ión o tomillo~ de fi:idor j hg. 7-29)

TORNILLO PE FIADOR

EN SU LUGAH

Construccjón de mampn ... tcria Se cuentc1 ..:on muchos dispmitivos para montar condoi, ~·-•tw: mampn\t~ri;i, Cc,ntinuamcnti:: se est~n itHíilduciendo nut>,-01,. productos para facilitar el t raba._io. ,1,1cerlo ma, rápido. o bit:n. meno~ ca ro. Cualyuicr caüilogo de makriale, para con~• rnu:ibn prescnt.1 h~la¡¡ en d,,ndc ap:ncc-en lo~ último, prnducto~Li m:iynr ~)Mtc de los disro~i tivos d<.: fi_fación en mampo,.wrici requieren el \l~O dd lalaJro. Parn el efecto se usa un taladrn con rnotur de haja ve]o(itfatl y broca~ para m:i mpo~teri;i con punta de carbmo { Fig_ 7 ·JO}. Es indispcmahle usar anteojo~ {k prott>cción cuc1ndo se perfore rn<1 mpo~lcria. Si no se cuenca con energía elédrica en d lugar. t<'.'rltlran que util i.1ar~e t<1]¡1,dro~ dt pn\;"Lhión. En ~e gu i oo ~t tl e, i::-ri hcn breve men h: u no~ cmm tos de los dispositivn~ de fijación que existen para mampostería. fU BO~ DE F. X P.'\ :,,.J"SJ ó:,,.r E5to~ fi_ia dore, conocidos tamhifn corno taquch:~- ccmstan sirnplemen·

Fi~ura 7-]g.

D1spü~irin,~ de fi_iaciún para tu11.stru,:;ci,~n de

par,;,l h ncca _

Fi_gurn 7-30_

Taladrado dt la mampo~tería_

te de un tuho de fibra o plá~iirn (Fig. 7-J 1:i. Se perfor.t un orificio lo suficLentememc. grande como para acomodar el tu bú y éste: se: in l rod uce en ét La abrazadera para el

conduh se asegura colocando un tornillo para madera a través de ella e incroducicndolo ett d tl!'.::lo. Fí torni!lo ensancha el tubo de: modo que ~C' apr;~ta, ::intra d orificio tn la marnposteria. Los tubos de e;;pamión ~on tos rn~s ad~c uad os para cargas de ligera.~ a m ed I a nas.

CLA Vil AS• Las clavijas comtan de un manguito y u na c!a,..ija especial (Fig. 7-32). Dcspuc~ de tala
ftgura 7-J l.

Tubo dt- c:,;pansión (ta.querc i.

t:LAVIJA

MANGLI ITO

~ D-....;;::;__\-a COMPONEN TE:~

TALADRO PARA MAM POST ERÍA

\

1N STA.LA CIÓ N

Figura 7•J2. Cl.-vija.

ANCLAJE DE PLOMO

PUNZÓN ESPECIAL

..

~

~., ~ · ss·-f Figura ?-.lT

f

.]

A, ndajc de plomn y pu nzó11 ('.'~p~üaJ.

pn¡ueib., lomo~ y una parte cónica en la has.e. FI andaj!.'. s.e introdw.:e en el orificio. Se utiliza un punzón especial para clavar el anclaje, de ma ncra que la parte cónica se: foe rce dentro dC" la hase del andaje cun d fin de ens,1 n1.:harla. Con estos sujetadores se pueden soqener carga~ pes.a da.~-

• INSTALACIÓN DE LOS CONDUCTORES EN EL CONDUIT• El procedí miento gcm:ral para insta ta r lo.s conductores en et conduit es el mismo para todos los tipos de ésté. Lm conductores ~e instalan tirando de ellm por el wntluil. I .a operación s.e lleva a cabo Gon una haramicnla especial conocida cumo cinta guia de actro, la mal ~e describi6 en el capítulo 5. La cinta guia de acero se introduce por el cunJuit, e,trayéndola de ~LJ estuche. Por lo común. la cinta ~e ahmc:nw introduciénduh:1 en una caja irt~lalada para 1.ln apagador o un contacto. La cinta s.e extrae en la aknLJra siguiente de la linea. Se sujetan lus conducwrcs al e~tremo de la dnta; cnwnccs se Lira de la cinta o ~e enrolla en su estuche para hacer que los (Onduuorc~ pasen por d conduit (Fig. 7-34). Si el tramu es !argo. s.e necesit::in Jm pcrsm1as para e<,k trabajü. Uno alimenta lo~ cnnductores por uno de tos extremos y el otro enrolla la cinta guia di! acero. En la mayor parte de los ca.sus se ali mentarán más de un conductor en el conduit. E~ importanh:: mantener tos condLJcture~ sin doblects ni dcfnrm.ic-iones. Mant~n· game los rollos de conductor de manera que ~e desarrollen libremente y puedan quedar libres de dobkce~ y cr1,.17.a miento~ ( Fig. 7·35). Si los cunductorc:s. se tuer(en. será dificil tirar de ello~ por los. cambios dt: dirección. Para tra mo!o particularmente !argos u en lm que e:i;isten mLJcho~ cambios de dirección,~ pl.leden cubrir lm alam· bres con un compue~to lubrirnntt. 1::n el comercio existen compue~tos. lubricanh::s no rnrms.ivos en la forma del polvo ~e¡:o, y en pasta. Cuando se déhc tirar de más de un conductor sera ne~c~ario espaciar las cone:iiione~ a la cima guía de acero con d fin tk n·itar una cone;,,:.ión ,..c,luminosa que dilicultaría la operación ( Fig. 7-36).

CINTA uuiA DE ACERO

CAJA DE ACCESO

CAJA DE ACCESO

COND LICTORES SUJETOS Al GANCHO

A 1.•eces se instala cable no mctálirn -en ll1gar de condut'tnres separados- en i:l conduit. btci se hace c:n donde Sé nc:¡,;csiH:1 una protección especial. i;o nw lo~ nivi::k~ bajos i::n !a.~ re~idt:ntia~. La rigidel r:iJitional y el diá mf!tro mayor Jd cable requieren 4uc se: tenga más cuidado al alimi::ntarlo en el l'omiuil, para e\•itar dañarlo. El procedimiento t.k tirar (ie los 1.:ortduc~ore:; c:1u re 1.:a jas para a pa g.i do res o n:cc pHíi;u Ios se continúa has ta g uc ~e compktt:1 el alamh rado ~n [m.ln i;l :iüte-ma, ,'\ 'r'cce~. ~L no ~e pidió un apagador o un contacto t'.'n un trn mu largo. ~e: debe imtalar una CJJ.:t o un condulet cerca de la parle: mcdi¡¡ del I rnmo par.i facilitar la instalación de los cnnJLH.:torcs. Ln:s;. condu lcts ~e ul ¡¡i 1an como caj.i~ de acceso. abrie1~du lr:i csco! i lla. Téngase cuidado de
L

Fu oo~ me-ntos de i mta lacion~ ~ ~l~~t ri~¡¡s

Jer. C-ONDUCTOR

2o. CONDUCTOR

ESCALONAMIENTO Di: lOS CONDUCTORES PARA FACILITAR SU INSTALACIÓN

Figur;¡ 7-_ló

Cun~~iá11 d~ lú_~ cnridl1,turc~

~ I;; ct,Ha

[>"~,adora.

e

• A MENUDO ES POSIBLE: EVITAR LAS CONEXIÓN ES V LOS EMPALMES. SI SI EMPRE

QUE SEA POSIBLE, EL TENOI DO DE LOS CONDUCTORES !a.S CONT1r~uc,

• EXTAÁIGASE SUFICIENTE ALAMRRE DE LA CAJA B PARA LLEGAR HASTA LA CAJA C. DÉJENSE .4.LREDEDOR DE 6 PULGADAS P5 CMJ MA.S EN CADA E;(TfiE:MO PARA LLEVAR A CABO LAS CONEXIONES • NO SE CORTEN LOS CONOUCTORES HASTA QUE SE tMYA REALIZA.DO EL ALAMBRADO FINAL

alambre- blanco. Fs po~ihl~ conectrH el a!ambre 4uirnndo una ~ecciótl dd aislamiecuo. sin cortar el conductor. En mucho~ caso~. ta mbu:n ~e puedt'.'n contLnuar de: esta manera lm alambre~ rojo y negro_ l _a ,ominuación de ln~ ,.ondl.lcton:s de est.1 manera. red u.,;~ ~l núrn~rn de cuncliorn::s que deb:.rn hacer~e c:n las cajas de r~gis[ro; -e~to ac~lera d w:1b.ajo J' bacc que en las rnJa~ se ten lila ffi!'.'nos amontona mieno_

• SUSTENTACIÓN DE LOS

CONDUCTORES EN EL CONDUJT • Si una in<.talc1ci{m de conductorc~ del no. 8 al nn. l 8

tncfoyt" un tramo ~·enical Je conduit Jt" 25 pie~ {7.ó m aprnximadamcnt-e). el NEC n.:t¡uierc la colocación de un

~oporte para d cahlc en la parte superior del tramo o <.-erra de ella. ( Los lramo~ verticales ma.~ largos requieren má~ soportes. Consúlte~e et Articulo 300- l 9.) Se necesita el sopont para so~tener el peso de los conductorc~ par.1 que no ~e aplique un esfu~rio indt'.'.bido Súbrc la~ lermi na les o conexione~ que Sé tengan en la parte superior del tramo_ Existen ac(csori(h especiales

para suministrar este apo~·o. Lo.~ accesorios constan de Lln colla ñ n {_:ó nic o con u na pi e7.a in te ri or en forma de curia. F.I colla rin e-stá di~eñado para imlalar5e en el extremo del co nd ui t. De-s;pué-s de haber a Ii me n lado lo~ conduclore.~ por el conduil y el cüllarln. se coloca la cuña en su lugar entre los conductore.,;, <::on el fin de sum.inislrar d apoyo requerido.

• PREGUNTAS DE REPASO• I _ Dcn~c dos \'ent.1jas del l:ondutt rígido y el intermedio, y dd Tl.:J1,i, respecto al cable no mclálico_

10. ¿Qué debe hacerse s icm pre al con d u i t de sputs de cortarlo?

2_ ,:.Ctüles "ºn las dos dewenta.ias principale~ del conduit en ._,_,mparaóón con el cable no me[álico..,

l 1. Debido a su pared delgada, los acc ~sori O-~ para TE M no 5e pueden a~egurnr por medio de rosca~- Den~e pcir lo meno~ do~ maneras para a!ócgurar]o~.

)_ El conduit rigcdo y el intermedio son semejante) a la tubería para agua, pero tiene dos diferen,:ias importanles ,.Cuáles son·.•

4. Todo~. excepto un tipo de con du i l metálico, pueden ~ervi r como conductor de puesta a tierra. ¡.Cuál no puede';' ¡)-'or quéi'

5. ¿,Qué Jetnmina cuántos conductu,c~ se pueden instalar en el cc.mduit'! 6 . .'. Cuáles dos accesorios comunes se- pueden milii:.ar para fürmar nn .;,ambio de dirección a Angulo recto?

l 2. El (:onduil no metálico resulta e~pccialmente apropiado para un tipo de in~talación. ¿Cuál es ésta? l.3_ El tendido del conduil t:n los edificios con estructura

de madera

<;.e puede hacer tal adrando o ri fici M o formando ranuras en lo~ montan t ~s y ,.,¡g ue la!ó. ¿ Q u~ debe tenerse pTcsente al hacer esto?

]4_ ¿Cuál es el nú muo máximo de dobleces en ángulo recto que permite el NEC entre dos c;:ajas de a~:,:eso·~

7. ¡,Por que el NFC especifica un radio minimo de curvatura? •

J 5_ Úsense ]a,. tablas 4 y S del capitulo 9 del 1'EC, psira ca k ular el ta maño de ,:ond uil q uc de be utiliza rSc para contener tres conductor~s del no. 12 T\'1-' y s.i:i,i¡ conductores dd no. 8 T\V.

S. ¡,Por qué d conduit metálico sóljdo debe entrar)' )alir de l.1s cajas de conexiona; en lírn;~ re-~ta?

16. ¿Cual articulo y cuál tabla del NEC cubTc la manera tn qut. se d!"'b" doblar el TE['.f?

9. ,,Que tipo de doblez: se debe, hacn para librar obstr ucci one ~ gran de~'!

8

; TRABAJO CON -CAJAS ELECTRICAS -. (REGISTROS)

•INTRODUCCIÓN• Siempre QLic st corta un e.a.ble o un conduit y se quita el aislam1ento do!' los conductores, lo~ <;ül"lductun:~ dc~nudo~ deben cncerrar~e en u na caja rne tál ica o no rm:tá I ini. (de plástico} diseñada para ese fin. Estas cajas propc,rcion:m protección contra incendios y el choque electricu. Las fallas elenric.as q uc p:ro vocan subn:ca lenta m it>: n to y la prod uc:.ci 6n de ari;;os ocurren con mucha más proba bili dad en lo~ puntos en que ~e y_uirn d ai~lam1cnw y se hacen las conc11io A I e n,;;:e rrar lo~ conducto res en cajas se redui::e mucho el peligro de incendio. Tanto las ca_ias metálicas como la~ de piá~tico suministran un medio para mantener la continuid,ad en el cir<;uito de puesta a l ie na dd cq ui po. También prnpo n;:ion ~ n un a cone};ión a tierra para lodo aparato que se instale en la caja. Las e.ajas de e onex ion es m ctAI ic as se pu cd e ut i Ii,.ar con cualquier tipo de cable o conduit. No obstank, la~ cajas no metá!K.,a3 (ck piá~lico:1 sólo se deben ut1!i1.ar .;on cable no metálico (tipos NM, Nl\.·1C o U FL o bien, con condutt rigid o no metáJico. La.'> caja~ '>e montan a las partes estrucl L1rnles de: la estniclura e cubren los procedimiento.~ ge nr raks para la~ co ne;,;: iones e.o n cable y con dui t. En es.te capitulo :se presenta11 los pr,xedimientos espedficos de in~ta!ación para aquellos üpos dr cajas que el lecto.r encontrara con ma yo.r probabilidad el'l su trabajo y se le dice como seleccionar el tamaño y tipo correctos de caja par:a u na ubicación parti cu lar_ T am bié n se cuhre n lo~ req ui ~ itos que establece e1 NEC para eI U\O de las cajas_ La i nst.alac::~ón y u~ c-orre cw de las cajas de regim ro es un factor da ... c en un bu en ~is lema déctr ico y, por lo tanto, constituye una parte importante del (·onocimiento que debe ltnn un ekctricista.

=~-

• TIPOS Y USOS • Exi3len dos tipos gcncrale~ de cajas tl!!' conexiones. Uno de los tipns, diseñado para artefactox en el techo f Fig. &-1 ), por lo general!';~ rnorita sobre o ent~ las vigas o vigueta~. El otro tipo. di:.cñado para montar apagadores y rr-ceptáculos ( Fig. 8-2), comúnmente se monta sobre los montantes de los edificios con estruclura de madera, n bien, se introduce en !as paredes de ma m pos~ e ria. Las cajas para el lechu son cuadradas. octagonales o redon-

das. Por lo ge ncral, Jas cajas para pared son roc1 an gula res. Las cajas de .registro tambi~n se usan como cajas de unión ji de acceso. Las cajas de unión se instalan sicmpr~ que se deban hace:r empalmes en ]c,s conductores en una ubicación no apropiada para un apagador. contacto o artefacto. E! NEC establece que lm empalmes en los conductores q u.:dcn irncerr¡idos en una caja. En la mayor parte de los i;:asos, es po~ile planear la instalación de modo q uc todas tas un ion es de conducto res se puedan hacer en cajas que también servirán pa.ra. montar algún d is positivo eléctrico. Es me nos caro insta Iar u na caja más

pande: en la que s~ pueda acomodar et alambr,:1Jo Jdicional. que inqalar Lma caja ~ep~ r¡iua ~ólo para hao.:-r oonexionr.~. Sin emhargo. se pueden pr~sentar sit ua(:iu!le$ en que deba instalarse: una (:a}:t s.ólo como un puntú dt unión. Por ejemplo. d método mual para alambrar 1rtefa('tos alej.1tios. con el fin Je samf:::iu.:-r los re4ui!;i1os di:l Nl:C. es insta h1 r un.i caja i:ie unión a no meno~ J~ l pie (30 cin a pro;,;.im.i.tlamcnlc·) del artef¡¡~·to y llevar el alambr~ hase a la ('aja a trnvés de un conJLiit ml:l.ilico lL·xibk que trnga Jt 4 a 6 pies {l. 20 a J. ~n m a pro xi rnadarne nle) {Fig_ !ó:-J1. E.~ fai;lihle U~:Í..-1nt:~ u~ada~ como caja~ dt: unión se tienen qu~ cuh ri r mcdiamc un:.t pbca sóiid.i ~iel rn i~mo matnial qu~ la ~aj:1_ El N 1.:: C rc4uicrc qu<' la~ caja~ de unión sean iCce~ibks; no deben q\iedar cubiertas por el material de la pared, techo o piso. Las caja~ de acceso ~e usan en la m~ta!a ..,ión con conduit; la manera de us.arlas ~e cubrió en d capitulo 7. VIGUET P.. . ·, CC,mDU IT MET ALICO \ FLE.X:IBU: DE 4-6 PI

ES

CA,JA DE UN 10r~

Tapas remo"fibtes a golpe y palanca Toda~ las t:aJas ~.e hacen con cieno tipo de secciones circulares que se quitan con facilidad. llamadas tapas removibles a golpe e; a palanca { Fig. 8-4}. Las tapas se 4u1tan para Jejar aberturas con d fin de hactr las coneT :i:.ione, del cable o ('onduit. Algunas cajas para techo también 1,;ont1cm:n una lapa 4uc ~e quita para montar la rn(a a una barra de suspensión. Los fcamcrHC": con un martillo peq,1eño y el míalngo de un atomtUador. el

CABLE OA DINARIO

'··

\"'

ARTEFACTO ALEJADO

TECHO

LA CAJA DE U,,,.i,O~J DfEl~ ~ST,\A A 12 P'ULGAOAS f30 CMI fMÍr~I Mó) DEL ARTEFACTO

r~ 8- _'.!._

C J_ia d~ u,tit'ln u,n ar1d"¡,.cc,., alejado.

T t,,PA REMOVI BLE A GOLPf

• NORMALIZACIÓN • Como en la m.iyor parte de los ac,:e.~orios déctr11,;o'>. ~xi~te un alto grado de normalin('ión en l.1~ cajas e]é~·tri~s. Las dimen~iones de las caja~ son ncn1,;ialmc:nk las mi~ma.s cm re eodos los fa br ic an Ies p a rn cada ti ~10 }' tamaño nominal. El éspaciarnicmo )' ta mano de los orificios de rnontaj,c ~on los mismo~ y los orificios roscado~ se ajustan a tamaños uniforme~ de tornillos. Es.ta normah2aci ó n ha CJ1 i ~t ido d 1,1ra rue nn1c h os años. de modo ql.l e. por lo común. J.-s adiciones o reemplazos ea lns orificio'.> má~ antiguos se hacen con facilidad usando ]o.<; acceso~ rios actuale~- En seguida se describen algunas ,aracterislitas normalizadas en las cajas eléctricas.

T AP.A. RE MOVIBLE A PALANCA

metal marcado >C romperá ~· la lapa cacr:'i.. o bien. se pueJc retorcer con unas pirt?.as. F.n el mm Iipo. la s~cción de la lapa se c·orta a su a lredector parcial mente. dejando apendice~ m~tahcos sólidos ~n dos pucttu~. En el c.:ntro de 1a capa ~e cona una racwt.~ n:clangular. Par~~ qllitar la lapa, se incmducc un .1tomil l<1dor t-n la ranura y se h.lCt girar para rnr11 per !o:, ;tptntliccs ~ólidos y liberada. Estas ~on la~ capas rC"movible~ a palancJ.. Las tapas se ,frhen quitar sólo cuando l.1s abertura~ s1c usarán para un cabk. Gond\1it u otro accesorio, y no deben dcjars{' .=ihiercas. E.\.Í'>tLn disco\ meüilicos para cuhrtr lo~ a(:(:esos q uc no se usen. Un cipo 1:ntra a pre:sión en la abertura; "l rn ti ¡,u cun•;l',tc en do~ plac::.s q lH'. >C un.:n en el cenl ro por medio d~ un tornilio; con d ~egundo cipo w (ubn:n varto.~ t.1 mai\os tlifcrent1c\ de abertura~.

Grapas para cable La mayor parte dt: las caja~ para part:d y algun¡¡~ para tnhn contienen grapa~ interiores para cabk con el fin de asegurar el cahle no metálico o hlindado. l_lna caja t[pic:i cn11t iene do'> grapas dnhle~ para asegurar un tola] t!c cm1t rn cables ( Fig. 8-5 :L Un cstiln d1c grapa imnior está tl i~e ñada ~1~1 ra usa rsc con cu,, Iquiera de los ti pos de ca ble. La grapa tiene un anillo exterior que cubre el extremo dd ca bit: blindado para proteger a los conduccon:s de los bordf'.~ cortantes tld blindaje. Se puetle 1.:ortar t>ste anillo cu.1 ndo se utilice pa rn ,:abk no metálico. Cuando las ~:a_(as no ti1cne n grapas internas para cable. es necesario in~talar dispositivo~ de ~ujeción separados, rn las ahert u ras. para asegurar d cable. El NEC permite conectar d cahle no metáhco e11 u na c.1ja no rnctilica, sin usar una grapa para (·a bk, siempre: 4uc el cable se .:isegun: por meJio t!c un;i grapa o argolla que .~e encuentre a 8 pulgadas (20 cm l denr ro de !a caja}' ym: ac.¡ud ~e proyeck al rnenos l/4 pulg¡¡da (5 mm aproximadamente) hacia adl'.' ntr o d~ ésta. [ n todos lo\ de mas ,:asos. ~e dd.c: ut Lliza r una grapa para cable. interior. o bien exctrior, p.iT~i conectar el ca bk a una c;i ja. En lo~ capítulo~ 6 y 7 .se cubre la instalación de las grapa\ para cable y para conduit

Orejas para montaje I .a mayor panc de ]a,, ,;;aja.~ para pared tienen mén~ulas montadas con tornillo ~n la parte superior e infrrior, las cuales propor,;:ionan una manera para asegurarlas a una pared. Estas métlst!las ;<;e cono,;:en como urt:fas. Cada una de las orejas está montílda por rnt"dio de uno o do~ tornil l,h q1.1~ ~~, ¡)rn:dcn apretar en una ranura que l it,ncn (Fig. 8-6.). Las ranuras permiten montar ta caja a la profundidad correcta para el material que se e~tá usando en la pared. Las orf'.jas se pueden invertir para montar las

TAPAS REMOVIBLE;S

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CON E. CTOA PAR.A. CA.BLE r~o ME T.Á.LICO t.A.F'AS Rf:MOVIBlES

COr/E;CTOR 'J GAA.PA

~\ CONECTüa PARA C ..tr..BLEBLINOADO

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caja~ a rliveL El uso d.:: las orejas para montaje se cubr~ en la sn:ción l\fo-ntaje de la~ c:tj:t'i en obn1s l·iej:ts.

T orn i11os para conec car a tierra La m¡¡yor ~lark: de lc:1~ caja~ tienen un orificio ro.~cado que se ,jestina a un tomillo de culor verde para concct:u lo~ :il.1mbr~s dt'.' pue~ta a tierra del e4uipo ( Fig. 8-7:i. En las cajas m et¡'¡ Jic as et o ri ficto rosca do está en la pan, ~1,~terior de dlas Algunas cajas no met.:i.hca~ tienen un.e. plata de acero rnontada t:n ella~. El orificio Jcslinado al to rn i IJ o de color vnd1c ~e local iza en la p la,:; .i. La mancra de (·olncar los alambrn es la misma para eualq\iier ttpo de caja (Fig. 8-8! Se coloca un puente para el ,1lambrcd~ puesta a tit>rra. s¡ se usa la caja para montar una apaga· dor, concaclo o artcfa,;rn, se (Onecta Dlro puenk en ti dr~pmrlivo hac¡a el tornillc.• tlf'. color ,·erde. i:ntonces ~ ti nen estos d U'.> pu en tes y el alambre desn t1do o (On aislam icn to verde de cada cabk que •mira a la caja, por medio de una tuerca para alambr~. Si la caja no cuenta con un tornillo de (:olor verde, el puente qm:, de otra manera. iria al tornitlo, se conecta a una grapa de acero para puesta a tierra que '>C sujeta en eJ borde la caja (Fig. 8-9:i.

Cajas agrupadoras

VISTA SUPERIOR O INFERIOR

MONTAJE DE OREJA CON UN TORNILLO

MONTAJE DE OREJA CON DOS TORNILLOS

Algunas cajas metálicas para pared tienen lados removibles para permitir su agrupamiento. Se realiza el agrupamiento cuando se deben montar dos o más tomas de corriente o apagadores uno junto al otro. Los lados de cajas adjuntas se_ quitan y se descartan. Entonces se pueden usar los tornillos y ménsulas que aseguraban los lados con el fin de un.ir las cajas (Fig. 8-lü). En lugar de realizar agrupamientos, en el mercado existen cajas dobles, triples e incluso más grandes, como unidades TORNILLO DE CONEXIÓN AT!ERRA

OREJA DE LA CAJA

Figura 8-6.

Orejas de soporte para caja.

CAJA PARA TECHO

CONDUCTOR DE TIERRA

ALAMBRE DE PUESTA A TIERRA LIGADO A LA CAJA CON TOANJLLO

t t Figura 8-7.

TORNILLO DE CONEXIÓN A TIERRA DE COLOR VERDE

TORNILLO Y COLA DE CERDO

Tornillos para puesta a tierra.

PUENTE PA AA CON EXI ON A TI ER AA HACIA EL TORNILLO CORRESPONDIENTE

Figura 8-8.

Conexiones con tornH!o de puesta a tierra. Trabajo con cajas eléctricas (registros)

139

ALAMBRE PARA CONEXIÓN HACIA LA TERMINAL DE TIERRA EN EL RECEPTÁCULO

GRAPA PARA PUESTA A TIERRA

I

completas (Fig. 8-11). Estas cajas son más fuertes y, por lo tanto, son preferibles a realizar agrupamientos; pero la mayoría de las reglamentaciones permiten el agrupamiento y se puede hacer uso de él, cuando sea necesario. Las cajas no metálicas se construyen en una sola pieza (las cubiertas constituyen una pieza separada), de modo que no pueden agruparse. Es necesario utilizar tamaños más grandes para montar varios interruptores o tomas de corriente en un sitio.

Cajas usadas con instalación expuesta En lugares en los que la caja permanece expuesta, como en los sótanos y las cocheras, se usan cajas de pared con esquinas redondeadas. Estas cajas se conocen como cajas de uso general (Fig. 8-12). La base de la caja es de una sola pieza, por tanto no se pueden agrupar. En todo lo demás son semejantes a las que se usan con la instalación oculta. Se fabrican placas para cubrir las cajas de uso general que se usan para apagadores o receptáculos. Existen también tapas especiales para cubrir esas cajas si ALAMBRES DE TIERRA EMPALMADOS JUNTOS

CABLE NM CON ALAMBRE DE TIERRA

Figura 8-9.

Figura 8-J u. 140

Conexiones con grapa para pue~ta a tierra.

Cajas ag1 upaaoras.

Fundamentos de instalaciones elfctricas

Figura 8-11.

Caja unica mu!tiple.

Figura 8-12.

Caja de uso general.

e

)

l.

se utilizan como cajas de unión. Existen los mismos tipos de cajas para colocar en el techo, tanto en instalaciones ocultas como abiertas.

Cubiertas y extensiones para cajas Existe un gran surtido de cubiertas para cajas de pared y techo. Las cubiertas para todas las cajas se usan principalmente con las de propósito ge ne ral, con el fin de cubrir apagado res o receptá cu! os en zonas no ltca hadas. Se utilizan cubiertas sólidas cuando la caja para fines generales : sirve únicamente para unir cables. Las cajas de pared que sirven para montar apagadores y receptáculos en zonas terminadas se cubren con chapas. Las chapas pueden ser metálicas o no metálicas y se fabrican en colores y acabados para hacer juego con los diseños interiores. Las cubiertas para cajas cuadradas, octagonales y redondas cuentan con orificios de montaje colocados en forma apropiada para apagadores y receptáculos ( Fig. 8-13). Un tipo de cubierta, conocido como cubierta de mo-

:i

ANILLO~ DE REVOQUE

Figura 8-13.

Cubíertas para caja.

saico, tiene una sección hacia adelante que se ajusta al espesor del material agregado en la pared, como los mosaicos en los baños. Esa cubierta pone a nivel la supericie de montaje para los apagadores y receptáculos con la superficie del mosaico. Las cajas se pueden agrandar y las superficies de moRtaje se pueden extender, agregando anillos de extens1or (Fig. 8-14). Los anillos de extensión se ven como cajas a las que les falta la tapa posterior. Se utilizan los tomillos de montaje de la caja para agregar estos anillos.

• TAMAÑOS DE LAS CAJAS Y CAPACIDAD DE CONDUCTORES • Los tamaños estándar de las cajas varían desde una caja rectangular de 3 X 2 X 1 112 pulgadas (7 .6 X 5 .O X 3.8 techo de 4 l l/16X 2 1/8 pulgadas(l 1.9 X 5.4cm,aproxiinterior utilizable. La caja para techo tiene aproximadamente cinco y media veces más de espacio interior. mente 7 1/2 pulgadas cúbicas (122.9 cm 3) de espacio interior utilizable. La caja para techo tiene aproximadamente cinco y media veces más de espacio interior. Obviamente, las dos cajas no puede manejar el mismo número de conductores. El hecho es que el NEC especifica el número máximo de conductores que se pueden introducir en cada caja de tamaño nominal estándar. En la tabla 370-6 (a) se listan 24 cajas de tamaño normalizado y el número máximo de conductores de cada tamaño que se pueden introducir a ellas. Por ejemplo, en las dos cajas mencionadas con anterioridad, la más pequeña se puede utilizar para un máximo de tres conductores del no. 14. La caja más grande puede manejar veintiún conductores del no. 14. Se tienen que aplicar ciertas reglas al contar los conductores. Estas reglas se dan en las notas al pie de las tablas. Las reglas generalmente reducen el número permitido de conductores cuando la caja contiene algún artículo que ocupa parte del espacio utilizable. Por ejemplo, se deduce uno del número permitido, si se va a usar la caja para montar un apagador, contacto u otro dispositivo; se deduce uno, si la caja tiene grapas internas para cable, y se deduce uno, si la caja contiene un porta artefacto. No es necesario incluir algunos alambres en el conteo. Por ejemplo, no se cuentan los puentes que quedan completamente dentro de la caja y los alambres que van a un artefacto montado.

• OBRAS NUEVAS Y OBRAS VIEJAS• CUADRADO

Figura 8-14.

OCTAGONAL

Anillos de ex1ensión para caja.

Las palabras obra nueva y obra vieja tienen significados especiales en el ramo eléctrico. Obra nueva describe cualquier instalación eléctrica que se realiza antes que se dé el Trabajo con cajas eléctricas ( registros)

141

acabado a las paredes. Obra vieja es cualquier instalacíón que se debe realizar en edíficios que tienen las paredes, techos y pisos terminados. En tas obras nuevas, las vigas, viguetas y montantes son accesibles (Fig. 8-15). La instalación del cable o el conduit y el montaje de las cajas se puede llevar a cabo con facilidad y rápidamente, utilizando ménsulas símples, clavos y tornillos. En las obras viejas, las vigas, viguetas y montantes están cubiertos - con tableros, revoque y listón o artesonado. Es necesario montar dispositivos que se puedan instalar a través de las aberturas en paredes y techos. Se han diseñado accesorios especiales para facilitar el trabajo, pero las instalaciones en obras viejas son más dificiles y requieren más tiempo que las que se realizan en obras nuevas. Cuando se requiere abrir las paredes y techos con el fin de instalar cajas y alambres en obras viejas, la reparación de la abertura es una tarea especializada que posiblemente tenga que ser hecha por otros artesanos. En este capítulo se encuentra alguna información básica que un electricista debe conocer acerca de la reparación de paredes y techos.

SOLERA SUPERIOR

VIGAS DEL TECHO

• UBICACIONES DE LAS CAJAS • Las ubicaciones de los contactos, apagadores y artefac· tos se muestran en los planos del edificio. Con frecuencía las reglamentaciones locales especifican el número mínimo y el espaciamiento de los contactos, artefactos del techo y alguna íluminación especial. El arquitecto interpreta estos requisitos en términos que se ajusten al diseño del edificio. El dibujo de la distribución eléctrica y la parte eléctrica de las especificaciones del edificio proporcionan los detalles acerca del número y el tipo de dispositivos eléctricos que deben proveerse. Es necesario instalar una caja de conexiones por cada dispositivo. En algunos lugares, es posible que resulte adecuado montar varios dispositivos en una sola caja agrupada. Los dibujos eléctricos muestran las ubicaciones de los dispositivos en un plano (Fig. 8-16). La altura sobre el nivel del piso se indica por medio de notas en el dibujo eléctrico, o bien, se encuentra especificado en las reglamentaciones locales o lo indica la costumbre. En las zonas de permanencia en los hogares, los receptáculos (contactos) de pared, generalmente se localizan a 12 pulgadas (30 cm) y los apagadores a 48 pulgadas (120 cm), arriba del piso. En las cocinas, sótanos, cocheras y pequeños talleres, los contactos a menudo se montan en el nivel de 48 pulgadas.

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-<>SÍMBOLOS

TOMA CORRIENTE DE TECHO RECEPTÁCULO DOBLE APAGADOR DE PARED SPST SOLERA INFERIOR

figura 8-15.

142

CONTROLDELAPAGADOR

VIGUETAS DEL PISO

Construcción con estructura de madera.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura 8-16.

Parte de un plano eléctrico.

Los artefactos del techo por lo general se centran sobre el área del piso que deben iluminar. Sea que se usen estas dimensiones u otras cualesquiera, la ubicación del montaje de las cajas eléctricas se debe marcar en los montantes, vigas y viguetas en los edificios con estructura de madera, u na vez que se ha completad o esta estructura. Las ubicaciones se indican por medio de flechas marcadas sobre los montantes con un crayón para madera, o cualquier otro medio que sea fácil de ver (Fig. 8-17). La flecha apunta hacia el lado del montante en el que debe quedar la caja. La punta de la flecha debe indicar e! punto medio vertical de la caja. Las ubicaciones de las cajas del techo se determinan midiendo a fin de hal!ar el centro del área del piso que van a iluminar y, a continuación, marcando esta ubicación sobre el piso no acabado. Los símbolos del dibujo y los números que indican el tamaño y tipo de la caja también pueden marcarse sobre la madera. En el capítulo 12 se explica el significado de los símbolos usados en los dibujos. Se necesitan otras dimensiones antes de que puedan instalarse las cajas. Esta es la distancia a la que quedará el borde antenor de la caja, de la superficie de la pared terminada. El NEC especifica que si las paredes o techos son de concreto, mosaico y otro material que no pueda quemarse, la caja puede quedar a un máximo de 1/4

LA CAJA SE PROYECTA MÁS ALLÁ DEL BORDE DEL MONTANTE

LA MAGNITUD DE LA PROYECCION DEPENDE DEL ESPESOR DE LA PARED TERMINADA

Figura 8-18.

Pu sic ión de la caja de pared sobre el montan te.

pulgada (6 mm) hacia atrás. Si las paredes o techos son de madera o de algún otro material que pueda quemarse, las cajas deben quedar a nivel con la pared terminada (Fig. 8-18). Es una buena práctica montar las cajas a nivel en todas las situaciones. El electricista debe conocer el espesor de los materiales para la pared y el techo, con el fin de saber cuánto debe extenderse el borde de la caja más allá del montante o vigueta. Si se conocen todas las ubicaciones y dimensiones, el montaje real de las cajas es algo sencillo. Existen muchos tipos de ménsulas de montaje y otros accesorios que pueden utilizarse. En las dos secciones que siguen se cubren la mayor parte de los métodos comunes de montaje para cajas de pared y de techo, en obras nuevas y viejas.

• MONTAJE DE LAS CAJAS EN OBRAS NUEVAS •

Figura 8-17. Ubicación real de los apagadores y contactos que se muestran en la figura 8-16.

En las construcciones con estructura de madera, el método más sencillo para montar las cajas de pared es clavándolas a los montantes. Sin embargo, el NEC especifica que los clavos que pasan por el interior de la caja no deben estar a más de 1/4 pulgada (6 mm) del fondo de la misma. Las cajas que tienen ménsulas externas para montaje, se pueden asegurar clavándolas a través de esas ménsulas (Fig. 8-19). Como medida de protección y para asegurar el montaje, los extremos de los clavos que se proyectan a través de los montantes se deben remachar. Trnbajo con caja, eléé"tricas (registros)

143

Si es necesario ubicar una caja de pared entre montantes, existen soportes que se pueden colocar sobre los montantes para sostener la caja (Fig. 8-20). Las cajas para techo normalmente se montan sobre barras de suspensión que se da van a Ias vigas (Fig. 8-21 ). Para ubicar con exactitud la caja en el techo, es necesario transferir su ubicación marcada en el piso no acabado, a un punto en el techo arriba de ella. La manera más fácil para hacerlo es con una plomada. Céntrese la plomada sobre la marca en el piso. Márquense las vigas del techo a cada lado de la línea materializada por la plomada. Móntese la barra de suspensión entre los dos puntos marcados. Úsese una vez más la plomada para hallar el punto sobre la barra de suspensión que quede arriba de la marca en el piso. Entonces se puede sujetar el portaartefacto sobre la barra de suspensión, en la posición correcta. Las barras rectas de suspensión se montan da vándalas a los lados de las vigas. Estas barras son ajustables en su longitud para acomodarse al espacio disponible. La

Figura 8-20.

Colocación de la caja entre montantes.

barra de suspensión debe quedar lo suficientemente arriba del borde inferior de la viga como para que la caja quede a nivel con el techo acabado. Las barras de suspensión acodadas se montan clavándolas al borde inferior de las vigas. Para evitar la interfe-

MÉNSULA DE MONTANTE

•

r

1

* BARRAS DE SUSPENSIÓN RECTAS

MÉNSULA DE MONTANTE

..:.;

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BARRAS DE SUSPENSIÓN ACODADAS

* PORTAAATEFACTO Figura 8-19. 144

Ménsulas de montaje para caJa.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura 8-21.

Barras de suspensión para cajas de 1echo.

rencia con el material que cubrirá el techo, las víisas deben ranurarse. También se fabrican las cajas para •.-cho con ménsulas de montaje. Estas cajas se pueden montar clavándolas directamente a uno de los lados de una viga. Normalmente las cajas para techo tienen como finalidad servir para montar artefactos luminosos. Para el efecto, la caja debe contener un portaartefacto roscado. Si se utiliza una barra de suspensión, el portaartefacto que se coloca en ella no sólo sirve para sostener la caja sino que se proyecta hacia adentro de ella, lo suficiente como para sostener el artefacto o para montar cualquier otro accesorio. En primer lugar, se quita de la caja la tapa removible que cubre el orificio para hacer pasar el portaartefacto. Para usar uno de los tipos de barra (Fig. 8-22), quítese el portaartefacto de la barra y después colóquese nuevamente y asegúrese ..-:on su·tornillo, para sostener la caja. En otro tipo de barra, el portaartefacto está sujeto de manera permanente a ella. En este caso, !a caja se coloca sobre el portaartefacto y se asegura con una tuerca de seguridad. Cuando las cajas para techo se montan por medio de ménsulas clavadas a las vigas, se usa un tipo diferente de portaartefacto (Fig. 8-23). Este portaartefacto se atornilla dentro de la caja. En las construcciones de mampostería, las cajas de registro se deben instalar a medida que progresa la obra de mampostería. Es posible cortarla en bloques y pescar el cable a través de los espacios que quedan entre ellos.

.t¡--W--""'U,'"1 BARRA DE SUSPENSIÓN RECTA

o

~ PORTAARTEFACTO

7

BARRA DE SUSPENSIÓN ACODADA

•' I'.

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TORNILLO DEL PORT AARTEFACTO

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~ PORTAAATEFACTO

1 4

TORNILLO DEL PORTAARTEFACTO

Figura 8.22. Caja de techo en el portaartefacto de la barra.

Hgura 8-23.

Portaartefactu.

Sin embargo, resulta difícil y tardado hacer esto en una obra a gran escala. El método más eficiente consiste en montar con anterioridad las unidades de cajas y conduit para cable, y después colocarlas en su lugar, conforme el trabajo de mampostería alcanza el nivel apropíado para los receptáculos o apagadores. Las cajas para techo se deben colocar en I os tugares apropiados, antes de colar el concreto. Un método alternativo de realizar la instalacíón en construcciones de mampostería es usar cajas y conduil montados en la superficie. También se pueden utilizar los dispositivos descritos en el capítulo 7, para montar conduit en mampostería, a fin de montar tas cajas. Este método de realizar la instalación en mampostería resulta particularmente apropiado para construcciones en las que el acabado de las paredes se va cubriendo con artesonado o revoque aplicado sobre malla de alambre colocada, a su vez, sobre listones para enrasar. En estas construcciones, el conduit queda oculto por el acabado de la pared. Es posible utilizar tamaños de caja que queden a nivel con el acabado superficial de la pared.

• MONTAJE DE LAS CAJAS EN OBRAS VIEJAS • El montaje de las cajas para conexiones, cuando la estructura del edificio está cubierta por el acabado de las paredes y los techos, presenta problemas especiales. Los problemas de deben al hecho de que se tiene un acceso limitado a las superficies usuales para el montaje. Además, el daño que se haga a las paredes y techos debe ser el mínimo posible a fin de reducir el costo de la reparación. Existen muchas clases de accesorios que tienen por objeto facilitar la tarea. En esta sección se describen varios de los tipos que se usan con más frecuencia. A menudo se puede realizar de manera más eficiente y a un costo más bajo el trabajo eléctrico en los edífícios aca hados, con una planificación apropiada. Por ejemplo, frecuentemente se realiza el trabajo eléctrico junto con alguna otra remodelación. Si este es el caso, es posible T ra ha io con caja, eléctrica, ( rcgist ro,)

145

cortar grandes partes del revoque o de los tableros, o bien, romper las paredes de mampostería y montar las cajas, como si se tratara de una obra nueva. Un vez montadas las cajas, se puede instalar la pared o el techo nuevos, o bien, realizar la reparación como parte de la renovación. En casos como éste, la reparacíón de la estructura y la pintura o empapelado de las paredes to pueden realizar otros artesanos.

MARCA EN EL CENTRO

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1

1

Selección del lugar para el montaje Antes de montar una nueva caja de conexiones en un edíficio con estructura de madera terminado, se debe hallar un área despejada entre las viguetas o montantes. Los procedimientos que siguen describen varios métodos diferentes para hallar esas áreas despejadas. Téngase presente que estos procedimientos se pueden intercambiar. Los procedimientos dados para localizar un área despejada en una pared se pueden utilizar también para encontrar un área despejada en un techo y viceversa. Al montar las cajas en paredes de revoque y listón, se debe tener un cuidado especial en hacer la abertura de manera que la pared no se debilite y la caja quede montada con seguridad. Después de hacer la prueba para hallar un área de la pared libre de montantes, se tienen que realizar algunas pruebas adicionales para localizar las posiciones del listón. Quítese un poco de revoque arriba y abajo del orificio de prueba, hasta que quede expuesto un listón. Hágase una marca en el centro del listón y ábrase la abertura en la pared de manera que la marca en el listón expuesto quede en el centro (Fig. 8-24). Esto hará que la abertura corte sólo parte de los listones que están arriba y abajo del expuesto; esto asegura la solidez del montaje.

~-----º----

~

Figura 8-24.

Abertura para caja en revoque y listón.

cada esquina del perfil, para iniciar la operación de aserrar. Paso 3. Utilícese una sierra caladora para recortar la sección de la pared. El perfil de esta caja tendrá dos aberturas de media caña a cada lado a fin de poder apretar los anclajes de expansión.

MÉTODO I • Uno de los tipos de caja para pared diseñado para obras viejas tiene anclajes de expansión a cada lado (Fig. 8-25). Para usar este tipo de caja, debe hallarse un área despejada de la pared. Utilícese un buscador de montantes, o bien, hágase una serie de orificios de prueba con un clavo delgado, para localizar un montante cerca del lugar donde se desea colocar la caja. El espaciamiento normal de los montantes es de 16 pulgadas (40 cm) de centro a centro. Esto significa que existen un poco más de 14 pulgadas (35.6 cm) de espacio libre a cada lado del montante.

Paso l. Trácese el perfil de la caja sobre la pared. Téngase cuidado en que el perfil no incluya las orejas de la caja.

146

l

Fundamentos de instalaciones elécrricas

REVOQUE

ÁREA RECORTADA

Montaje de cajas de pared

Paso 2. Úsese un taladro para abrir unos orificios en

AEVOQUE

Figura 8-25.

Caja con anclajes de expansión.

Paso 4. Extráiga nse el cable o ca bles por la abertura en la pared e ínstálense en la caja (Cap. 6). Paso 5. Asegúrense las grapas para cable, téngase cuidado en que los conductores se proyecten hacia adentro de la caja lo suficiente como para hacer las conexiones al apagador o receptáculo.

Paso 6. Empújese parcialmente la caja dentro de la abertura en la pared y ajústense sus orejas para lograr que el borde anterior de la misma quede a nivel con la superficie de la pared. Paso 7. Sosténgase la caja en su lugar y apriétense los tornillos del anclaje. Los tornillos hacen que los anclajes se doblen de manera que se extiendan hacia afuera, tirando de la caja hacia la pared. Las orejas se oprimen contra la superficie exterior de la pared con el fin de sostener a la caja en su lugar.

MÉTODO 2 • Se puede aplicar otro método de montaje para obras viejas con cajas de pared estándar. En este método se utilizan dos láminas metálicas de suspensión para sostener la caja (Fig. 8-26).

o oo

Paso }.Hágase el corte para la caja como se describió en el método l.

Paso 2. Háganse las conexiones de los cables y empújese la caja dentro de la abertura en la pared, ajustando las orejas según se necesite hasta llevar el borde de la misma a nivel con la pared. Paso 3. Para sostener la caja en su lugar, deslícese una de las láminas de suspensión entre el lado de la caja y la abertura en la pared. Introdúzcase primero la parte superior de la lámina y, después, empújese la parte inferior.

Figura 8-26.

Soportes planos metálicos para caja.

Figura 8-27.

Grapa de soporte para caja.

Paso 4. Deslícese la lámina hacia abajo hasta que sus brazos queden centrados. Tírese de la lámina hacia afuera de manera que se oprima contra el lado interior de la pared.

Paso 5. Doblénse los brazos hasta que queden por completo dentro de la caja. Paso 6. Instálese la otra lámina del otro lado de la caja en la misma forma. Téngase cuidado en que los brazos de las láminas queden completamente planos contra el lado interior de la caja.

MÉTODO 3 • Un tercer método para montar cajas requiere la adición de una grapa de muelle a la parte de atrás de una caja estándar (Fig. 8-27).

Paso l. Hágase el corte en la pared y sujétense los cables como en los casos anteriores. Paso 2. Para montar la caja, oprímanse los lados de la grapa juntos contra los lados de la caja. Empújese la caja Trabajo con cajas eléctricas (regis1ros)

147

dentro de la abertura en la pared hasta que sus orejas se asienten contra ésta. Los lados de la grapa se proyectan hacia afuera como una muelle, tan pronto como sobrepasan el espesor de la pared. Paso J. Apriétese el tornillo de la grapa un poco más para obtener un montaje firme.

Montaje de cajas en el techo Se presentan tres situaciones diferentes cuando se instalan cajas para techo en obras viejas. La situación más sencilla es aquella en la que el lugar que se encuentra arriba de la ubicación de la caja nueva es un ático no terminado o un espacio reducido libre. En este caso, se pueden instalar los mismos accesorios que se usan en las obras nuevas. Es posible realizar la mayor parte del trabajo en el área no terminada. En otro caso, el ático o espacio reducido puede tener un piso no acabado. Cuando la ubicación de la caja nueva se encuentra entre pisos terminados, la tarea se vuelve un poco más dificil. Todo el trabajo se debe realizar en el lado terminado del techo. Existen en el comercio accesorios especiales para este tipo de instalación. ÁREA NO ACABADA ARRIBA DE LA UBICACIÓN DE LA CAJA• Paso l. Revísese el área no acabada, observando la dirección de las viguetas y la ubicación de cualquier obstrucción que pudiera complicar la instalación de la caja o el alambrado. Paso 2. Sobre el techo acabado, márquese el centro de la ubicación deseada para la caja.

necesario elegir una nueva ubicación y examinarla con cuidado. Los orificios piloto que no se usen se pueden rellenar con material resanador. Paso 5. Localícese el orificio piloto en el ático o espacio reducido. Si el orificio piloto se encuentra al menos a 4 pulgadas ( 10 cm) de una vigueta, la ubicación es satisfactoria y se puede instalar la caja. Si existen menos de 4 pulgadas entre el orificio piloto y una vigueta, se puede utilizar una caja que se monte directamente sobre la vigueta, o bien, se puede elegir una nueva ubicación. Las cajas que se montan directamente sobre las viguetas son un poco menos accesibles y más dificiles de trabajar que las que se montan sobre barras de suspensión. Si es posible, selecciónese una nueva ubicación con espacio suficiente como para montar una barra de suspensión. Paso 6. Una vez que se ha hallado una ubicación que pueda utilizarse, el paso siguiente es recortar la abertura completa de la caja. Úsese la caja como una plantilla, centrándola sobre el orificio piloto y trácese su perfil sobre el techo. Paso 7. Utilizando una broca de 3/8 pulgada ( 1 cm, aproximadamente), háganse unos orificios en cada esquina del perfil de la caja (Fig. 8~28). Taládrese lentamente. No debe empujarse el taladro; déjese que el corte se haga libremente. Esto evitará que se hagan grietas o rasgaduras que dañen el techo terminado. Pasa 8. Trabajando ahora en el lado acabado, úsese una sierra caladora para cortar entre los orificios a fin de hacer el recorte. Si el techo es de revoque y listón, debe tenerse un cuidado especial para evitar que las grietas se

Paso 3. Verifiquese la ubicación del lugar, golpeando primero alrededor de él con los nudillos. El lugar que quede directamente debajo de una vigueta tendrá un sonido sólido. El espacio entre viguetas sonará a hueco. Si el lugar que queda arriba de la ubicación deseada suena a hueco, continúese con el paso 4. Si el lugar no suena a hueco, hágase una segunda marea en otro I ugar tan cerca como sea práctico al original. Téngase presente la dirección de las viguetas. Vuélvase a localizar la marca entre las viguetas. Paso 4. Taládrese un pequeño orificio piloto ( 1/8 pulgada - 3 mm) en el centro de la posición de la caja. El taladro debe penetrar con facilidad si el techo es tablero o revoque y listón. Si el taladro no penetra con facilidad y al quitar la broca se ve aserrín, la ubicación de la caja quedó debajo de una vigueta o cualquier otra obstrucción. Será 148

Fundamen!os de instalaciones el&-:tricas

Figura 8-28.

Manera de taladrar el recorte para una caja.

extiendan hacia afuera de la abertura. Se debe aserrar - lentamente, con pasos firmes y uniformes para evitar la posibilidad de golpear o doblar el material del techo. Siempre que se trabaje arriba de la cabeza y mirando hacia arriba. úsense anteojos de seguridad.

ORIFICIO DE PRUEBA

Paso 9. Ahora se puede instalar la caja y la barra de suspensión desde el ático o espacio reducido (Fig. 8-29). La instalación se hace como se describió con anterioridad para las obras nuevas. Las conexiones de los cables se pueden hacer cuando la caja esté instalada. La localiza- ci6n de los ca bles en la obras viejas se cubre en el capítulo

- 15. ÁREA PARCIALMENTE TERMINADA ARRIBA DE LA UBICACIÓN DE LA CAJA• Si el ático o espacio reducido tiene piso no acabado, se debe efectuar algún trabajo adicional.

Paso J. Véanse los procedimientos que se dieron para un lugar no acabado y efectúense los pasos I a 4. Paso l. Después de hacer el orificio piloto (paso 4 precedente), verifiquese el espacio libre con el que se cuenta, introduciendo un trozo de alambre rígido doblado en forma de L por el orificio y haciéndolo girar (Fig. 8-30). El brazo de la L que se haga girar debe tener aproximadamente 4 pulgadas (10 cm) de largo. Si se puede hacer girar libremente el alambre, el área está despejada. Si no sucede así, se debe taladrar un nuevo orificio piloto.

Paso 3. Una vez que se ha hallado un área libre. agrándese el orificio piloto hasta 3/4 pulgada (19 mm). Paso 4. Agréguese una extensión de 8 pulgadas (20 cm

Figura 8-30.

Comprobación de 1e5 pacio libre usando un alam-

bre doblado. aproximadamente) al taladro y hágase un orificio en el piso que se encuentra arriba del techo. Pásese a través del piso. El orificio en el piso servirá para localizar la tabla que tendrá que quitarse para instalar la caja (Fig. 8-31 ). Paso 5. Quítese la tabla del piso levantándola completa, o bien, si eso no es práctico, cortando una sección. Paso 6. Complétese la instalación de la caja como se describió en los pasos 7. 8 y 9 del procedimiento dado para un área no terminada.

ÁREA TERMINADA ARRIBA DE LA UBICACIÓN DE LA CAJA• El procedimiento para instalar una caja de techo entre los pisos terminados depende del materialdel techo y del artefacto que debe instalarse. MONTAJE DE CAJAS PARA ARTEFACTOS LIGEROS• Los artefactos ligeros (se puede aplicar como regla empírica de 15 libras - 7 kilogramos aproximadamente - o menos, a no ser que las reglamentaciones locales especifiquen otros límites) se pueden sostener por medio del tablero o del revoque y listón únicamente. No es necesario moi:itar en las viguetas. Es posible utilizar dos estilos de accesorio de montaje para los artefactos ligeros. Uno es semejante a un tornillo de fiador de grandes dimensiones. Et otro es una barra simple con un portaartefacto movible (Fig. 8-32).

CABLE

Figura 8-29.

ANILLO DE REVOQUE

Caja instalada en un área no acabada.

Paso J. Para usar cualquiera de estos dos dispositivos, encuéntrese un área libre realizando los pasos 1 y 2 del Tr¡¡bajo con cajas eléctricas (registros)

149

tan cerca como se pueda del centro de la barra. En los techos de revoque y listón, la barra debe quedar formando también un ángulo recto con los liswnes. El NEC permite usar cajas tan poco profundas como 112 pulgada ( 13 mm), si el arte facto tiene un escudete que suministre un espacio adicional para las conexiones de los cables y cubra por completo su abertura. Si la base del artefacto se monta a nivel sobre la caja, la profundidad mínima de ésta es de 15/16 pulgada (2.4 cm). Paso 5. Con cualquier tipo de caja, asegúrese primero el cable del artefacto a la caja utilizando una grapa externa. Móntese la caja en el portaartefacto con una tuerca de seguridad. Apriétese la tuerca con firmeza para asegurar la caja al techo. En el capítulo 9 se cubre el procedimiento para montar un artefacto en la caja.

MONTAJE DE CAJAS PARA ARTEFACTOS PESADOS• Si se debe montar un artefacto pesado en la caja dt:I techo, es necesario utilizar una barra de suspensión sujeta a las viguetas. Esto requiere que se abra el techo. Sí ORIFICIO EN EL TECHO

Figura 8-31.

/

BARRA DE SUSPENSIÓN

Localización de la tabla del piso que debe qui-

tarse. procedimiento para las áreas parcialmente terminadas que acaban de describirse.

PORTAARTEFACTO-;r

Paso 2. Agrándese el orificio piloto hasta aproximadamente 2 pulgadas ( 10 cm). Se puede utilizar una broca de paletas cuando se trata de artesonado, pero si es revoque y listón es necesario usar una sierra caladora. En cualquiera de los dos casos, taládrese lentamente con cuidado para evitar la posibilidad de dañar las áreas circundan tes. Paso 3. Pásese el cable del artefacto por la abertura. La forma de localizar el cable en las obras viejas se cubre en el capítulo 15.

DISPOSITIVO DE SUSPENSIÓN DEL ARTEFACTO

REVOQUE

CAJA DE SALIDA

Figura 8-32.

Soportes para artefactos ligeros.

Paso 4 (A). Si se utiliza un suspensor del tipo de fiador introdúzcase por el orificio con los brazos hacia arriba. Déjense caer los brazos hasta una posición horizontal y asegúrense en su lugar haciendo girar el portaartefacto. Si el techo es de revoque y listón, téngase cuidado en que los brazos de apoyo queden formando ángulos rectos con los listones.

Paso 4 (B). Para usar una barra de suspensión, pésquese la barra a través de la abertura. Deslícese el ponaartefacto de modo que quede en posición aproximadamente en el centro de la abertura del techo y 150

L

1-'undamemos de instalaciones eléctricas.

el anefacto pesa más de 50 libras (23 kilogramos aproximadamente), debe tener un soporte adicional diréctamente del artefacto a una parte estructural del edificio. Si el techo es de tablero, se puede cortar una sección para tener acceso a la vigueta.

1

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1----VIGUETAS ---t

1 1 1 1 1

ABERTURA DE PRUEBA

Paso l. Una vez que se ha hallado una ubicación libre, córtese una abertura lo suficientemente grande como para que pase una mano por ella. Paso 2. Usando una regla pequeña, mídase la distancia dtsde cada borde de la abertura hasta la vigueta de ese lado. Agréguese 3/4 pulgada ( 19 mm) a cada una de estas medidas y márquese est 1s puntos en el techo. Estas marcas representan el punto medio aproximado de cada vigueta adyacente.

BARRENO PARA INTRODU· CIR LA SIERRA

Paso 3. Con estas marcas como guía, trácese una sección cuadrada aproximadamente de 16 X 16 pulgadas (40 X 40 cm) ( Fig. 8-33). Ráyense los lados del rectángulo que quedan en el centro debajo de cada vigueta. Paso 4. U sese un formón afilado y de hoja ancha y un martillo para cortar a través del tablero, a lo largo de cada línea grabada. Taládrense dos orificios para meter la sierra en el tablero y córtense los otros dos lados con una sierra caladora. Quítese la sección de tablero. Paso 5. Instálese una barra de suspensión para el artefacto y la caja entre las viguetas, como se haría en u na obra nueva. Conéctese el cable del artefacto. Asegúrese la caja en el portaartefacto, de manera que el borde de la caja quede a nivel con el lado acabado del techo. Paso 6. Para cerrar la abertura del techo, córtese un trozo de tablero exactamente del mismo tamaño de la abertura. Localícese la posición de la caja en el trozo de tablero y hágase la abertura para dejarla pasar.

ABERTURA DE 16"X 16" (40 x 40 CM) APROX.

Figura 8-33.

Abertura en un techo de tablero.

Paso l. Úsese un cincel y un martillo para quitar el revoque a fin de hacer un canal desde cada lado de la caja hasta la vigueta adyacente. Paso 2. Córtese y quitese una sección de listón de cada canal. Córtese el listón en un punto precisamente después de cada vigueta, de modo que la abertura sea ligeramente más larga que el espacio entre las viguetas. Paso 3. Instálese una barra de suspensión acodada, clavándola a los bordes expuestos de las viguetas (Fig. 8-34). Conéctese el cable del artefacto a la caja y móntese ésta en la barra. Se puede ocultar la barra de suspensión, colocando un parche en el revoque.

Paso 7. Póngase el trozo nuevo de tablero en la abertura y clávese a las viguetas. Úsese un compuesto resanador para rellenar las grietas, a continuación cúbranse éstas con cinta para junturas. Dése el acabado con un recubrimiento de cemento para junturas.

Paso 4. Rellénese el canal y los espacios alrededor de la caja con la mezcla para resanar. A fin de emparejar la superficie del techo, es posible que sea necesario deja~ el relleno con la mezcla un poco por debajo del nivel de la superficie del techo y dar el acabado con compuesto para resanar o cemento para juntura.

Paso 8. Una vez que haya secado el cemento, líjense los bordes y píntese o colóquese el papel tapiz sobre el parche.

Paso 5. Una vez que el parche esté seco, líjese y píntese.

• CAJAS HERMÉTICAS• En un techo de revoque y listón, selecciónese una ubicación libre para la caja y hágase la abertura como se haría en el caso de que el lugar de arriba no estuviera terminado.

Cuando los apagadores, contactos y artefactos se deben montar en ubicaciones expuestas a la intemperie, es necesario utilizar cajas y cubiertas herméticas (Fig. Trabajo con cajas eléctricas (registros)

151

SUJÉTESE EL DISPOSITIVO A LAS VIGUETAS

VIGA

corrosión. Sobre los cimientos u otras superficies de mam-. poste ría, se pueden aplicar los sujetadores especiales que se describen en el capitulo 7. Para montar a nivel en concreto colado en obras nuevas, las cajas se pueden, poner en posición en los encofrados, antes de hacer el colado. Téngase cuidado en que todas las aberturas de las cajas y el conduit estén selladas para evitar que el concreto entre por ellas. Para montar a nivel en mampostería acabada, se debe hacer una abertura a través de la pared y, después de instalar la caja, se debe sellar. Un material para parchar concreto que contiene un ingrediente adherente de epoxy forma un sello duradero.

CAJA Y SOPORTE COLGANTE Figura 8-34. Dispositivo de suspensión en revoque y listón.

CAJA

8-35). Las cajas herméticas se fabrican en metal fundido; cuentan con aberturas roscadas para conexiones del cond uit. Las cubiertas se montan con tomillos de cabeza embutida. Un empaque que se encuentra entre la caja y la cubierta hace las funciones de sello hermético. SI se monta un artefacto en la caja, debe ser el apropiado para ubicaciones expq,estas y debe incluirse un empaque entre el artefacto y la caja. Las cajas herméticas se pueden montar sobre superficies de madera utilizando clavos o tornillos resistentes a la

Figura 8-35.

Caja hermética.

•PREGUNTAS DE REPASO• l. ¿Qué forma tienen normalmente las cajas para cone-

5. La mayo1 parte de las cajas metálicas y no metálicas

xiones usadas para montar artefactos en el techo y como cajas de unión?

contienen un tornillo de color verde. ¿Para qué se utiliza este tornillo?

2. ¿Qué forma tienen normalmente las cajas para conexiones usadas para montar apagadores y contactos?

3. ¿Para qué se usan las tapas re movibles de las cajas? 4. En la mayor parte de los casos, los cables que entran a una caja deben quedar asegurados con grapas internas o externas. ¿Cuáles son las excepciones que menciona el NEC?

1S2

Fu.Pdamentos de irmalac:iones eléctricas

6. ¿Qué es un agrupamiento? ¿Para qué se hace? 7. El NEC especifica el número máximo de conductores que se pueden unir en cada tamaño nominal de caja. ¿Por qué con frecuencia resulta conveniente usar una caja más grande que la requerida por el NEC? 8. Normalmente, en los planos de los edificios, se especifica la altura de montaje para los contactos y

apagadores. ¿Cuál es la altura más común para los contactos de pared? ¿Y cuál es la altura para los apagadores?

10. En una obra nueva, las cajas de pared se montan clavándolas a los montantes. ¿Cómo se sostienen normalmente las cajas montadas en obras viejas?

9. Algunos dispositivos de suspens10n para cajas de techo, usados en obras viejas, se suspenden únicamente del material del techo. El uso de estos dispositivos está limitado. ¿Cuál es la limitación respecto al peso?

11. ¿Cuál artículo y cuál tabla del NEC cubren lo relacionado con el número máximo de conductores en las cajas estándar?

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Trabajo con cajas eléctrica, (registro,)

153

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g . APAGADORES, • CONTACTOS : Y ARTEFACTOS

•INTRODUCCIÓN• En los capítulos 6 y 7 se describen los tipos de alambre, cable y conduit que se usan normalmente en los sistemas eléctricos residenciales. Los conductores que se encuentran dentro del cable o conduit llevan la energía eléctrica, desde el punto en el que entra a! edificio has ta aquellos en los que se usará. El cable o conduit se conecta a las cajas de conexiones en estos puntos. En el capítulo 8 se describen los tipos de cajas de conexiones que se usan en las instalaciones residenciales. En este capítulo se describe e1 eslabón final en la cadena de la energía eléctrica: los apagadores, contactos y artefactos que se montan en las cajas de registro y se conectan a los conductores. Estos son los dispositivos que permiten utilizar la energía eléctrica en la residencia. Los apagadores suministran e! control de la energía eléctrica. Los contactos proporcionan un medio para conectar lámparas y aparatos a las líneas de potencia. Los artefactos dan la íluminación general a las áreas y, a menudo, también son decorativos. Docenas de tipos de apagadores y contactos se fabrican para ser usados en los hogares. La elección del dispositivo correcto para cada ubicación y su instalación apropiada es esencial para tener una buena instalación eléctrica. En este capítulo se encuentra la manera de reconocer y trabajar con los tipos que se utilizan con mayor frecuencia. El lector aprenderá qué hace cada dispositivo y cómo lo hace; aprenderá cómo montar los apagadores, contactos y artefactos en las cajas, y cómo conectarlos a los conductores de potencía.

•CONMUTACIÓN• La conmutación requiere una combinación de acción eléctrica y acción mecánica en un solo aparato. En primer lugar, se considerará la acción eléctrica.

Conmutación eléctrica Los apagadores se describen eléctricamente por el número de conductores que se conmutan y el número de posiciones que puede tomar el apagador. Las palabras que se usan para describir estas características del apagador son polo y tiro. Estas palabras provienen del tipo más sencillo de apagador, el interruptor de cuchilla. El número de terminales que se pueden conmutar es el número de polos; el número de posiciones hacia las que se puede llevar el apagador es el número de tiros. UN SOLO POLO, UN SOLO TIRO (SPST) El apagador más sencillo y que más se utiliza es el de un solo polo, un solo tiro (Fig. 9-1). Esto se abrevia SPST. El apaga-

(ACCIÓN DEL APAGADOR)

Figura 9-l.

Apagador de un solo polo, un solo tiro.

dar estándar de volquete para montar en la pared que se usa en las instalaciones residenciales es un apagador SPST. El apagador está marcado con claridad con las posiciones ON (ENC) y OFF (APAG) y tiene terminales para tres alambres. Dos de estas terminales tienen color de latón; la tercera está pintada de verde. Las terminales de color de latón son para el alambre "caliente" del apagador. Normalmente éste es el alambre que tiene el aistam íe n to negro o rojo. El alambre de conexión a tierra, que está desnudo o con aislamiento verde, se conecta a la terminal de color verde. El alambre con aislamiento blanco o gris nunca se conecta a las terminales de un apagador. No1a: Sólo existe una excepción a esta regla para ciertas situaciones en el alambrado. Sin embargo, la excepción se aplica únicamente cuando se está usando el alambre con aislamiento blanco o gris como parte del alambre caliente. La regla general a cumplir es que la tierra de la energía eléctrica nunca se conecta a un apagador. En el capítulo 13 se cubre la instalación de los apagadores, incluyendo la excepción. UN SOLO POLO, DOBLE TIRO (SPDT) • Otro tipo de apagador tiene dos posiciones en las que se hacen las conexiones. En el ramo eléctrico, este apagador se conoce como apagador de tres direcciones. Eléctricamente, es un apagador de un solo polo y doble tiro (SPDT) (Fig. 9-2). Este apagador se usa en pares para circuitos especiales de iluminación en los que alguna luz (o luces) se controla desde dos ubicaciones diferentes. El alambrado del circuito es tal que cuando se mueve cualquiera de los apagadores de una posición a la otra, se cambia la condición de la luz de apagada a encendida, o de encendida a apagada. Como consecuencia, estos apagadores no tienen marcados sobre ellos las posiciones de encendido y apagado. Las conexi.1nes se hacen hacia tres terminales con color de latón y hacia un tornillo ele color verde. Una de las termínales con color de latón es más oscura que las otras Apagadores, contactos .Y artefactos

I 55

tiene cuatro terminales de latón y, sobre él, están marcadas las posicioncs de OFF (APAG) y ON (ENC). Este apagador equivale a dos apagadores SPST.

(ACCIÓN DEL APAGADOR)

Figura 9-2.

Apagador de un solo poto, doble tiro.

dos. Esta es la terminal común. Es posible que sobre el estuche del apagador, cerca de la terminal, esté moldeada la palabra COMÚN o una C. Al hacer funcionar el apagador, la terminal común se conecta alternativamente a cada una de las otras dos terminales. Como siempre, la terminal de color verde es para el alambre de conexión a tierra, que se encuentra desnudo o tiene aislamiento verde. En el capítulo 13 se describe con detalle el alam· brado de este circuito. DOBLE POLO, DOBLE TIRO ESPECIAL• Un tercer tipo de apagador tiene dos posiciones y tampoco tiene marcadas las posiciones de encendido o apagado,debido a que las dos en realidad son ambas de encendido. Este apagador se conoce como a pagador de cuatro vias ( direcciones) y se puede identificar por sus cuatro terminales de color de latón. Eléctricamente, éste es un apagador especial de doble polo, doble tiro (DPDT) (Fig. 9-3). Al mover el apagador de una de las posiciones a la otra, las cuatro conexiones se intercambian o cruzan. Estos apagadores se usan en aquellos lugares en los que se debe controlar una luz ( o luces) desde tres o más ubicaciones. Por supuesto, los apagadores de cuatro vías también tienen una terminal de color verde para la conexión del alambre de puesta a tierra. A los apagadores de cuatro vías se les da el calificativo de especia/es para distinguirlos de los verdaderos apagadores de doble polo, doble tiro. Los apagadores DPDT verdaderos son equivalentes a dos apagadores SPDT y tienen seis terminales de color latón. Muchos apagadores DPDT verdaderos también tienen una posición central de OFF (APAG). DOBLE POLO, UN SOLO TIRO (DPST) • Para algunos aparatos eléctricos grandes es necesario conmutar dos alambres calientes (rojo y negro, por ejemplo) al mismo tiempo. Con este fin se fabrica un apagador de doble polo, un solo tiro (DPST) (Fig. 9-4). Este apagador 156

(ACCIÓN DEL APAGADOR}

Fundamentos de instalaciones eltctrici.s

APAGADOR VERDADERO DE DOBLI::: POLO. DOBLE TIRO

o

o

o

o

DISPARADOR ARRIBA

X

DISPARADOR ABAJO

(ACCIÓN DEL APAGADOR)

APAGADOR DE CUATRO VIAS

Figura 9-3.

Apagador especia! de doble polo, doble tiro.

(ACCIÓN DEL APAGADOR)

Figura 9-4.

Apagador de doble polo. un solo tiro.

Toda la conmutación en las instalaciones residenciales puede manejar por medio de estos cuatro tipos de apagadores, ya sea por sí solos o en combinaciones. En el capítulo 13 se cubre el alambrado de los apagadores. 1t

'

. Conmutación mecánica En las instalaciones residenciales se usan los apagado-

res para realizar la conmutación eléctrica previamente descrita en un cierto número de maneras diferentes. . Muchos apagadores están diseñados para combinar alguna acción relacionada adicional con la conmutación. . Un repaso de unos cuantos principios eléctricos ayudará f comprender cómo trabajan los apagadores y cómo se ·,clasifican respecto a su capacidad. Cuando se cierran los contactos de un apagador a fin de completar un circuito .. salta un arco desde uno de los contactos hacia el otro, precisamente antes de que se unan. De manera análoga, al abrirse los contactos de un . apagador para desconectar la potencia, salta un arco entre los contactos, precisamente un instante después de que se abren. Esta formación constante de arcos hace que los contactos del apagador se quemen y se piquen. Esto, a su vez, provoca el incremento de la resistencia al paso de la corriente en los contactos del apagador. La resistencia al paso de la corriente produce calor. Este calor acorta la vida del apagador y, en los casos extremos, puede provocar incendios. Los apagadores se deben diseñar para que la formación de arcos sea mínima. Esto se pude hacer de dos maneras: primero, haciendo que la acción del apagador sea positiva y, segundo, utilizando aleaciones metálicas especiales para los contactos que sean buenas conductoras y que no se quemen con facilidad. Sin embargo, incluso con contactos de aleaciones especiales, existe tendencia a formarse u na capa aisladora sobre ellos. después de cierto tiempo. Esta capa ofrece resistencia al paso de la corriente y hace que los contactos se calienten, lo cual incrementa aún más la resistencia y acorta la vida útil del apagador. Se puede evitar la formación de esta capa aisladora, recubriendo los contactos del apagador con una capa microscópicamente delgada de oro. Se hace con frecuencia esto en algunos apagadores de alta calidad.

• TIPOS DE APAGADORES• Apagadores de volquete El tipo de a pagador que se usa con mayor frecuencia es el de volquete. El sencillo mecanismo con movimiento manual hacia arríba y hacia abajo proporciona una buena conmutación mecánica, por lo general casi sin mantenimiento.

En un tiempo, los a pagadores se diseñaron para operar tanto con potencia de ca como de ce. Para hacer que la formación de arcos fuera mínima con potencia de ce, se requería una acción del apagador con una velocidad extremadamente alta. Estos apagadores hacían contacto por medio del movimiento de una armadura con forma de L, de modo que se obtuviera el contacto con ambas terminales en la posición de encendido, y moviéndola hacia la posición central, cuando el apagador se encontraba en la posición de apagado (Fig. 9-5). El frotamiento que se producía al moverse la armadura a través de las terminales ayudaba a mantener limpia el área de contacto y, como consecuencia, eléctricamente eficiente. Para resultar apropiada en los circuitos de ce, la acción de ruptura se producía con el auxilio de un resorte. Cuando el disparador se encontraba cerca de la posición central, se Ji be raba el resorte, el cual impulsaba al apagador hacia su posición de encendido o de apagado, con un ruido característico que mucha gente encontraba molesto. Esto condujo al desarrollo del apagador .. silencioso" .

Apagadores silenciosos Debido a que en la actualidad casi todo el servicio eléctrico residencial es de ca, se han introducido apagadores diseñados para usarse sólo can ca. Estos se conocen como apagadores para ca únicamente y, con mucho, constituyen el tipo más común actualmente en uso. La naturaleza de la corriente alterna hace que la formación de arcos sea menor problema cuando los apagadores se usan únicamente para ca. No es necesario que los contactos del apagador se abran o se cierren con tanta rapidez como en los circuitos de ce. En los apagadores de ca únicamente. tan sólo se empujan los contactos para separarlos o para cerrarlos (Fig. 9-6). Esta acción es mucho más silenciosa que la del resorte en los apagadores de ca-ce. Otro tipo de apagador silencioso cambia de posición

ARMADURA CONFORMA DEL

ENC Fígura 9-S.

APAG

Apagador de volquete CA-CC. Apagadores, contactos y artd'actoll-

157

CONTACTOS ABIERTOS

~C

Figura 9-6.

AAAG

Apagador silencioso para CA únicamente.

apretando un botón. Este apagador no ti ene marcadas las posiciones porque el botón siempre regresa a la misma posición. Cada vez que se oprime el botón, el apagador cambia de apagado a encendido, o bien, de encendido a a pagado ( Fig. 9- 7). Al oprimir e I botón, se hace girar una rueda de matraca que, alternativamente, hace 01•e los contactos se separen o los deja cerrarse.

Apagadores reductores Estos apagadores controlan el nivel de iluminación en un cuarto, a la vez que proporcionan un medio para encender y apagar las luces. Los apagadores reductores modernos usan dispositivos de estado sólido que pueden controlar el tiempo que fluye la corriente durante cada ciclo. Para obtener la iluminación máxima, se coloca la perilla de control de modo que la corriente fluya en forma normal, es decir, continuamente durante cada ciclo. Cuando se hace girar la perilla a fin de reducir la iluminación, el dispositivo de estado sólido atrasa el arranque del CONTACTOS CERRADOS

flujo de corriente en cada medio ciclo. De es ta manera, el flujo promedio de corriente se reduce y, de manera correspondiente, se disminuye el nivel de iluminación. Se fabrica un tipo de apagador reductor para ser usado con lámparas incandescentes y otro tipo para las lámparas fluorescentes. Cualquiera de los dos tipos se puede instalar en cualquier ubicación seca. Con mayor frecuencia se utilizan en comedores y cuartos de juegos. Los dos tipos de apagadores, para artefactos incandescentes y fluorescentes, se encuentran en modelos para sustituir a cualquier apagador normal de encendido· apagado, o bien, de 3 vías. Un apagador reductor de tres vías puede reemplazar a uno de los apagadores de tres vías de un circuito. Entonces, e.o el apagador reductor, se dispone de un control de reducción y de un control de encendido-apagado. En el otro apagador, sólo se dispone de un control de encendido-apagado. PARA LÁMPARAS INCANDESCENTES• Los apagadores reductores para lámparas incandescentes constan de una pequeña caja con dos conductores de cola de cerdo, en lugar de terminales de tornillo, para las conexiones eléctricas (Fig. 9-8). Hacia adelante del apagador se proyecta un eje con chaveta. El apagador se monta en una caja de registro precisamente como un apagador normal de volquete. Se utilizan conectores sin soldadura a fin de conectar los conductores de cola de cerdo al circuito. Se pueden utilizar placas para apagador normal de volquete con los reductores de bajo wattaje (600 watts). Los reductores de wattaje más elevado requieren una placa especial con aletas para difundir el calor interno.

CONTACTOS ABIERTOS

PERILLA - - - - - DE CONTROL

ENC

Figura 9-7.

1S8

APAG.

Apagador de bo1ón.

Fundamentos de instalaciones ek!ctricas

Figura 9-8.

Apagador reductor.

:1 a e n s

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La perilla de control del apagador se ajusta sobre el eje. La perilla es Jo suficientemente grande como para ocultar la abertura rectangular que tiene una placa normal. La luz que se va a controlar se enciende y se apaga oprimiendo la perilla. El nivel de iluminación se controla haciendo girar la perilla. Una rotación en el sentido del movimiento de las manecillas del reloj aumena la iluminación. Los apagadores reductores se clasifican en términos del wattaje máximo de iluminación que pueden controlar. Las capacidades nominales estándar son de 600, 1 000, l 500 y 2 000 watts. Los apagadores reductores son apropiados únicamente para el control de la iluminación; no se pueden utilizar para controlar un motor o la calefacción. Aunque los reductores se ajustan a las cajas estándar para apagador, son un poco más grandes que los apagadores normales de volquete. En obras nuevas, a fin de evitar el amontonamiento, en los lugares en que se ubicarán los reductores se deben instalar cajas más grandes que las mínimas requeridas por el NEC o la reglamentación local. PARA LÁMPARAS FLUORESCENTES• El control del nivel de iluminación de las lámparas fluorescentes es más complicado que el correspondiente a las lámparas incandescentes. Se deben hacer algunos cambios en los artefactos fluorescentes cuando se van a instalar reductores. Este tema se cubre en la sección Artefactos fluorescen-

tes.

Apagadores de retardo En ubicaciones en las que, por razones de seguridad, se requiere la iluminación durante un corto tiempo después de que el apagador se puso en la posición de apagado, a menudo se usan los que tienen integrado un retardo. Las escaleras, los sótanos y las cocheras son ubicaciones típicas. El retardo normal es de 30 a 45 segundos, después de que el apagador se puso en la posición de apagado. No hay retardo cuando se pone en la posición de encendido. Los apagadores de retardo son ligeramente más grandes que los estándar de volquete, pero se instalan exactamente de la misma manera.

cia alta que limita la cantidad de potencia usada. Un valor típico es el de 1/25 watt. Estos apagado·•$ se i11stalan exactamente de la misma manera que los estándar de volquete.

Apagadores de luz piloto Con frecuencia se usa otro tipo de apagador iluminado, cuando la luz controlada por el apagador no es visible desde la ubicación de éste, como los apagadores que están en el nivel superior para las luces de los sótanos. En general se encuentran dos tipos de apagadores de luz piloto. Uno de los tipos tiene un disparador iluminado, como una luz de noche. El otro tipo tiene una lámpara separada montada debajo del apagador (Fig. 9-9). Para operar como una luz piloto, la lámpara del apagador debe estar en paralelo con la luz que controla. Para conectar la lámpara piloto en paralelo con la carga, en la caja en la que se va a montar el apagador de luz piloto debe existir un conductor de tierra de la energía eléctrica con aislamiento blanco (o gris) (Fig. 9-10). Los apagadores de luz piloto tienen dos terminales de latón para las conexiones con el conductor negro y una terminal plateada para la conexión con la tierra de la energía eléctrica. La lámpara está aJambratla internamente con el lado de la carga del apagador, y se coloca un puente entre el alambre blanco unido y la terminal plateada del apagador. Si la lámpara piloto permanece encendida todo el tiempo, independientemente de la posición del apagador, se debe desconectar la potencia en el circuito e invertir las conexiones del alambre negro. Entonces la lámpara debe funcionar correctamente.

Apagadores de mercurio Casi todos los apagadores de volquete que se encuentran en la actualidad para las instalaciones residenciales son del tipo de acción silenciosa, para ca únicamente, que se acaban de describir. Estos apagadores son mucho más

Apagadores con luz de noche Los apagadores de volquete con disparadores iluminados se pueden encontrar fácilmente en la oscuridad y resultan útiles en los cuartos de baño, las recámaras y los pasillos. Un pequeño bulbo de neón que se encuentra en el disparador suministra la iluminación. El bulbo está alambrado internamente en paralelo con los contactos del apagador. Cuando el apagador está en la posición de apagado, el bulbo se ilumina. El bulbo tiene una resisten-

Figura 9-9.

Apagador de luz piloto. Apagadores, contactos y artefactos

159

ALA CARGA DE LA FUENTE DE POTENCIA

APAG CONTACTO

L----- - - - - ALAMBRE CALIENTE - - - - - ALAMBRE BLANCO - - _ _ - ALAMBRE DE PUESTA A TIERRA

Figura 9-10.

Alambrado de la luz pilolo

silenciosos que los antiguos de ca-ce, pero, de todas formas, hacen un poco de ruido. Si se requiere un silencio completo, se deben utilizar los apagadores de mercurio. Estos apagadores tienen una ampolleta sellada que contiene una pequeña cantidad de mercurio, montada dentro de ellos de tal forma que el movimiento del disparador del apagador hace girar la ampolleta (Fig. 9-11). El mercurio es un metal líquido -a veces llamado azogueque permanece en la forma líquida a las temperaturas ambiente usuales. Los contactos del apagador consisten en dos piezas de metal que se proyectan hacia la ampolleta. Al hacer girar la ampolleta, los contactos se sumergen en el mercurio y la corriente puede fluir entre ellos. Por supuesto, esta acción es completamente silenciosa. Debido a la fuerza de la gravedad, el mercurio permanece en el fondo de la ampolleta y estos apagadores se deben montar verticalmente, con el lado apropiado hacia arriba, para que trabajen correctamente.

• CONTACTOS• En el ramo eléctrico con frecuencia se usan los términos toma de corriente y contacto indiferentemente. Sin ~m bargo, para el NE C y la mayor parte de los fabricantes los términos tienen significados diferentes. Una toma de corriente eléctrica es un punto en un circuito en donde se 160

Fundammlos de instalaciones el~ctricas

APAG

Figura 9.11.

ENC

Apagador de mercurio.

pueden conectar otros dispositivos, es decir, cualquier lugar en el que se conecta un cabte o conduit a una caja. Un contacto es el dispositivo que se instala en una caja, en una toma de corriente, para poder conectar líneas de potencia de cordón y clavija (enchufe) (Fig. 9-12). Los contactos eléctricos son dispositivos pasivos, es decir, no consumen potencia. Proporcionan un lugar conveniente para conectar dispositivos activos, como lámparas y aparatos. Los contactos deben formar un buen contacto eléctrico con las clavijas correspondientes y se de ben diseñar con el fin de evitar el contacto accidental con superficies vivas. La mayor parte de los contactos tienen también considerada una conexión para puesta a tierra del equipo. Para evitar la conexión accidental de un aparato de baja tensión a un receptáculo de voltaje más alto. se han acuñado los contactos y las clavijas de modo que sólo sean posibles determinadas combinaciones clasificadas según su capacidad. El buen contacto eléctrico con la clavija correspondiente se logra al hacer las superficies opresoras del contacto tan grandes como sea posible y dándoles forma a las partes metálicas de modo que se opriman contra las patas de la clavija. Los contactos metálicos se fabrican de aleaciones que conservan su forma y su efecto de muelle durante mucho tiempo. El contacto accidental con las partes que llevan corriente se evita al hacer que esas partes queden incrustadas en material no conductor. Por

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Figura 9-12.

Contacto, 15 a 20 amperes, para tres patas.

· supuesto, si se empuja cualquier objeto hecho de material conductor en las ranuras de un receptáculo, puede sobrevenir un choque o un incendio. Existen diversos tipos de tapas y cerraduras para las ranuras con el fin de evitar que suceda esto (Fig. 9-13). Una ranura con forma de U proporciona una conexión para poner a tierra el equipo (Fig. 9-14), la cual conecta una de las patas de la clavija que se introduce con un tornillo de color verde que se localiza en la parte inferior del contacto. Cuando el contacto se instala en una caja, el conductor de conexión a tierra, desnudo o con· aislamiento verde, se conecta por medio de un puente al tornillo de color verde. Si el circuito de puesta a tierra se instaló apropiadamente en todo el sistema eléctrico, todas las ranuras con forma de U suministrarán una firme conexión a tierra para cualquier dispositivo que se enchufe en ellas. Como una característica adicional de seguridad, la pata de conexión a tierra de las clavijas es ligeramente más larga que las de conexión a la energía eléctrica ( Fíg. 9-15). Es to significa que, al introducir la clavija, se hace primero la conexión a tierra. También, al sacar la clavija, se mantiene la conexión a tierra hasta que se desconecta la energía. En la figura 9-16 se muestran los formatos más comunes de los contactos que se usan en las instalaciones residenciales. La capaddad nominal del contacto no sólo cubre el voltaje i el amperaje, sino también lista los polos y alambres. El número de polos es el número de conductores normalmente con corriente que se conectan al contacto. El número de alambres es la suma de los polos más un alambre de puesta a tierra. Si el número de polos y de alambres es el mismo, no se considera ranura para puesta a tierra.

Contactos polarizados Nótese (Fig. 9-16) que las ranuras para la energía eléc-

Figura 9-13.

Contacto cubierto.

- - - RANURA PARA LA TIERRA CON FORMA DEU

PUENTE HACIA EL TORNILLO DE PUESTA A TIERRA

Figura 9-14.

Alambrado de un contacto dúplex estándar.

15 AMPEFIE

20AMPERE

Figura 9-15.

Clavija de tres patas.

tri ca de los contactos de 125 volts, de 15 y 20 amperes, no son del mismo tamaño. Una ranura es más larga que la otra. Las clavijas de algunos aparatos eléctricos tienen una cuchilla ancha para conexión a la energía y otra angosta. Debído a que la cuchílla ancha sólo se puede introducir en la ranura más grande, la clavija y el conApagadores, conlaclos y artefactos

161

ALAMBRADO

CAPACIDAD/APLICACIÓN

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2 POLOS 2 ALAMBRES ESPEC. FEO. ESTILO A PARA REEMPLAZO

15A 125V CON TIERRA 2 POLOS 3 ALAMBRES ESPEC. FED. ESTILO D ESTÁNDAR PARA USO RESIDENCIAL, COMERCIAL E INDUSTRIAL. 15A 125V CON TIERRA 2POLOS ESPEC. FEO. ESTILO X 3ALAMBRES ACONDICIONADORES DE AIRE PARA HABITACIONES, COCINAS, HERRAMIENTAS PORTÁTILES DE SERVICIO PESADO Y APARATOS ELÉCTRICOS - USO AESIDENCIAL, COMERCIAL E INDUSTRIAL. 15A 250V CON TIERRA 2 POLOS 3 ALAMBRES ESPEC. FEO. ESTILO H ACONDICIONADORES DE AIRE PARA HA 81 TAC ION ES, HER RAM I ENT AS PORT ÁTILES DE SERVICIO PESADO. APARATOS ELÉCTRICOS COMERCIALES. 20 A 125 V CON TIERRA 2 POLOS 3 ALAMBRES ACONDICIONADORES DE AIRE PARA HABITACIONES, HERRAMIENTAS PORTATILES DE SERVICIO PESADO, APARATOS ELÉCTRICOS COM ERG IALES. 20A 250V CON TIERRA 3 POLOS 3 ALAMBRES ESPEC. FEO. ESTILOS SECADORAS DE ROPA EN RESIDENCIAS, EQUIPO DE SERVICIO PESADO EN EDIFICIOS COMERCIALES E INDUSTRIALES. NO PARA PONER A TIERRA El EQUIPO. 50A 125/250 CON TIERRA 3 POLOS 3 ALA,MBRES ESPEC. FEO. ESTILO T COCINAS EN RESIDENCIAS, EQUIPO DE SERVICIO PESADO EN EDIFICIOS COMERCIALES E INDUSTRIALES. NO PARA PONER ATIERRA EL EQUIPO. 30A 125/250 V CON TIERRA 3 POLOS 4 ALAMBRES SUMINISTRA PROTECCIÓN DE CONEXIÓN A TIERRA PARA SECADORAS DE ROPA Y EQUIPO DE SERVICIO PESADO.

SOA 125/250V CON TIERRA 3 POLOS 4 ALAMBRES SUMINISTRA PROTECCIÓN DE CONEXIÓN A TIERRA PARA ESTUFAS V EQUIPO DE SERVICIO PESADO.

Figura 9-16.

Tipos y capac1d a des nom I na!es de e ont actos.

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CONTACTO

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tacto siempre se deben conectar en la misma forma. Esto se conoce como polarización. Los contactos se hacen con la ranura más larga conectada a las terminales de color plateado. Estas terminales, a su vez, se conectan al conductor de tierra de la energía eléctrica, de color blanco ( o pis). La polarización es necesaria porque algunos aparatos electrónicos (aparatos de TV, radios, componentes de alta fidelidad, etc.) tienen partes metálicas expuestas que se conectan a uno de los lados de la línea de potencia de entrada. Cuando se usa una clavija polarizada, estas partes siempre se conectan a la cuchilla ancha de la misma y, por lo tanto, siempre se conectan a la tierra de la energía eléctrica ( Fig. 9-17). En un tiempo, todos los aparatos eléctricos de 120 volts tuvieron clavijas con dos cuchillas idénticas. Estas clavijas se podían introducir en un receptáculo en cualquiera de dos formas. En una posición de la clavija, las partes metálicas expuestas del aparato se conectaban al lado caliente de la línea de potencia. El aparato trabajaría normalmente, pero el usuario podía recibir un choque severo, tal vez fatal, al tocar el metal expuesto mientras se encontrara en contacto con cualquier objeto puesto a tierra, tal como un grifo de agua. Esto no puede suceder si el aparato tiene una clavija polarizada.

MONTADO EN LA PARED

Contactos especializados Los con tactos especializados ( F ig. 9-18) se pueden instalar en los hogares para suministrar puntos de conexión para cocinas eléctricas, secadoras de ropa y acondicionadores del aire. Estos contactos son del tipo de tres polos, tres alambres, con capacidad nominal de 30 a 50 amperes. 125/250 volts. Si se usa alambre de cobre, los circuitos para estos dispositivos se deben alambrar con conductores del no. 6 o del no. 8. Los conductores de este tamaño requieren terminales más grandes y más espacio de trabajo. En las residencias, los contactos especializados siemp1e son del tipo de una sola conexión; se pueden montar en cajas de pared o sobre la superficie del piso. (Algunas reglamentaciones locales prohiben el montaje sobre la superficie del piso.) Los contactos de 30 y 50 amperes que se montan en la

CUCHILLA ANCHA

Figura 9-17.

Contacto y clavijas polarizados.

TORNILLO DE MONTAJE MONTADO EN EL PISO

Figura 9-18.

Contactos especializados.

pared tienen conexiones del tipo de compresión. Para hacer las conexiones, aflójense los tornillos prisioneros, introdúzcanse los a 1am bres en la abertura que está debajo y, a continuación, apriétense los tornillos. El conductor de color blanco (o gris) se introduce en la abertura marcada BLANCO (WHITE). Los conductores rojo y negro se conectan a las otras terminales. Los contactos que se montan en Ia su pe rficie del piso se utilizan siempre que no resulte práctico el montaje en la pared, en partícular en las obras viejas. El contacto y la caja constituyen una sola unidad con tapas removibles para las entradas del cable. Los conductores se conectan a las terminales de tornillo marcadas y la caja se asegura al piso. Una tapa aisladora se sujeta a la caja con uno o más tornillos de montaje. Nótese que estos contactos tienen el mismo número de polos y de alambres, por tanto no se cuenta con ranura para el alambre de puesta a tierra. Apagadores, contactos y artefactos

163

Si el contacto se monta en la pared, conéctese el alambre desnudo, o con aislamiento verde, a la terminal de tornillo correspondiente para conexión a tierra que se encuentra en la parte posterior de la caja. Los contactos que se montan en el piso tienen una terminal de tornillo semejante para conexión a tierra en su armazón metálico. El alambre de tierra de la energía eléctrica, que tiene aislamiento blanco (o gris), suministra también la conexión a tierra para las partes metálicas expuestas de los aparatos eléctricos, como las cocinas, hornos y secadoras de ropa. Esto es posible porque los aparatos grandes se encuentran en circuitos separados y el conductor de tierra de la energía eléctrica corre sin rupturas desde la fuente de potencia hasta el aparato.

••

•MARCAS EN LOS APAGADORES Y CONTACTOS• Los apagadores y contactos vienen marcados porlosfabricantes respecto a la corriente y voltaje máximos a los que se deben usar. Las organizaciones que hacen pruebas, como los Underwriters' Laboratories, ponen a prueba los apagadores y contactos de acuerdo con la capacidad nominal dada por el fabricante y los hacen aparecer en sus listas si su rendimiento es satisfactorio. Además de las características de operación mecánicas y eléctricas, también se indica si los apagadores y contactos se usan con conductores de cobre, aluminio con revestimiento de cobre o aluminio. Toda la información importante respecto a su uso está marcada en el yugo metálico de montaje (Fig. 9-19) y se define a continuación: l. Símbolo del probador. Aparecerá marcada alguna

forma del símbolo de los Underwriters' Laboratories sobre el dispositivo, si ha sido probado por

ellos y aparece en sus listas. Únicamente deben utilizarse los apagadores y contactos que aparezcan en lista. Muchos dispositivos tienen también un monograma CSA. Este es el símbolo de la Canadian· Standards Association (Asociación Canadiense de Normas), otra organización que hace pruebas. 2. Tipo de corriente. Los apagadores para ca únicamente deben estar marcados con AC (CA), o bien, AC-ONL Y (SÓLO CA) los apagadores AC-DC (CA-CC) no tienen marca alguna respecto a la corriente. De modo semejante, los contactos no tienen marcas de ca o ce. 3. Voltaje y amperaje nominales. Sobre el apagador o contacto se encuentran marcados el voltaje y la corriente máximos seguros que puede manejar. La marca a veces da combinaciones alternativas. Las marcas típicas son .. IOA 120V - SA 250V," "15A 120V" o "l 5A 120-277V." La primera marca significa que el dispositivo se puede utilizar con cualquier combinación. La segunda marca significa que el dispositivo sólo debe usarse en circuitos de 120 volts. La tercera marca indica un cierto intervalo de voltaje, pero la corriente máxima permanece constante. 4. Materia I del conductor. Los a pagadores y contactos tienen marcas que indican cuáles materiales para conductores se pueden conectar a ellos con seguridad. Las marcas varían con la corriente nominal, como se muestra en la tabla 9-1.

•AUXILIARES PARA EL MONTAJE Y ALAMBRADO • Or:e?jas para el yugo de montaje El estudiante recordará que las cajas para conexiones

SIMBO LO DEL PROBADOR SÍMBOLO DEL PROBADOR TIPO DE CORRIENTE

VOLTAJE Y AMPER AJE NOMINALES

MATERIAL DEL CONDUCTOR MATERIAL DEL CONDUCTOR APAGADOR

Figura 9-19. Marcas en los apagadores y contactos. 164

Fundamentos de instalaciones el1ktricas

GUARNICIÓN CONTACTO

1

TABLA 9-1. CÓDIGOS PARA EL MATERIAL DE LOS CONDUCTORES Corriente nominal (amperes) 15-20 15-20 15-20 15-20

Marca Sin marca

CU-AL* AL-CU•

cu

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Materiales permitidos en los conductores Cobre Cobre Cobre Cobre o aluminio cobrizado Cobre, aluminio revestido con cobre o todo de aluminio

15-20

CLADONLY CO-ALR

30 y más

Sin marca

Cobre o aluminio revestido con cobre

30 y más

CU-AL

Cobre, aluminio revestido con cobre o todo de aluminio

•Estas marcas originalmente tuvieron el significado de que se podían usar conducrcvc,tido con cobre o todos ,Je aluminio. Estas marcas ahora son obsoletas. Sé recomienda que el alambrado de- dispositil'os con estas marcas se bqacon alambre de cobre únicamente. 1om de alumini(>

tienen aditamentos conocidos como orejas que se utilir.an para sostener la caja a nivel con las superficies de revoque, cuando las cajas se montan en paredes de revoque y listón o de tablero_ Las orejas de la caja también tienen orificios roscados para los tornillos de montaje del apagador y contacto. Las proyecciones que se colocan sobre el yugo de montaje de los apagadores y receptáculos se conocen también como orejas y tienen una función relacionada (Fig. 9-20). Cuando las cajas se montan a nivel, los apagadores y receptáculos también se pueden montar a nivel.. Cuando las cajas están metidas, el apagador o contacto todavía debe quedar a nivel con las uperfiRANURA PARA TORNILLO

cie de la pared para poder sostener de manera apropiada su tapa. Las orejas del yugo se proyectan lo suficiente hacia afuera como para sostener el dispositivo sobre la superficie_ Si es necesario, las orejas del yugo se pueden romper, cuando se utilizan cajas montadas a nivel.

Ranuras para tomillo en el yugo de montaje Los tornillos de montaje para los apagadores y contactos se colocan a través de ranuras, en lugar de orificios. Las ranuras permiten que el ángulo de montaje del dispositivo se ajuste hasta quedar en posición vertical, aun cuando la caja o el montante sobre el que se coloque no esté vertical.

Código de colores de las terminales Todos los contactos que aparecen en lista tienen terminales codificadas para incluir el color del conductor que se debe sujetar. El lado caliente de la línea de potencia -que por lo común tiene aislamiento negro o rojo- se conecta únicamente a las terminales de color de latón o cobre. El lado de tierra de la línea de potencia -que siempre tiene aislamiento de color blanco o gris- se conecta únicamente a la terminal de cQlor plateado. Los apagadores siempre tienen terminales de color latón y siempre se conectan al alambre caliente (rojo o negro) de la línea de potencia_ Existe sólo una excepción a esta regla; esta excepción se cubre en el capítulo 15. Tanto los apagadores como los contactos tienen terminales de color verde para 'la conexión del alambre de puesta a tierra. El alambre de puesta a tierra, desnudo o con aislamiento verde, se conecta a la terminal de color verde.

Terminales para encajar Algunos apagadores y contactos tienen aberturas en la parte posterior para conectar los conductores. El conductor desnudo simplemente se empuja dentro de la abertura para hacer la conexión (Fig. 9-21). Una hoja impulsada por un resorte sujeta y sostiene el conductor. El conductor se puede liberar introduciendo un atornillador pequen.o en una ranura cercana a la abertura. Se debe observar el código estándar de colores para los apagadores y receptáculos, y el NEC sólo permite que se conecte cobre o aluminio cobrizado a los dispositivos oue tienen termina le~ para encajar. No se pueden usar las terminales para encajar con alambre de aluminio desnudo.

RANURA PARA~--~ TORNILLO

Yugo de montaje.

Alambrado de dos circuitos Los contactos dúplex tienen cuatro terminales de potencia, así como un tornillo de color verde para puesta Apagadores, contactos y artefactos

165

CONDUCTOR DE COBRE

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Figura 9-21.

Terminales para encajar.

a tierra. Dos de las terminales tienen color latón y las otras dos son de color plateado. En la mayor parte de los casos, en las instalaciones residenciales, los dos con tactos pertenecerán al mismo circuito. Las dos terminales de color latón están conectadas entre sí por medio de una tira de metal. Una tira semejante conecta las terminales de color plateado. Sólo se necesita conectar el alambre rojo o negro a una de las terminales de color latón y un alambre blanco o gris a una de las terminales plateadas, para hacer llegar la energía a las dos mitades del receptáculo. En algunos casos es posible que se desee conectar cada mitad del contacto a un circuito diferente. Para realizar lo antes dicho, despréndase simplemente el metal conector que existe entre cada par de terminales (Fig. 9-22). Ahora las cuatro terminales quedan independientes y se pueden conectar a circuitos separados.

•PRUEBA DE LOS APAGADORES Y CONTACTOS• Apagadores Los apagadores se pueden probar usando un probador de continuidad o (en la escala baja) un óhmmetro. Para probar un apagador de volquete SPST estándar, conéctese el probador o el óhmmetro a las terminales del apagador y hágase funcionar ese apagador (Fig. 9-23). La luz de continuidad siempre debe encender cuando el apagaoor se encuentre en la posición de encendido y siempre debe apagarse cuando el apagador se encuentre 166

Fundamentos de instalaciones eiktricas

Figura 9-22.

Tira desprendible.

en la posición de apagado. Si se usa un óhmmetro, éste siempre debe indicar cero cuando el apagador esté en su posición de encendido, y siempre debe indicar infinito (INF or "') cuando el apagador esté en su posición de apagado. Cualquier otro resultado en la prueba indica que el apagador está defectuoso. Obsérvese en particular cualquier parpadeo o reducción en la luz de la lámpara del probador de continuidad, o bien, cualquier movimiemo erracico de la aguja del ónmmetro. Estas condiciones indican que la acción de I a pagador no es correcta y que debe reemplazarse. La prueba de los apagadores de tres vías (SPDT) y de cuatro vías (DPDT) es un poco más complicada, pero las indicaciones de bueno y malo son básicamente las mismas. Para probar un apagador de tres vías, conéctese uno de los conductores del probador o del óhmmetro a la terminal común de color más oscuro y el otro conductor a una de las terminales color latón. Hágase funcionar el apagador. El probador o el ó hm metro deben indicar una condición de encendido-apagado como al probar el SPST. Muévase el segundo conductor de prueba a la otra terminal de color latón y repítase la prueba. Se debe obtener la inisma indicación de encendido-apagado, pero a la inversa. Conéctense los conductores de prueba a las dos terminales de color latón y hágase funcionar el apagador. El probador no debe, iluminarse, la aguja del óhmmetro debe permanecer indicando infinito. Cualquier otra condición indica una acción defectuosa del apagador y debe reemplazarse. Para probar apagadores de cuatro vías, conéctese uno de los conductores de prueba a cualquier terminal.

DlSPARADOR DEL APAGADOR

TORNILLOS DE COLOR PLATEADO

Prueba de los apagadores. Conéctese el otro a cualquiera de las dos terminales que están en el otro lado del apagador. Hágase funcionar el apagador. Se debe obtener una indicación de encendidoapagado. Muévase sólo uno de los conductores hacia la otra termina I del mismo lado. Hágase funcionar el a pagador. Una vez más, se debe obtener una indicación de encendido-apagado. Muévase el otro conductor a la segunda terminal del mismo lado. Repítase la prueba de encendido-apagado. Como comprobación final, conéctense los conductores de prueba a las terminales del mismo lado y hágase funcionar el apagador. No debe obtenerse indicación de continuidad.

TORNILLOS DE COLOR LATÓN

TERMINAL DE COLOR VERDE

RANURA DE PUESTA A TIERRA CONFORMA DEU

CONTINUIDAD: RANURA ANCHA HACIA LA TERMINALDECOLOR PLATEADO RANURA ANGOSTA HACIA LA TERMINAL DE COLOR LATÓN RANURA DE PUESTA A TIERRA HACIA LA TERMINAL COLOR VERDE

Figura 9-24.

Conexiones de un contacto polarizado.

Se pueden verificar los contactos hechos para voltajes más altos que 120 volts, consultando un diagrama del fabricante y haciendo las pruebas de continuidad apropiadas. En la figura 9-25 se muestra un ejemplo. i

Los contactos no provocan problemas frecuentes. Cuando se presenta problema, lo más probable es que sea provocado por un mal contacto eléctrico o un contacto intermitente entre una de las cuchillas de la clavija y la superficie opresora que está dentro del contacto. Se puede verificar esta condición enchufando una luz de prueba o una luz de extensión en el contacto y observando la manera en que funciona. Muévase el cordón en varias direcciones de modo que se aplique un ligero esfuerzo en cada dirección. Si la luz de prueba parpadea o se apaga, el contacto no está manteniendo un buen contacto eléctrico con la cuchilla de la clavija. Reemplácese el contacto. Si es necesario, realícense pruebas de continuidad en los contactos. Introdúzcase uno de los conductores del probador en una de las ranuras de prueba y el otro en la terminal apropiada. En los contactos estándar de 120 volts, la ranura ancha está conectada a las terminales de color plateado. La ranura angosta está conectada a las terminales de latón (Fig. 9-24). Si se sospecha que existe un corto circuito, verifíquese la continuidad entre las terminales de latón y plateada. Si en el contacto existe un corto circuito, se ohtcndrú alguna indicación de continuidad.

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Figura 9-25.

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ATIERRA 50 A 125/250 V CON TIERRA 3 POLOS 4 ALAMBRES

Diagrama de un contacto de alto voltaje.

•ARTEFACTOS INCANDESCENTES• Conexiones eléctricas Algunos artefactos pequeños de una sola lámpara tienen terminales de tornillo para la conexión eléctrica, pero estos son la excepción. La regla es hacer las conexiones A pagadores,

contactos y artefactos 16 7

"

eléctricas hacia alambres del artefacto. Et lector recordará, por lo visto en el capítulo 6, que se fabrica un tipo especial de alambre para los artefactos. Este alambre está aislado para soportar el calor que probablemente será generado por las lámparas. El alambre es flexible y fácil de trabajar. El NEC requiere que los alambres para artefactos satisfagan los colores codificados. El alambre conectado al casquíllo roscado del portalámpara debe tener un aislamiento blanco o gris. El otro alambre debe tener un color contrastante. La mayoría de los fabricantes de artefactos utilizan alambre con aislamiento negro. Cuando los artefactos tienen más de una lámpara, todos los casquillos roscados deben estar conectados al alambre blanco o gris. Cuando los artefactos se conectan al cable de la fuente de potencia, se debe mantener el código de colores. El blanco (o gris) se conecta al blanco (o gris). Los otros conductores -por lo común negros- se conectan juntos. Si el artefacto se con trol a ex tema mente, es decir, se controla por medio de un apagador de pared, el alambre negro es el del apagador. Los artefactos que se controlan internamente también tienen el apagador en el alambre negro.

Montaje del artefacto ARTEFACTO DE USO GENERAL PARA UNA SOLA LÁMPARA• El artefacto más sencillo para iluminación es el tipo de una sola lámpara. En cocheras, áreas de trabajo, cuartos de uso general, lavanderías, etc., con frecuencia se usa el artefacto estándar de cerámica (Fig. 9-26). Este artefacto se puede controlar por medio de un apagador de pared o un apagador interno de cadena: es posible montarlo directamente en una caja rectangular u octagonal tanto de pared como de techo. Para estos artefactos se aplican dos métodos de alamOREJAS DE MONTAJE

Figura 9-26. ámica,

168

Alambrado y montaje de un artefacto de cer-

Fundamentos de instalaciones eléc1rícas

brado. Algunos tienen alambre; otros tienen terminales de tornillo. El alambre del artefacto se puede unir con los de la energía que están en la caja por medio de conectores sin soldadura. Las líneas de la energía eléctrica se pueden conectar directamente a las terminales de tornillo. Obsérvese el código de colores de los conduc!Ores y las terminales de tomillo; blanco (o gris) a blanco; o blanco (o gris)a plateado. Generalmente estos artefactos se montan por medio de dos tornillos. Los orificios que tiene la base de cerámica se alinean con las orejas roscadas de la caja. Algunos artefactos de cerámica para una sola lámpara tienen bases más anchas que no se pueden alinear con las orejas de la caja. Estos se pueden colocar instalando primero una solera de montaje con orificios roscados más espaciados sobre la caja y,&. continuación, sujetando el artefacto a la solera. ARTEFACTO DECORATIVO PARA UNA SOLA LÁMPARA • Con frecuencia se montan artefactos decorativos para una sola lámpara en las paredes y techos de recibidores, pasillos y cuartos pequeños. Estos artefactos tienen una base metálica -llamada escudete- en la que se sujeta un portalámpara metálico de cerámica. Después de hacer las conexiones eléctricas, el escudete metálico se puede sujetar directamente a la caja del techo por medio de tornillos, en la misma forma que el arte· facto de uso general. Los artefactos decorativos para una sola lámpara que se colocan en las paredes están diseña· dos para montarse sobre un portaartefacto especial. El escudete queda perfectamente plano contra la pared y tiene una abertura en el centro. El portalámpara está montado sobre una ménsula, de modo que aquélla quede parale-la a la pared. Para montar este artefacto, ta caja de pared debe tener un portaartefacto sujeto a ella, o bien, agregado mediante la instalación de una solera (Fig. 9-27) y colocando el portaartefacto en ésta. El portaarte· facto se ajusta de modo que se proyecte lo suficiente a través del escudete como para permitir la colocación de una tuerca de casquillo de modo que quede firmemente atornillado. Por lo general, bastan 1/4 a 3/8 pulgada (6a 9 mm). ARTEFACTOS PARA VARIAS LÁMPARAS• Los artefactos para varias lámparas que se colocan en el techo, se montan por medio de un niple roscado. Si en la caja ya existe un portaartefacto, como por lo general es el caso cuando la caja se ha montado en una barra de suspensión, se puede atornillar en él una tuerca reductora y un ni ple (Fig. 9-28). Si la caja no tiene portaartefacto se puede sujetar a ella una solera y un niple con el fin de sostener el artefacto. Para montar artefactos ligeros que se ajustan contra.el techo, se debe usar un niple de longi-

es s s n r-

TUERCA DE CASQUILLO

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PO RT AA RTEF ACTO

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TUERCA DE CASQUILLO

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Figura 9-27.

TORNILLO QUE SOSTIENE LA SOLERA CONTRA LA CAJA

SOLERA Y PORTAARTEFACTO AGREGADO A LA CAJA DE PARED

Artefacto de pared sobre un portaartefacto de caja.

tud suficiente como para que se proyecte a través de tal artefacto alrededor de 1/4 a 3/8 pulgada (6 a 9 mm) cuando se coloque. El artefacto se sostiene con una tuerca de casquillo que se atornilla al niple. Los alambres del artefacto se unen a los de potencia con conectores sin soldadura, antes de ser asegurado por la tuerca de casquillo. Los artefactos más grandes para colgar tienen un escudete que se ajusta al techo. Un tallo roscado pasa justo por el escudete. El tallo soporta el artefacto y proporciona una abertura para llevar los alambres del mismo hacia la caja (Fig. 9-29). Para estos artefactos se usa un casquillo, en lugar de una tuerca reductora. El casquillo está roscado en cada extremo pero tiene aberturas para que los alambres del artefacto puedan pasar y hacer las

conexiones a los de la línea de energía eléctrica. Como se hizo notar en el capítulo 8, los artefactos para techo que pesan más de 50 libras (aproximadamente 23 kilogramos) deben soportarse por medio de un elemento estructural del edificio (tal como una vigueta). Para artefactos de este tamaño no basta usar una caja y una barra de suspensión como único soporte.

Detección de fallas en los artefactos incandescentes Las fallas en los artefactos incandescentes pueden ser causados por cortos circuitos o por circuitos abiertos. Los cortos circuitos dentro de un artefacto harán que se dispare un interruptor automático o que se queme un Apagadores, contactos y artefactos

169

PORTAARTEFACTO TUERCA REDUCTORA

CAJA DE TECHO

TUERCA ARANDELA

NIPLE TUERCA DE SEGURIDAD ESCUDETE

" CAJA DE TECHO

NIPLE

Figura 9-28.

1nstalación de ni ples para artefacto.

fusibk al aplicar la energía eléctrica a su circuito o al encenderlo. Si el a rtcfacto tiene un circuito a bicrto, será imposible encender una o más de las lámparas. En cualquiera de los dos casos, el primer paso es desconectar la energía hacia el artefacto y. a continuación desconectar sus alambres blanco y negro de los conductores de potencia. Como regla general, las pruebas en relación con los cortos circuitos se hacen sin lámparas en el artefacto; las pruebas para !os abiertos se realizan con las lámparas instaladas. Am hos problemas se pueden localizar, examinando con cuidado el alambrado del artefacto y, si no se localiza así, llevando a cabo pruebas con el probador de continuidad o con el óhmmetro. Al realizar una inspección visual, búsquense un aislamiento de los alambres quemado o descolorido, o conductores expuestos como fuente de los cortos circuitos. Búsquense alambres flojos o rotos como fuente de los circuitos abiertos. En seguída se dan algunos procedimientos básicos que se pueden aplicar con el fin de localizar circuitos abiertos o cortos c1rcuitos, utilizando un probador de continuidad o un óhmmctro.

CIRCUITOS ABIERTOS, ARTEFACTOS DE u~-A SOLA LÁ~PARA • Pa.10 f.

170

Verifíquense los artefactos de una sola lám-

Fundamentos de instalaciones eléctricas

CASQUILLO

TALLO ESCUDETE

Figura 9-29. quillo.

Montaje de un portaartcfac10 usan¿o un cas•

para que no tienen apagador respecto a los circuitos abiertos, verificando la continuidad con una lámpara instalada en ellos.

Paso 2. Si el probador indica no continuidad, quítese la lámpara y verifíquese cada lado de la conexión de la energía eléctrica (Fig. 9-30). Debe tenerse continuidad ~ntre el casquillo roscado del portalámpara y el alambre blanco. Debe haber continuidad entre la terminal central de la base del portalámpara y el alambre negro del artefacto. /'1110 3. Si e ualquiera de las ramas presenta falta de continuidad, verifíquese la existencia de rupturas en el alambre del a rtcfacto o malas cnnexioncs en el portalámpara.

E

Prueba de un arcefacto con una sola lámpara

CIRCUITOS ABIERTOS, VARIAS LÁMPARAS•

ARTEFACTOS

DE

Paso l. Verifíquense los artefactos de varias lámparas que no tienen apagador, instalando una lámpara en uno de los portalámparas a !a vez y llevando a cabo la prueba de un solo portalámpara. Paso 2. Si se encuentra alguna falta de continuidad en cualquiera de las pruebas. desármese el artefacto, si es necesario, y compruébese el alambrado interior y las conexiones hacia los portalámparas. NOTA: El a Jambrado interior de muchos artefactos de varias lámparas es visible y se puede verificar al quitar el artefacto de la caja. Los artefactos colgantes más grandes. como los qm: se usan con fn:cuencia en los comedores, se deben qui ta r con el fin de verificar su alambrado i ntcrior. Se fabrica una va riedad tan grande de l ipos y estilos de artefactos para colgar que no resulta práctico dar instrucciones detalladas para desarmarlos. Sin embargo, se usa con mucha amplitud un método de fabricación y el estudia ntc debe fa mi I iarizarsc con él: Muchos a rtcfactos se arman alrededor de una barra roscada. La barra pasa por el centro del artefac10. Las partes decora ti vas y las que sirven para montar las portalámpras se sostienen en su lugar sobre la barra por medio de casquillos que se sujetan arriba y abajo. Al quitar la tuerca de ahajo, se puede quitar la parte inferior del artcfac!O con el fin de dejar accesible el alambrado interior. Los artefactos con apagador se pueden probar de la misma manera que los que no lo tienen, excepto que el apagador se debe mover entre apagado y encendido durante la prueba de continuidad con el fin de verificar su

acción. F.1 apagador siempre debe estar conectado al conductor negro. Algunos artefactos tienen apagadores que permiten varios niveles de iluminación que pueden seleccionarse, al encender las lámparas en sucesión o en grupos. Los artefactos de este tipo con frecuencia tienen apagadores giratorios de varias posiciones. Si algunas lámparas se encienden y otras no, y el examen cuidadoso muestra que no hay rupturas en el alambrado, probablemente un apagador defectuoso es el origen del problema. Se puede verificar la acción del apagador utilizando un probador de continuidad, se se conoce la secuencia de la conmutación. En un artefacto nuevo, es posible que la secuencia de conmutación se encuentre en la envoltura o en las hojas de datos de instalación que vengan empacadas con él. A veces, algunas marcas sobre el propio apagador indican las combinaciones de conmutación. En la figura 9-31 se muestra la secuencia para probar un apagador simple de combinación que se encuentra en muchos artefactos.

CORTOS CIRCUITOS, ARTEFACTOS DE UNA SOLA LÁMPARA •

Paso J. Verifíquense los artefactos de una sola lámpara sin apagador. respecto a los cortos circuitos,comprobando la continuidad entre los alambres negro y blanco, sin lámpara en el artefacto. Paso 2. Si el probador indica continuidad. verifíquese cada lado de la conexión de la energía.No debe haber con tinuidad entre el casquillo roscado del portalámpara y el conductor negro: ni entre la terminal central de la base del portalámpara y el alambre blanco del artefacto. l'asn 3. Si cualquiera de las dos ramas muestra continuidad, búsquense rupturas en el aisla miento del alambre del artefacto.

·coRTOS CIRCUITOS, ARTEFACTOS DE VARIAS LÁMPARAS • Verifíquense los artefactos de varias lámparas sin apagador, respecto a los cortos cncuitos, llevando a cabo la prueba de un sólo portalámpara, con cada uno de ellos por sepa rada, después de desconectar el conductor negro o el blanco que va a él. Sí los conductores que van hacia los portalámparas no se pueden desconectar con facilidad, se debe reemplazar el artefacto. Los artefactos con apagador se pueden verificar de la misma manera que los que no lo tienen, excepto que el apagador se debe poner en la posición de apagado y de encendido, durante la prueba de continuidad. para comprobar su acción. Si el artefacto tiene un armazón de metal, verifíquese la continuidad entre él y los conductores del apagador. Si se obtiene una indicación de contiApagadores, contactos y artefactos

171

Posición del Sonda de toque hacia Luz del apagador el alambre llstado probador ROJO VERDEO AZUL

APAG APAG

2

ROJO VERDEO AZUL

ENC APAG

3

ROJO VERDE O AZUL

APAG ENC

4

ROJO VERDEO AZUL

ENC ENC

rescentes es significativamente menor que el de las incandescentes. Más lu7 por watt de potencia usada no sólo es más económico, sino que es importante en la conservación de la energía. La vida de las lámparas fluorescentes queda determinada principalmente por la frecuencia con la que se encienden y apagan; entre menos ocurra esto, más duran. Entonces, las lámparas fluorescentes son más apropiadas para los lugares en los que las luces permanecen encendidas por periodos relativ:imente largos. Esto incluiría zonas de juegos, talleres y cocinas.

Cómo trabajan

PARA PROBAR, CONÉCTESE UNO DE LOS CONDUCTORES DE PRUEBA DE CONTINUIDAD AL CONDUCTOR NEGRO. MUÉVASE EL APAGADOR RECORRIENDO LAS CUATRO POSICIONES. EN CADA POSICIÓN, TÓQUESE CON LA SONDA CADA UNO DE LOS OTROS DOS CONDUCTORES. SI EL APAGADOR ESTA BIEN, EL PRC'3AD0RSEILUMINARÁ O NO. SEGÚN SE INDICA EN LA TABLA DE ARRIBA. AUN CUANDO EL COLOR DE LOS TRES CONDUCTORES PUEDE VARIAR, EL PATRÓN DE ENCENDIDO-APAGADO PARA CUALQUIER APAGADOR DE LAMPARA CON TRES BULBOS SERÁ EL MISMO. SI EL PROBADOR PARPADEA CUANDO DEBE ESTAR EN CEN Df DO, NO SE ENC I E NO ECUA N DO DESE HACERLO O SE ENCIENDE CUANDO NO DEBE, EL APAGADOR ESTA DEFECTUOSO. REPÍTASE LA PRUEBA PARA TENER LA SEGURIDAD DE QUE LOS RESULTADOS SON CORRECTOS.

Figura 9-31. Sucesión de las pruebas para un apagador de artefacto con cuatro posiciones,

nuidad, el apagador tiene un corto circuito interno. Se puede aplicar esta misma prueba para locali7..ar cortos circuitos en los apagadores giratorios de posiciones múltiples. Muévase el apagador a través de todas sus posiciones al hacer la prueba.

• ARTEFACTOS FLUORESCENTES• La luz fluorescente suministra una iluminación brillante y uniforme que resulta conveniente en mw.:has zonas en los hogares. Es más compleja e inicialmente más costosa que la luz incandescente. Sin embargo, las lámparas fluorescentes producen más luz por watt de potencia usada y duran cuatro o cinco veces más que las incandescentes. Entonces, el costo a largo plazo de las luces fluo172

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Las luces fluorescentes y las incandescentes operan con base en principios por completo diferentes. Todas las lámparas fluorescentes contienen un pequeño filamento (semejante al de una lámpara incandescente) en cada extremo. El tubo de vidrio se llena con un gas (vapor de mercurio) y la superficie interior del tubo se recubre con una sustancia fosforescente. Al hacer circular la corriente, se a pi ica energía eléctrica a los filamentos, haciendo que se calienten. Los filamentos calientes vaporizan el gas que está en el tubo, convirtiéndolo en un buen conductor de 1a electricidad. Entonces se apagan los filamentos y una onda de alta tensión se aplica momentáneamente al tubo. La onda hace que la corriente empiece a fluir por el tubo. Una vez que se establer-e el paso de la corriente, continúa circu-. !ando únicamente con el voltaje normal de la línea aplicado. De hecho, la corriente fluye con tanta facilidad en el gas vaporizado que
El arrancador que se encuentra en algunos artefactos fluorescentes antiguos es un pequeño recipiente metálico que se ajusta en un alojamiento exprofeso en ellos. El arrancador da lugar a la conmutación necesaria para encender y apagar los filamentos, aplica la onda de alto voltaje para iniciar el funcionamiento de la lámpara y conecta el balasto para limitar la corriente.

Los tres tipos más comunes DE ARRANQUE RÁPIDO• (Fig. 9~32). Este es el tipo de artefacto de mayor uso en la actualidad. Se ilumina casi inmediatamente después de que se acciona el apagador para encenderlo. Los artefactos de arranque rápido también tienen la ventaja de adaptarse con facilidad para su uso con apagadores reductores. Las lámparas para artefactos de arranque rápido tienen dos conectores del tipo de aguja en cada extremo. DE ARRANQUE INSTANTÁNEO• (Fig. 9-33). Este tipo de artefacto fluorescente se ilumina un segundo o dos después de que el apagador se coloca en la posición de encendido. Requiere una onda de voltaje inicial más elevado que otros tipos. Las lámparas para artefactos de arranque instantáneo tienen un conector del tipo de aguja en cada extremo. En este tipo de artefacto, el portalám-

para con1iene un apagador interconstruido que sólo permite el paso del alto voltaje cuando el artefacto contiene una lámpara. DEL TIPO DE ARRANCADOR• (Fig. 9-34). Este tipo de artefacto tiene un arrancador separdo. Usa lámparas que tienen dos conectores del tipo de aguja en cada extremo. El arrancador, como las lámparas, tiene una vida especificada, pero es reemplazable; se local iza en un alojamiento cercano a uno de los portalámparas. Para reemplazarlo, se desconecta la energía al artefacto y se qui ta la lámpara; entonces se hace girar el arrancador y se tira hacia afuera de su alojamiento. Los arrancadores de reemplazo deben ser los adecuados al wattaje de la lámpara.

Instalación del artefacto Los artefactos fluorescentes constan de un canal metálico con uno o más portalámparas montados en cada extremo. El canal suministra un lugar para situar el balasto. Se puede desarmar el canal con facilidad, quitando una tapa metálica. La parte posterior del canal tiene tapas removibles en varias ubicaciones para facilitar diferentes tipos de montajes. Para colocar et artefacto sobre una caja de pared o de techo que contiene un ni ple, háganse pasar los alambres del artefacto a través de una .-- CANAL

o

o

PORTA LÁMPARA

V--~'---~) <:::: TAPA

~

\PATA

DOBLE

Figura 9· 32.

f

TUBO FLUORESCENTE

7

PATA DOBLE

Artefacto fluorescente de an anq ue rá pld o. Apagad ore!!, contactos

y

artefactos

17 3

arandela y una tuerca de seguridad, por la abertura del canal y, después, a través del niple(Fig. 9-35). Háganse la mayor parte de las conexiones eléctricas. Colóquese el artefacto sobre el niple, póngase la arandela también sobre el niple y asegúrese con la tuerca de seguridad. Los artefactos fluorescentes más grandes tienen un recorte para el montaje. El recorte es lo suficientemente grande como para permitir hacer las conexiones eléctricas sin tener que hacer pasar los alambres del artefacto a través del niple. Al hacer las conexiones úsese una solera para cubrir el recorte, asegurándola con una tuerca de seguridad (Fig. 9-36). Los artefactos fluorescentes circulares se pueden montar en las cajas de techo en las que se han instalado un portaartefacto, un casquillo y un niple. Una vez que se

han hecho las conexiones eléctricas, se coloca la base sobre el niple y se asegura con una tuerca de casquillo o un colla rin ( Fig. 9-3 7). Algunos artefactos ci re u lares pequeños están diseñados para montarse di rectamente en las orejas roscadas de las cajas para techo mediante dos tornillos.

lnstalación de un reductor Agregar un control del nivel de iluminación a las luces fluorescentes es más complejo que para las incandcscen· tes. Todas las partes del sistema de luz fluorescente se deben acoplar para que el control de reducción funcione de manera apropiada. Se deben reemplazar los balastos de los artefactos por unos especiales para el efecto, es PORTALÁMPARA CON RESORTE

PORTALAMPARA

~'-------V PATA SIMPLE

Fígura 9-33.

TUBO FLUORESCENTE

Artefacto fluorescente de arranque instantáneo. PORTALÁMPARA

ALOJAMIENTO DEL ARRANCADOR

(( Figura 9-34. 174

l

PATA SIMPLE

PO RT ALÁM PARA

)). Artefacto fluorescente del tipo de arrancador.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

e

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s

tos que se pueden usar con sus controles. Todos los balastos que se encuentran en los artefactos que se van a controlar se deben quitar para instalar otros nuevos. Generalmente se recomienda que todos los balastos que se usen con el reductor sean de la misma fabricación y modelo. Los balastos para reducción tienen el mismo número de conductores que los regulares, pero puede haber alguna diferencia en la codificación de los colores. Síganse las instrucciones del fabricante para instalar los balastos para reducción en los artefactos.

necesario usar lámparas y artefactos de arranque rápido y el reductor debe ser el apropiado para !a carga. Un modelo de reductor puede manejar desde dos hasta diez lámparas de arranque rápido de 40 watts. Se fabrica un grupo diferente de modelos para manejar desde doce hasta e ua renta lámparas de 40 watts. Para números todavía mayores de lámparas, se fabrican reductores comerciales e industriales. Estos requieren un alambrado especial y no son apropiados para el uso residencial. La instalación de los apagadores reductores para lámparas íluorescentes es mecánicamente igual al usado para las incandescentes. Los reductores para lámparas fluorescentes se ajustan a las cajas estándar de pared y tienen dos conductores de cola de cerdo negros para su conexión en el lado caliente de la línea de potencia que va hacia el artefacto ( Fig. 9-38 ). Los fabricantes de los reductores especifican los balas-

Para obtener una iluminación uniforme, todas las lámparas en un ci re ui to con reducción deben ser del mismo tipo, color y edad. Las lámparas nuevas se deben operar a toda su bri!lantez durante 100 horas, antes de que se reduzca el nivel de iluminación. Una vez que se han reemplazado todos los balastos, se instalan las lámparas apropiadas y se monta y conecta el

ORIFICIO CON TAPA REMOVIBLE

ALAMBRES AZULES

PORTAARTEFACTO

CANAL

MONTAJE EN LA PARED

CASO U I LL O ----t-:+-tt-.

ORIFICIO CON TAPA REMOVIBLE

NI PLE ---"=-.tlil

ARANDELA

--e

, 1 ALAMBRES AZULES ®-TUERCA DE SEGURIDAD

MONTAJEENELTECHO

Figura 9-35. Montaje de un artefacto fluorescente pequeño. Apagadores, comactos y anefacto,

175

PORTAARTEFACTO TUERCA REDUCTORA NIPLE

RECORTE CENTRAL

... Figura 9-36.

Montaje de un artefacto fluorescente grande.

reductor; el reductor se debe ajustar. El ajuste se lleva a cabo para mantener cierta iluminación en el extremo bajo del intervalo que se cubra. El ajuste se puede hacer por medio de un control de tornillo o haciendo girar un collarín moleteado en el eje de control. El procedimiento de ajuste es el mismo para ambos tipos. Paso l. Hágase girar el eje de control hasta obtener el máximo (la máxima brillantez).

Paso 2. Hágase girar el tornillo o collarín de ajuste completamente en el sentido del movimiento de las manecillas del reloj. Paso 3. Hágase girar el eje de control hasta la posición del mínimo que todavía mantenga encendidas las lámparas. Paso 4. Ajústese el tornillo o collarín en sentido contrario del movimiento de las manecillas del reloj hasta que las lámparas empiecen a parpadear. Entonces gírese en el sentido contrario hasta que cese el parpa deo. Este es el ajuste correcto.

Detección de fallas en los artefactos fluorescentes En los artefactos fluorescentes pueden ocurrir una va· riedad más amplia de fallas que en los incandescentes. Los problemas pueden ser desde una instalación incorrecta de las lámparas hasta la falla de un transformador balasto. Por supuesto. como en cualquier dispositivo eléctrico, también pueden haber cortos circuitos y circuitos abiertos. Examínense con todo cuidado los artefactos defectuosos para hallar alguna evidencia de fallas en el alambrado, antes éi.e reemplazar piezas importantes, co· mo el balastro. A continuación se describen algunos problemas comunes en los artefactos fluorescentes.

PORTALAMPAAA DEL TUBO - -

PATAS DEL TUBO

Figura 9-37.

176

Montaje de un artefacto fluorescente circular.

Fundamentos de instalaciones el6c1rícas

11'~ALACIÓN INCORRECTA DE LA LÁMPARA•Las lámparas fluorescentes tienen marcas en los casqui· llos de los extremos para indicar la posición adecuad11 en el artefacto (Fig. 9-39). Una falla común es no hacer gírar la lámpara lo suficiente como para que encajen apropia·

de artefacto y al wattaje de las lámparas. Puede sobrecalentarse el balasto si la circulación del aire alrededor del artefacto está restringida. DECOLORACIÓN DE LA LÁMPARA• El oscurecimiento en los extremos de la lámpara es normal a medida que el tubo envejece y será más notorio al acercarce al término de la vida de la lámpara. Las manchas debidas a la condensación del mercurio pueden aparecer en una lámpara nueva o vieja. Por lo común la mancha oscura estará ce rea de I centro de la lámpara, pe ro pueden a oarecer en cualquier parte. Estas manchas no tienen efecto alguno en el rendimiento de la lámpara (Fig. 9-40).

TORNILLO DE MONTAJE

Figura 9-38.

Ajuste de un reductor para artefactos íluores-

damente las patas que tienen. Si las lámparas no encienden, veriflquese su instalación. RUIDO EXCESIVO• Todos los balastos generan un zumbido que puede variar desde escasamente audible hasta un grado de ruido molesto. Su clasificación respecto al sonido que producen debe venir marcado en su envoltura. Puede variar desde un grado A (bajo) hasta F (alto). Los que se usen en las zonas habitadas de los hogares deben tener clasificación A o B. Aquellos para talleres o cuartos de uso general pueden tener clasificaciones C o D. El balasto puede producir un zumbido excesivo si está flojo en el artefacto o se sobrecalienta. Compruébese el montaje del balasto y verifiquense las marcas que tiene para asegurarse que correspondt al tipo

LÁMPARA

LA LÁMPARA PARPADEA• Esto sucede a menudo en las lámparas nuevas y cesará después de un corto periodo de operación. El voltaje bajo en la línea también puede producir parpadeo. Mídase el voltaje de la línea. Si es bajo, in vestíguese la causa en la compañia que suministra el servicio. Las lámparas fluorescentes son sensibles a las bajas temperaturas (por debajo de 50 °F, 10 ºC). Si la condición de temperatura es permanente, se puede instalar un balasto especial para temperatura baja. VIDA CORTA DE LA LÁMPARA• El frecuente encendido y apagado acorta la vida de la lámpara. En algunos artefactos de dos lámparas, la falla de una de ellas acortará la vida de la otra. En los artefactos de arranque rápido y arranque instantáneo, las lámparas quemadas se deben reemplazar rápidamente. OLOR ACRE O HUMO QUE SALE DEL ARTEFACTO• Estos síntomas indican con claridad una falla del balasto. Verifiquese el alambrado. Si el balasto está alambrado· correctamente y se está sobrecalentando, se ha llegado al fin de su vida útil y es necesario reempla1.arlo.

MARCA PORTALÁMPARA

a

SÓLO ESTA UNA PATA EN LA PORTALAMPARA, REINSTÁLESE LA LÁMPARA

POSICIÓN CORRECTA

MARCA NO VISIBLE, HÁGASE GIRAR LA LÁMPARA

VISTA FINAL

Figura 9-39.

Instalación de una lámpara fluorescente. Apagadores, contacms y artefactos

177

SE PUEDE PRESENTAR ENNEGRECIMIENTO AL FINAL DE LA VIDA DE LA LAMPARA. O BIEN. EN LAS LAMPARAS DE ARRANQUE RÁPIDO QUE SE HAN ESTADO OPERANDO SIN CALENTAR EL CÁTODO. EL ENNEGRECIMIENTO SE EXTIENDE 2 O 3 PULGADAS (5 O 7.5 CM) DESDE AMBOS EXTREMOS.

SE PUEDE PRESENTAR CONDENSACIÓN DELMERCURIO EN LAS LAMPARAS NUEVAS, NORMALMENTE CERCA DEL CENTRO. PERO A VECES EN CUALQUIER PARTE. LA CONDENSACIÓN NO TIENE EFECTO ALGUNO SOBRE EL RENDIMIENTO DE LA LÁMPARA.

LA FORMACIÓN DE BANDAS EN LOS EXTREMOS PUEDE DESARROLLARSE GRADUALMENTE DURANTE LA VIDA DE LA LAMPARA.

LA FORMACIÓN DE MANCHAS SE PUEDE DESARROLLAR GRADUALMENTE DURANTE LA VIDA DE LA LAMPARA.

1-igura 9-40.

Decoloración de Ias Iámpa rns Jluorcscentes.

• PREGUNTAS DE REPASO• l. Identifíquense los apagadores cuyo diagrama se da abajo, en términos de polos y tiros.

a.

b.

~o--

S. ¡,Cuál es dos ti pos de apagadores tienen disparadores iluminados'! ;,Cuándo se ilumina el disparador en cada tipo? 6. ;,Porqué se deben montar vertica !mente los apagadores de mercurio? 7. Una clavija de tres patas se acopla con los receptáculos de 120 volts. l S y 20 amperes, con conexión a

---o

tierra. La pata para puesta a tierra es más larga que las otras. ¿Por qué? común

8. ¿Qué significa la marca IOA 125V - 5A 2SOV en un apagador'.'

2. ¡,Por qué algunos apagadores de volq u etc no tienen marcados sobre ellos las posiciones de encendido y apagado?

9. ¿Qué significa !a marca CO-ALR en un apagador o receptáculo de 15-20 amperes?

3. ¿Cuál es la desventaja de los apagadores de volquete para ca-ce?

!O. ,',Cuáles son las dos funciones que rca!i?.a el balasto en los artefactos tluoreseen tes?

4. ¿Cuáles áreas de una casa resultan apropiadas para los apagadores con retardo?

11. ¿Cuál anículo del NEC cubre los apagadores de resorte de uso general para ca ú ntcamente?

178

Fundamentos de instalaciones eléctricas

~.

:

10 PROTECCION

CONTRA

·: SOBRECORRIENTE

• INTRODUCCIÓN •

"

Una parte esencial de todo circuito en una instalación eléctrica es un dispositivo que, para tomar en cuenta, el NEC describe como protección contra sobrecorriente. Todas las partes de un sistema eléctrico están diseñadas para operar con seguridad dentro de límites especificados de corriente y voltaje. Por lo común se especifican los límites máximos. Cualquier condición que haga que estos límites se excedan significa problemas. Los problemas pueden ir desde la pequeña inconveniencia de luces parpadeantes o una imagen inestable en la TV hasta incendios serios y los peligros del choque eléctri¡o. Los dispositivos que protegen contra las condiciones de sobrecorriente son los fusibles y los interruptores automáticos del circuito. También puede existir el riesgo de un choque eléctrico sin una condición de sobrecorrien~e. ~os dispositivos conocidos como interruptore~ del circuito por falla a tierra protegen contra el choqm severo que puede producirse por esta forma de flujo anormal de corriente. Todo circuito en un sistema eléctrico debe tener protección ~~ntra sobrecorriente. Es conveniente y lógico, y un reqms1 to del NEC, instalar esta protección en donde la energía eléctrica entra al edificio. Una cubierta metálica conocida como tablero de servicio, proporciona un luga; para dividir la potencia que entra, a fin de alimentar los diferentes circuitos en el edificio y agrupar los dispositivos de protección contra sobrecorriente. El tablero de servicio es parte de una sección de la instalación eléctrica conocida como entrada de servicio. En el capítulo 11 se analiza la entrada de servicio. Este capítulo trata de los tipos y tamaños de dispositivos contra sobrecorriente que se usan en tos tableros de s ~vicio. Se resumen l_as reglas generales para la protecc1on contra sobrecornente, según las especifica el NEC y las reglamentaciones locales. También se cubri::,1 los tipos y usos de los interruptores del circuito por falla a tierra. Estos dispositivos - comúnmente ah reviados I C FT ( G FC I) - son re Ia ti vame n te nuevos en las instalaciones eléctricas; suministran protección contra una fuente de choque eléctrico a la que la gente cada vez se expone más. En la actualidad, se requieren en varias partes de una instalación eléctrica. Parece seguro que su uso se amplíe en las futuras revisiones del NEC.

7

mito afectado, cuando fluye más corriente que la nomina:. El flujo excesivo de corriente puede presentarse en un circuito bajo tres condiciones generales. Una de estas condiciones de corriente en exceso es normal; las otras dos no lo son. La condición normal de corriente en exceso es la onda que se presenta cuando se enciende algún aparato eléctrico, en especial aquéllos impulsados por un motor. Durante unos cuantos segundos después de que se encienden, los motores como los que se usan en tos re~rig~radores, con ge !ad ores, lavadoras de platos y maquinas para la va r ropa pueden consumir de seis a diez veces la corriente que consumirán cuando alcanzan su velocidad normal de operación (Fig. 10-1). Las grandes áreas iluminadas -como los techos luminosos- también dan lugar a que fluya una alta corriente inicial. También se puede presentar una onda normal si se encienden simultáneamente varios aparatos eléctricos de corriente elevada. Estas condiciones son normales y no presentan peligro alguno, si la duración de la onda es breve y si el circuito no estaba operando cerca de una condición de sobrecorriente, antes de que se presentara la onda. Entonces, la protección contra sobrecorriente se debe diseñar para tolerar ondas cortas de corriente moderada sin desconectar el circuito. Se presenta una condición de sobrecorriente anormal al conectar una carga de corriente demasiado grande a un circuito. Todos los dispositivos conectados a un circuito están en paralelo con todos los demás que se encuentren en el mismo circuito. Por lo visto en el estudio de los ciréuitos paralelo, sabemos que entre más cárgas (resistores) se conecten en paralelo, menor es la resistencia efec· tiva a través de la línea. Con un voltaje constante, una menor resistencia significa un flujo mayor de corriente (Fig. 10-2). Si se presenta este tipo de condición de sohre-

h

éE

w 7 a: ~ 6 ~

~ 5 w

1-

• CAUSAS DE LA CONDICIÓN DE SOBRECORRIENTE •

zw

ii: a: o (.) 2

La protección contra las condiciones de so brecorrie nte en un circuito consiste simplemente en sentir el exceso de corriente y desconectar la potencia que va hacia el cir180

Fundamentos de instalaciones elb.::tricas

3

4

5

6

7

TIEMPO {SEGUNDo"S) ___..

Figura 10-1 .

Curva de corriente en el arranque de un motor.

CORRIENTE DE LÍNEA= SUMA DE LAS CARGAS EN OPERACIÓN

120 VOLTS 15A

360W JA

240W 2A

3A

CORRIENTE DE LÍNEA

CARGASEN OPERACIÓN

Y R2

EL FUSIBLE SE QUEMA O EL INTERRUPTOR AUTOMATICO SE DISPARA

5.0A

R 1 ,R 2,

Y R3 R 1 ,R 2 ,R 3 , Y R 4

R 1, R 2, R 3 , R 4 ,

Figura 10-2

1320W 11A

OA

R1

R1

300W 2.5A

360W

Y

8.0A 10.5A R5

21.5A

Demasiadas cargas pueden causar una condición de sobrecorriente.

comente, sólo rara vez, tal vez cuando se use algún aparato como un calefactor eléctrico, no es seria y no es necesario tomar una acción correctiva importante. Sin embargo. si esta condición de sobrecorriente ocurre con frecuencia, se tiene la necesidad de establecer circuitos adicionales. La tercera causa de sobrecorrien te es potencialmente la más peligrosa. Ésta es la presencia repentina de una trayectoria de baja resistencia entre el alambre caliente y tierra. Por supuesto, esto es lo que se conoce como corto circuito (Fig. 10-3). La corriente en un corto circuito puede alcanzar valores de IO 000 amperes o más. Se puede ver el efecto de la resistencia disminuida sobre el flujo de corriente a partir de la ley de Ohm. El flujo de corriente I en un circuito es igual a VIR. Nótese que a medida que R hace menor, el valor de I crece. (Por ejemplo, 120/ IO= 12 amperes, 120/ 1 = 120 amperes, 120/0.0 l = 12 000 amperes, etc.) Este enorme ílujo de corriente genera temperaturas extremadamente altas, funde el metal con tal rapidez que casi explota y vaporiza muchos materiales plásticos. Entonces una protección efectiva contra los cortos circuitos requiere una desconexión rápida, antes que la intensidad de la corriente pueda alcanzar los niveles en los que se tenga como resultado un daño serio y un incendio. Nótese que se puede presentar un corto circuito cuando existe una trayectoria de baja resistencia entre un alambre caliente (con aislamiento rojo o negro) y el alambre de tierra de la energía eléctrica (el de aislamiento blanco o gris) o cualquier punto conec-

tado al conductor de puesta a tierra; esto incluye el alambre desnudo o con aislamiento verde, una tubería de agua fría o cualquier material conductor conectado a estos puntos. Cuando ocurre el corto circuito entre un alambre caliente y algún punto de tierra, la onda de corriente fluye de aquél hacia tierra (Fig. 10-4). No se

FLUJO DE CORRIENTE IGUAL Y SEGURO EN AMBAS LINEA::i

CARGA NORMAL {AL TA RESISTENCIA)

1 FLUJO DE CORRIENTE IGUAL E INSEGURO EN AMBAS LINEAS

Figura IU-3.

CORTO CIRCUITO .__--ir-----' (BAJA RESISTENCIA)

Corto circuito de la línea de potencia. Proteeci6n para sobm:orricntc 111

FLUJO DE CORRIENTE Al TO E INSEGURO

CORTO CIRCUITO HACIA TIERRA

CARGA NORMAL FLUJO DE CORRIENTE CERO O BAJO

PROTECCIÜN CONTRA SOBRECORRIENTE EN LA FUENTE FUSIBLE 0 INTERRUPTOR AUTOMÁTICO

Figura 10-5. figura I0-4.

Corto circuito hacia tierra.

tiene flujo anormal de corriente en el alambre con aislamiento blanco o gris. Entonces, la protección contra sobrecorriente se debe localizar en el alambre caliente. Esta ubicación concuerda con la regla de que la línea con aislamiento blanco o gris nunca debe contener medio alguno de interrupción al paso de la corriente.

Sobrecorriente y sobrecarga A menudo se usan las palabras sobrecorriente y sobrecarga indiferentemente pero, en realidad, tienen significados diferentes. Sobrecorriente describe una condición en la que por un circuito está circulando más corriente que la nominal. Como se ha visto, la seriedad de una condición de sobrecorriente depende de la magnitud de la corriente en exceso que está fluyendo y el tiempo que transcurre en esta condición. Sobrecarga se aplica con más frecuencia a la operación de los motores eléctricos. Los motores requieren un flujo de corriente intenso al arrancar y mucho menos cuando alcanzan su velocidad normal de operación. Los fusibles y los interruptores automáticos se deben diseñar para soportar esta corriente de arranque, sin desconectar el circuito. Si un motor tiene alguna falla mecánica, esa incrementa la fricción en la rotación, o bien, si la carga en el motor es demasiado intensa, la condición de corriente alta continuará. Ésta es una sobrecarga. Una sobrecarga hará que fluya una corriente por debajo del nivel de corte del fusible o del i nte rru ptor auto má tic o, pero arriba del nivel de seguridad del motor. Bajo condiciones de sobrecarga, los motores se pueden calentar peligrosamente y sus devanados se pueden quemar. Por lo tanto, el NEC requiere una protección especial contra sobrecarga para la mayor parte de los motores grandes ( 1 hp o más) ( Fig. I0-5). Los motores portátiles de un caballo de potencia o menor, que pueden enchufarse en receptáculos de 15 ó 20 amperes, son una excepción y no necesitan una protección separada contra sobrecarga. Otros, motores más pequeños que se usan en aparatos impar182

Fundamentos de instalaciones eléctricas

PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA ENTRE LA FUENTE Y EL MOTOR CONTROLADOR DEL MOTOR CON RELEVADOR DE SOBRECARGA

Protección contra sobrecarga.

ta nte s, por lo genera I tienen una p rote cció n contra sobrecarga interconstruida que consiste en un elemento sensible al calor que desconecta el motor si la temperatura se eleva demasiado. Estos motores están marcados con la leyenda PROTEGIDOS TÉRMICAMENTE (THERMALL Y PROTECTED) en su placa de características. El elemento sensible al calor de estos motores se puede montar de nuevo una vez que el motor se ha enfriado. Entonces se puede arrancar el motor una vez más. Esto se debe hacer sólo después de que se ha determinado la causa de la sobrecarga y se ha corregido el problema. En la gran mayoría de los casos, se encontrará que la sobrecarga es el resultado de cojinetes gastados, ya sea en el motor o en el aparato que está impulsando. Los cojinetes gastados pueden provocar flexiones en los árboles y engranes. La carga adicional resultante provoca el sobrecalentamiento del motor. Los motores grandes requieren dispositivos especiales de arranque conocidos como controladores y deben satisfacer requisitos especiales en su instalación. Esto se encuentra más allá del propósito de este libro que versa sobre instalaciones eléctricas residenciales; sin embargo, los cubre el Artículo 430 del NEC.

• FUSIBLES• Los fusibles proporcionan la protección contra sobrecorriente agregando una cinta metálica en serie con el alambre caliente de un circuito. La cinta metálica tiene un punto de fusión bajo. El tamaño de la cinta metálica determina cuánta corriente puede fluir antes de que se caliente hasta llegar al punto de fusión. Ésta es la capacidad nominal en amperes del fusible. La corriente nominal puede fluir por la cinta metálica indefinidamente. Cuando fluye una cantidad de corriente mayor, la cintase calienta y se funde; esto abre el circuito.

Características de los fusibles La corriente que puede fluir por un fusible sin que la

cinta se funda es la capacidad nominal en amperes del mismo. Ésta es la capacidad nominal más importante al seleccionar los fusibles para los circuitos residenciales. No obstante, los fusibles tienen otras características con las que debe familiarizarse el electricista. U na de éstas es la capacidad nominal de voltaje del fusible. La capacidad nominal de un fusible debe ser igual a, o mayor que, el voltaje del circuito que va a proteger. La capacidad de voltaje es aquélla que tiene un fusible para extinguir el arco que se presenta cuando se funde y para mantener un circuito abierto después de que el elemento se funde, evitando la formación de un arco a través del espacio abierto que deja ese elemento. Las capacidades estándar de los fusibles son 600 volts, 300 volts, 250 volts y 125 volts. Se pueden utilizar fusibles que tengan capacidades de voltaje superiores que el del circuito, pero nunca menores. Otra medida del comportamiento de un fusible se llama capacidad nominal de interrupción. Como se hizo notar con anterioridad, cuando ocurre un corto circuito, la intensidad de la corriente puede ser cientos o incluso miles de veces mayor que la corriente normal. El fusible debe poder reaccionar a esta onda de corriente y operar en forma apropiada para abrir el circuito. La corriente máxima de corto circuito que puede fluir en el punto en el que las líneas de potencia entran a un edificio queda determinada por la corriente máxima que se puede extraer de las líneas de la compañía que suministra el servicio. La corriente típica de corto circuito de los transformadores de la compañía va desde 25 000 hasta 75 000 amperes. La mayor parte de los fusibles que listan los Underwriters' Laboratories tienen capacidades nominales de interrupción iguales a, o mayores que, estos valores. Esta caracteristica se abrevia AIC, por amperes interrupring,cu!rent (corriente de interrupción en amperes). La coíl:iente máxima de corto circuito en otros puntos de una instalación eléctrica residencial es aproximadamente de 10 000 amperes.

El NEC requiere que todos los dispositivos de protección contra sobrecorriente sean capaces de abrir uncircuito antes de que se pueda producir un daño extenso en sus componentes. En los circuitos de corriente alterna, la onda máxima de corriente se presenta en el siguiente medio ciclo después de que ocurre el corto circuito. Para proteger los demás componentes del circuito, los fusibles deben abrirlo en menos de medio ciclo. Muchos fabricantes especifican la corriente pico que dejan pasar, en amperes, o el tiempo de corte, en fracciones de ciclo (Fig. 10-6). Menos de un cuarto de ciclo, o aproximadamente 4/1 000 segundo (4 milisegundos), limitará la corriente de corto circuito a valores aceptables.

Tipos de fusibles La cinta de metal que se funde -el elemento fusiblese encierra en varios tipos diferentes de envolturas para su inserción en el circuito. TAPONES FUSIBLES • Estos fusibles tienen un casquillo roscado como base (conocida como "base Edison"), como una lámpara incandescente estándar (Fig. 10-7). Estos fusibles se introducen en un circuito atorn11lándolos en un alojamiento roscado (portafusible). La parte superior del tapón tiene una tapa transparente, para que pueda verse el elemento fusible. Se puede localizar un fusible que se abre (un fusible "quemado") en un tablero por la decoloración o empañamiento de esta ventana (Fig. 10-8). Los tapones fusibles que se usan en las residencias se clasifican como de 15, 20, 25 y 30 amperes. Se pueden utilizar en cualquier instalación existente en la que el voltaje a tierra no sea mayor que 150 volts. (Las instalaciones con tableros nuevos deben usar fusibles tipo S, los cuales se describen a continuación.) Por lo tanto, se pueden usar estos fusibles en un servicio de 120/240 volts, porque el voltaje a tierra es de 120 volts.

CORRIENTE DE - - - - CORTO CIRCUITO __.S! EL CIRCUITO NO ESTA PROTEGIDO

LIMÍTE DE CORRIENTE EL FUSIBLE SE ABRE

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\OCURRE CORRIENTE NORMAL

Figura 10-6.

EL CORTO CIRCUITO

CORRIENTE NORMAL

OCURRE EL CORTO CORAi ENTE QUE CIRCUITO SE DEJA PASAR

Curva de corriente que deJ a pasar el fusible. Protccc10n contra sohrccorrie nte

183

ESLABÓN FUSIBLE

EL ELEMENTO FUSIBLE PROTEGE CONTRA EL PELIGRO DE LOS CORTOS CIRCUITOS

CAPACIDAD NOMINAL

LA SOLDADURA PROTEGE CONTRA LAS INTERRUPCIONES INNECESARIAS CUANDO ARRANCAN LAS LAVADORAS U OTROS MOTORES

Figura !0-7.

Tapón fusible.

Figura 10-9. Sección transversal de un fusible con retardo. Fusibles tipo S (no confundibles). Estos fusibles tienen la característica de retardo que acaba de describirse pero, además, cuentan con un diseno mecánico que evita la posibilidad de que los fusibles de gran tamaño se introduzcan en circuitos diseñados para una capacidad menor (Fig. 10-10). Los fusibles tipo S pueden sustituir a cualquier tapón estándar en los tableros. Cada fusible tipo S tiene un adaptador especial que sólo aceptará uno de igual capacidad. El adaptador se introduce en el portafusible, y está diseñado en tal forma que no puede sacarse, una vez que se introduce. Con el adaptador en su lugar, sólo un tamaño de fusible se puede introducir en ese portafusible. Esto evita una inserción accidental o deliberada de un fusible de mayor capacidad en cualquier circuito. Los fusibles tipo S se fabrican para 15, 20 y 30 amperes. Tanto los de 25 como de los de 30 amperes se puden usar con un adaptador de 30 amperes.

Figura 10-8.

Forma de ver los tapones fusibles quemados.

Fusible!.· con retardo. Con frecuencia se usan dos variaciones del tapón fusible estándar. Una es un fusible con retardo, di seña do para soportar una sobrecarga temporal sin quemarse (Fig. 10-9). Este tipo tiene un elemento fusible estándar que se abrirá con rapidez al recibir las ondas de corriente de corto circuito. A fin de suministrar un retardo con sobrecargas temporales, el extremo del elemento está empotrado en un bloquecito de soldadura. Un resorte está conectado al elemento fusible en el punto en el que se une al bloque de soldadura. El resorte está bajo tensión y asegurado a la caja del fusible. El punto de fusión de la soldadura determina el intervalo de tiempo en que el fusible soportará la sobrecarga y la magnitud de la misma. Cuando la soldadura se calienta lo suficiente como para ablandarse, el resorte libera el elemento fusible, abriendo el circuito. Los fusibles con retardo son especialmente útiles en circuitos que sirven aparatos grandes impulsados con motor. El fusible con retardo no se quemará durante el periodo de corriente intensa de arranque consumida por el motor. 184

Fundamentos de instaladoMs el~ctricas

CARTUCHOS FUSIBLES• Los cartuchos fusibles se fabrican con las mismas capacidades y caracteristicas que los tapones pero, además, se fabrican en tamaños diseñaBAÑO DE COLOR DE LA CAPUCHA PARA DIFERENCIAR LAS CAPACIDADES NOMJNALES DE CORRIENTE FUSIBLE

Figura 10-10.

Fusible 1ipo S.

dos para manejar una corriente mucho más alt'.l. Los cartuchos fusibles son el único tipo disponible para circuitos con capacidades nominales superiores a 30 amperes. Los cartuchos para ci re ui tos de JO a 60 amperes tienen contactos de regatón (Fig. 10-11). Por encima de 60 amperes, los fusibles tienen contactos de cuchilla (Fig. 10-12 ). Existen cartuchos fusibles con la característica de retardo en todos los amperajes ( Fig. 10-1 J). La longitud y diámetro de los cartuchos se incrementa paulatinamente con el amperaje. Esto limita, pero no elimina por completo, la posibilidad de reemplazar un fusible por uno de tamaño equivocado. Téngase cuidado de reemplazar los cartuchos quemados por nuevos del valor apropiado. Los cartuchos fusibles que se usan en las instalaciones residenciales no permiten ver el elemento fusible fundido, como sucede con los tapones. Los cartuchos se deben verificar con un probador de continuidad o un óhmmetro (Fig. l 0-14). Para hacer la verificación, se de be quitar del tablero el cartucho que se sospecha está quemado. Úsese siempre un sacafusibles para extraerlos del tablero (Fig. 10-15). Si por el fusible acaba de pasar una corriente intensa, o se acaba de quemar, puede estar lo suficientemente caliente como para causar una quemadura dolorosa. Algunos cartuchos fusibles se pueden volver a usar instalando un nuevo elemento en el cilindro. Desármese el fusible desatornillando uno de los casquillos de los

ESLABONES FUSIBLES EN LOS EXTREMOS

Figura l 0-13. retardo.

Sección transversal de un cartucho fusible con

Figura 10-11. Cartucho fusible con con tactos de regatón.

Figura 10-14. Comprobación de un cartucho fusible.

Figura 10-12.

Cartucho fusible con contactos de cuchilla.

extremos. Quítese lo que resta del eslabón quemado e introdúzcase uno renovable. Es importante apretar firmemente los tomillos de montaje cuando el nuevo eslabón se coloque en su lugar (Fig. 10-16). Si el montaje del eslabón queda flqjo puede provocar sobrecalentamiento en la terminal. Para resumir, los fusibles constituyen una manera sencilla, muy confiable y barata para contar con protección contra sobrecorriente. Los fusibles no tienen partes mecánicas que pueden fallar; no envejecen ni se desgastan. La úníca limitación importante que tienen es el tiempo y esfuerzo necesarios para reemplazarlos cuando se queman. Protección contra sobrecorriente

185

OFF

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SAC AFU SI BLES

Figura 10-J 5.

Uso de un sacafusibles.

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DESA TORNILLESE EL EXTREMO PARA INTRODUCIR EL ESLABÓN FUSIBLE REEMPLAZABLE

Figura 10-17.

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ESLABÓN FUSIBLE REEMPLAZABLE

Figura 10-16.

Cartuchos fusibles con es!a bón reemplazable.

• INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS DE CIRCUITO• Los interruptores a utomá tícos combinan las funciones de un apagador y un fusible, en un solo dispositivo. Dan protección contra sobrecorriente como lo hace un fusible y, además, proporcionan un medio para conectar y desconectar la potencia en el circuito. Cuando se instalan en el tablero de servicio, se ven muy semejantes a los apagado res ordinarios de volquete o a los de botón ( Fig. I0-17). 186

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Tipos de interruptores automáticos.

Los interruptores automáticos se encuentran con capa· cid ades nominales de 15 a 200 amperes, para uso residencial. Se fabrican en tamaños más grandes para aplicaciones comerciales e industriales. Estos interruptores, como los fusibles, también se clasifican respecto al voltaje y la corriente de interrupción. El mecanismo interno de los interruptores automáticos consta de una cinta bimetálica y de contactos accionados por resortes (Fig. l 0-18). La cinta bimetálica se hace con dos tipos diferentes de metal -como acero y broncefirmemente unidos cara a cara en caliente. La cinta actúa como un gatillo para mantener pegados los contactos. Cuando por el interruptor fluye más corriente que la nominal, el calor hace que los dos metales se dilaten en cantidades y proporciones diferentes, lo que provoca que la cinta se flexione (Fig. 10-19). Los contactos accionados por resortes se liberan y se interrumpe el flujo de corriente. También se pueden abnr los contactos moviendo el disparador de volquete hacia la posición de apagado. El cierre bimetálico requiere cierto tiempo para calentarse y disparar el interruptor hacia la posición de apagado; con esto se logra una característica de retardo. La mayor parte de los interruptores automáticos dejarán pasar una y una y media veces su corriente nominal durante un minuto aproximadamente, y tanto como tres veces su

TORNILLO DE AJUSTE

PESTILLO CERRADO LÍNEA DE ENTRADA

CONTACTOS ABIERTOS

OFF

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TORNILLO DE AJUSTE

PESTILLO ABIERTO POSICIÓN DE DISPARADO LINEA DE ·ENTRADA

Sección transversal de un interruptor auto-

corríen te nominal duran te 5 segundos. Esto da Iugar a un retardo suficiente como para que se use un aparato impulsado por motor, sin que se dispare el interruptor. El disparador manual de algunos interruptores automáticos del tipo de volquete tiene cuatro posiciones(Fig. 10-20). Bajo condiciones normales, el disparador manual está arriba. Al presentarse una condición de sobrecorriente, el disparador manual se mueve hacia una posición intermedia. Para volver a montar el dispositivo, se debe mover el disparador hacia abajo tanto como se pueda y, a continuación, regresarlo a la posición de encendido. Cuando se lleva a la posición de apagado en forma manual, se debe mover el disparador hasta que pase por la posición intermedia, hasta la posición de apagado. Otros tipos de interruptores automáticos sólo .tienen dos posiciones y se pue den hacer funcionar precisa·mente como un apagador de volquete, tanto para volver a 1111ontarlo como para hacerlo funcionar en forma manual. B NEC requiere que Ios interruptores a utomá tic os muesren con claridad si están en la posición de encendido o en de apagado. Los del tipo de volquete lo hacen con reas en las posiciones (ON-OFF). Los del tipo de botón tienen un indicador de encendido-apagado (ON-

CINTA BIMETÁUCA

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AL Cl~CUITO

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PUNTO DE CONTACTO

PUNTO DE CONTACTO FIJO

PUNTO DE CONTACTO MOVIBLE RESORTE

Figura I0-19.

PUNTO DE CONTACTO MOVIBLE

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ACCIÓN DE RESPOSICIÓN'

Figura I0-20. Posiciones del disparador manual de un interruptor automático. Protección contra sobrecorrien te

18 7

OFF) visible a través de una abertura que se encuentra en la tapa anterior.

• PROTECCIÓN DEL CIRCUITO POR FALLA DE CONEXIÓN A TIERRA• Hablando estrictamente, la protección por falla a tierra no es una protección contra sobrecorriente. Las fallas a tierra pueden provocar trayectorias de fuga para pequeñas cantidades de corriente y, sin embargo ser extremadamente peligrosas. Un corto circuito se define como una trayectoria de baja (o cero) resistencia para el flujo de la corriente. La trayectoria puede estar entre e! alambre caliente y la línea de tierra de la energía, o bien, entre el alambre caliente y cualquier punto conectado a tierra. Sin embargo, un corto circuito no necesariamente es una trayectoria de baja resistencia. También pueden ocurrir cortos circuitos con alta resistencia. Por lo general, en estos casos se habla de trayectorias de fuga porque la cantidad de corriente es pequeña. Recuérdese, por lo visto en el capítulo sobre seguridad, que no se requiere un flujo de corriente intenso para que un choque eléctrico sea fatal. Una cantidad tan pequeña como 1/10 ampere ( 100 mi!iamperes) puede provocar un choque fatal. Sin embargo, esto puede suceder sólo si la víctima se encuentra en contacto con tierra o con un conductor conectado a tierra. Por ejemplo, si una secadora eléctrica para pelo tiene una rotura en e! aislamiento cerca de la clavija en su cordón, la corriente puede fluir por la rotura hacia cualquier punto a tierra. En los cuartos de baño, muchos puntos expuestos como los grifos, lavabos metálicos y, a menudo, molduras metálicas decorativas son puntos posibles hacia tierra. Una persona que haga contacto entre cualquiera de estos puntos y el alambre expuesto en la rotura puede recibir un choque (Fig. 10-21 ). La severidad de un choque depende tanto del tiempo que transcurre pasando la corriente como de la magnitud de esa corriente. Un choque de 20 a 30 miliamperes, aunque por debajo del nivel fatal, puede provocar parálisis muscular, de modo que la víctima no pueda soltar el conductor vivo. Este pequeño aumento en el flujo de la corriente no basta para que se dispare un interruptor automático o se queme un fusible. Bajo estas condiciones, seguirá pasando la corriente y quizá provoque una lesión seria. Se han desarrollado dispositivos conocidos como interruptores de circuito por falla a tierra (abreviado ICFT-GFCI por su nombre en inglés groundfault circuit intern.pters-) para proteger contra este tipo de riesgo de choque eléctrico. En las construcciones nuevas, 188 Fundamentos de instalaciones eléctricas

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RUPTURA EN EL AISLAMIENTO DEL CORDÓN !CONTACTO SECADORA DE PELO

GRIFO DE AGUA FRIA

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Figura l 0-2 l.

Falla a tierra de un a para to e I éctrico.

el NEC requiere que se instale protección con GFCI en todos los circuitos para contacto de 120 volts, 15 y 20 amperes, en exteriores y en cuartos de baño y cocheras. También existen requisitos especiales para GFCI en e! Código respecto a albercas, fuentes, marinas, botes y vehículos recreativos.

Características de las fallas a tierra Para comprender en qué forma protegen los GFCI, consideremos lo que sucede en un circuito cuando se presenta un corto circuito de alta resistencia hacia tierra (conocido como falla a tierra). Bajo condiciones normales el flujo de corriente en cualquier circuito de dos alambres es exactamente igual en el alambre caliente y la tierra de la energía que tiene aislamiento blanco o gris. Al presentarse una falla a tierra, la corriente puede seguir dos trayectorias, la tierra de la energía y la trayectoria de la falla. Como en cualquier circuito de resistencias en paralelo, la corriente se dividirá, siendo más intensa a través de la resistencia más baja, y viceversa. En el ejemplo que se acaba de describir, cuando el usuario dio lugar a un camino para la corriente que salí a por la rotura en el aislamiento hacia un punto a tierra, la corriente podía fluir a través del aparato (la secadora de pelo) hacia la tierra de la energía y también a través de la falla (el usuario) hacia el punto a tierra (Fig. 10-22). Esta segunda trayectoria requirió un incremento en el flujo de corriente en el alambre caliente. El flujo de corriente en el alambre caliente y en e1de la tierra de la energía en ton ces ya no fueron iguales. Este desequilibrio en el flujo de la corriente que res u1ta de una falla a tierra es detectado por GFCI y hace que el circuito se abra antes de que se puedan producir lesiones serias.

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RUPTURA EN EL AISLAMIENTO

SECADORA DE PELO

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TRAYECTORIA A TRAVÉS DEL

CUERPO DEL USUARIO

GRIFO U OTRA /TIERRA

Fígura 10-22.

Flujo de corriente en una falla a tierra.

Cómo trabajan los GFCI Los G FCI contienen un transformador diferencia 1, un sensor y un módulo de prueba, y un interruptor magnético (Fig. 10-23). El transformador diferencial consta de un devanado secundario circular con núcleo de hierro. Los conductores de potencia del circuito actúan como el primario del transformador diferencial. Estos conductores pasan por el centro del núcleo circular. Cuando fluye corriente en un conductor, se crea un campo magnético alrededor del mismo, siendo la intensidad del campo proporcional a la intensidad de la corriente. Cuando la corriente en ambos conductores es igual, el campo alrededor de cada conductor es igual y opuesto. Los campos se cancelan y no fluye corriente en el secundario. Cuando la corriente en el alambre caliente se hace mayor que la que circula en la línea de tierra, el campo de aquél se hace mayor y se induce corriente en el secundario del diferencial. Esta salida del secundario es detectada y amplificada por el sensor del circuito y el módulo de prueba. La salida del módulo activa un interruptor magnético que corta la energía que va hacia la carga. Un desequilibrio tan pequeño como 4 a 6 miliamperes provocará el corte. Los GFCI también contienen un circuito de prueba para verificar la operación del módulo y el apagador.

Tipos de GFCI Existen tres tipos de GFCI, todos con algunas características comunes. Cuentan con un botón de prueba para simular una condición de fuga y verificar que ocurra la desconexión apropiada. Un control para volver a mon-

tarlo restablece el flujo de la corriente después de haber provocado un disparo de prueba o de tener una falla a tier.ra real. Tienen también una indicación visible del disparo por medio de una luz o por la posición del control de reposición. Por lo general los fabricantes recomiendan que se prueben los GFCI después de su instalación y, de ahí en adelante, una vez al mes. Los G FCI se fabrican con diversas capacidades de corriente y voltaje. La capacidad de I G FCI de be ser el correspondiente al circuí to en el que se instala. La forma más simple de protección por falla a tierra no requiere instalación especial. Consiste en una pequeña unidad rectangular con patas de clavija estándar en la parte posterior ( Fig, 10-24 ). Basta con enchufar la unidad en el contacto. En el frente de la unidad se encuentran los botones de prueba y de reposición y uno o dos contactos para 3 patas. Cualquier aparato que se enchufe en e! contacto tiene protección por falla a tierra. Esta unidad no tiene efecto alguno sobre cualquier otro contacto o dispositivo del circuito. Estos dispositivos se encuentran en el comercio tanto para circuitos de dos alambres y 120 volts como para tres alambres y 120/240 volts, con capacidades de corriente hasta de 30 amperes. Tienen la ventaja de la sencillez y lo portátil, pero si muchos contactos requieren protección por falla a tierra, el uso de estas unidades en todos seria muy costoso. A fin de contar con protección por falla a tierra para varios contactos en el mismo circuito en forma más económica, se instala otro tipo de unidad GFCI en una caja de conexiones, en lugar de un contacto estándar (Fig. 10-25). Este dispositivo proporciona protección por falla a tierra no sólo a los aparatos que se enchufen en él, sino a todos los que se enchufen entre él y el extremo del circuito derivado. Estos contactos se conocen como unidades con "alimentación a través". En el capítulo 13 se dan los detalles para elegir una ubicación y la instalación de RELEVADO A

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SENSOR Y MÓDULO DE PRUEBA

TRANSFORMA DO A DIFERENCIAL

Figura 10-23.

Circuito de un GFCI. Protección contra sobrecorriente

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Figura J0-24.

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estas unidades. Estos G FCI se ajustan a cualquier caja de registro con 1 1/2 pulgadas (3.8 cm) de profundidad. Se 190

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura J0-26.

Unidad decombinación para tablero de servicio.

encuentran para circuitos de dos a la m bres y 120 volts, de 15 o 20 amperes.

Para tener una protección completa por falla a tierra en cualquier circuito, se fabrican unidades combinadas que incluyen, en un solo dispositivo, tanto la protección contra sobrecorriente, mediante un interruptor automático, como la protección por falla a tierra. Estas unidades se puden colocar en los tableros de servicio (Fig. 10-26). (En el capítulo que sigue se describen los tableros de servicio.)

Estos GFCI tienen un conductor blanco de cola de cerdo que debe conectarse a una terminal neutra en el ta ble ro de servicio. También se debe conectar a la unidad el conductor de tierra de la energía del circuito. Los GFCI de combinación se fabrican para circuitos de dos alambres y 120 volts y tres alambres y 120/240 volts, en capacidades de 15 a 30 amperes.

• PREGUNTAS DE REPASO• l. ¿Por qué resulta conveniente que los dispositivos de

protección contra sobrecorriente permitan el paso de sobrecargas moderadas por corto tiempo, sin cortar la potencia hacia un circuito? 2. ¿Por qué es necesario que los dispositivos de protección contra sobrecorriente desconecten con rapidez la energía que va hacia un circuito cuando se presentan ondas de corriente extremadamente grandes? 3. ¿Cuál es la diferencia principal entre una condición de sobrecorriente y una de sobrecarga? 4. Además de una capacidad nominal de corriente, los fusibles tienen una capacidad nominal de voltaje. ¿Por qué?

7. ¿Cuál es la ventaja al usar fusibles tipo S? 8. Los interruptores automáticos de circuito dan protección contra sobrecorriente combinada con otra función necesaria. ¿Cuál es la segunda función? 9. ¿Qué indica si un interruptor automático se ha disparado o no, desconectando la potencia en el circuito?

JO. ¿Qué es una falla a tierra? 11. ¿Por qué se necesita una protección especial contra las fallas a tierra? -

5. ¿Qué ventaja especial tienen los tapones fusibles sobre los cartuchos?

12. Los GFCI detectan el flujo desbalanceado de corriente en una línea caliente y una tierra de la energía. ¿Cuáles dos principios eléctricos básicos se aplican para detectar este desequilibrio?

6. ¿Cuál es el nombre del tipo de fusible que proporciona las características que se mencionan en la pregunta I?

13. ¿Cuál artículo del NEC especifica las ubicaciones en los hogares(unidades habitacionales)quedeben contar con •protección por falla a tierra en el circuito?

Protección contra sobrecorriente

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11 ENTRADA DE SERVICIO

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•INTRODUCCIÓN• El lugar en donde las líneas de la compañía que suministra la energía eléctrica se derivan para realizar la conexión al sistema eléctrico de un edificio se llama entrada de servicio. La entrada de servicio tiene cuatro partes principales. La parte uno es la terminal de derivación. Este es el punto en don de la !ín eas de potencia que vienen del pos te se sujetan al edificio. Cuando se usan líneas aéreas, este punto debe estar lo suficientemente alto arriba del suelo como para dejar un daro adecuado para los peatones y vehículos, y para satisfacer los requisitos de los reglamentos locales. Este punto de conexión también debe ser capaz de soportar el viento y las inclemencias del tiempo. En algunos lugares, las líneas que van de! polo al edificio se llevan subterráneas; esto reduce los problemas del viento y del estado del tiempo, pero requiere una protección especial contra la humedad. Las líneas que van de un poste a un edificio se llaman línea de servicio, si son aéreas, y ramal de servicio, si son subterráneas. La generación y distribución de la energía eléctrica es un negocio. Los usuarios deben pagar por recibir esa energía. Entonces, para poder hacer ese cobro, se debe medir la potencia consumida. La segunda parte en una entrada de servicio es un medidor para registrar la potencia usada durante cierto periodo. Para fines de protección y por conveniencia al suministrar el servicio, debe contarse con una manera para desconectar toda la energía eléctrica en un edificio. La parte tres de la entrada de servicio es un interruptor principal de desconexión que se instala con ese fin. El cable, apagadores, contactos, artefactos y aparatos que constituyen un sistema eléctrico se alambran en grupos llamados circuitos. La potencia que entra debe dividirse a fin de suministrar las cantidades apropiadas de energía a cada circuito. Esta división de la potencia se lleva a cabo por medio del cuarto elemento en la entrada de servicio, el tablero de servicio. Este es el punto en el que se originan todos los circuitos separados. El tablero de servicio también es el lugar en el que se instalan los dispositivos de protección contra sobrecorriente, con el fin de estar a salvo de choques eléctricos e incendios. En muchos aspectos, la entrada de servicio es la parte más importante de una instalación eléctrica; es la fuente de toda la potencia eléctrica del edificio y el punto en el que se lleva a cabo la desconexión automática de seguridad. La instalación de la línea de servicio que va del poste al edificio por lo común es responsabilidad de la compañía que suministra la energía. Toda la instalación restante de la entrada de servicio la llevan a cabo los electricistas que realizan el alambrado del edificio. Los tipos y capacidades del equipo de la entrada de servicio se determinan con base en las reglamentaciones locales, las reglas de la

compai\ía y el nivel esperado de potencia que consumirán los residentes del edificio. En este capítulo se da todo aquello que debe considerarse al instalar cada parte de la entrada de servicio, qué función desempeña cada una de las partes y qué cálculos se hacen al planear las entradas de servicio.

• DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA DE CA• En el capítulo 2 se aprendió que se pueden utilizar los transformadores para cambiar los niveles de voltaje y de corriente en los circuitos de ca. Los transformadores elevadores elevan e! voltaje y reducen la corriente. Los transformadores reductores invierten el proceso; se baja el voltaje y se incrementa la corriente. La potencia (el voltaje multiplicado por la corriente) permanece aproximadamente igual en los devanados primario y secundario de los transformadores de elevación y reducción. Es la relación entre voltaje y corriente la que cambia. Nótese que la potencia inducida en los devanados secundarios del transformador es aproximadamente igual a la potencia en el arrollamiento primario, pero no es exactamente igual a ella. Los transformadores, como otros dispositivos eléctricos, no son 100% eficientes; se tienen algunas pérdidas. Sin embargo, los transformadores actuales se encuentran entre los aparatos eléctricos más eficientes, de modo que las pequeñas pérdidas son más que sobrepasadas por las ventajas de transmisión de elevar y reducir los niveles del voltaje. Las estaciones generadoras de energía eléctrica producen potencia para grandes zonas. La potencia generada debe ser transmitida a través de largas líneas hasta llegar al usuario final. Se sabe que todos los conductores ofrecen cierta resistencia al paso de la corriente. Esta resistencia provoca una caída en el voltaje, conocida como la caída Ir. a través de las líneas de transmisión. Un ejemplo sencillo mostrará cómo se puede reducir esta pérdida en la línea por la acción del transformador. Un generador de 100 watts tiene una salida de 100 watts a I ampere. Si esta potencia se transmite a una distancia de 2 millas (3 .2 km aproximadamente) a lo largo de dos conductores que tienen una resistencia de 5 ohms por mil\a, la resistencia total de la línea es de 20 ohms; esto conduce a una caída IR de 20 volts. La potencia disponible al final de la línea es 80 volts a I ampere, es decir, 80 watts. Se han desperdiciado 20 watts en la transmisión. Si se aplica ta salida del generador a un transformador elevador de 1O: 1, la potencia en su secundario es 1 000 volts a 0.1 ampere. Cuando se lleva a lo largo de las mismas líneas, la potencia en esta forma conduce a una caída IR de 2 volts (20 ohms 0.1 ampere). La potencia disponible al final de la línea es 998 Entrada de servicio

193

volts a 0.1 ampere, es decir, 99.8 watts. Sólo se han perdido 0.2 watt de potencia. Para mantener las pérdidas de potencia en la transmisión a nivel práctico más bajo, las compañías generan la nes establecidas por la compañía que suministra la eramal (acometida) debe ser !o más corta posible. Las 750 000 volts) y, a continuación, la envían por las líneas de alta tensión que, con frecuencia, el lector ha visto en las zonas rurales. A medida que se acerca a los pueblos y ciudades, se aplica una vez más la acción del transformador para reducir el voltaje. La reducción se lleva a cabo paso a paso, en lugar de en uno sólo, de modo que se pueda mantener el nivel práctico más alto de voltaje lo más que se pueda. La reducción final del voltaje se realiza en los transformadores de la línea montados en los postes que llevan la potencia hasta el usuario final (Fig. 11-1). En muchas partes, las líneas de potencia son subterráneas. Por supuesto, en estos lugares no son visibles las líneas ni los transformadores, pero el esquema de distribución es el mismo. El último transformador reductor de los postes reduce el voltaje hasta el nivel que se usa en los cables, apagadores, contactos y artefactos instalados en las residencias. En la mayor parte de los lugares, este nivel de la potencia es de 120/240 volts a una frecuencia de 60 Hz. Esta potencia se lleva del transformador de poste hacia el edificio por medio de tres alambres: dos alambres calientes y uno neutro (Fig. 11-2).

ALAMBRE CALIENTE ALAMBRE NEUTRO

240 V

120 V

A LA TERMINAL DE DERIVACIÓN EN LA CASA

Figura J 1-2. Energía eléctrica desde el transformador de poste hasta el usuario final.

• LA ENTRADA DE SERVICIO • Reglamentaciones

-

ESTACIÓN GENERADORA DELA COMPAJ\IIA

TRANSFORMADOR ELEVADOR

LINEAS DE TRANSMISIÓN DE ALTA TENS!ÓN 220000 VOLTS

i,.,

TRANSFORMADOR REDUCTOR DE SUBESTACIÓN

12 000 A 25 000 VOLTS

TRANSFORMADOR DE POSTE

120/240 VOLTS A LA TERMINAL DE DERIVACIÓN

Figura 11-1. Distribución de la energía eléctríca desde el generador hasta el poste.

194

L_

La ubicación, construcción y alambrado en la entrada de servicio debe estar de acuerdo con las reglamentaciones establecidas por la compañía que suministra la energía, así como con los códigos y reglamentaciones de construcción y eléctricos del lugar (Fig. 11-3). La mayoría de las compañías especifican que la línea de servicio o ramal (acometida) debe ser lo más corta posible. Las líneas que vienen del trasformador de poste deben ir hacia el punto más próximo del edificio que van a servir. Se instala una línea de servicio por cada residencia, aun cuando el edificio pueda albergar varias familias, y se instalará un medidor por cada una de ellas. Los edificios que requieran más de una forma de la potencia pueden tener varias líneas de servicio. Muchas compañías instalan líneas de servicio aéreas sin costo alguno para el usuario, pero requieren que éste pague todo o parte del costo si se llevan a cabo conexiones de servicio subterráneas. Por supuesto, se pueden hacer excepciones a éstas y a otras reglas, cuando existe alguna buena y suficiente razón para algún otro arreglo. Es importante analizar cualquier requisito especial de la

Fundamentos de instalaciones eléctricas

--

--

-- ·--

----------

TERMINAL DE DERIVACIÓN

PORT AA IS LA DOR

LÍNEA DE SERVICIO (ACOMETIDA)

CONDUIT PARA LOS

~~11:::!!::=---------- ALAMBRES DE LA ENTRADA DE SERVICIO

'f
-

ALAMBRE DE TIERRA SÓTANO

~

MEDIDOR DEL AGUA

TUBERÍA METÁLICA DE AGUA FRÍA

Figura 11-3.

Entrada de servicio residencial.

entrada de servicio con los representantes de la compañía lo más que se pueda antes de llevar a cabo la instalación real. Los cambios en la ubicación de la entrada de servicio, la ubicación del medidor y la longitud y ubicación de las líneas de servicio pueden requerir permiso de las autoridades municipales de construcción y zonificación, así como de la compañía.

Alambrado Los cables que se utilizan más a menudo para el alam-

brado de la entrada de servicio son los tipos SEC o SER. El SEC (service entrance concemric -concéntrico para entrada de servicio-) consta de un conductor neutro trenzado, arrollado alrededor de los conductores del alambre caliente, con aislamiento rojo y negro. (Fig. 11-4). Un forro duro y resistente a las inclemencias tiempo cubre al conductor neutro. El SER (service en trance round- redondo para entrada de servicio -) tiene también un forro duro y resistente a las inclemencias del tiempo (Fig. 11-5). El SER contiene dos conductores de alambre caliente con aislamiento negro, Entrada de servicio

195

CINTA PARA CABLE

t

/

ENVOLTURA PVC RESISTENTE A LA LUZ SOLAR

'

\AISLAMIENTO DE POLIETILECONDUCTOR NO DE ENLACE CONCÉNTRICO CRUZADO Y COLORES SEGÜN El CÓDIGO

,.

i

/

\

ENVOLTURA PVC RESISTENTE A LA LUZ SOLAR

CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DESNUDO

AISLAMJENTO DE POLIETILENO DE ENLACE CRUZADO Y COLORESSEGÜN EL éODIGO.

Figura 11-4. Cable concéntrico para entrada de servicio. (General Cable Corporation)

Figura 11-5. Cable redondo para entrada de servicio. ( General Cable Corporation)

un conductor neutro con aislamiento blanco o gris y un conductor trenzado desnudo. Si se u ti liza co ndui t para el alambrada de la entrada de servicio, todos los accesorios deben ser herméticos (Fig. 11-6). Se puede usar alambre tipo TW o equivalente para las conexiones eléctricas.

los demás dispositivos y estuches que se usen en esa entrada. En todos los demás casos, el cable debe estar soporta al menos cada 4 1/2 pies (1.40 m aproximadamente). El conduit intermedio y la TEM se deben soportar dentro de los 3 pies (90 cm aproximadamente) de distancia de la terminal de derivación y otros dispositivos, y, en los demás casos, al menos cada 10 pies (3 m). El soporte del conduit rígido depende del diámetro del mismo. Consúltese la tabla 347-8 del NEC.

Procedimiento de instalación

,,·

COBRE RECOCIDO TRENZADO

COBRE RECOCIDO TRENZADO

El procedimiento general para la instalación de la entrada de servicio requiere que todo el alambrado y accesorios necesarios hasta la terminal de derivación (a veces llamada cabezal de servicio) lo lleve a cabo el contratista de la instalación eléctrica de! edificio. Entonces, !os inspectores de la compañías o de alguna otra autoridad verifican la instalación. Si es satisfactoria. el personal de la compañía instala la línea de servicio (acometida) y hace las conexiones a los conductores del cable de la entrada de servicio. El contratista que realiza la instalación del edificio instala un dispositivo para conectar el medidor, como parte de la entrada de servicio. Una vez que las líneas de entrada quedan en su lugar y se han llevado a cabo y pasado satisfactoriamente todas las inspecciones, el personal de la compañía instala un medidor y da entrada a la energía eléctrica al edificio. Los materiales que se usen en la entrada de servicio se determinan a través de las especificaciones eléctricas del edificio, los requisitos de las reglamentaciones del lugar y las reglas de la compañías que suministra el servicio. En algunos casos, otras ramas de la construcción pueden ser responsables de parte del trabajo, en particular si se necesita montar un poste o madero para colocar la línea de servicio a la altura requerida. La instalación de otras partes de la entrada de servicio sigue las reglas generales del NEC y la buena práctica del ramo. El cable de la entrada de servicio debe estar sooortado dentro de las 12 pulgadas (30 cm aproximactan;iente) de distancia de la terminal de derivación y todos 196

Fundamentos de instalaciones eléctricas

CABLE DE LA ENTRADA DE ----11r-, SERVICIO

MEDIDOR

y

TABLERO DEL MEDIDOR

CONDUIT----r

CONDULET

TABLERO DE SERVICIO

Figura 11-6.

Conduit de la entrada de servicio.

Los portamedidores se deben sujetar firmemente al edificio. En construcciones de madera, el portamedidor se debe colocar en un montante. En edificios de mampostería, se puede utilizar cualquiera de los sujetadores que se describen en el cap1tulo 7. Los tableros de servicio generalmente se montan en las paredes de los sótanos. Una vez más, es posible utilizar sujetadores para mampostería. Los tableros de servicio que se instalen arriba del nivel del piso pueden colocarse en montantes.

• LÍNEA DE SERVICIO (ACOMETIDA) • La línea de servicio se pude sujetar al edificio de varias maneras. El NEC especifica que los conductores para servicio de 120/240 volts debe quedar a JO pies (3 m) arriba del nivel del piso, en el punto en el que se sujeta al edificio. Si un edificio tiene dos pisos o más, por lo general las líneas se pueden sujetar directamente a la estructura (Fig. 11-7). Para edificios de una sola planta, puede ser necesario instalar un mástil de tubería de acero galvanizado o un madero sobre ellos con el fin de obtener el claro requerido sobre el piso (Fig. 11-8). El NEC y la mayor parte de los códigos de cada lugar requieren un claro mayor hacia arriba cuando las líneas de servicio cruzan calles y caminos. En la figura 11-9, que se reproduce tomada de una reglamentación regional, se ilustran BASTIDOR DE AISLADORES

LAZO DE GOTEO CABLE SEG GRAPA EN FORMA DE U

CAJA DEL MEDIDOR

Figura 11-7. cio.

Línea de ser vi cío (acometida) conectada al ed ifi-

otros requisitos respecto a los claros. Los claros que se muestran están de acuerdo con el NEC (Sección 230-24). Las líneas de servicio se pueden sujetar al edificio o a un madero por medio de aisladores individuales o agrupados que se atornillan (Fig. 11-10). Si se sujetan directamente a un edificio con estructura de madera, el aislador se debe asegurar a un montante (Fig. 11-11 ). Si se utiliza un tubo de acero para obtener el el aro requerido res pecto al piso, se debe colocar una grapa al tubo con el fin de asegurar las líneas de potencia. Algunas reglamentaciones pueden requerir que el tubo se arriostre si se extienden más de 1 pie (30 cm) arriba del tejado. Se monta una terminal de derivación sobre el edificio, tubo o madero arriba del nivel de la conexión del colgante de servicio. Los conductores del cable de la entrada de servicio se extienden hacia afuera de la terminal de derivación. Cuando se completa la instalación de la entrada de servicio y se ha pasado la inspección, tanto por los inspectores de la construcción como de la compañía, los conductores del cable de la entrada de servicio se empalmarán a la línea de servicio (acometida). Esta conexión por lo común la hace el personal de la compañía. Los conductores de la línea de servicio deben ser los suficientemente largos como para pocl er hacer Ios 1azos de goteo en la terminal de servicio (Fig. 11-12). Los lazos de goteo evitan que el agua fluya a lo largo del alambre hacia la terminal de derivación.

• PORTAMEDIDOR • Los medidores que miden !a energía eléctrica consumida dJirante un cierto periodo son suministrados por la compañía 4.ue la genera y distribuye. El contratista de la obra eléctrica debe colocar un dispositivo en el que se pueda montar el medidor ( Fig. 11-13). Se utilizan medidores para enchufar para que puedan quitarse y reemplazarse con rapidez, si es necesario. Para servicio residencial hasta 200 amperes, los medidores se conectan en serie, es decir, toda la potencia consumida debe pasar por el medidor. El porta medidor se puede colocar en el interior o el exterior. según lo especifique la compañía. En la mayor parte de los lugares, los medidores residenciales se localizan en el exterior. Por supuesto, los medidores resisten !a intemperie y al colocarlos en el exterior se facilita su lectura. Los requisitos generales para la instalación del portamedidor son los mismos, sean para interior o exterior. El portamedidor debe quedar al nivel de tos ojos. Por lo general esto se interpreta como entre 4 y 6 pies ( 1.20 y 1.80 m) arriba del nivel del piso. Las quijadas del portamedidor deben quedar en una vertical verdadera; deben verificarse con una plomada para asegurarse que queden en la posición apropiada. Debe haber al Entrada de servicio

197

10 pies min. arriba del piso tubo de acero ga•.l~va=n~i=z=a=d:ºJ=~WPl\f=ra!a=== de 3 pulg. _

terminal de derivación ----..--.

perno de 5/8 pulg, pasado a través del cabrio del tejado, con placa de acero o arandela grande en ambos lados

poi ín de 4 pulg por 4 pulg mín.

1 pie sin riostra

4 pies con riostra

pernos en U apoyados, con placa metálica. de 1/2 pulg

oerno en U de 1/2 pulg, pasado a través del cabrio del tejado, apoyado. con placa metálica

-

3 pies min.

4 piesmin

doble montante cable de la entrada de servicio !ipo SE

acero laminado en frío de 1 pulg por 1/4 pulg

f>-- cable de la entrada de servicio tipo SE: siempre que se tenga un conducto proyectado hasta e pies arriba del piso

DETALLE DE LA RIOSTRA Figura 11-8.

Instalación del poste o madero para !a línea de servicio. (La ilustración se tomó del Code Manualfor the New York State

Building Construction Code y se publica con autorización.)

3 pies mín. cuando ....---- no se pueda caminar arriba del tejado

3 pies min. de cualquier parte de una ventana, excepto cuando los conducto res están arriba de la misma

12 pies min. arriba de las avenidas residenciales

1Opies m/n. arríba de cualquier plataforma o proyección

1Opies m ín. arriba del píso Figura 11-9.

Claros para la línea de servicio aérea. (La ilustración se tomó del Code Manualfor the New York State Building

Construction Code y se publica con autorización.)

198

18 pies min. arriba de las calles públicas, avenidas comerciales y callejones

Fundamentos de instalaciones elfctricas

CONDUIT QUE VIENE DE LA TERMINAL - - - DE DERIVACIÓN

ALAMBRE NEUTRO

Figura I l-1 O.

Ai si ad ores para línea de servicio. BASE DEL MEDIDOR CONDUIT HACIA EL INTERRUPTOR

7

Figura 11-13.

TORNILLO

AISLADOR

Figura I l-11. Aislador conectado
LAZO DE GOTEO

Figura 11-12.

Portame
Lazo de goteo en la terminal de derivación.

menos 3 pies (90 cm) de espacio libre al frente del medidor. La capacidad de los porta medidores es de 125 amperes y 200 amperes. El portamedidor debe ajustarse o exceder el scrvi e io que va a suministrarse. Los porta m ed idores para el servicio común de tres alambres con 120/240 volts tiene cuatro quijadas para conectar un medidor para enchufar. Cada quijada tiene un conector de tornillo prisionero.Normalmente los conductores que vienen de la terminal de derivación entran por la parte

su pe rior de I porta medidor. Los dos a 1am b res ca lic ntc s se conectan a las dos quijadas superiores. Los dos alambres calientes que van hacia el tablero o interruptor de servicio se conectan en las quijadas inferiores. Los conductores neutros se unen en un conector central. Los portamedidores para instalaciones de servicio subterráneo básicamente son iguales a los aéreos, excepto que la entrada y sal ida de los ca bles se encuentran en la parte i nfe rio r de é 1.

• INTERRUPTOR PRINCIPAL DE DESCONEXIÓN • El NEC y la mayor parte de los códigos requieren que se cuente con un medio para desconectar todos los conductores del edificio de la fuente de suministro de la energía. El NEC permite un máximo de seis interruptores para desconectar toda la potencia. En las instalaciones residenciales este requisito se satisface de dos maneras. En algunos lugares se instala un interruptor principal de corte, a veces conocido como EXO (por el calificativo de operado externamente), entre el medidor y el tablero de servicio (Fig. l l-14). El apagador consiste en una caja metálíca con una manija en uno de sus lados y una puerta al frente. La manija hace funcionar un interruptor de doble polo un solo tiro que puede abrir y cerrar los dos alambres calientes que entran. La caja está hecha de modo que cuando la manija se encuentra en !a posición de encendido, la puerta se traba en la posición de cerrada. Entrada de ,ervieio

199

rí stica s de las cajas de rcgi st ro pcq ue ñas que se utilizan en los circuitos derivados. Tienen tapas removibles que se quitan para hacer entrar los cables, se pueden montar en la pared y se deben cubrir u na vez que se completa el a la mbrado ( Fig. 11-15 ). Los tableros de servicio también proporcionan un medio para asegurar !as línes de potencia que entran, una fuente de potencia para los circuitos derivados, montaje para los fusibles o los interruptores automáticos y una conexión a tierra hacia el conductor neutro de la energía eléctrica.

Tablero del interruptor automático

figura l 1-14.

Interruptor operado externa mente

La puerta sólo se puede abrir cuando la manija está en la posición de apagado. Una manera muy común de suministrar la desconexión principal es incorporándola en el tablero de servicio. Esta característica se describe en la sección que sigue acerca de tableros de servicio.

En la figura 11~16 se muestra un tablero típico para e) interruptor automático. El cable de la entrada de servicio se pasa por !a parte superior del tablero. El cable se asegura por medio de una grapa a la abertura de la caja. El conductor neutro se conecta a una tira terminal por medio de un conector de tornillo prisionero. Los dos alambres se sujetan, también por medio de torni!los prisiones, a las dos entradas de interruptor automático prin• cipal de doble polo. Estos interruptores automáticos pueden servir como el desconectador principal. Cada uno de los dos alambres calientes se conectan a través de los interruptores automáticos, a dos barras de distribución que están montadas verticalmente sobre separadores ais· lados. Las barras de distribución son trozos sólidos de metal que pueden conducir la corriente con resistencia casi cero. Estas barras sólidas se taladran y se les hace rosca para montar los interruptores automáticos con tornillos. E! montaje de tornillo en la barra de distribu· ció n suministra una co ne xió n de a 1am b re ca líen te hacia el interruptor; el interruptor automático principal del doble

• TABLERO DE SERVICIO • TAPAS REMOVIBLES

El requisito principal para cualquier tablero de servicio es que sea el adecuado para manejar el sistema eléctrico de! edificio. Las especificaciones del edificio o las reglamentaciones del I ugar determinarán el tipo de protección del ci re ui to que de be proveerse. Se pueden usar fusibles o i nte rru ptores a u to má ticos. (En el capítulo 1Ose describen estos y otros dispositivos de protección.) El tablero debe ser lo suficiente mcn te gran de como para con tener toda el alambrado para los circuitos derivados del edificio. Por lo general resulta conveniente instalar un tablero que tenga algún espacio disponible para otros circuitos que puedan agregarse posteriormente. Algunos tableros de servicio tienen terminales de derivación de la energía que dan posibilidad de instalar un subtablero de servicio para manejar los circuítos que puedan agregarse. Los tableros de servicio tienen algunas de las caracte200

Fundamento~nQJ;;o~s~~ce

tl

O .

í'igura 11-15.

Tapas removiblcs del tablero de servicio.

TER RUPTOR TOMÁTICO UN SOLO POLO

RRADE ---i--¡.._. ISTRIBUCIÓN "A"

t vv

CIRCUITO DERIVADO DE 120VOLTS

RRADE ---STRIBUCIÓN "B"

igura ! 1-16.

Tablero de servicio para interruptores automáticos.

Jo propociona la caractertstica de desconexión reque. a por el NEC. Se acostumbra disponer las dos barras distribución de potencia de modo que los interruptos se conecten en alambres alternados, de arriba hacia bajo. Si a una de las barras le damos el nombre de barra distribución del alambre negro y a la otra la llamamos l alambre rojo, el interruptor de arriba se podría

conectar a la roja y el siguiente del mismo lado a la negra . Esta práctica distribuye la carga de los circuitos derivados entre los dos alambres; los interruptores adyacentes se puden usar para los alambres rojo y negro, cuando se conectan circuitos de 240 volts. El alambre neutro se conecta a una tira terminal neutra en la que, a su vez, se pueden conectar todas las líneas blancas (o grises) de Entrada de servicio

201

¡ ' tierra de la energía. La tira terminal neutra proporciona también un lugar para conectar los conductores desnudos o con aislamiento verde de la puesta a tierra de serv1c10.

Tablero de fusibles Los tableros para fusibles para servicio de 100 a 200

amperes tienen rasgos similares a los tableros para inte rruptores automáticos de la misma capacidad. Las caja de metal tienen aproximadamente el mismo tamaño, tí nen tapas re movibles para las entradas de cables y tapa (Fig. 11-17). Los conductores que entran se aseguran conectores de ! o rnillo prisionero que están eslabonados las barras de distribución de la potencia. El desconecta dor principal de la potencia, un bloque aislado con u --++--~1---+......_~~- CABLE ALIMENTADOR DE 240 VOLTS.

TORNILLOS PRISION ROS DE CIRCUITO DERIVADO DE 240 VOLTS

\.

¡

¡

BARRA DE TIERRA NEUTRO

TIRADORES

o

o Figura l 1-17.

202

Tablero de servicio para fusibles.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

manija de alambre, se llama tirador principal. Los conductores o cartuchos fusibles en este bloque aislado llevan la potencia de los dos alambres calientes a las barras de distribución. Al extraer e[ bloque, se corta la energía. Si el propio bloque no tiene fusibles para dar protección contra sobrecorriente, el tablero debe contar con lugares para los fusibles de las líneas de energía, entre las conexiones del alambre caliente y e! tirador principal. En el table ro pueden encontrarse incluidos uno o más tirad ores adicionales para cortar la energía que va hacia aparatos grandes, como las estufas eléctricas y 1os acondicionadores del aire. Los fusibles, con base de tornillo, conectan los circuitos derivados con las barras de distribución. El conductor neutro de la línea de potencia se asegura a un conector de tornillo prisionero y a u na tira terminal neutra. Como en el tablero de los interruptores automáticos, todos los alambres blancos y desnudos (o con aislamiento verde) de !os circuitos derivados se unen a la tira terminal.

• SISTEMAS DE ELECTRODOS DE CONEXIÓN A TIERRA• Lo que el Código llama sistema del electrodo de conexión a tierra debe instalarse en el tablero de servicio. La frase "sistema del electrodo de conexión a tierra" se refiere a la conexión del conductor neutro de la energía, los alambres (blancos) de la tierra de la energía del sistema eléctrico, los alambres desnudos o con aislamiento verde de conexión a tierra y dos conexiones firmes y seguras a tierra (Fig. 11-18). Las tiras neutras que se encuentran en los tableros de servicio no se ponen directamente a tierra hacia la caja debido a que ésta a veces pueden utilizarse para otros fines. Para hacer esta conexión se cuenta con un puente o tornillo (Fig. I 1-19). Cuando se utiliza la caja como tablero de servicio, el tornillo o puente debe sujetarse a la barra neutra para ponerla a tierra hacia la caja.

SERVICIO TRIFILAR DE 120/ 240 VOLTS, 100 AMPERES (O MÁS) -

t 1

l

r1 1

ALAMBRE NEUTRO DE LA ENERGÍA

TABLERO DE SERVICIO

DESCONECTADOR PRINCIPAL

o o o o

TIRA TERMINAL TIERRA/NEUTRO (PUNTO DE CONEXIÓN PARA EL ALAMBRE NEUTRO DE LA ENERGÍA, LOS ALAMBRES BLANCOS DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS, LOS ALAMBRES DE PUESTA A TIERRA DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS Y LA CONEXIÓN HACIA LOS ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA}

PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE DEL CIRCUITO DERIVADO

PUENTE EN EL MEDIDOR CONDUCTOR DE PUESTA A T I E R R A - - - - - - • HACIA LA TUBERÍA DE AGUA

/ 1 ,1

TUBER A DE AGUA FA A

.i

PUENTE HACIA EL ELECTRODO DE T!ERRA ADICIONAL (TUBERÍA DEL GAS, BARRA DE TIERRA O C UA LQU I ER OTRO ELECTRO DO COMO SE ES PE CIFI CA EN EL NEC, 250-81, 250-83)

Figura 11-18. Sistema de electrodos de puesta a tierra. Entrada de servicio

203

CONDUCTORES DE LA TUERCA DE ENTRADA DE SERVICIO SEGURIDAD CONDUIT

Figura 11-19.

Cinta de tierra de la tira terminal neutra.

o Cuaddo los sistemas eléctricos tienen un conductor de puesta a tierra separado, la continuidad eléctrica necesaria en el tablero de servicio se logra uniendo estos conductos y la línea neutra de la energía que entra, en una barra terminal neutra puesta a tierra hacia la caja. Este método de puesta a tierra se aplica a todos los cables no metálicos y conduit flexible que tengan un conductor desnudo o con aislamiento verde. Los sistemas eléctricos en los que se utiliza conduit TEM rigido e intermedio no cuentan con un conductor separado para puesta a tierra. La puesta a tierra del equipo lo suministra al conduit. Entonces es importante sujetar e! conduit con firmeza a la caja del tablero de servicio. El NEC permite varios métodos para hacer la liga (Sección 250-72). Sin embaro, tos métodos aue más del tipo de enlance (Fig. 11-20). Asegurada la continuidad de la tierra en el tablero de servicio, el paso que sigue es hacer la conexión hacia tierra. El tamaño del alambre que se use para conectar a tierra el tablero de servicio se determina por el tamaño del alambre del cable de la entrada de servicio, el tamaño del cual, a su vez, queda determinado por el consumo espera do de energía del edificio. El método para de terminar la carga eléctrica de los habitantes se cubre en la sección que sigue, Cálculo de la carga. En la tabla 250-94 del NEC se listan los tamaños del conductor del electrodo de puesta a tierra para diversos tamaños del conductor de la entrada de servicio. Para servicio residencial, el conductor de! electrodo de puesta a tierra por lo común será alambre de cobre del no. 4, 6 u 8. Sin embargo, el uso del alambre del no. 8 requiere que se le proteja con conduit o blindaje. Esto no es necesario para los tamaños más grandes si no están ubicados en donde puedan sufrir un daño ílsico severo. Por lo común 204

Fundamentos de instalaciones eléctricas

o

BUJE DE TIERRA TABLERO DE SERVICIO

Figura J l-20.

Conduit de enlace a! tablero de servicio.

será más fácil y menos caro instalar el tamaño de alambre más grande (del no. 4 o 6), sin conduit o blindaje. NOTA: En la tabla 250-94 se especifica et tamaño del conductor que debe usarse para el electrodo de puesta a tierra. No debe confundirse esto con el req uisíto de tamaño para el conduc1or neutro que lleva corriente. En la sección que sigue se muestra el método para determinar el tamaño mínimo seguro para el conductor neutro. Este alambre -el conductor del electrodo de puesta a tierra- debe conectarse entre la barra neutra del tablero de servicio y un sistema del electrodo de tierra. El sistema debe constar de al menos dos conductores conectados a tierra unidos entre sí. Los conductores que se encuentran con mayor facilidad en las residencias son las tuberías del agua y del gas y, cuando es necesario, se instalan por separado barras de tierra. Dos cosas se deben considerar al determinar la efectivi• dad de las tuberías de! agua y el gas como buenas tierras. La línea del agua no debe tener secciones de plástico o conexiones que rompan la continuidad. La línea del gal no debe tener secciones o juntas aisladoras, ni un recubri• miento aislador sobre la tuberia. También es importante instalar puentes alrededor de los medidores del agua y el gas para mantener la continuidad de la tierra si, por alguna razón, se quitan los medidores ( Fig. 11-21 ). Si se pueden satisfacer estas condiciones, se puede instalar el

Si no existe servicío de gas en la casa, o si por alguna razón no es posible usar la tubería del gas, se puede instalar una barra exterior para tierra. La barra se debe clavar en la tierra hasta una profundidad de 8 pies (2.40 m) ( Fig. l l -23). Sí no se puede clavar la barra en el ti.:rreno debido a una capa de roca o a cualquier otra obstrucción, se puede hincar en una zanja de al menos 2 pies (60 cm) de profundidad. Por lo común es permisible combinar los dos métodos, si se han introducido en el suelo más de 4 pies (1.20 m) de barra, al encontrar la obstrucción. En este caso, se debe cavar una zanja de 2 pies (60 cm) Je profundidad y doblar la barra en ángulo recto, de modo que quede dentro de la zanja. Se puede utilizar tubo galvanizado como barra de tierra. sí tiene 3/4 pulg ( 19 mm) de diámetro o más. El material que se usa con mayor frecuencia es una barra de acero con recubrimiento de cobre. Esta barra se fabrica especialmente para ser usada como barra de tierra y se

Figura 1 1-21 .

Pucn te de los medido res de gas y agua.

conductor de puesta a tierra entre la barra neutra del tablero de servicio y la tubería de agua. Se puede instalar un segundo puente de enlace entre las tuberías del agua y del gas. Generalmente se usan grapas especiales para hacer estas conexiones ( Fig. 11-22).

Figura 11-22.

Grapas para r.:onexión a tierra.

Figura l l-2J.

Instalación de una barra de tierra. Entrada de: servicio

205

1

·n

encuentra en las listas de los UL. Cuando la barra se encuentra en su lugar, se sujeta a ella una grapa y un puente, y éste se lleva hasta la tubería del agua (Fig. 11-24). Puesto que las barras de tierra se instalan del a 2 pies ( 30 a 60 cm) de los cimientos, será necesario hacer un orificio a través de la mampostería para que e! cable pueda pasar.

•CÁLCULO DE LA CARGA• Para determinar el tamaño de los conductores de la entrada de servicio y establecer el servicio que se requerirá de la compañía generadora, se ha de calcular la carga eléctrica esperada para la residencia. El NEC y la mayor parte de las regla me ntaci o nes regionales especifican un servicio de tres alambres y 100 amperes como el mínimo que debe instalarse en viviendas de una familia. Para muchos hogares se necesita un servicio de 150 o 200 a mpe-

res. Un cálculo sistemático de la carga mostrará el servicio requerido para cualquier vivienda.

Necesidades presentes contra futuras El cálculo de la carga establece el servicio mínimo que resulta adecuado para un tamaño específico de casa y grupo de aparatos. Por muchos años ha sido práctica normal recomendar la instalación de un equipo en la entrada de servicio capaz de manejar una carga mucho mayor que la indicada por el cálculo de la carga. La razón para considerar la carga de reserva ha sido que, con el transcurso de !os años, el uso de la energía eléctrica ha aumentado contrnuamente. Este razonamiento ya no es válido en todos los casos. Se ha llegado a la conclusión que se debe limitar la generación siempre creciente de la energía eléctrica, y es necesario hallar diversas maneras para que el uso de esa energía sea más eficiente. El uso de fuentes alternativas de energía y el diseño y fabricación de aparatos más eficientes debe hacer que !a curva de la demanda de energía eléctrica se eleve con mayor lentitud y, tal vez, incluso empiece a bajar. La tolerancia por el incremento en el uso de !a energía eléctrica debe contemplarse de manera diferente que en el pasado. En los hogares, en donde se ha hecho resaltar el uso eficiente de la energía, en el diseño, las necesidades futuras respecto a la energía e Iéct rica de ben mostrar poco cambio. Tradicionalmente, !os hogares diseñados -equipados en un principio con pocos aparatos e léct ricos- probablemente necesitarán algún i ncre mento en el servicio eléctrico en los años venideros.

Ejemplo de cálculo de carga.

TUBERfA DEL GAS

Figurn

agua. 206

l'uenle de una barra de tierra a una tubería de

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Al final de esta sección se presenta un cálculo de la carga eléctrica, a partir de una reglamentación regional, con el fin de ilustrar el método genera! para llevarlos a cabo. Con otras reglamentaciones es posible que se apliquen otras reglas. Los requisitos generales se dan en el Articulo 220 del NEC. Téngase presente que el ejemplo dado es de un código local. Tal código no está en conflicto con el NEC, pero su cobertura es más limitada. Consúltese el NEC en relación con una
taje fijo. El ejemplo dado incluye una carga de demanda para estufas eléctricas doméstica s. El Artículo 220 del NEC da otras tablas de carga de demanda para secadoras de ropas, hornos de muro, otros aparatos domésticos de la cocina y equipo de la misma. Nótese que todos los cálculos que se realizan en el ejemplo usan valores de 115/230 para la tensión en la línea. Algunas loca li da des re q u ic re n el u so de 1 ! 5/ 230 volts, aun cuando el voltaje real en la línea sea de 120/240 volts. Se hace esto con el objeto de proporcionar una medida ex Ira de seguridad en el cálculo y también porque el voltaje en la línea puede caer ligeramente durante los periodos pico. E! último cálculo de! ejemplo cubre la determinación del tamaño del conductor neutro de servicio. El tamaño mini mo seguro de este conductor es un servicio tri filar, de 120/240 volts, se puede determinar por la regla empírica o mediante un cálculo. La reglaempíricaes simplemente usar un conductor menor en un tamaño que los alambres calientes. El cálculo toma un poco más de tiempo, pero puede demostrar que es posible utilizar con seguridad un neutro mucho más pequeño. Puede parecer contradictorio que un alambre neutro que sirve a dos alambres calientes pueda ser menor que cualquiera de los dos. A fin de comprender por qué sucede así, es necesario repasar algunos puntos acerca de los transformadores. Los tres alambres de un servicio de 120/240 volts son las líneas de salida de un devanado secundario con derivación central del transformador de poste de la compañía. El transformador está diseñado de modo que el voltaje a través del secundario completo sea de 240 volts (Fig. 11-25 ). Cuando la derivación centra! del secundario está conectada a tic rra, el voltaje entre ella y cada devanado exterior es de 120 volts. E! voltaje a través del secundario completo todavía es 240 volts. P,:¡ra que estas dos afirmaciones sean verdaderas, las dos salidas de 120 volts deben tener polaridades opuestas en todo instante (Fig. 11-26 ). Cuando el voltaje en la parte en e! arrollamiento superior sea un medio ciclo positivo de 120 volts, la tensión en el arrollamiemo inferior debe ser un

medio ciclo negativo de 120 vol!s, para tener una diferencia Je 240 volts a través del sccunrlario completo. Si se conecta cada una de las fuentes de potencia de 120 volts a una carga igual, la misma corriente fluirá en cada circuito ( F ig. 1 1-2 7). Debido a la polaridad o pues ta de los circuitos, las dos corrientes que fluyen en la línea neutra son iguales y opuestas, o cero. En este caso, se puede quitar la línea neutra (Fig. 11-28). En virtud de la diferencia de polaridad, la corriente de regreso fluye en cada alambre caliente durante medios ciclos alternados. Por supuesto, en la mayor parte de las situaciones, la intensidad de la corriente en los dos alambres calientes no es exactamente igual. Sin embargo, la línea neutra sólo necesita lievar la diferencia neta. El cálculo de ta diferencia neta máxima indica el tamaño mínimo del conductor neutro. En seguida se da un cálculo de una carga muestra tomado de un código local. El NEC especifica el cálculo de una carga semejante. Se usa un ejemplo de un código local debido a que los requisitos de estos siempre toman precedencia sobre el NEC. Se han agregado algunas notas para explicar algunas partes del cálculo. Al ir leyendo la descripción de los cálculos de la carga, véase la figura 11-29 para ver cómo se hacen las anotaciones. Verifiquensc los cálculos conforme se avance para tener

120 VOLTS

120 VOLTS

~-+---~

120 VOLTS

Figura J l-26.

~ 120 VOLTS

VoltaJes de salida del secundario del transforma-

dor. 1.2 AMPERES___..

100

120 VOLTS

OHMS . _ _ 1.2 AMPERES

12 000 o 25000VOLTS

1.2 AMPERES______. 240 VOLTS

120 VOLTS

100 OHMS

..,__ 1.2 AMPER.ES

Figura 11-27. Figura l 1-25.

Transformador de poste de la compañía.

Hujo in~tantáneo de corriente en un servicio

t rifila r.

Entrada de servicio

207

1.2 AMPERES 100 OHMS

240 VOLTS 100 OHMS

. _ 1.2 AMPERES

Figura 11-2 8. f-'l uj o instantáneo de e or riente en un servicio ,in conductor neutro.

la seguridad de que se ha comprendido el procedimiento. (El material se tomó del Code Manual for lhe New York State Building Con:rtruction Code y se cita con autorización.)

Cargas eléctricas En I ugares h abi tactos que no sean hoteles, la carga para iluminación general se determinará tomando como base 3 watts por pie cuadrado (0.09 m2 ) de área de piso. El área de píso se calculará a partir de las dimensiones exteriores del edificio, apartamento o área que intervenga, y el número de pisos, pero sin incluir !os pórticos abiertos, cocheras o espacios no acabados y sin usar, a menos que sean adaptables para uso futuro.

A la carga general de iluminación calculada se le agregará una carga de 4 500 watts por cada unidad habita cío na l para tomar en cuenta los apara tos porta, tíles que se usan en la cocina, el comedor y la lavandería. Se aplicará un factor de demanda de IOO<;¡:,, a los primeros J 000 watts o menos de la carga general de iluminación, de 3Yít a los siguientes 117 000 watts y de 25% a cualquier cantidad por encima de 120 000 watts. La carga por una estufa eléctrica se determinará con base en la tabla titulada "Cargas de demanda para estufas eléctricas domésticas" ... La carga para aparatos fijos que no sea estufa elec· trica será la suma de las capacidades nominales que aparecen en las placas de características de esos aparatos. Cuando se deban alimentar más de tres aparatos fijos, además de una estufa eléctrica, se puede aplicar un factor de demanda de 75% a la carga de los aparatos fijos, pero sin incluir la estufa eléctrica, el equipo de acond icíona miento del aíre, la carga del equipo de calefación o las secadoras de ropa. La carga por un solo motor se basará en el 125% de la corriente nominal del motor a plena carga. Si se deben alimentar dos o más motores, la carga se basará en el 125% de la corriente nominal a plena carga del motor de mayor capacidad del grupo, más la suma de las corrientes nominales a plena carga del

CARGAS DE DEMANDA PARA ESTUFAS ELÉCTRICAS DOMÉSTICAS

Ejemplos

Requisito!i Capacidad nominal en watts

';

ti

;

Carga de demanda en watts

Capacidad nominal en watts

Carga de demanda en watts

Ha,ta 1 750

Capacidad nominal

1500

1500

1751 a 8750

80% de la capacidad nominal

6500

6500

8751 a 12 000

8000

11 600

8000

8 000 más 400 por cada múltiplo o fracción importante de esto en lo que la capacidad nominal supere a 12 000

15 750

8000 + 400 (15 750 - 12 1000

12 001 a 27000

Nota:

X

0.80

=

5200

ººº>

"'8000 + 400 (3.75; úsese 4) • 9600

Por lo común, la capacidad de las estufas eléctricas se da en kW. Un kW e~ igual¡¡ 1 000 watts.

NOTA: La tabla se tomó del Code Manual for the New York Slale Building Co11struc1io11 Code y se reproduce con autorización. 208

Fundamentos de instalaciones eléctricas

1e

ad rtála

os de 'y DO

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c¡ue os es se la fa la le

le

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resto de los motores en ese grupo. Las corrientes nominales a plena carga serán aquellas que se listan en el National Electrical Code, o bien, según se den en la placa de características del motor. NOTA: La carga del motor se incrementa hasta el 125% del valor nominal para tomar en cuenta la intensa corriente de arranque. En ... [Fig. 11-29] se muestra el método básico para determinar el tamaño de los conductores de servicio. Se indica la aplicación de !os factores de demanda y la carga de demanda resultante total usada para calcular la capacidad requerida de conducción de corriente de los conductores. Para un servicio trifilar, el conductor neutro puede ser de un tamaño menor que el requerido para los conductores de servicio subterráneos. Como se indica, el tamaño mínimo del conductor neutro de servicio se puede determinar a partir de la carga de demanda de la carga máxima conectada entre el neutro y cualquiera de los conductores subterráneos, excepto para las estufas eléctricas domésticas, se considerará la carga desbalanceada máxima como el 70% de la carga de demanda.

1e

a

IS

:1

NOTA: El calentador de agua y la secadora de ropa requieren una potencia de entrada de 240 volts y sólo se conectan a los dos alambres calientes que entran. Por lo tanto, no agregan carga alguna de corriente al conductor neutro y se pueden excluir de los cálculos del neutro. Tanto el calentador de agua como la secadora de ropa tendrían partes metálicas que no llevan corriente conectadas a un conductor desnudo o con aislamiento verde para poner a tierra el equipo.

• DETERMINACION DEL NÚMERO DE CIRCUITOS DERIVADOS• El cálculo de la carga eléctrica determina el servicio que debe proporcionar la compañía generadora. Para el ejemplo que se muestra en la figura 11-30, se requerirá un servicio de 150 amperes, 120/240 volts. La determinación siguiente que debe hacerse es cuántos circuitos tienen que instalarse para distribuir esta energía hasta donde se necesite. Cada circuito separado se conoce como circuito derivado. El número y tipos de circuitos necesarios se basan en los requisitos del NEC y las reglamentaciones locales. Eléctricamente, un circuí to derivado consta de los conductores que van de un fusible o interruptor automático del tablero de servicio a una o más tomas de corriente

para contactos, apagadores o artefactos en los que se use la potencia. La corriente normal de circuito es la nominal de la protección contra sobrecorriente. En las instalaciones residenciales se usan cuatro tipo de circuitos derivados. Circuito para fines generales. Este es un circuito derivado que alimenta la potencia a los artefactos de iluminación y contactos que se usarán para luces o aparatos pequeños. Circuito para aparatos. Este es un circuito que se destina a los aparatos. En las residencias, por lo común a¡imenta contactos instalados cerca de las superficies de trabajo de la cocina. Estos circuitos no se destinan a la iluminación o a los aparatos grandes. Circuito individual. Este es un circuito de dos alambres, 120 volts que alimenta un aparato. En las residencias, los circuitos individuales de 120 volts generalmente se instalan en las cocinas y cuartos de servicio general, para aparatos importantes, y en los sótanos, para sistemas de calefacción. Circuito para aparatos grandes. Este puede ser un circuito de dos o tres alambres, 240 volts, para un solo aparato grande, como estufas eléctricas o acondicionadores del aire. Estos nombres y usos de los circuitos derivados se aplican con amplitud en el ramo eléctrico, pero no se usan er. el NEC. El NEC (en el Artículo 210) describe los circuitos derivados únicamente en términos de la capacidad en amperes y se alimentan una toma de corriente o dos o más. Los circuitos derivados que alimentan dos o más tomas de cor'riente se pueden instalar y alambrar para cargas de 15, 20, 25, 30, 40 o 50 amperes. Los circuitos derivados que alimentan una sola carga pueden tener una capacidad superior a los 50 amperes. Otros requisitos de los circuitos derivados, como la protección por falla a tierra, también los cubre el NEC en su Artículo 210. De los cuatro tipos de circuito que se acaban de describir, los dos primeros deben satisfacer los requisitos del Código para circuitos derivados que tienen dos o más tomas de corriente. Los segundos dos tipos deben satisfacer los requisitos para circuitos con una sola toma. El número de cada tipo de circuito que deben suministrarse y el método para calcular los requisitos se cubren en el ejemplo que sigue tomado de una reglamentación local. Como en el cálculo de la carga global, en todo el ejemplo se usa un valor de tensión en la línea de 115/230 volts. Los requisitos del código local y los cálculos para los circuitos para fines generales, para aparatos indiviEntrada de servicio

209

EJEMPLO DE CÁLCULOS DE UNA CARGA ELÉCTRICA Cálculos de la carga para determinar el ta mail.o mínimo de los c,lnductores de servicio requerido• para el edificio que "' muestra en la ilusiración titulada ''Disposición eléctrica para una vivienda de una familia'', figura 11-30.

Area del piso, 1 500 pies cuadrados lluoninaci6n general: 1 500 pies cuadrad"'; X 3 watts por pie cuadrado .. , •.....•.... , ........ , , •....... , ...... 4 500 watts Carga de los aparatos pequenos ......•. , , ......•••••••.•....•• , ...•.••.• , , ......••••• 3 000 watts La vanderia , , , , .•.•.... , • , , . _ ...... , , , , , •.... , , , , . , ..... , , , , •...... , , , , ..• , •. , t 500 watts Carga calculada , •••......... , ••••..•..•••..- .•••• , ••.......••••••..••• , , . . 9 000 watts J 000 walts X 100 por ciento ................ , , ........ , , ........ , . . . . . . . . . , ........ , , 3 000 watts 9 000 men"' 3 000 = 6 000; 6 000 wam x J5 por ciento t .......• , •• , .•••.• , , • , ..... , • , , , • • • • • 2 ¡ 00 watts Carga de demanda ............ , ..................... ,, ..................................... 5 100 watts Estufa déct rica: u Capacidad de la placa de características • , ••................. , ••• , ........ , .• , •.••.. , • , 15 300 watts Por los primeros 12 000 , .•••••..•••• , ................................................ , .. 8 000 watts Por el e~ceso sobre 12 000 waus

400

(

15 300 - 12

ººº)

= 400 (3.3; úsese 3) ......... , , .......... , ........... , , , , .......• 1

200 watts

1 000 Carga de de manda .....• , , •.......... , , ........................... , • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 200 wat Is Secadora de ropa: 5 000 wans. 230 vc,lt, s ....... , . , ..............................••............• , ........... , , 5 000 watts Soplador del ltomo: l/4 HP. 115 voll.!l; 115 X S.S .••••••....•••..•. , • , , , •.••••...••• , • , •••••..•••••• , ••••••.••••• 69hratts Motor más grande: 115 X S.8 X 25 por ciento .•••.••• , , •••.........•.•• , • , , , ........... , •••••..•• , •••• , • , ..... , • 167 watts Apara tos fijos: Lavadora de platos: 1 200 watts, 115 volts ....... , , ............ , .•...........•• , , • • .. . . . l 200 watts Unidad de eliminación de ha sura: 6 amperes, ll 5 volt;; ....•.••..............•••............. , 690 watts Cale mador rk agua; 2 500 wat~,. 230 volts .. , , , • , •.... , ...... , ...... , ••.. , , , , ....... , , . 2 500 watts Carp calculada: •.......... , , •.....•.•... , , , ......••....• , .............••• 4 390 watts Carga de demanda: 4 390 watt• X 100 por ciento ..•••.............•.•••.••.......... , , , •....•.••.•. , • 4 390 watts Carga de demanda total

••.•......... , , .•.........••. , •••...............•.. , • . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . • . . . 24 S24 watts

Para un servicio trililar. 115/230 volts: corriente, 24 524 walls ..;- 230 volts = 107 amperes Tamafü, mínimo de los C(lOductores requeridos para servicio subterráneo, con base en el tipo TW, es el N,,_ l.

Cálculos de la carga pura determinar el tamaño mínimo del conductor neutro de servicio. En este <:jemplo. el calentador de agua y la secadora de ropa no tienen coneKione,al neutro. Carga de demanda de iluminación general . , .••.. , .. , , .................. , .••........... , , , •...••.....•••.....• S 100 watts Carga de: demanda de la estufa eléctrica: 9 200 wans .......•... , ............... _ .................. , ..... , .....•.•••••.....••• 6 440 watts 9 200 wam X 70 por ciento

L

!

í

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I'

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'

Soplador del ltornu .•....•.......••• , ...........••••.........•.........•••• , • . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . 66 7 watts Mo1ormbgrande •.•. , , ... •......... , ............... , ................................ ,,., .............. 167 watts Carga de los apara1os fijos: 4 390 menos 2 500 ... , ••.•.............•................. , ......................... 1 890 watts Carga de demanda (para la determinación del conductor neutro} ....•••••. , ••.......•.••• , , , ........•. , , , , • . . • . . . . • 14 264 watts Corrienlf. 14 264 watts - 230 v"lts =62 amperes Tamaño mínimo del ce>nductor neutro de servicio, con base en el tipo TW. es el No. 4

Figura 11-29. Ejemplo de cálculo de una carga eléctTica. (La ilustraciónsebasaenunejemplotomadodel CodeManualforthe N ew York Sta le Building Cons/ruction Code y se usa con autorización.)

..

recámara

13'·0"

X

comedor

1O' -O" x 13'-6"

/' /

I

11'-0"

1'

servicio

recámara

13'-0"

X

10'-0"

estancia

20'-Q"

X

13'-Q"

/ I

/

/

recámara

14'-0" X 13'-6"

•

o -o

s

LEYENDA toma de corriente para contacto toma de corriente especial ' toma de corriente para I artefactos de techo toma de corrientP. de pared apagador de pared

'

e

medidor '

m

apagador de servicio y t equipo de distribución

CTEJ

@]

unidad de eliminación de basura

~

unidad de calefacción i

GJ

lavadora/

[IJ

secadora

~

calentador de agua·

~

estufa eléctrica

/

lavadora de platos

Figura l 1-30. Disposición electrica para u na vivienda de una familia. ( La ilustración se tomó del Code Manual/or the New York Sto te Building Comtruclion Code y se publica con autorización.)

duales y para aparatos grandes se resumen siguiendo el ejemplo que sigue. (El material se tomó del Code Manual for the New York State Building Construcrion Code y se cita con autorización).

Circuitos derivados-ejemplo del código Los circuitos derivados se clasificarán de acuerdo con la capacidad máxima permitida o ajuste del dispositivo contra sobrecorriente que protege al circuito. La capacidad o ajuste del dispositivo contra sobrecorriente para un circuito derivado que alimenta un solo aparato no impulsado con motor no será mayor que el 150% de la capacidad nominal de

corriente del aparato servido, excepto que esa capacidad o ajuste no necesita ser menor que 15 amperes. Los circuitos derivados que alimentan dos o más tomas de corriente en viviendas se ajustarán a la tabla titulada "Clasificación de los circuitos derivados", ... El número de circuitos derivados para la carga general de iluminación no será menor que i¡I determinado a partir de la capacidad de ]os circuitos derivados que van a usarse y la carga calculada antes de tomar los factores de demanda. Además·, se considerará al menos un circuito derivado de 20 ?.mperes para alimentar los contactos de la lavandería y dos o más de 20 amperes para aparatos pequeños Entrada de servicio

211

Circuito derivado que se requiere: un circuito derivado individual con una capacidad de 40 amperes. Los circuitos derivados para apara tos fijos se determinarán a paTtir de la carga calculada de los aparatos que se alimentan. Los factores de demanda no se aplican a los cálculos de circuitos derivados para aparatos fijos que no sean estufas eléctricas. Los aparatos que se indican en la ilustración titulada "Disposición eléctrica para una vivienda de una familia" ... (Fig. 11-30) se puede alimentar por cocina, comedor y lavandería, no. 12; para el a!amdonde sea posible, pueden agruparse en [os circuitos derivados que se indican en la tabla titulada "Clasificación de circuitos derivados". Se recomienda que los aparatos fijos se alimenten por medio de circuitos derivados individuales. El tamaño mínimo del conductor para el alambrado de un circuito derivado será el no. 14, con las excepciones siguientes: para el alambrado del circuito que alimente contactos para aparatos pequeños en la cocina, comedor y lavandería no. 12; para el alambrado del circuito que alimente una estufa eléctrica con capacidad nominal de 8 3/4 kW o más, no. 8 para conductores subterráneos y no. 10 para el conductor neutro.

con el fin de alimentar todas las tomas de corriente para contactos en la cocina, comedor, habitación familiar, despensa y desayunador. Esos circuitos derivados no tendrán otras tomas de corriente. Ejemplo. Cálculos para determinar el número de circuitos derivados requeridos para alimentar la carga general de iluminación para el edificio que se muestra en la ilustración titulada "Disposición eléctrica para una vivienda de una familia", ... Carga calculada para iluminación general 4 500 watts. 4500 watts..;.... 115 volts= 39 amperes Circuitos derivados que se requieren: Tres circuitos derivados de 15 amperes o dos de 20 amperes más tres circuitos derivados de 20 amperes para aparatos portátiles en la cocina, comedor y lavandería. Ejemplo. Se determinará el circuito derivado para una estufa eléctrica, a partir de la carga de demanda calculada, de conformidad con la tabla titulada "Cargas de demanda para estufas eléctricas domésticas" ... Cálculos del circuito derivado para circuito de una estufa eléctrica: La capacidad nominal de la estufa eléctrica es de 15 300 watts La carga de demanda dada en la tabla:

CIRCUITOS PARA FINES GENERALES • Se requieren tres. Tres circuitos de 15 amperes, utilizando !a tensión indicada en la reglamentación local de 115 volts, da lugar a 3 X 1 725 watts, o sea, 5 175 watts. Esto da 675 watts por encima del mínimo de la reglamentación. Estos circuitos se pueden alambrar con conductores de alambre del no. 14. La aternativa de dos circuitos de 20 amperes suministrarian 2 X 2 300, o sea, 4 600 watts. Con esto se satisfarían los requisitos regla men tari os, pe ro I a ca pací-

8000 + 400 (15,300 - 12,000) 1000 8000

+ 400 (3.3; úsese

9200 watts -

3) = 9200 watts

230 volts

= 40 amperes

CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS

Capacidad del circuito derhado, amperes

15 20 30 40 50

212

Capacidad o ajuste del dispositivo de protección contra sobrecorriente, amperes

15 20 30 40 50

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Tamaño mínimo AWG, de los conductores del circuito o conductores o cable, tipos RH, RUW,RUH, RHW,RI-IH, T,TW,THW, THHN, THWN yXHHW 14 12 10

8 6

Dispositivos de toma ae corriente alimentados

Capacidad del contacto, amperes 15 15 o 20 30 40 o 50 50

Portalámparas

Cualquier tipo Cualquier tipo De servicio pesado be servicio pesado De servicio pesado

den exceso de 100 watts únicamente no es adecuada

para la iluminación adicional que pueda requerirse de vez en cuando. Tres circuitos de 15 amperes permitt:n una distribución mejor de la carga. Se incluirá protección con GFCI en el circuito que alimente las tomas de corriente del cuarto de baño. CIRCUITOS PARA APARATOS• Se requieren dos. Estos son circuitos de 20 amperes que alimentan las tomas de corriente de !a cocina en las superficies de trabajo. Se usa uno de estos circuitos para el refrigerador. En estos circuitos se utilizan conductores de cobre del no. 12. La reglamentación local especifica un circuito de 20 amperes para alimentar los contactos de la lavandería. Sin embargo, el código también recomienda circuitos individuales para aparatos fijos. En este ejemplo, se usan circuitos individuales para los aparatos de la lavandería CIRCUITOS INDIVIDUALES• Se requieren cuatro. Muchas reglamentaciones locales requieren circuitos individua les para los sistemas de ca Ie facción. Se requieran o no, resulta conveniente tener protección contra sobrecorriente y desconexión para los sistemas de calefación. La carga re la ti vam en te Iigera de! soplador de I horno en el cálculo muestra (667 watts+ 167 watts de la corriente de arranque) se puede satisfacer por medio de un circuirn de 15 amperes. La unidad de eliminación de basura, clasificada como de 690 watts y la lavadora de platos(la mayor parte son de 600 a 800 watts) se pueden alimentar cada una por medio de circuitos individuales de 15 amperes. CIRCUITOS PARA APARATOS GRANDES• Se requieren tres. El circuito de la estufa eléctrica seria uno trifilar de 40 amperes. Como se muestra en el ejemplo, por lo común se permite aplicar el factor de demanda al calcular la capacidad del circuito para las estufas eléctricas. Genera Imente no se µe rmi ten to lera ncias de factor de demanda al calcular cualquier otra capacidad de uncircuito derivado. Un circuito t rifi lar de 30 amperes resultaria adecuado para la secadora de ropa. Por Io general, ! os calentadores eléctricos de agua no requieren conductor neutro. La carga es un elemento de calentamiento y el flujo de corriente en !os dos alambres calientes queda balanceado. El calentador del ejemplo podría alimentarse por medio de un circuito bifilar de 230 volts, 20 amperes. El circuito de la estufa requerí ría conducto res de cobre del no. 8. El de !a secadora conductores de cobre del no. JO y el del calentador de agua conductores de cobre del no. 12.

Balance de la carga Resulta conveniente dividir la carga de los circuitos

derivados tan uniformemente como se pueda entre los dos alambres calientes que entran hasta donde sea posible, también se debe considerar la frecuencia y el tiempo de uso de Ios apara tos a I balancear una carga. En la figura 11-31 se muestra un método para balancear la carga del ejemplo de la figura 11-29.

•EL MEDIDOR ELÉCTRICO• ¿Qué mide este medidor? El medidor que !a companía generadora instala en el porta medidor es un kilowatthorímetro. Las carátulas que están en el frente del medidor indican el número kilowatt· horas (kWh) consumidos en la residencia. Un kilowatthora es una unidad de medición que representa 1 000 watts en uso durante I hora. Un aparato clasificado como de 500 watts que se use durante 2 horas consume 1 kilowatthora de potencia. Un aparato clasificado como de 6 000 watts-como la secadora de ropa-que se use durante 1/2 hora consume 3 kilowatthoras de potencia. El médidor que mide la potencia consumida es semejante al wattímetro que se describió en el capítulo 5. El lector recordará que el wattímetro medía watts reales de potencia, combinando las funciones de un amperímetro y un voltímetro en una unidad. El wattímetro tiene tanto bobinas fijas como movibles. Las bobinas fijas (se tienen dos) crean un campo magnético proporcional a la intensidad de corriente en un circuito. La intensidad de la corriente en la bobina movible es proporcional al voltaje. La interacción de los campos magnéticos hacen que se desvíe una aguja, indicando el producto de la corriente y el voltaje, o sea, watts. El medidor del tipo de inducción de la compañía generadora funciona con un principio semejante. Sin embargo, los devanados del voltaje y ta corriente tienen un núcleo común que actúa como el estator de un motor ( Fig. 11-32). El rotor es un disco que gira en un entrehierro en el estator. Los campos magnéticos de los devanados del estator producen un momento de torsión proporcional a la potencia que provoca el movimiento del rotor. Los imanes retardadores actúan como un gobernador para hacer que la velocidad del rotor sea proporcional a la potencia. Un registrador engranado a! rotor registra los watthoras (Fig. 11-33). Los medidores de las compañías generadoras se han desarrollado hasta un a 1to grado de exactitud y confiabilidad bajo u na amplia gama de temperaturas de operación y cambios en la carga y el voltaje. Este medidor requiere poco o ningún mantenimiento y la calibración sigue siendo exacta durante muchos años de uso. El registrador impulsado por et rotor consta de una Entrada de servicio

213

,. NEGR o BLAN co ROJO

A LA TIRA L TERMINAL NEUTRA INTERRUPTOR AUTOMÁTICO PRINCIPAL 1

ILUM INACIÓN

15 3

APAR ATO

5

6

1

r

-i

9 DUAL

11

DUAL

-

LAVA DORA

12 DUAL

~

-

~ DE AGUA

20

15

16

15

20

LAVADORA DE PLATOS

18

1

RESERVA -

Figura 11-3 l.

l CALENTADOR

14

··-

17

1

SECADORA

30

13 15

1

10

,__

40 UNIDAD DE ELIMINACIÓN DE BASURA

APAR ATO

20 8

15

ESTUFA \ ELÉCTRICA (

1

DISPONIBLE

7

t

4

15

20

SOPL ADOR DELH ORNO

f

ILUMIN ACIÓN

15

1

ILUM !NACIÓN (GFC 1)

i

r H

2

1

1

1

1

-RESERVA

Balanceo de la carga en el tablero de servicio.

BOBINA DEL POTENCIAL (BP)

G

A LAS CARÁTULAS INDICADORAS AH MADURA

IMANES DE RESISTENCIA

'il

'

R

F

1

,¡

DISCO DE ALUMINIO BOBINA DE LA CORRIENTE (BC} FUENTE FUENTE

Figura l 1-32.

21-1

CARGA

Estator del medidor (.k la compañía.

Fundamentos de in,talacion~s eléctricas

DISCO De ALUMINIO

Figura I J-33. pañía.

J IMANES PERMANENTES

CARGA

Diagrama funcional del medidor de la com-

razón, la conversión completa hacia nuevo sistema tomará mu¡;hos años.

seríe de carátulas engranadas. Cada carátula representa un dígito de un número decímal. La manecilla de la carátula de la derecha se mueve un dígíto cuando la armadura ha girado las veces suficientes como para igualar l kílowatt de potencia usado durante l hora. Cuando la manecilla de la carátula de la derecha realiza una revolución completa, la manecilla correspondiente a la segunda carátula se mueve el espacio de un dígito. La carátula de la derecha indica unidades, la siguiente indica decenas, la que sigue centenas y así sucesivamente. En algunos lugares se está reemplazando la unidad de medición kilowatthora por otra que representa consumo de energía, en lugar de consumo de potencia eléctrica. La unidad es el megajoule, que es igual a 1 000 000 joules. Un joule es la cantídad de energía consumida en I segundo por una corriente eléctrica de l ampere en una resistencia de I ohm. Por la ley de Ohm se sabe que se requiere I volt para hacer que fluya I ampere en una resistencia de 1 ohm. Un volt multiplicado por I ampere es igual a I watt. Se puede considerar a l joule como I watt de potencia consumido en I segundo. Entonces, 1 megajoule es cualquier combinación de watts y segundos que sea igual a 1 millón. Un watt consumido durante I hora es igual a 3 600 joules. Un kilowatt consumido durante I hora (esto es, 1 kilowatthora) es igual J 600 000 joules, o sea, 3.6 megajoules. Entonces, el mega joule es una unidad de medición menor que el kilowatthora. La conversión de los medidores de las compañías generadoras a esta nueva unidad representa un gasto enorme de dinero. Por esta 10,000

o

Cómo leer un medidor La lectura del medidor se determina por las posiciones de las manecillas en la cinco rnrátulas. Cada carátula tiene diez marcas, desde cero hasta nueve. Pero las marcas de carátulas diferentes representan cantidades diferentes: unidades, decenas. centenas, etc. La manecilla siempre se mueve desde O hasta 1, a 2, a 3, etc. y hasta cero. No obstante. las caratulas están marcadas en dirccci(rncs diferentes. Es decir, la numeración de la eará tula de las decenas de millar se incrementa en la dirección del movimiento de las manecillas del reloj, la de los millares en sentido contrario, etc. Determínese la di receión de la rotación en un a carú tu la por la forma en que está numerada. No todos los medidores son iguales. En tanto se esté utiliLando la clect ricidad en una casa, todas las manecillas se estarán moviendo. La magnitud del movimiento será diez veces más lento en cada carátula de derecha a izquiera. A menos que el consumo de potencia sea desaeostu m brada mente intenso, sólo se notará el movimiento en la carátula de la derecha. Para leer el medidor, obsérvese el número que acabe de pasar la manecilla-teniendo presente la dirección de la rotación-en cada carátula, empezando desde la ízquie rda. Por ejemplo, en la figura I J-34a se muestra una lectura

1000

100

10

UNIDADES

3

7

5

a

9

2

(Al

o

4

5

181 SI LAS LECTURAS A Y B QUE SE DAN SE HUBIERAN TOMADO CON UN INTERVALO DE UN MES APROXIMAD;\MENTE. EL CONSUMO DE POTENCIA DURANTE ESE MES SERi A LA DIFERENCIA ENTRE LAS DOS LECTURAS. ú SEA 83,1 KILOWA TT-HORAS.

Figura ! 1-J4.

Lecturas del medidor de la ccmpañía. Entra da de servicio

21 S

de 03758, o sea, 3 758 kWh. Las carátulas de los medido~ res no están marcadas con precisión. Puede parecer que la manecilla de cualquiera de las carátulas está exactamente sobre un número, pero en realidad está arriba o debajo de él. A fin de decidir como está, obsérvese la manecilla de la carátula a la derecha de élla. Si la manecilla de la derecha no ha llegado a cero, en la carátula precedente no se ha llegado al número más cercano. Si la manecilla de la

derecha ha pasado el cero, úsese el número superior siguiente para la carátula anterior. En la figura 1l-34b, parece que la carátula de enmedio está en e! 6, pe ro debido a que en la carátula siguiente de la derecha no se ha llegado al cero, la lectura correcta para la carátula de cnmedio es 5. La lectura completa es 04592, o sea, 4 592 k Wh.

• PREGUNTAS DE REPASO • 1. Las compañías generadoras usan transformadores

elevadores para elevar los niveles de la tensión antes de transmitir la potencia a través de largas líneas. ¿Por qué? 2. ¿Qué es u na tí nea de servicio (acometida)? ¿Quién es generalmente responsable de la línea de servicio?

8. La potencia del alambre caliente interno se distribuye en los tableros de servicio por medio de barras de distribución. ¿Qué son las barras de distribución? ¿Por qué se usan?

3. Nómbrense las cuatro partes principales de una entrada de servicio.

9. En toda entrada de servicio se debe contar con un medio para desconectar la energía por completo. A menudo se incluye esta característica en tableros de servicio para fusibles e interruptores automáticos. ¿Cómo?

4. Arriba del piso las entradas de servicio se pueden alambrar de dos maneras. ¿Cuáles son?

10. ¿Qué debe unirse para formar un sistema de electrodos para puesta a tierra?

5. ¿Cuál especifica el NEC como la altura mm1ma arriba del piso para la conexión de un colgante de servicio?

11. ¿Por qué a veces deben instalarse barras de tierra en las entradas de servicio?

6. Cuando se conectan los conductores de ta terminal de derivación a la línea de servicio, se deja una holgura suficiente como para formar un lazo. ¿Por qué se hace esto y cómo se llama? 7. ¿Por qué los medidores de la compañia generadora son
J-'undamentos de instalaciones eléctricas

12. ¡,Cuál es el propósito de hacer ajustes en el cákulode la carga debido al factor de demanda o a la carga de demanda? 13. Véase la figura 11-29 y calcúlese la carga de demanda de iluminación genera 1, a p 1ica nd o la fórmula que se da en el ejemplo, para una vivienda que tiene un área de piso de 2 200 pies cuadrados.

12 : COMO USAR : LOS DIAGRAMAS : ELÉCTRICOS ,.

• INTRODUCCIÓN •

LINDERO 90.50

El capítulo 4 es una descripción del uso de los dibujos arquitectónícos y de las específicaciones, para mostrar cómo debe hacerse una instalación eléctrica. De vez en cuando, en Ios ca pi tu Ios preceden tes. se usan los diagramas y esquemas de arreglos eléctricos con el fin de explicar cómo trabajan y cómo se usan los dispositivos. Sin embargo, existe mucho más que debe saber un electricista acerca del uso y la comprensión de los diagramas eléctricos. Los diseñadores y los electricistas han aprendido, a través de años de experiencia, que la mejor manera de suministrar información acerca de circuitos y dispositivos eléctricos es por medio de una combinación de imágenes y palabras. Las imágenes son diagramas eléctricos. Por lo común, las palabras son notas sobre los diagramas, pero pueden estar en un documento separado. Los diagramas hacen U90 de símbolos para representar diversos dispositivos eléctricos. Las líneas que representan alambres o cables muestran cómo deben conectarse estos dispositivos para que trabajen apropiadamente o para que satisfagan los requisitos del constructor. Los diagramas eléctricos proporcionan diferentes clases de información y con diferente detalle. Un solo diagrama puede cubrir una instalación eléctrica completa o mostrar únicamente como funciona un dispositivo. Si se conoce t.l propósito de cada diagrama, se sabrá qué información es posible esperar obtener de él. Los electricistas deben familiarizarse con los símbolos arquitectónicos, así como con los eléctricos. El electricista debe entender cómo se construirá un edificio para saber cómo deben tenderse los cables y cómo deben instalarse los dispositivos. Este capítulo es una introducción a los tipos de dibujos que usan los electricistas. El estudiante aprenderá qué tipo de información suministra cada tipo de dibujo. Sí llega a comprender el propósito de cada diagrama eléctrico, sabrá en dónde buscar la información que necesita para realizar su trabajo.

• DIBUJOS ARQUITECTÓNICOS• Los dibujos arquitectomcos cubren la construcción completa de un edificio y se utilizan en todos los ramos que intervienen en el proyecto. Dos de los dibujos arquitectónicos son especialmente interesantes para el contratista del trabajo eléctrico.

Plano del terreno Este es el dibujo básico que se usa para iniciar la construcción (Fig. 12-1). Muestra la forma en que se

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ENTRADA DE SERVICIO ELÉCTRICO 47.00

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NIVEL SIMPLE DE LA ESTRUCTURA

n ACCESO

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GUARNICIÓN

LINDERO

LOTE---ª-MANZANA 73 UBICACIÓN COLINAS DEL VALLE

Figura 12-l. Plano arquitectónico del terreno. situará la casa en el predio. Se muestran las dimensiones globales de la casa, así como las calles adyacentes, la línea de banqueta y otras líneas de la propiedad. También se muestran las vías de acceso, andenes y aceras. El contratista del trabajo eléctrico y la compañía generadora de la energía eléctrica utilizan este dibujo para determinar e! lugar en el que se colocará la línea de servicio (acometida) para el edificio y aquél en el que se instalará la entrada de servicio. Todos los circuitos del edificio se deben conectar al tablero de servicio como fuente primaria de la energía y para la protección contra sobrecorriente. Entonces, la ubicación del tablero de servicio determina el punto de arranque para tender todos los cables del edificio. Si el proyecto comprende cualquier alambrado subterráneo exterior, se tiene que conocer la ubicación de los accesos y andenes a fin de planear la manera de tenderlo. El plano del terreno muestra también la pendiente que se dará al terreno que queda alrededor del edificio. Se necesita esta información para determinar la profundidad a que debe enterrarse el conduit o cableado subterráneo. Como usar los diagramas eléctricos

219

Elevaciones y secciones Los dibujos llamados elevaciones se hacen para mostrar la construcción de las paredes interiores y exteriores (Fig. 12-2). Se pueden consultar las elevaciones exteriores para ubicar las luces de entrada, los contactos herméticos, 1os proyectores, etc. Las elevaciones interiores nrnestran la altura de las superficies horizontales, como las superficies de trabajo de la cocina. La elevación de la cocina muestra en dónde se requieren las tomas de corriente para los aparatos, arriba de la superficie de trabajo y dónde debe quedar el contacto para el refrigerador. A veces las elevaciones se suplementan con secciones que muestran los detalles de la construcción (Fig. 12-3).

Plano de la instalación eléctrica Otro dibujo que usan los electricistas es el plano de !a instalación eléctrica. Este dibujo, o grupo de dibujos (generalmente se tiene un dibujo separado por cada nivel), muestra todo el trabajo eléctrico que debe realizarse.

1

s'IMBOLOS ANSI El American NationaJ Standards lnstitute ( 1nstituto Nacional Americano de Normas), I ne. ha establecido un conjunto estándar de símbolos para los diagramas de alambrado y disposición eléctricos. Los símbolos para la arquitectura y construcción de edificios se cubren en la especificación ANSI Y32.9. En la figura 12-4 se muestran los símbolos que se usan comúnmente en los diagramas eléctricos residenciales. Podría ser que el estudiante viera que unos cuantos símbolos, como los de interruptores automáticos, fusibles y medidor de watthoras, no se incluyen en la ANSI Y32.9. Otra especificación, la ANSI Y32.2, cubre los símbolos para los diagramas eléctricos y electrónicos. La política de la ANSI es incl ui r un símbolo pa rtic ula r sólo en una especificación. Se hace esto para evitar la confusión que se

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Elcvac ión interior, cocina.

Fundamentos de instalaciones eléctrica~

PAAAFUEGOS

Figura 12-3.

Sección de detalles de la construc1.:ión.

presentaría si dos especifirnciones mostraran si mbo!os diferentes para el mismo dispositivo. Los dispositivos de protección contra sobrecorriente y los medidores que se hicieron notar líneas arriba, por ejemplo, normalmente no aparecen en los dibujos a rq ui tectónicos. Estos dibujos muestran !a ubicación del portamcdidor y el tablero de servicio. En los diagramas eléctricos se necesita un símbolo para la función eléctrica de estas partes. Estos dia· gramas se describen en la sección que sigue, Diagramas eléctricos. El plano arquitectónico de la instalación eléctrica muestra en dónde se deben ubicar los contactos, apagadores y artefactos, e indica qué tipo de dispositivo se debe instalar: hermético, con protección por falla a tierra, con alambrado dividido, etc. (Fig. 12-5). Líneas curvas a trazos, que van de los apagadores a los contactos y artefactos, muestran cuáles artículos deben quedar bajo el .:::ontrol del apagador. Estas líneas no representan tendidos de cable. Por supuesto, los planos de la instalación eléctrica para residencias son dibujos b ídi mensio na les. La tercera di mensió n-1 a al tura a la cual de ben instalarse los artículos-se cubre por medio de notas sobre el dibujo o por dibujos de elevaciones, o se describe en la especificación eléctrica. En la mayor parte de los lugares, se acostumbra que los contactos queden a un pie (30 cm) arriba del centro del piso acabado. Por lo común, los apagadores se colocan a 48 pulgadas ( 1.20 m) arriba del piso. En muchos casos, sólo se da información acerca de la altura si se requiere una diferente.

SISTEMAS DE SE~ALES

ILUMINACIÓN

o

~ 'D

BOTÓN

TOMA DE CORRIENTE DE TECHO METIDA

a]

TIMBRE

TOMA DE CORRIENTE DE PARED METIDA

a:v

TIMBRE Y ZUMBADOR

ARTEFACTO FLUORESCENTE

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CAMPANAS

TOMA DE CORRIENTE DE TECHO

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TOMA DE CORRIENTE DE PARED

® -® !O

~ ~

ARTEFACTO FLUORESCENTE METIDO

0

CAJA DE U r':IÓN DE TECHO

-0

CONTACTOS

~

ABRIDOR ELÉCTRICO DE PUERTA SALIDA PARA TV

0 -0

CAJA DE UNIÓN DE PARED

=@WP

ZUMBADOR

DÚPLEX (LOS SUB INDICES INDICAN LOS TIPOS ESPECIALES. WP-A PRUEBA DEL TIEMPO. GFCI-SE REQUIERE PROTECCIÓN CONTRA FALLA A TIERRA. ETC.)

SALIDA PARA RADIO TERMOSTATO

ALAMBRADO' ALAMBRE OCULTO EN EL TECHO O LA PARED (UNA SOLA LÍNEA INDICA UN CIRCUITO BIFILAR}

DÚPLEX CON ALAMBRADO DIVIDIDO ALAMBRE OCULTO EN EL PISO

TOMA DE CORRIENTE PARA ESTUFA ELÉCTRl.CA

ALAMBRE EXPUESTO

PARA FINES ESPECIALES (LOS SUBÍNDICES INDICAN EL USO. DW- LAVADORA DE PLATOS. CDSECADORA DE ROPA, ETC.)

LINEA DEL CIRCUITO DERIVADO HACIA EL TABLERO DE SERVICIO. EL NUMERAL ARRIBA DE LA FLECHA INDICA EL NUMERO DEL CIRCUITO

APAGADORES

s

DE UN SOLO POLO

S2

DE DOBLE POLO

S3

DE TRES VÍAS

I

t (

Ttt

LINEA TRIFILAA

////

LÍNEA TETRAFILAA

tTTl

"ESTOS SiMBOLOS SOLO SE APLICAN A LOS DI 8 UJ os AR au ITECT ÓN I cos

S4

DE CUATRO V(AS

SK

DE LLAVE

SP

APAGADOR Y LÁMPARA PILOTO

SL

APAGADOR PARA BAJA TENSIÓN

-9s

APAGADOR Y RECEPTÁCULO SIMPLE

Figura 12-4.

Simbolos eléctrirns usado~en los dibujos arquitectónicos.

Cuando un electricista experimentado, o un contratista del trabajo eléctrico, observa un plano de la disposición eléctrica, de be conceoi runa imagen tri di me nsional de la instalación para decidir cómo debe llevar a cabo con

exactitud los tendidos de cable para cada circuito derivado, tomando en cuenta los requisitos del NEC y las reglamentac ¡o nes locales. Los tendidos de ben ser Io más cortos que se puedan, en particular para los aparatos Como usar los diagramas eléctricos

221

comedor 10'-0" X 13'·6"

. recámara 13'·0" X 11'·0''.

I

recámara 13"-Q" X ,0'-0"

estancia 2Q'.Q" X 13'-0"

I /

recámara 14'-0" X 13'-6"

I

LEYENDA toma de corriente para contacto toma de corriente especial toma de corriente para o artefacto de pared --O toma de corriente para artefacto de pared s apagador de tocho

El medidor CBI

interruptor de servicio y equipo de distr'1buc1on

ffi]

~ [TI u] ~ [gJ

eliminador de basura calefactor lavadora secadora calentador de agua estufa eléctrica

~ lavadora de platos

J-igura J 2-5.

Plano de la instalación eléctrica.

grandes. Es probable que los aparatos grandes consuman mucha corriente y debe usarse para ellos conducto res de tamaño grande; los tendidos cortos mantienen bajas las pérdidas en la línea y minimizan el costo de los materiales. El electricista o e! contratista también deben familiarizarse con los detalles de construcción del edificio. Por ejemplo, los requisitos de la instalación son muy diferentes para construcciones de concreto o bloques de concreto de escoria que para edificios con estructura de madera. En aquellos Jugares en los que Ias paredes acabadas protegen la instalación se puede utilizar cable no metálico. El alambrado en lugares no acabados-como sucede a lo largo de !as viguetas del piso en sótanos no acabados-es posible que requiera rnnrluit o cable armado. Un a vez que se han considerad o todos es tos facto res, e! contratista marca un conjunto de planos de la instalación eléctrica para indicar el orden en que se debe colocar el alambrado de las tomas de corriente, desde el tablero de servicio hasta el final del tendido ( Fig. l 2-6 ). Mientras 22 2 Fundamentos de instalaciones eléctricas

estos dibujos no muestren !a ubicación real del cableado terminado, constituyen los dibujos básicos que se utilizan para instalar el sistema eléctrico. H esquema que se use para marcar la información del alambrado sobre el plano de la instalación eléctrica no sigue especificación alguna. E! contratista puede utilizar cualquier sistema que comprenda. Sin embargo, unas cuantas marcas se usan extensamente. Se puede utilizar una sola línea de trazo continuo para representar cable bifilar oculto; uno o más patrones de líneas a trazos con el fin de indicar alambrado expuesto o cualquier otra situación especíal. Una punta de flecha en el extremo de una línea correspondiente a un cable indica que ésta debe ír hasta el tablero de servicio. Cuando un tendido de cable requiera más de dos conductores, unos trazos cortos en diagonal indican cuántos conductores se necesitan. Por ejcmrln, cuando se va a controlar un contac10 o artefacto por dos o más a pagadores, se necesitan conductores adi· c iona les entre e! a pagador y el artefacto o contacto. Es to se muestra por medio de unos cuantos trazos corto~. Con

duit, cajas de registro y contactos. Para otras tareas relacionadas con la instalación, los electricistas deben familiarizarse con diversos tipos de diagramas eléctricos. La energía que llega a muchos aparatos grandes se alimenta conectando los conductores directamente a terminales que están en el propio aparato. Se hace necesario consultar los diagramas del alambrado del aparato para saber cómo y dónde hacer las conexiones. Para alambrar circuitos de bajo voltaje, como aparatos de intercomunicación, sistemas de antenas de TV y FM, circuitos de conmutación a con trol remoto y sistemas de seguridad, se deben usar diagramas de bloques y gráficos. En los párrafos que siguen se describe las clase de información que proporciona cada tipo de diagrama. Se hace uso, como ejemplo, de un circuito relátivamente sencillo de un tiembre. Sin embargo, los principios se aplican sin importar la complejidad del dibujo.

l Figura ! 2-6.

Diagramas de bloques Plano de la instalación marcado respecto al alam-

brado.

estos trazos cortos en diagonal se indica también el número de conductores que irán en el conduit. Los dibujos arquitectónicos siempre se trazan a escala. Esto significa que todas las dimensiones en los dibujos son proporcionales a las dimensiones reales del edificio terminado. La escala usada siempre se indica en alguna parte del dibujo. Escalas típicas son 1/8 o 1/4 pulgada igua 1a 1 pie. Esto significa que cada l /8 o l / 4 pulgada en el dibujo representa I pie en el edificio real. A menudo se puede utilizar esta escala para hacer estimaciones aproximadas de las longitudes requeridas de cable. Aquí conviene hacer una observación. Con frecuencia es necesario obtener varias copias de los dibujos arquitectónicos para que los usen los diferentes especialistas que intervienen en la construcción. Si en el proceso de reproducción, los dibujos se amplifican o reducen fotográficamente, ya no se puede utilizar la escala. Muchos procesos de reproducción para obtener copias que aparentan ser del mismo tamaño, en realidad reducen el dibujo ligeramente en el proceso; otros lo amplifican. Cuando 1/8 pulgada representa un pie, incluso un pequeño cambio en el tamaño del dibujo puede provocar un error grande en la estimación de la longitud del cable.

• DIAGRAMAS ELÉCTRICOS• El plano de la instalación eléctrica suministra la información necesaria para instalar !os cables, artefactos, con-

La forma más simple de un diagrama eléctrico es el de bloques. Cada parte de un circuito que realiza una tarea específica se representa por medio de un rectángulo. Líneas trazadas entre los rectángulos muestran el flujo de la corriente y la secuencia en la que suceden las cosas. Los diagramas de bloques no muestran el alambrado real. El diagrama de bloques del timbre muestra que el circuito consta de un transformador, un interruptor y la unidad. Funcionalmente, el interruptor está entre el transformador y la unidad (Fig. 12-7). E! diagrama de bloques indica también que el transformador requiere una conexión hacia potencia de 120 volts. La entrada de 120 volts al transformador y la línea que va del transformador al interruptor y hacia la unidad se muestra como una sola línea. Esta es la costumbre en los diagramas de bloques porque sólo muestran la relación existente entre las cosas, no las conexiones eléctricas. Los diagramas de bloques son más útiles cuando se aprende la forma en que trabaja un dispositivo o circuito; suministran una imagen senci!la y global de la manera en que están relacionadas entre sí,Ias partes principales del circuito o dispositivo. A menudo se usan los diagramas de bloques en los manuales de servicio y fol!ctos para indicar la forma general en que trabaja algo. Su fin principal no es para que se usen para detectar fallas o reparar; sin embargo, a veces se puede utilizar un dia-

120 VOLTS

Figura l 2- 7.

TRANSFORMADOR REDUCTOR

10 VOLTS INTERRUPTOR

UNIDAD DEL TIMBRE

Diagrama de bloques de un ti m brc. Como usar los diagramas eléctricos

223

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1

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grama de bloques en relación con otros diagramas para restringir la fuente de un problema hacia una zona determinada. Por ejemplo, si se pudcn medir de 10 a 12 volts en la salida del transformador, pero no se tiene voltaje en las terminales del timbre al oprimir su botón, el problema está en el alambrado o en el interruptor. Tendrían que utilizarse otros dibujos para hacer otras verificaciones.

Diagramas esquemáticos Los diagramas esquemáticos muestran la relación eléctrica de los dispositivos de un circuito ( Fig. 12-8). El esquema debe proporcionar información suficiente al usuario con el fin de determinar las condiciones necesarias para que el circuito funcione. El esquema debemostrar también qué voltajes han de estar presentes en diversos puntos del circuito y qué condiciones deben satisfacerse para que existan esos voltajes. Puede mostrarse la intensidad de !a corriente o se pude calcular a partir del voltaje aplicado y los datos acerca de la carga que se muestran en el esquema. Los diagramas esquemáticos no muestran los tendidos reales del alambre o el aspecto fisico de los dispositivos. A partir del esquema del timbre se puede ver que la fuente de potencia (120 volts, 60 hertz) se conecta al primario de un transformador. Es un transformador reductor y la tensión en el secundario es de 10 a 12 volts. De esto se puede concluir que el timbre operará de modo apropiado a cualquier voltaje entre los límites mostrados. Se puede ver que el circuito del tiembre consta de dos electroimanes en serie. El botón de la puerta del frente y el de la puerta de atrás están en paralelo. Cuando se oprime cualquiera de los dos botones, se aplica el voltaje del secundario a los imanes del timbre, a través de un contacto que está en su brazo basculante. Al energizarse los imanes por los JO a 12 volts, el brazo es atraído hacia los imanes. Esto abre el contacto que está en el brazo; y se interrumpe !a energía hacía los electroimanes. El brazo

recibe la acción de un resorte y regresará a la posición que se muestra en el diagrama. cuando no ha sido atraído por los imanes. Esto cíerra el contacto del brazo, energizando el imán, y el ciclo se repite. El braw basculante seguirá moviéndose a uno y otro lado, haciendo sonar el timbre, en tanto se mantenga oprimido el botón. La mayor parte de la acción del circuito descrito aquí debe resultar evidente al observar el diagrama. Una excepción es la acción de resorte del brazo basculate. La regla para recordar este tipo de información es que los dispositivos mecánicos y electromecánicos, como los botones, relevadores y apagadores normalmente se muestran en la posícíón de apagado o no energizada. Los controles de relevador y aquellos como los del brazo basculante puden encontrarse marcados N.A. o N .C., lo que significa normalmente abierto o normalmen1e cerrado, respectivamente, si la condición no resulta evidente a partir del dibujo. El hecho de que el brazo recíba la acción de un resorte puede es ta r contenido en un a nota y es posíble que no se muestre en el esquema eléctrico. Esto se puede adivinar considerando el hecho de que el brazo debe regresar a la posición que se muestra para que el timbre funcione. ' Los diagramas esquemáticos son entonces auxiliares para detectar fallas. Muestran cómo debe funcionar eléctricamente un circuito y cuáles dispositivos pueden estar fallando si no está trabajando con propiedad. Recuérdese que las no tas que aparecen en los diagramas esq ue má I icos contienen ínformación útil que no puede apreciar en el dibujo. Léanse siempre las notas con todo cuidado. Recuérdese también que los esquemas no dan información acerca de dónde están los puntos reales en los que puede medirse el voltaje. El diagrama esquemático informa cuál debe ser el voltaje correcto. Es necesario consultar un diagrama de alambrado o uno gráfico a fin de localizar los puntos en los que deben colocarse las sondas.

Diagramas de alambrado TRANSFORMADOR REDUCTOR

BOTONES DE LA

PUERTA DEL

FRENTE Y DE -ATRÁS

~'l\'LTS~ll.--,o~v·O~L-TS~-o

RESORTE DE REPOSICIÓN

Figura 12-8.

224

Diagrama esquemático de un timbre.

Fundamentos de ínstalaciones e!~ctricas

Los diagramas de alambrado muestran la forma real en que se debe conectar el circuito (Fig. 12-9). También muestran los puntos en 1os que se conectan los alambres y cómo se hacen realmente los tendidos de alambre. En el diagrama de alambrado se puede ver que es posible medir la potencia en el primario del transformador al abrir una caja de conexiones en la ql)e los conductores de cola de cerdo del transformador se conectan a los conductores de la línea de potencia. También se ve que sólo va un alambre del secundario del transformador al timbre. El otro alambre va directamente del transformador al timbre. Los diagramas de alambrado son los dibujos más útíles para la localización de fallas.

Estos diagramas también pueden mostrar cómo trabajan los dispositivos mecá n ícos. Los da tos de servicio para las herramientas y aparatos impulsados por motor pueden incluir esquemas mecánicos. Por lo general en estos dibujos se usan si m bol os e!éct ricos para las partes eléctricas del diagrama y mecánicos para las demás. Los símbolos mecánicos son dibujos muy simplificados de las cosas que representan. Probablemente el lector reconocerá la mayor parte de los símbolos sin guía alguna.

A

120 VOLTS

Figura 12-9.

Diagrama de alambrado de un timbn:.

Diagramas gráficos Estos diagramas tienen aproximadamente la misma información eléctrica que !os de alambrado, pero muestran e I aspecto rea I de Ios di sposi ti vos que se usan en e1 circuito ( Fig. 12-10). Estos diagramas son especialmente útiles para mostrar la disposición y ubicación de las tiras terminales y las conexiones internas.

VISTAS DESARROLLADAS• Las vistas desarrolladas también son útiles para desarmar y armar los objetos mecánicos ( Fig. l 2-1 I ). Estos dibujos muestran las partes de un dispositivo como se ven en la realidad. Todas las partes se muestran a la misma escala, a menos que se indique otra cosa. Las partes se colocan en el dibujo como se verían si se desarmara el dispositivo y pudieran

Otros diagramas

~-!··o-

¡,:,;._ ---<1118

ESQUEMAS MECÁNICOS• Los diagramas esquemá· ticos que se describieron con anterioridad eran eléctricos.

o

!}~ --~~

CAJA

Figura 12-1 l.

DISPOSITIVO

Vista desarrollada. CONDUCTO DE DESCARGA CON LUMBRERA

BOTÓN DE LA PUERTA DEL FRENTE AUNA FUENTE DE 120 VOLTS

¡.

ALAMBRE PARA TIMBRE DEL NO. 18

BOTÓN DE LA PUERTA DE ATRÁS

MÉNSULA ESPACIADORA

REJA

Figura 12-10.

Diagrama gráfico de un timbre.

Figura 12-12.

Vista recortada. Como usar los díagramas eléctrícos

225

flotar en el espacio. A veces se utilizan líneas punteadas para mostrar cómo se deben mover las partes para reunirlas. Las vistas desarrolladas generalmente muestran la manera de desbaratar un dispositivo por completo. Si sólo se necesita un desarme parcial, estúdiese con todo cuidado el dibujo para ver qué partes pueden permanecer unidas y cuáles deben quitarse para alcanzar el punto de inspección o prueba al que se desea llegar. VISTAS RECORTADAS O TRANSLÚCIDAS• Se

pueden usar otros dos tipos de diagramas para localizar fallas en los dispositivos mecánicos. Uno de ellos es una vista recortada (Fig. 12-12). Este dibujo muestra el funcionamiento interno de un dispositivo al mostrarlo con la cubierta exterior y las partes de apoyo interiores recortadas, de modo que se pueda ver la relación entre las partes que funcionan. Otro tipo de dibujo, conocido como vista translúcida, proporciona el mismo tipo de información mostrando las partes de un dispositivo como si se pudiera ver a través de ellas.

• PREGUNTAS DE REPASO • l. ¿Cuál es la información principal que el contratista de la obra eléctrica obtiene del plano arquitectónico del terreno?

'l

2. ¿Qué tipo de información puede obtener un electricista de los dibujos arquitectónicos de elevaciones? 3. La figu~ de abajo es parte de un plano arquitectónico de la instalación eléctrica. ¿Qué representan los símbolos eléctricos?

~----_J

O,

4. ¿Qué clase de información agrega el contratista de la obra eléctrica al plano de la instalación? 5. Si un plano de la instalación eléctrica tiene una escala de J/8 pulgada== l pie, ¿cuál es la distancia real entre receptáculos que, en el dibujo, se encuentran separados una distancia de I l/4 pulgadas? 6. ¿Qué tipo de información se puede obtener de un diagrama eléctrico de bloques? 7. En los diagramas esquema tic os a menudo se incluyen las abreviaturas N.A. y N.C. cerca de los símbolos correspondientes a interruptores y re!evadores. ¿Qué significado tienen estas abreviaturas? 8. A menudo en los diagramas esquemáticos se muestra la manera en que opera un circuito bajo ciertas condiciones. ¿En dónde espera rí'a encontrar el lector una descripción de estas condiciones?

.......... _ _ _ _
9. ¿Qué clase de información se puede obtener de los diagramas de alambrado y de los gráficos?

JO. En este capítulo se mencionan otros cuatro tipos de diagramas. Nómbrense dos.

226

l_

Fundamentos de instalaciones eléctricas

.

13 ~ ALAMBRADO : DE CIRCUITOS : BASICOS

•INTRODUCCIÓN• En este capítulo y los que siguen el lector encontrará cómo alambrar y probar los circuitos derivados que se usan en los sistemas eléctricos residenciales. El alambrado de los circuitos derivados pone en uso práctico todos los temas que se cubrieron en los capítulos precedentes. El conocimiento de la teoría eléctrica (Capítulos 1 a 3) ayuda a comprender por qué los circuitos derivados se conectan en la forma que se hace. Las reglas que deben seguirse al ala robrar los circuitos derivados se basan en el NEC, las reglamentaciones locales y los hábitos de seguridad en el trabajo ( Cap. 4 ). Para llevar a cabo sus tareas, el lector debe familiarizarse con las herramientas del electricista y el equipo de prueba (Cap. 5). Los materiales que se usan son alambre y cable (Cap. 6) o conduit (Cap. 7). Es necesario instalar una caja de conexiones, o algo equivalente, en cada punto de toma de corriente en el circuito derivado (Cap. 8). Los dispositivos que se instalan en las cajas de conexiones son apagadores, contactos y artefactos (Cap. 9). Todo circuito derivado debe tener protección contra sobrecorriente en su fuente (Cap. 10). La fuente de potencia para todos los circuitos derivados es el tablero de servicio que se ubica en la entrada de servicio del edificio (Cap. 11). Con el fin de instalar los circuitos derivados se deben usar los diagramas eléctricos (Cap. 12). El alambrado de los circuitos derivados es la tarea principal de los electricistas contratados para re~lizar una instalación residencial. Las casas en las que vive la gente están construidas en una amplia variedad de tamaños y miles de diseños. Los circuitos derivados en esta amplia variedad de casas-y también en muchos edificios más grandes-consisten en cuatro tipos básicos. La diferencia entre las casas grandes y pequeñas se encuentra principalmente en el número de circuitos que se requieren. En este capítulo se describe la manera como se realiza el alambrado de los cuatro circuitos básicos y se cubren las variaciones especiales de ellos que se encuentran con más frecuencia. Si el estudiante ha sido capaz de dar respuesta a las preguntas de repaso de los capítulos 1 a 12,comprende rá con facilidad lo que es el alambrado de los circuitos derivados y tendrán significado para él las técnicas que se describen.

•CIRCUITOS CON UNA SOLA YCON VARIAS TOMAS DE CORRIENTE• Los electricistas se refieren al alambrado de un circuito derivado como rendido. El tendido se inicia en el dispositivo contra sobrecorriente que está en el tablero de servicio (conocido como fuente) y termina en la última toma 228

fur.d~m~nto, de inst.tbciones clé,:::ica,

de corriente del circuito (el final del tendido). Por supuesto, en los circuitos para un solo aparato (tanto de 120 como de 120/240 volts) nada hay en puntos intermedios; \a potencia va directamente del tablero de servicio a la torna única en el a para to ( F ig. 13-1 ). La conexión eléctrica se efectúa introduciendo la clavija del aparato en un contacto o conectando las lineas de potencia directamente a las terminales del apara to. En estos circuitos (con una excepción) los apagadores para hacer funcionar el aparato están en el propio aparato y no se necesita alambrado especial alguno con e~tc fin. La única excepción es el alambrado para las unidades de calefacción. Muchas reglamentaciones locales requieren que, en estos circuitos, se incluya un apagador de control remoto (identificado por medio de una tapa especial. Los circuitos derivados para fines generales y aparatos suministran energía a dos o más tomas de corriente. Además de la fuente (el tablero de servicio) y la toma de corriente al final del tendido (FT), los circuitos para fines generales tienen tomas en puntos intermedios, las tomas intermedias en el tendido (IT) (Fig. 13-1). Las tomas intermedias se deben conectar de modo que se suministre la energía al dispositivo instalado en la toma y que esa

TOMA AL FINAL DEL TENDIDO FUENTE /

CONTACTO PARA APARATOS TABLERO DE SERVICIO

CIRCUITO CON UNA SOLA TOMA

TOMA AL FINAL DEL TENDIDO FUENTE

TABLERO DE SERVICIO

TOMAS INTERMEDIAS EN EL TENDIDO

CIRCUITO CON VARIAS TOMAS

Figura 13-1.

Circuitos con una sola toma y con varias tomas.

energía también se continúe para alimentar al resto del tendido. Los circuitos derivados para aparatos generalmente sólo tienen dos tomas de corriente. Estos circuitos están dirigidos a la alimentación de aparatos portátiles con wattajes nominales altos. Se limita el número de tomas para evitar la sobrecarga del circuito. Debido a que los aparatos tienen apagadores interconstruidos diseñados para manejar altas intensidades de corriente, no se necesita control alguno con apagador para este tipo de salidas. Los circuitos derivados para fines generales se destinan a iluminación y a para tos pequeños. Estos circuitos tienen muchas tomas de corriente y casi siempre incluyen algún control con apagador. Existen cuatro métodos posibles de alambrado para control con un solo apagador y varios métodos más para control con varios apagadores. En las secciones que siguen se describen estos circuitos de conmutación.

Diferencias en el alambrado con cable

y con conduit Se puede aplicar el diagrama gráfico que se describe en este capítulo en relación con el alambrado con conduit, si se tienen presentes tres importantes diferencias.

D

TOMA DE PARED {MURO}

CONTACTO

DER!VACIÓN PARA CONECTAR TERMINALES EN SU LUGAR

o

Diagramas gráficos de circuitos En este capítulo se usan los diagramas gráficos para mostrar la manera en que se realiza el alambrado de los circuitos con los tipos de cable que se utilizan con mayor amplitud. En la figura 13-2 se identifican los slmbolos que aparecen en estos diagramas. El código de colores que se aplica eJl los dibujos es el que debe seguirse al instalar el cable. Para simplificar, no se muestran los alambres de puesta a tierra del cable. Sin embargo, además del alambrado que se muestra, en cada caja se deben unir los alambres de puesta a tierra y conectar por medio de un puente a la misma, (si es de metal) y al tornillo de color verde que está en los apagadores y receptáculos. Los diagramas muestran cuál es la diferencia entre los alambrados y conexiones, dependiendo del punto en el circuito en el que se encuentra la fuente de potencia o del tipo de conmutación que se esté realizando. De lo contrario, las posiciones relativas de las tomas de corriente, apagadores y artefactos que aparecen en los dibujos no tiene importancia. La práctica normal en las instalaciones requiere que sólo se unan los conductores con el mismo color en el aislamiento (negro con negro, blanco con blanco, rojo con rojo, etc.). El alambrado con cable requiere que se hagan algunas excepciones a esta regla, y los diagramas muestran estas excepciones.

o

TOMA DE TECHO

DERIVACIÓN ELIMINADA PARA CONECTAR TERMINALES

APAGADOR

ALAMBRE CALIENTE TIERRA DE LA ENERG.IA (NO SE MUESTRAN LOS ALAMBRES DE PUESTA A TIERRA, DESNUDO O CON AISLAMIENTO VERDE). CUANDO ES NECESARIO, EN BENEFICIO DE LA CLARIDAD, LOS ALAMBRES CALIENTES DE LOS CABLES TRI FILARES SE MARCAN (R) PARA EL ROJO Y (N) PARA EL NEGRO. APAGADOR

\

~

COMBINACIÓN DE APAGADOR-LUZ PILOTO O APAGA DO A-CONTACTO.

CONTACTO

o

LUZ PILOTO

Figuras 13-2.

Símbolos usados en los dibujos eléctricos.

La primera diferencia se aplica al alambrado de los circuitos de apagadores, los conductores entre la fuente de potencia y el apagador. En el capítulo 9, en la descripción de los usos del apagador, se afirma que los apagadores sólo se conectan al alambre caliente. Por Jo común el alambrar con cable, no ~iempre se pueden mantener las alambrar con cable, no siempre se puede mantener las conexiones con el código estándar de colores. Virtualmente todos los cables bifilares, blindados y no metálicos, tienen conductores con aislamiento negro y blanco. En los cables trifilares se agrega un conductor con aislamiento rojo. Alambrado de circuitos básicos

229

Cuando se debe con trola r un artefacto por medio de un apagador de pared, y se dispone de una funte de potencia en la caja de aquél, el alambre caliente debe ir de la caja del artefacto al apagador y, a continuación, regresar a aquélla. Los conductores que van de la caja del artefacto al apagador se conocen como circuito del apagador. En el artículo 200-7 del NEC se describe cómo se debe alambrar el circuito de un apagador cuando se utiliza cable. El alambrado se debe realizar de modo que la energía que va hacia el apagador se lleve por el conductor con aislamiento blanco y la que viene del apagador por el conductor con aislamiento negro. Esta manera de alambrar requiere la unión de un conductor de aislamiento blanco con uno de aislamiento negro. Esta es la única situación en la que se permite esa conexión. En la figura 13-3 se muestra este alambrado. Obsérvese con todo cuidado el alambrado que se muestra en la figura. En el artefacto se mantienen las conexiones normales de blanco con blanco y negro con negro. El alambre negro del artefacto se conecta al negro del circuito del apagador. Los alambres

negro y blanco del circuito del a pagador se conectan a éste. El conductor blanco del circuito del apagador debe conectarse al alambre caliente negro para completar el circuito. En cierto tiempo se acostumbró marcar el conductor blanco con cinta negra, o pintar de negro sus dos extremos, cuando se usaba en el circuito de un apagador. Este procedimiento no lo requiere el NEC, pero lo pueden indicar las reglamentaciones locales. Cuando se encuentra esta situación en e Ia la mbrado con conduit no es neeesa no hacer excepciones. Se pueden alimentar por el eonduit los conductores con el aislamiento de color correcto. En la figura 13-3 se muestra también el alambrado del circuito del apagador y el eonduit. En la figura 13-3 también se puede ver la dif'crencia entre el alambrado con cable y con conduit. Nótese que el alambre negro que sale de la fuente se puede continuar a través de la toma de corriente del techo hasta el apagador. En la instalación con conduit se pueden evitar muchas conexiones del alambre. La tercera diferencia tiene que ver con los conductores CONDUCTORES NEGRO Y BLANCO UNIOOS

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FUENTE

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1 1

LOS ALAMBRES DE PUESTA A TIERRA NO SE MUESTRAN

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POTENCIA DE LA FUENTE HACIA EL APAGADOR

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ARTEFACTO

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ALAMBRADO CON CABLE POTENCIA DE LA FUENTE QUE SALE DEL APAGADOR

s

LA POTENCIA DE LA FUENTE SE PUEDE LLEVAR DIRECTAMENTE HACIA EL APAGADOR FUENTE

EL CONDUIT SUMINISTRA TAMBIÉN LAS CONEXIONES HACIA TIERRA

b. Figura J ]-J. 2.111

ALAMBRADO CON CONDUIT

Alambrado con cable y conduit para circuitos de apagadores.

Fundamentos de in.1talaciones eléctricas

---------

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- - -

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s

de puesta a tierra. Aun cuando en los dibujos no aparecen los conductores de conexión a tierra, por supuesto tendrían que unirse a todo lo largo de cada circuito. Si los conductores que aparecen en los dibujos estuvieran encerrados en conduit rígido, intermedio o de pared delgada (TEM), la instalación se completaría como se muestra. No se requeriría un conductor a tierra separado.

•CIRCUITOS CON UN SOLO APAGADOR•

ENERGÍA HACIA FUENTE

Existen cuatro métodos posibles para alambrar un control con un solo apagador. Las diferencias que se encuem ran en el alambrado del apagador son un resultado de las diferencias en la existencia de las tomas de corriente en medio o al final del tendido y de la manera en que se dirigen las líneas de potencia. En la figura 13-4 se tiene un

d _,.

EN MEDIO Dt:L TEN01[)0 ENERGIA EN EL APAGADOR

TERMINALES

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ARTEFACTO O CONTACTO

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FUENTE

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AL FINAL DEL TENDIDO ENERGÍA EN EL APAGADOR

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FUENTE

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APAGADORES

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EL RESTO DEL CIRCUITO

FUENTE

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EN MEDIO DEL TENDIDO, ENERG(A EN EL ARTEFACTO

Figura l 3-4.

Circuitos con un solo apagador.

Figura D-4.

AL FINAL DEL TENDIDO ENERGIA EN EL ARTEFACTO

{Con1inuació11) Circuitos con un solo apagador. Alamhrndo d~ circuito, básicos

231

circuito muestra en el que se íncl u yen las cuatro posibilidades, yen el que se muestran los artefactos de techo como los dispositivos con conmutación. Se puede utilizar un alambrado semejante si se aplica conmutación a los contactos.

Tipos básicos En la primera combinación artefacto-apagador, no. 1, el ca ble que sale de la fuente de potencia se hace pasar por la caja del techo. Debido a que ésta es una toma de corriente intermedia (IT), la energía debe seguir a través de la toma hacia el resto del circuito. El apagador debe conectarse para controlar el artefacto que está en la caja, pero no para interrumpir la potencia que va hacia el resto del circuito.Se puede utilizar en este circuí to un apagador de un solo polo un solo tiro (SPST)-como los apagadores silenciosos que se describen en el capítulo 9-. Es necesario llevar dos alambres de la caja del techo hacia el apagador. Los conductores para llevar la potencia hacia el resto del circuito también están en esta caja. Las conexiones que se muestran en la figura permiten que el apagador controle el artefacto sin afectar la potencia que va hacia el resto del circuito. Cuando la fuente de potencia se encuentra en la toma de corriente del apagador, es posible mantener las conexiones con el código estándar de colores. La combinación no. 2 de apagador y artefacto, de la figura no. 2, ilustra esta conexión. La línea de potencia que tiene la combinación de IT no. 2 se divide para alimentar dos combinaciones de apagador y artefacto al final del tendido ( FT). La combinación no. 3 es esencialmente la misma que la no. 2, excepto en que la potencia no se continúa más allá de la toma del a pagador. La combinación no. 4 emplea un circuito del apagador y se conecta como la combinación no. 1, excepto que el tendido finaliza en el artefacto.

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...

1

FUENTE Figura 13-5. Instalación de apagador-luz piloto. fuente en la toma del apagador.

una de las terminales del apagador. Algunos dispositivos de apagador y luz piloto tienen una conexión interna entre estos puntos y no se requiere el puente. Cuando la fuente de potencia está en la toma de corriente del artefacto que se va a controlar, se requiere un ca ble trifilar para el circuito del apagador y 1a tierra de la luz pi loto. En la figura 13-6 se muestra este a Jambrado.

Otras combinaciones de apagadores Otros dispositivos que combinan apagadores con contactos, medidores de tiempo y reductores se instalan casi FUENTE

Alambrado de luz piloto en el apagador En el ca pí tul o 9 se analiza el alambrado de combinaciones de apagador y luz piloto. Aquí se considerarán las variaciones en el alambrado que se producen por dos ubicaciones posibles de la fuente de potencia. La diferencia principal entre los apagadores con luz piloto y los estándar es que debe contarse con un conductor de tierra de la energía en la toma de corriente para conectar una de las terminales de la luz piloto. En la figura 13-5 se muestra el alambrado cuando la fuente de potencia se encuentra en la toma de corriente del apagador-luz piloto. Se puede utilizar un cable b ifilar para el circuito y es posible mantener las conexiones con el código estándar de colores. En la figura se muestra un puente entre la terminal de color latón de la luz piloto y 232

Fundamentos de instalaciones el!ctricas

'

---- ..

CONTACTO SIEMPRE VIVO

Figura 13-6. toma.

Instalación de apagador-luz piloto. fuente en la

de la misma mant:1;:a que el apagador con luz piloto. Los contactos y medidores de tiempo requieren la existencia de una conexión de tierra de la energía en la toma de corriente. En las figuras 13-7 y 13-8 se muestra el alambrado para un receptáculo de apagador con fuente de potencia en la toma de corriente del apagador y en la toma del artefacto controlado. Los medidores de tiempo se pueden instalar en la misma forma, la diferencia principal se encuentra en que muchos de ellos tienen conexiones de cola de cerdo en 1ugar de terminales de tornillo. En

r1 1

los medidores de tiempo se necesita la conexión de la tierra de la energía para operar el mecanismo de reloj. Los medidores de tiempo para periodos cortos (hasta l hora) pueden tener un reloj accionado por resorte en lugar de un mecanismo eléctrico. Estos medidores de tiempo se pueden instalar conectándolos al alambre caliente precisamente como se hace con los apagadores estándar. Los apagadores reductores se encuentran en muchas formas para artefactos incandescentes y fluorescentes. Como se describió en e I capítulo 9, algunos requieren una conexión hacia la tierra de la energía y otros se pueden instalar como apagadores estándar. Cuando se necesita una tierra de la energía, se puede aplicar el alambrado que se muestra para el receptáculo de apagador.

1

1

• CIRCUITOS CON VARIOS APAGADORES •

1 1 1 1 1 1

Circuitos con dos apagadores

1

1 1 1

CONTACTO SIEMPRE VIVO

1

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FUENTE

Figura 13-7. Instalación de apagador-contacto, fuente en la toma del apagado.-. FUENTE 1

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En las instalaciones residenciales y comerciales se usa con frecuencia otro tipo de circuito con apagadores. Este circuito emplea dos apagadores de tres vías y permite controlar un contacto o artefacto desde dos cualesquiera ubicaciones. El lector recordará, por lo visto en el capítulo 9 que el llamado apagador de tres vías es uno de un sólo polo doble tiro con tres terminales, una de las cuales es común. En la forma de apagador estándar de volquete no tiene las posiciones marcadas de apagado y encendido. En las dos posiciones del volquete, la terminal común se conecta a una de las otras dos terminales. En la figura 13-9 se muestra esquemáticamente la forma. en que dos de estos apagadores se pueden instalar con el fin de controlar un artefacto. Obsérvense las características siguientes de este circuito: El alambre de conexión a tierra se conecta directamente al artefacto. El alambre caliente que viene de la fuente se conecta a la terminal común de un apagador de tres vías. Las otras dos terminales del apagador se conectan directamente a las terminales e qui vale ntes

1 1

1 1

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FUENTE

CONTACTO SIEMPRE VIVO

Figura 13-8. Instalación de apagador-comacto, fuente en la toma del artefacto.

VIA.IEROS

Figura 13-9. tico.

Control con dos apagadores, diagrama esquemá-

Alambrado de circuitos básicos

233

de\ segundo apagador de tres vías. Los alambres que conectan estas terminales se conocen como viajeros. El alambre caliente que va al artefacto se conecta a la terminal común del segundo apagador. Como se muestra, el artefacto está apagado. Al cambiar la posición de cualquiera de los dos apagadores, en cualquier orden el artefacto se conmutará a la condición opuesta. En la figura 13-10 se ve el alambrado real para este circuito, cuando se dispone de la potencia de la fuente en una de las tomas de corriente para apagador. Un cable trifilar van de una de las tomas para apagador hacia la otra. Un alambre bifilar va del artefacto hacia la segunda toma para apagador. En todo este circuito se pueden mantener las conexiones con el código normal de colores. Se puede utilizar el mismo alambrado con conduit. Nótese también que las dos tomas de corriente para apagador contiene.1 cinco conductores, alambres para puesta a tierra si se está usando cable y el apagador. Entonces las cajas que se instalen en estos lugares deben ser al menos de 3 pulgadas X 2 pulgadas X 2 3/4 pulgadas (7.6 cm X 5.0 cm X 7.O cm) de profundidad para conformarse a los requisitos del NEC respecto al número máximo de conductores para el tamaño de la caja. Cuando se dispone de la potencia de la fuente en la toma de corriente del artefacto, es posible realizar el alambrado para el control con dos apagadores, utilizando el mismo tipo y la misma cantidad de cable, pero será necesario aplicar la excepción que se mencionó para el código de colores relativo al circuito de un solo apagador, con el fin de completar el alambrado del circuito (Fig. 13-11). Nótese que el alambre negro que viene del artefacto se conecta al alambre negro del ca ble bifilar con el que se forma el circuito del apagador. En la toma de corriente del apagador, el alambre negro del circuito del mismo se conecta a la terminal común que se encuentra en el apagador. El alambre blanco del cable bifilar se conecta al blanco del cable trifilar. Los alambres rojo Y negro del cable trifilar se convierten en los viajeros. CABLE TRIFILAA

CABLE BIFILAR

VIAJEROS

1 FUENTE

Figura 13- l O. dor. 234

Control con dos apagadores, fuente en el a paga-

Fundamentos de instalaciones eléctricas

FUENTE 1

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CABLE BIFILAR

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CABLE/ TRIFILAR

Figura 13-1 l. facto.

Control con dos apagadores, fuente en el arte·

Como en el caso del circuito de un solo apagador, la excepción al código de colores se presenta en la conexión del alambre blanco del circuito de I apagador que va hacia el alambre negro de la fuente, y en la conexión del alambre blanco del circuito del apagador con la terminal común de uno de los apagadores de tres vías. Es posible aplicar otra versión del circuito de control con dos apagadores, cuando se cuenta con la potencia de la fuente en la toma de corriente del artefacto y éste se encuentra ubicado entre los apagadores. Para este circuito, se requieren tres alambres que van de la fuente a cada apagador. Si se utiliza cable trifilar, la única excepción a las conexiones con el código estándar de colores es el uso del conductor con aislamiento blanco como uno de los viajeros. En la figura 13-12 se ilustra el alambrado para este circuito.

Circuitos con tres apagadores Es posible controlar uno o más artefactos desde tres o más apagadores, agregando a pagadores de cuatro vias en la porción viajera de los circuitos con dos a pagadores que se acaban de ver. El lector recordará, por lo visto en el capítulo 9, que el apagador de volquete de cuatro vías tiene dos posiciones no marcadas y cuatro terminales. En una de las posiciones, las terminales se conectan en forma directa. En la otra posición, las conexiones se intercambian (Fig. 13-13). En la figura 13-14 se ve un esquema de un circuito de conmutación completo. Nótese que al cambiar la posición de cualquiera de los

FUENTE 1

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1

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CABLE TRIFILAR

Figura 13-12. Control con dos apagadores, fuente en el artefacto del centro.

y

DIRECTO

Figura 13-13.

CRUZADO

Posiciones de los apagadores de cuatro vías.

13-17 se tienen tres disposiciones posibles de instalación para el control con tres apagadores. El circuito que se muestra en la figura 13-15 es semejante al circuí to con dos a pagadores de la figura 13-1 O. Se dispone de la potencia de la fuente en una de las tomas de corriente para apagador. La potencia se lleva a través de las otras dos tomas para apagador hacia el artefacto que se va a controlar. Debe utilizarse cable trifilar entre los apagadores. En este circuito es posible mantener la codificación estándar de colores. El circuito con tres apagadores que se ilustra en la figura 13-16 es semejante al que tiene dos apagadores ilustrado en la figura 13-11. Se dispone de la potencia de la fuente en la toma de corriente para el artefacto. Al seguir el requisito establecido por el NEC para la instalación del circuito de apagador, el conductor negro del cable bifilar se conecta al artefacto. Entonces el alambre blanco del cable se debe conectar a·I alambre negro de la fuente. Entre las tomas de corriente de los apagadores se utiliza cable trifilar. Los alambres blancos se unen para llevar el alambre caliente de la fuente hacia el apagador de tres vías que está al final del circuito. Los alambres rojos y negros de los cables trifilares son los viajeros. El apagador de cuatro vias se conecta a los viajeros rojo y negro. La figura 13-17 es semejante a la 13-12. Se dispone de la potencia de la fuente en la toma del artefacto, pero los apagadores se ubican en cualquiera de los dos lados de la fuente. En este circuito, los viajeros deben pasar a través de la toma de la fuente y es necesario u ti \izar ca ble t rifila r para toda la instalación. También, en este circuito se pueden aplicar conexiones que sigan el código estándar de colores. Nótese que el conductor blanco de los cables trifilares se usa como uno de los viajeros.

FUENTE

•INSTALACIÓN DE CONTACTOS DIVIDIDOS• TERMINAL COMÚN

Figura 13-14.

POSICIÓN ALTERNATIVA

TERMINAL COMÚN

Control con tres a pagadores, diagrama esque-

mático. tres apagadores, se cambiará el circuito de apagado a encendido, o de encendido a apagado. Nótese también que es posible agregar cualquier número de apagadores je cuatro vías en los alambres viajeros y podrá realizarse el control desde cada uno de ellos. En las figuras 13-15 a

El contacto d úp \ex estándar que se usa en I as i nstalaci ones domésticas tiene dos terminales de color latón en uno de sus lados y dos terminales plateadas en el otro lado. Las terminales de cada lado se unen por medio de una tira metálica. Una conexión hacia una de las dos terminales de latón y una de las dos terminales plateadas suministra la potencia tanto al contacto superior como al inferior. Como se describió en el capítulo 9, se puede eliminar la tira metálica que conecta las terminales de manera que pueda alambrarse por separado cada contacto. Esto se hace con el objeto de controlar la mitad del contacto por medio de un apagador, o bien·, dividir el contacto entre dos circuitos derivados. Alambrado de circuiios básico,

235

CABLE TRI FILAR

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CABLE BIFILAR

ARTEFACTO

FUENTE

Figura 13-15. dor.

Control con tres apagadores, fuente en el apagaFUENTE

FUENTE

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CABLE BIFILAR

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Figura ! 3-16. facto.

Control con tres apagad ores, fuente en el arte-

Receptáculos con conmutación dividida En la figura 13-18 se muestra el alambrado tanto para un contacto con conmutación completa como para uno con conmutación dividida, cuando la potencia de la fuente se tiene en el contacto. Se elimina la tira metálica 236

Fundamentos de instalaciones el~tricas

CABLE TRIFILAR

ARTEFACTO

Figura 13-1 7. Con trol con tres apagadores, fuente en el artefacto del centro.

que está entre las terminales color latón. Se conecta un puente con aislamiento negro, del alambre negro de la fuente hacia una de las terminales color latón. El conductor negro de regreso que viene del circuí to del a pagador se conecta a la otra terminal de color latón. Como se muestra en la figura, la parte inferior del contacto queda

FUENTE

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FUENTE

1

IDERIVACIONES EN LAS r TERMINALES NO 1 ELIMINADAS 1

CONTACTO CON CONMUTACIÓN COMPLETA

1

CABLE TRIFILAR

FUENTE

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DERIVACIÓN ENTRE LAS TERMINALES DE COLOR LATÓN ELIMINADA

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CONTACTO INFERIOR CONTROLADO MEDIANTE APAGADOR

Contacto con conmutación dividida, fuente en el

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CONTACTO INFERIOR CONTROLADO MEDIANTE APAGADOR

CONTACTO SEMICONMUTADO Figura 13-18. Contacto con conmutación com pi eta y sem iconmutado, fuente en el contacto.

controlada con el apagador. La parte superior siempre está viva. Si se desea, se puede invertir el alambrado, de modo que la parte inferior siempre esté viva. En la figura 13-19 se muestra el alambrado para un contacto dividido, cuando se dispone de la potencia de la fuente en la toma del apagador. Para alambrar este circuito se debe utilizar un cable trifilar entre las tomas del apagador y del contacto. Se puede mantener la codificación estándar de colores. Como en el ejemplo anterior, la mitad inferior del contacto queda controlada con el apagador.

Contactos de dos circuitos Es posible diseñar las disposiciones eléctricas residenciales de modo que en algunos lugares se dividan los contactos y, de esa manera, cada mitad se alimente por medio de un circuito derivado diferente. En la figura 13-20 se tiene parte de un plano eléctrico para contactos de dos circuitos en el que se ve la manera de realizar la instalación usando cable trifilar. La división de contactos ayuda a balancear la carga de iluminación entre los dos alambres calientes que suministra la compañía, si los dos circuitos usados se alimentan desde barras de distribución diferentes del tablero de servicio. Cuando se realiza la instalación de esta manera, es necesario ••agrupar" o

entrelazar los interruptores automáticos o fusibles para cada circuito, de modo que los dos se interrumpan juntos automáticamente. Esto elimina la posibilidad de recibir un choque eléctrico proveniente de cualquiera de los dos circuí tos al trabajar en toma de con tactos di vid id os. En el capítulo 11, en relación con el cálculo de la carga, se explicó lo referente al flujo de corriente en el conductor neutro de los circuitos tri filares. El lector recordará que si la intensidad de la corriente en los dos alambres calientes es exactamente igual, no fluirá corriente en el conductor neutro. Si la intensidad de la corriente en los alambres calientes no es igual, el flujo de corriente en el conductor neutro será igual a la diferencia entre las corrientes en aquéllos. Es importante recordar que esta regla respecto a la intensidad de la corriente en el conductor sólo se cumple en el alambrado de un circuito derivado cuando los dos circuitos derivados se conectan a barras de distribución opuestas del tablero de servicio. En algunos casos-en particular cuando se hacen adiciones o modificacíones a obras viejas-puede ser necesario conectar contactos divididos a dos circuitos derivados que se alimentan a través de la misma barra de distribución del tablero de servicio. Cuando sea necesario realizar este tipo de alambrado dividido, no será posible utilizar cable trifilar. Siempre que los conductoes de dos circuitos derivados que se alimenten por medio de la misma barra de distribución, se encuentren en una sola toma de corriente, es importante mantener separados los pares de conductores. En la figura 13-21 a y b se puede ver cuál es la razón para llevar a cabo esta separación de los pares de conductores; en ella se muestra la instalación para un circuito simple de seis tomas para dividir seis contactos dúplex entre los circuitos derivados A y B. Para simplificar, se supondrá que todos los contactos del circuito A tienen cargas de Alambrado de circuítos básicos

237


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DISPOSICIÓN ELÉCTRICA

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hgura 13-20.

Plano eléctrico de un contacto dividido.

200 watts, para dar un total de l 200 watts. Supóngase que los contactos del circuito B tendrán cargas de 250 watts, con un total de l 500 watts. Cuando se realiza el alambrado correctamente, como en la figura 13-2la, cada conductor del circuito A tiene un flujo de corriente de 10 amperes, y cada conductor del B tiene un flujo de ¡ 2 .5 am pere5. La intensidad de corriente en cada circuito se cnrncnlra bien dentro del intervalo de seguridad para uno de 15 amperes alambrado con alambre de cobre del no.14. Si la instalación se realiza incorrectamente, como en la figura l3-21b, el flujo de corriente que viene por los dos alambres calientes se debe llevar por un conductor blanco. Debido a que los dos circuitos se alimentan por medio de la misma barra de distribución, la corriente de los dos circuitos se sumará. Esto hace que el conductor blanco lleve 22.5 amperes. El dispositivo de protección 238

Fundamentos de instalaciones eléctricas

contra sobrecorriente del circuito está en los alambres negros. la energía no se cortará automáticamente y el con· ductor blanco se calentará peligrosamente. Incluso si los alambres calientes llevaran menos corriente, de manera que 1a del alambre blanco fuera de 15 amperes, este error en la instalación sería peligroso. En los cables o conduit, los dos conductores del circuito, el blanco y el negro, están en paralelo y muy próximos. Por lo visto en los capítulos sobre electricidad, el lector recordará que el flujo de corriente en un conductor crea un campo magné· tico alrededor del mismo. La intensidad del campo es proporciona! a la intensidad de !a corriente. Cuando la intensidad de la corriente en !os alambres blanco y negro es igual, los campos magnéticos alrededor de cada con· ductor son opuestos en todo instante y se cancelan. Cuando la intensidad de la corriente en los alambres no es igual, el alambre que !leva la corriente mayor inducirá un

CIRCUITO DE LA FUENTE A 10 AMPERES 10 AMPERES

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INOTA 2

12,5 AMPERES

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12,5 AMPERES

NOTAS:

CIRCUITO DE LA FUENTE B

(a)

1. DERIVACIÓN ENTRE TERMINALES ELIMINADA TANTO ENTRE LAS TERMINALES DE COLOR LATÓN COMO ENTRE LAS PLATEADAS.

2. CARGA ELÉCTRICA EN WATTS. CIRCUITO DE LA FUENTE A 10 AMPERES 22.5 AMPERES

-------- ...... --

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1

1

1

1

1

NOTA 2

----------- ----- ----- ----- ----O AMPERES

12.5 AMPERES

NOTAS: CIRCUITO DE LA FUENTE B

(bl

1. DERIVACIÓN ENTRE TERMINALES ELIMINADA ENTRE LAS TERMINALES DE COLOR LATÓN, PERO NO ENTRE LAS PLATEADAS. 2. CARGA ELÉCTRICA EN WATTS.

Figura 13-21.

Instalación con contactos divididos. (a) Alambrado correcto; (b) alambrado incorrecto.

voltaje en el otro conductor que se opone al voltaje aplicado. Esto tiene el etecto de agregar oposición a! paso de la corriente, lo cual puede provocar pérdida de potencia y sobrecalentamiento de los conductores. En la~figura 13-22 se muestra con detalle la manera en que se instalan los contactos divididos cuando los dos circuitos de la fuente se alímentan por medio de la misma barra de distribución y cuando se alimentan a través de barras diferentes. Se puede agregar el control por medio de apagador a este contacto utilizando alambre semejante al que se muestra para con tactoscon a pagadores di vi-

didos en un solo circuito. En la figura 13-20 se muestra la instalación de contacto con apagador, para contacto en dos circuitos, alimentados por barras de distribución diferentes. La instalación, cuando los dos circuitos se alimentan mediante la misma barra, se tiene en la figura 13-23. Nótese que cuando los dos circuitos de la fuente se alimentan a través de la misma barra, debe tenerse un cuidado especial en mantener apropiadamente pareados los conductores blanco y negro. Téngase presente también que los conductores extra pueden requerir e! uso de una caja más grande, como se describió con anterioridad. Alambrado de circuitos básicos

239

----~--------------------------CIRCUITO DERIVADO A

CIRCUITO B 1

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CIRCUITO A

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CIRCUITO DERIVADO B

1

CONTACTO SUPERIOR CONTROLADO MEDIANTE APAGADOR

•r CIRCUITOS DERIVADOS A Y B CONECTADOS A LA M!SMA BARRA DE DISTRIBUCIÓN DEL TABLERO DE SERVICIO

1 1

" Figura 13-23. conmutación.

CIRCUITOS DERIVADOS A Y B CONECTADOS A BARRAS DE DISTRIBUCIÓN DIFERENTES DEL TABLERO DE SERVICIO

Figura l 3-22.

1ns tal ación de contactos en dos circuitos.

Instalación de contactos en dos circuitos con

tomarse se refiere al espaciamiento de las tomas, de modo que los contactos queden dentro del alcance de los cordones de los aparatos. No obstante, la instalación de un circuito derivado para fines generales requiere un análisis y planificación considerable. La instalación debe conformarse a los requisitos establecidos por el NEC y !os códigos Iocales; también es necesario tomar en cuenta e! control de 1os costos del material y de la mano de obra y el balanceo de la carga entre los dos alambres calientes de !a compañía.

Ubicación de las tomas de corriente

• PLANIFICACIÓN DE LA INSTALACIÓN DE CIRCUITOS DERIVADOS• Los tendidos de alambre para circuitos derivados individuales y con varios alambres requieren poca planificación especial. La ubicación de un aparato determina la ubicación general de la toma de corriente. La ubicación exacta se elige para facilitar la instalación y conexión hacia el aparato. Sin embargo, no debe estar a más de 6 pies (I.80 m) del aparato. La planificación de un circuito derivado para aparatos también es relativamente sencilla. Estos circuitos se instalan en cocinas y pequeños talleres. Por Jo general, se limitan a dos tomas (aun cuando el NEC no establece restricción alguna respecto al número). Las tomas deben ser de fácil acceso desde las superficies de trabajo. La decisión principal que debe 240

Fundamentos de instalaciones el~ctricu

El NEC y la mayor parte de las reglamentaciones locales especifican el número mínimo de tomas en términos del tamaño del cuarto, pero no limitan el número de tomas en un circuito. El NEC requiere que ningún punto a lo largo de cualquier pared debe estar a más de 6 pies (1.80 m) de una toma (Artículo 210-25 (b) ). Uno de los códigos locales cubre este mismo tema como sigue. (El material se tomó del Code Manual far the New York Sta te Building Construction Code y se cita con autorización.) Se situarán tomas ác l:orriente para contacto en toda cocina, comedor, estancia, recibidor, biblioteca, retrete, solario, sala de ju egos y recámara. Al me nos se tendrá una toma de corriente para contacto por cada múltiplo de 12 pies o fracción mayor de esta medida, de la distancia total alrededor del cuarto,

medida horizontalmente a lo largo de la pared en la línea del piso. En la cocina se tendrán tomas de corriente para contactos en no menos de dos circuitos derivados para aparatos pequen os. Al menos se instalará un contacto en el cuarto de baño, para la lavandería y en el exterior. La diferencia entre los dos requisitos de los códigos es un ejemplo interesante de cómo pueden diferir las reglamentaciones locales y el NEC. El requisito del NEC es claro. Ningún punto de la pared estará a más de 6 pies de una toma. El propósito de este requisito es reducir el uso de cordones de extensión tanto como se pueda. A primera vista, la reglamentación Jacal parece enunciar el mismo requisito en palabras un poco diferentes. Si e! espaciamiento entre los contactos es de 12 pies, ningún punto de la pared estará a más de 6 pies de un contacto. Sin embargo, esto no es exactamente lo que dice el reglamento local. El reglamento local utiliza el tamaño del cuarto a fin de determinar el número de tomas para contacto que debe tener un cuarto. pero no dónde deben estar. Por ejemplo, compárense las disposiciones en las estancias que se dan en la figura 13-24. El cuarto tiene 20 X 13 pies. La distancia total alrededor del cuarto es de 66 pies. Si se debe instalar una toma para contacto cada 12 pies o fracción mayor de la distancia alrededor del cuarto, es necesario instalar 6 contactos (Fig. 13-24a). (Una fracción mayor significa un medio o más.) Nótese que, de hecho, el cuarto tiene 6 tomas para contactos. No obstante, una de las tomas está en el techo, localizada sobre una ventana de la estancia con fines de iluminación especial. Esto deja a muchas zonas de la pared del cuarto a más de 6 pies de una toma, pero el alambrado que se muestra satisface la reglamentación local. Esta disposición no satisfaría los requisitos del NEC. Con el fin de satisfacer los requisitos del NEC, se necesita una toma adicional y las tomas de las paredes interiores quedarían dispuestas como se muesia en la figura 13-24b. Los costos de mano de obra se mantienen bajos a! simplificar la instalación tanto como se pueda, reduciendo así el tiempo requerido por el trabajo. Los costos del material se controlan al hacer que los tendidos de cable sean tan cortos como se pueda combinando funciones siempre que sea posible. Por ejemplo, en un lugar en donde se requiera una caja para empalmes con el fin de unir los cables y se encuentre una caja para techo cercana, se puede ahorrar dinero eliminando la caja para empalmes e instalando una caja para techo más grande con el fin de satisfacer las dos necesidades. Generalmente resulta conveniente agrupar las tomas de un circuito en una zona de la casa, para hacer que los tendidos de cable sean conos. La instalación se realiza más rápido cuando el alambrado en las paredes exteriores se mantiene en un mínimo. El aislamiento de las paredes exteriores y los

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CINCO TOMAS DE CORRIENTE DE PARED Y UNA DE TECHO SATISFACEN LOS REQUISITOS MfNIMOS DEL CÓDIGO LOCAL

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SE REQUIEREN SEIS TOMAS DE CORRIENTE DE PARED Y UNA DE TECHO PARA SATISFACER EL NEC

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Figura 13-24.

Planos eléctricos de la estancia. (a) Código local;

(b) NEC.

corta fuegos a veces requieren retardar la instalación del alambrado. Por supuesto, cuando et alambrado lo permita, se puede llevar a cabo el alambrado antes de instalar el aislamiento. Los planos eléctricos que se han usado como ejemplos en este capítulo muestran treinta y dos tomas de corriente para fines generales; sólo ocho de estas tomas se localizan en paredes exteriores. Balancear la carga en la línea significa que es necesario igualar tanto como se pueda la carga que se asigne a cada uno de los alambres calientes que entran. Una manera de lograr esto es dividir los contactos entre los circuitos derivados. El agrupamiento tiene trece tomas en el circuí to no. 1, once en el circuito no. 2 y ocho en el circuito no. 3. Esta es una distribución razonablemente balanceada. Nótese que los dos cuartos de baño están en el circuito no. 2, aun cuando el cuarto de baño pequeno se encuentra en el frente de la casa y el resto del circuito en el Alambrado de circuitos básicos

241

no. 2 está atrás. Esta todavía es una buena disposición porque conserva el requisito de interrupción por falla a tierra en un solo circuito.

Número de tomas por circuito

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El NEC no especifica cuántas tomas puede tener un circuito derivado. Sin embargo, al calcular la carga de un circuito derivado, se debe suponer que las tomas no usadas para iluminación tienen una carga mínima de 180 voltamperes (l.S amperes a 120 volts para una carga resistiva). Esto se debe tomar en cuenta, como se hace notar en seguida. La determinación del número y ubicación de las tomas para un circuito derivado para fines generales requiere algunos cálculos (espacio de pared, por ejempi o), que pueden utilizarse como una guía, pero también deben incluirse el buen juicio y la experiencia en la determinación. Por esta razón, tanto el arquitecto como el contratista que construirá el edificio, el contratista del trabajo eléctrico y, tal vez, la persona que ocupará la casa contribuirán con ideas y sugerencias para la distribución eléctrica. Una de las reglas usadas para establecer un límite máximo sobre el número de tomas de un circuito derivado para fines generales es instalar no más de una toma por cada 1.5 amperes de protección contra sobrecorriente. Esto significa que un circuito de 15 amperes puede tener diez to mas, y un circuí to de 20 amperes puede tener trece. Esta regla supone una carga promedio de 180 watts por toma ( 1.5 amperes X 120 volts). Cuando se sabe que una toma tendrá una carga mayor, es necesario modificar esta regla. Por ejemplo, si un circuito contendrá un artefacto de techo y éste está diseñado para dar cabida a seis lámparas de 60 watts, esto es equivalente a dos tomas promedio. En un circuito de 15 amperes, sólo deben instalarse otras ocho tomas. Es importante comprender que sólo se debe aplicar este método de determinación del número de tomas por circuito, para aquellos de iluminación con fines generales, cuando es improbable que lleguen a estar todas las tomas a plena carga simultáneamente. Otro punto que debe considerarse lo cubre el NEC en su artículo 220-2(a), el cual afirma que la carga continua en un circuito derivado no será mayor que el 80% de la capacidad nominal del circuito. El código define una carga continua como aquélla que se espera permanezca durante 3 horas o más. Un circuito de 120 volts, 15 amperes, tiene un 80% de la carga de 1 440 watts (15 amperes X 120 volts = 1 800 watts X 80% = 1440). En lugares en los que es probable que la carga de iluminación alcance este valor durante 3 horas o más, debe tomarse en 242

Fundamentos de instalaciones el~ctricas

cuenta este límite. La iluminación normal de un cuarto rara vez alcanza el valor del 80% y es probable que nunca permanezca en ese nivel durante el mínimo de 3 horas. Sin embargo, en algunos lugares, esta restricción del código puede requerir un alambrado especial. Por ejemplo, un techo luminoso en un cuarto de di versiones de 12 X 15 pies (3.60 X 4.50 m, aproximadamente) o más grande puede tener una carga de lámparas fluorescentes mayor que 1 440 watts. Lo normal en un cuarto de di versiones esquelas 1uces estarán encendidas duran te 3 horas o más. Las tomas para la iluminación en cuartos como éste se deben dividir entre dos circuitos derivados. Otro método para decidir cuántas tomas debe tener un circuito y en dónde deben instalarse requiere hacer un análisis de cómo se van a usar las diversas áreas de la casa y cuál será la carga mínima de iluminación. El estudiante recordará, por el cálculo de una carga realizado en el capítulo 11, que la reglamentación local, siguiendo el valor del NEC, especificaba que la carga de iluminación se debía tomar como 3 waus por pie cuadrado de área habitada. Entonces, una estancia de 13 X 20 pies (3.90 X 6.00 m, aproximadamente) debe tener medios para obtener al menos 780 watts de iluminación. Es necesario agregar servicio adicional a esto para cosas como aparatos de televisión, sistemas de música y otros aparatos pequeños. Si se usa el valor promedio de 180 watts por toma, cinco tomas suministrarían 900 watts, o un poco más que el mínimo. El electricista, en la obra, ve los resultados de todas estas consideraciones. El alambrado real de un edificio se lleva a cabo con base en los dibujos de la disposición eléctrica, marcados para mostrar cuantos circuitos derivados se alambrarán. Las marcas muestran como se agrupan las to mas en los circuitos y el orden en que deben alambrarse las tomas desde el tablero de servicio hasta el final del tendido. Estas marcas muestran también como se han de instalar los apagadores para controlar los artefactos y contactos. Por lo general se usa una sola línea para re presentar dos conductores en el cable o cond uit. Un pequeño trazo diagonal que cruce la línea indica que se requieren más de dos conductores. Un numeral cerca del pequeño trazo indica cuantos conductores se necesitan. Además de la información acerca de la disposición eléctrica, el electricista debe tener presente las reglas generales que deben seguirse para obtener un buen alambrado al instalar los circuitos. Si no está anotado sobre el dibujo, el electricista también necesita considerar el número de conductores que tendrán que unirse en cada caja y asegurarse que se instala el tamaño mínimo o· mayor de caja en cada ubicación. Como un repaso, en la sección que sigue se resumen las importantes reglas para el alambrado y las correspondientes a la determinación del tamaño mínimo de caja.

• REPASO DE LOS ASPECTOS BÁSICOS DE LAS INST ALAC~ONES ELÉCTRICAS • Reglas generales TAMAÑO DEL CONDUCTOR• Los conductores del alambre y cable deben tener el tamaño apropiado para la capacidad nominal en amperes del circuito en el que se usan. En las instalaciones residenciales, para los circuitos de 15 amperes se utiliza de cobre del no. 14, para los circuitos de 20 amperes será de cobre del no. 12. Los circuitos para aparatos grandes requieren conductores de tamaño mayor. La tabla 310-16 del NEC con sus notas cubre la mayor parte de los demás requisitos para los circuitos. MATERIAL DEL CONDUCTOR• Cuando se usan conductores de aluminio o de aluminio revestido con cobre, se requieren tamaños mayores que los que se especifican para el cobre. Es necesario tener cuidado en utilizar el tamaño correcto para el material del conductor. UBICACIONES HÚMEDAS Y SECAS• Los conductores o cables para conduit que se usen deben ser los apropiados para la ubicación en la que se instalen. Para cable y conduit usados en instalaciones residenciales, consúltense las listas de los UL o el capítulo 3 del NEC, re.specto a los detalles. SOPORTE ADECUADO• Es necesario soportar adecuadamente el cable o conduit. La regla general para los cables blindado y no metálico exige soportes cada 4.5 pies (1.35 m) y dentro de las 12 pulgadas (30 cm) de cada caja para toma de corriente. El conduit metálico intermedio y el TEM se debe soportar cada 10 pies (3.00 m) y dentro de los 3 pies (90 cm) de cada caja para toma de corriente. Par conduit rígido, los requisitos respecto a los apoyos varían con el diámetro. Véase la tabla 347-8 del NEC. NO SE UTILICEN EMPALMES•· Todos los conductores deben ser continuos. Sólo se pueden hacer las conexiones y empalmes en las cajas de registro. TENDIDOS DE CABLE O DE CONDUIT• Al instalar cables o conduit en ubicaciones expuestas, se deben hacer los tendidos de modo que sigan la línea de los montantes y viguetas. Esto da lugar a un buen soporte, evita el daño y da un buen aspecto. Los tendidos ocultos no necesitan seguir los montantes y viguetas. La regla respecto a las intalaciones ocultas es hacer los tendidos tan cortos como sea posible.

PROTECCIÓN DE LOS CABLES PARA EVITAR DAÑOS• Al instalar cable y conduit de pared delgada en un edificio, debe tenerse un cuidado razonable para proteger los conductores de daños posibles. Los orificios que se perforen en viguetas, vigas y cabrios deben quedar en el centro a pro xi mado de la cara del elemento estructural. Los orificios en montantes no deben quedar a menos de 1.25 pulgadas (3.00 cm, aproximadamente) del borde de los mismos. Cuando se hagan ranuras para tendidos de cable, se deben cubrir con una placa de acero de 1/16 pulgada (16 mm). Los cables que pasen a través de montantes o vigas metálicos se deben proteger mediante bujes o arandelas para cabos.

Reglas para determinar el tamaño de la caja t.

2.

3. 4.

5. 6.

Cuéntense todos los conductores que llevarán corriente y que entrarán a la caja, excepto los alambres de artefactos. Si la caja tiene grapas para cable o portaartefactos internos, agréguese uno al número anterior (uno como máximo, no uno por cada artículo). Agréguese uno al número anterior si la caja contendrá un receptáculo o apagador. Los cables que pasan en forma continua por la caja (esto puede ocurrir en el alambrado con conduit) se cuentan como un alambre. Los alambres para puesta a tierra (no importa cuantos) se cuentan como un alambre. Los puentes que empiezan y terminan en la caja no se cuentan.

U na vez que se determine el número fina], con súltese la tabla 370-6(a) del NEC en la columna apropiada para el tamaño de conductor a fin de hallar el tamaño mínimo de caja que puede utilizarse.

• INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE UNA CASA PEQUEÑA• En este capítulo se hace uso de la misma vivienda de una familia que se utilizó en el capítulo 11 para el cálculo de la carga, para ilustrar algunas situaciones prácticas en el alambra do de circuitos derivados. La casa que se muestra en la disposición eléctrica es de una sola planta, y de tamaño moderado. La ubicación del tablero de servicio en el cuarto para servicios generales sugiere que la casa no cuenta con un sótano completo. La construcción podría ser de bloques de concreto sobre una loza de concreto colado, de estructura de madera sobre un espacio cubierto con bloques de concreto o bien, de estructura de madera sobre una losa de concreto colado. Para los fines Alambrado de circuitos básicos

243

del análisis en este capítulo, se supondrá una construcción de estructura de madera sobre un cimiento de loza de concreto colado (Fig. 13-25). También se supondrá que el servicio y los aparatos que se van a instalar son los que se listan en el cálculo de la carga del capítulo 11. La energía suministrada por la compañía, como resultado del cálculo de la carga, es un servicio trifilar de 120/240 volts, 150 amperes. Para dar servicio a las necesidades eléctricas de la casa, la potencia que entra se divide en 12 circuitos

Figura 13-25. TABLA 13-1,

Casa con estructura de madera.

Tres circuitos de 15 amperes para iluminación y aparatos pequeños, y fines generales Dos circuitos de 20 amperes para aparatos de la cocina Cuatro circuitos de 120 volts para tomas de corriente sencillas Tres circuitos de 240 volts para aparatos grandes En la tabla 13-1 se muestra el servicio completo que debe su ministrarse. Al observar el plano del terreno (Cap. l 2), se ve que la entrada de servicio está en la parte posterior de la casa, cerca de la entrada posterior (Fig. 13-26). Una casa de una sola planta como esta requeriría un poste para la conexión de la acometida. El cable de la entrada de servi-

REQUERIMIENTOS DE SERVICIO DE UNA CASA

Numero del circuito

244

derivados. Como se describió en el capítulo 11, los circuitos derivados constan de;

Área atendida

Protección contra sobreco rrie nt e

Número de tomas

1

Sala, comedor. entrada

lfi A

13

2

Recámara principal, recámara secundaria, vestíbulo

15 A

11

3

Lámpara de la cocina, entrada posterior, lámpara exterior, cuarto de serv'ic'10. baito.s, tercera recámara

15A

8

4

De reserva

5

Utensilios de cocina

20 A

2

6

t j tensi1'1os de cocí na

20A

2

7

Extractor

15A

1

lg}

Secadora de pelo

1i }

Estufa eléctrica

12} 14

Calentador de agua

13

Dual

15A Dual

40A Dual

1 1

20A

1

Eliminador de basura

15 A

1

15

Lavadora

15 A

1

16

Lavadora

20 A

1

17

De reserva

18

De re.serva

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura 13-26.

Terminal de derivación de la casa.

cio va de la terminal de derivación al portamedidor y, a continuación, a través de la pared de la casa hacia el tablero de servicio que está en el cuarto para servicios generales. El sistema de electrodos para puesta a tierra de esta casa podría constituirse fácilmente con una conexión a una tubería de agua fría y, tal vez, a una barra de tierra. Las líneas del trabajo de plomería son fácilmente accesibles en el cuarto de servicios generales. La barra de tierra ~e podría clavar en el piso antes de colar la loza. Se podría usar una barra lo suficientemente larga como para que se proyecte a través de la losa de modo que pueda instalarse un cable o una grapa. Como un método alternativo la barra se podría clavar en el piso exterior. En este

caso, se tendría que llevar un cable de conexión a tierra a través de la pared hasta el tablero de servicio. Por lo común, en las casas de una sola planta con cimiento de losa, la instalación eléctrica se realiza haciendo uso del espacio no acabado en el ático para colocar los tendidos del cable o conduit. Los cables de los circuitos derivados se lleva hacia arriba desde el tablero de servicio hasta el ático y, a continuación, se despliegan hacia los lugares que van a servir. Los cables o conduit entran a las paredes a través de orificios perforados en la solera superior. Por supuesto, los artefactos de techo se pueden instalar con facilidad desde el ático. En los párrafos que siguen se describe un método para realizar la instalación de la casa que se está usando como ejemplo. Téngase presente que se puede llevar a cabo el agrupamiento de las tomas de corriente de los circuitos derivados de muchas maneras diferentes, y todavía conformarse al NEC y a los requisitos de las reglamentaciones locales. Los ejemplos que se describen en esta sección representan sólo un procedimiento para fa disposición de una instalación eléctrica. Muchos otros son posibles.

Circuito derivado para fines generales no. 1 Este circuito contiene trece tomas con el fin de suminis-

TABLERO DE SERVICIO

LEYENDA

Círcuíto derivado no. 1, disposición eléctrica.

~

toma de corriente para contacto

O -O

toma de corriente para artefacto de techo

s s3

toma de corriente para artefacto de pared apagador de pared apagador de tres vías

trar la energía a nueve receptáculos, dos artefactos de techo, una luz de entrada y una toma para iluminación especial. En la figura 13-27 se muestra el plano eléctrico para este circuito. Este circuito contará con una protección contra sobrecorriente de 15 amperes y se puede alambrar con alambre de cobre del no. 14. Además de las tomas. el circuito requiere tres circuitos de apagador y un control de dos apagadores para la toma de la iluminación especial. Como se muestra en la disposición eléctrica, la toma para fines especiales es típica de las usadas para la iluminación de cenefas. Una cenefa es un pedazo corto y decorativo de paño o madera que cubre el borde superior de las cortinas de una ventana. Las luces que se colocan detrás de la cenefa proporcionan una iluminación suave y de nivel bajo. A menudo se usan lámparas y artefactos fluorescentes en las cenefas porque no generan mucho calor y suministran u na iluminación económica. Como se muestra en la disposición, la cenefa se extiende a lo largo de toda la ventana de la estancia (Fig. 13-28). La ventana

-

CENEFA j

CORTINAS DE LA VENTANA-............ EN LA ESTANCIA

TOMA PARA LA CENEFA

e(

'

-

-

tiene aproximadamente 10 pies (3.00 m) de ancho, de modo que se podría obtener la iluminación deseada con dos lámparas fluorescentes de 4 pies, 40 watts. La toma que se muestra en el diagrama podría ocultarse en e! techo o montarse sobre él de modo que quede oculto por la cenefa. Las conexiones eléctricas hacia los artefactos podrían hacerse instalando un contacto en la toma para realizarlas mediante cordón y clavija, o bien, tendiendo alambres del no. 14 desde el artefacto hasta la caja de la toma y conectándolos a los alambres de la fuente. La energía que llega a esta toma se puede hacer llegar o quitar desde dos ubicaciones. En la figura 13-29 se tiene un diagrama simplificado del circuito derivado com· pleto. En la figura 13-30 se muestra un diagrama gráfico de la instalación del circuito. Nótese que en este diagrama simplemente se combinan en un solo circuito, el alam· brado del contacto, los circuitos de ]os apagadores y el control de dos apagadores, que se han analizado previamente por separado. Como se hizo notar con anteriori· dad, son posibles muchas variaciones en el alambrado de los circuitos derivados. Por ejemplo, algunos diseñadores podrían dividir este circuito derivado en dos, de modo que sí se quemara un fusible o se disparara un interruptor automático no quedara en la oscuridad un área dema· siado grande.

Circuito derivado para fines generales no. 2 Este circuito suministra energía a dos reeámarns, al cuarto del calefactor y a un artefacto del recibidor. Como el circuito no. 1, cuenta con protección contra sobrecorriente de 15 amperes. E! circuito contiene nueve contac·

CABLE DEL CIRCUITO DE CONMUTACIÓN /

~

FUENTE

TABLERO DE LA CENEFA

VISTA DE LA CENEFA DESDE UN EXTHEMO

rigura 13-28: Iluminación de la cenefa. 246

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura l 3-29.

TT

TOMA DE TECHO

TP

TOMA DE PARED

R

CONTACTO

s

APAGADOR

Circuito derivado no. 1, diagrama simplificado.

CUATRO CONTACTOS, ALAMBRADO IDÉNTICO

...

,

,i

1 I

1

~

..........

___ ,,_.,,,,. ,,/

r---------- - ----------- -- - --------- ------ - -- __ J 1 1 1 1

L ___ _

Figura 13-30.

Circuito derivado no. l, diagrama gráfico de la instalación.

tos y dos de ellos tienen control con un solo apagador {Fig. 13-31 ). No se requiere alambrado nuevo ni desacostumbrado para este circmto.

Circuito derivado para fines generales no. 3 Debido a que este circuito contiene los cuartos de baño y un contacto exterior. debe contar con protección de i nte rru pción del circuito por falla a tierra {Fig. 13-3 2). Fue esta consideración la que sugirió el agrupamiento de los dos cuartos de baño en un circuito, aun cuando esto requiere el tendido del circuito desde la parte posterior

hasta el frente de la casa. El estudiante recordará, por lo visto respecto a los GFCI, que existen tres tipos. Uno de los tipos proporciona protección por falla a tierra sólo para la toma en la que se instala. Otro tipo, conocido como G FCI a través de la alimentación, no sólo protege a la toma en la que se instala. sino también a todas las tomas desde el punto de instalación hasta el final del tendido. El tercer tipo de GFCI está combinado con un interruptor automático;-suministra protección por falla a tierra para todas las tomas del circuito. En este caso se pod ria ut i 1izar cualquiera de los dos últimos ti pos. Probable mente el método más económico que puede aplicarse Alambrado de circuitos básicos

247

LEYENDA :@

toma de corriente para artefacto de techo

-O

toma de corriente para artefacto de pared

s Figura 13~31.

apagador de pared

Circuito derivado no. 2, disposición eléctrica.

aquí es el del tipo a través de la alimentación. En I a figura 13-33 se tiene la instalación con un GFCI a través de la alimentación.

Circuitos derivados para aparatos

·,.

toma de corriente para contacto

O

Dos circuitos derivados para aparatos, cada uno para alimentar dos tomas, bastan para una cocina pequeña. Los dos circuitos deben tener protección contra sobrecorrien te de 20 amperes y debe u ti 1izarse a I am bre del no. 12, si es de cobre. Uno de los circuitos suministra la energía para el refrigerador y a un contacto para aparatos en la superficie de trabajo. El otro circuito tiene dos contactos para aparatos.

Motor de 1/2 hp del soplador de la unidad de calefacción (450-600 watts) Unidad de eliminación de basura, 500-900 watts Lavadora de ropa, 500-800 watts Lavadora de platos, 1 000-l 500 watts Los primeros tres aparatos resultan apropiados para una protección contra sobrecorriente de 15 amperes; la lavadora de platos requiere una protección de 20 amperes. Se proporciona un apagador de pared para el soplador del calefactor porque algunas reglamentaciones locales lo requieren. Con frecuencia se usa una tapa roja especial para el apagador del calefactor.

Circuitos derivados con varios alambres Circuitos derivados individuales Por lo general, se instalan circuitos derivados individuales de 120 volts para las unidades que se muestran en la figura 13-35. Todas estas unidades son cargas relativamente altas cuando están funcionando, pero todas deben manejar ondas de arranque de los motores. Los wattajes típicos que aparecen en las placas de características para estas unidades son: 248

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Estos son circuitos trifilares para unidades que requieren potencia de 120/240 volts (Fig. 13-3 6). Las tres unidades se localizan cerca del tablero de servicio; esto resulta conveniente porque reduce la caída de voltaje en la línea. Estas unidades pueden consumir mucha corriente, de modo que es necesario considerar la caída de vol taje en la línea al alambrar estos circuitos. Como se indica, para la secadora y el calentador de agua se debe usar alambre de

LEYENDA

Figura 13-32.

Circuito derivado no. 3, disposición eléctrica.

=e

toma de corriente para contacto

O -O

toma de corriente para artefacto de techo toma de corriente para artefacto de pared

S

apagador de pared

s3

apagador de tres vías

CONTACTO DEL CUARTO DE BAI\JO DE ATRÁS ENERGIA DE LA FUENTE, LUZ DE LA ENTRADA POSTERIOR. LUCES DE TECHO DE LA COCINA Y CUARTO DE SERVICIO GENERAL.

LUZ DE TECHO DEL CUARTO DE BAf;IO DE ATRÁS. TOMA DE CORRIENTE EXTERIOR HERMÉTICA, LUZ DE TECHO Y CONTACTO DEL CUARTO DE BAílO DEL FRENTE

EL GFC! A TRAVÉS DE LA ALIMENTACIÓN PROTEGE TODAS LAS TOMAS, DESDE EL PUNTO DE INSTALACIÓN HASTA EL FINAL DEL TENDIDO NOTA:

Figura 13-33.

EL GFCI A TRAVÉS DE LA ALIMENTACIÓN TAMBIÉN TIENE CONDUCTOR VERDE DE PUESTA A TIERRA

Circuito derivado no. 3, pro!ccción con G FCI.

cobre del no. 10. Nótese que el NEC considera a los calentadores de agua como una carga continua. Esto significa que el wattaje nominal que aparece en la placa de características se debe incrementar en un 25% al cale u-

lar el tamano de alambre. Como se describió en el capítulo 11, la capacidad de las cocinas eléctricas se puede determinar por medio de un factor de demanda. Esto permite realizar la instalación de la cocina eléctrica con Alambrado de circuitos básicos

249

TABLERO DE SERVICIO

LEYENDA =@ toma de corriente para contacto

Figura 13-34.

Circuitos derivados para aparatos, disposición eléctrica.

LEYENDA LAVADORA

_______ 0 Figura 13-35.

CALEFACTOR

Circuitos derivados individuales, disposición eléctrica.

LAVADORA DE PLATOS UNIDAD DE ELIMINACIÓN DE BASURA

TABLERO DE SERVICIO

,, 1

LEYENDA CALENTADOR DE AGUA

0 Figura 13-36.

ESTUFA ELÉCTRICA

SECADORA

Circuitos derivados con varios alambres, disposición eléctrica.

uf) tamaño de alambre menor que aquél que resultaría si se considera el wattaje que aparece en su placa de características. La instalación de la cocina eléctrica del ejemplo

se podría realizar con alambre de cobre del no. 6. Cuando no es posible evitar tendidos largos de alambre, se deben usar conductores de tamaño más grande.

• PREGUNTAS DE REPASO• l.

El alambrado de un circuito derivado se conoce como tendido. ¿En dónde se inicia el tendido?

2.

¿Qué se describe con las frases "en medio del tendido" y "al final del tendido"?

3.

Existen cuatro clases de circuitos derivados. ¿Cuáles son?

4.

Nómbrese una característica o uso importante de cada clase de circuito derivado.

5.

Al seguir el código esl.ándar de colores en las instalaciones, siempre se unen alambres negros a alambres

negros, blancos a blancos y rojos a rojos. Al alambrar apagadores se tiene una excepción a esta regla. ¿Por qué? 6.

¿Por qué no se tiene la excepción a la regla mencionada en la pregunta 5 si la instalación se realiza con conduit?

7.

Cuando se combinan apagadores con luces piloto, contactos y medidores de tiempo, se deben tener en la toma los dos conductores de potencia de la fuente. ¿Por qué?

8.

Abajo se tiene un diagrama simplificado que muesAlambrado de circuitos báskos

251

tra dos apagadores para controlar la energía que llega a una carga. ¡,Cómo se [laman !os alambres en A? ¿Qué tipo de apagador se usa para SI y S2?

-------------------- -

9.

E[ circuito mostrado para la pregunta 8 se puede modificar para que se pueda controlar la energía que llega a la carga desde tres apagadores. ¿En dónde se agrega el tercer apagador al circuito? ¿Qué tipo de apagador se usa?

JO.

A veces se instalan apagadores para controlar la energía que llega a una de las mitades de un con· tacto dúplex. ¿Qué cambio debe hacerse al contacto para este tipo de circuito?

11.

¿Cuál artículo del N EC describe las cargas ad misib les en los circuitos derivados de diversas capacidades nominales en amperes?

FUENTE

St

252

S2

Fundamentos de instalaciones eléctricas

-- ·- ·-

l ·.

14 , PRUEBA Y · LOCALIZACION : DE FALLAS · N LOS CIRCUITOS BÁSICOS

•INTRODUCCIÓN• Parte de la tarea en la colocación de instalaciones nuevas consiste en probarlas y asegurarse de que todas las conexiones se han hecho correctamente. Si la prueba indica que existen errores en la instalación, deben apli'carse procedimi~ntos para detectarlas con el fin de localizarlas y corregirlas. En este capítulo se encuentra la manera de probar las instalaciones y localizar las fallas en ellas, tanto en obras nuevas como viejas. Para obtener mejores resultados, las pruebas deben llevarse a cabo en una secuencia lógica. Este proceqimicnto no sólo ahorra tiempo, sino facilita la identificación de !a fuente del problema, si una prueba indica una falla. Como se hizo notar en e! capítulo 5, existen muchos instrumentos para facilitar y hacer más rápidas las pruebas y la localización de fallas. Para muchas de las pruebas se pueden hacer probadores de voltaje y continuidad sencillos. Para realizar pruebas más completas o descubrir las fallas, es posible usar analizadores de tomas de corriente, medidores del nivel del voltaje, medidores de carátula y señalador, o bien, medidores de abrazadera. En este capítulo se describe la manera de localizar las fallas más comunes que ocurren en las instalaciones residenciales y cómo realizar !as pruebas sistemáticamente con el fin de asegurar que toda la instalación está correcta. Se incluye información acerca de cómo se interpretan los resultados incorrectos para identificar la fuente del problema. Se incluye también un procedimiento especial para el aislamiento de fallas, que se puede aplicar para !~cal izar problemas difíciles de hallar en !os circuitos derivados que tienen tomas de corriente yapagadores numerosos. La planificación y colocación de !a instalación son importantes, pero el trabajo no está terminado hasta que se tiene la seguridad de que el alambrado de los circuitos instalados está correcto y es seguro. Las pruebas completas y cuidadosas aseguran que se ha hecho un buen trabajo.

• OBRAS NUEVAS Y VIEJAS • Los procedimientos que se aplican para poner a pru e ha las instalaciones en obras nuevas y viejas son básicamente los mismos. La primera prueba es una de baja tensión únicamente del alambrado nuevo o agregado, antes de instalar los apagadores, contactos y artefactos. Después de que todos los dispositivos eléctricos están en su lugar, se realiza una segunda prueba de baja tensión. La verificación final es una prueba con toda la energía, después de que se conecta !a instalación nueva a la fuente de potencia. 254

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Respecto a la localización de fallas -hallar y corregir los errores en la instalación que se descubren durante las pruebas- los procedimientos para las obras nuevas y viejas requieren diferentes enfoques. Debe tenerse pre· sente esto a! estudiar los procedimientos de prueba y localiz.ación de fallas, en las secciones que siguen. En !as obras nuevas, se puede probar la instalación antes de cerrar las paredes y techos. Si se descubren fallas, por lo común se pueden corregir fácil y rápidamente, porque toda la instalación es visible y accesible. Una ayuda adicional en las obras nuevas es la disponibilidad de los dibujos eléctricos. Al consultar estos dibujos se pueden localizar los mejores puntos de prueba para aislar las fallas. La localización de fallas en las adiciones y modificaciones a obras viejas es más dificil porque generalmente la instalación está por lo menos parcialmente ocul!a. Además, si se han agregado tomas de corriente a un circuito existente, los apagadores, contactos, artefactos o alambrado de las partes viejas del circuito pueden provocar fallas que aparenten deherse a la obra nueva. Rara vez es posible contar con dibujos eléctricos al realizar trabajos en instalaciones viejas; se debe realizar mucho trabajo de localización de alambres y cables para identificar los puntos de prueba y delimitación.

•SECUENCIA DE LAS PRUEBAS• La secuencia de las pruebas se divide aproximadamente en dos partes: pruebas de baja tensión y pruebas después que se· conecta la potencia de la fuente. Las pruebas de baja tensión permiten verificar el alambrado sin peligro para el personal. Si el alambrado no está correcto, no se causará daño alguno al tableado o a la estructura. La prueba de baja tensión es semejante a la de continuidad. Las pruebas de continuidad se llevan a efecto para verificar las conexiones y asegurarse de que no existen roturas en el alambrado. Las pruebas de bajo voltaje también realizan estas verificaciones y, además verifican los circuitos completos para determinar que se ha realizado correctamente el alambrado. Las pruebas de baja tensión pueden descubrir muchos, pero no todos, los errores en e! alambrado y fallas en el material. Para quedar completamente seguro de que el alambrado está bien y que lo aceptará un inspector, también deben llevarse a cabo pruebas con la energía completa.

,EQUIPOS DE PRUEBA. Probadores de baja tensión Las pruebas de baja tensión se pueden realizar con un

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probador de continuidad, un óhmmetro, o un probador sencillo que el propio usuario puede fabricar. Los probadores de continuidad y los óhmmetros, aun cuando son extremadamente útiles para muchas pruebas, tienen dos desventajas cuando se usan para probar circuitos completos. En los dos dispositivos generalmente se usan una o dos baterías pequeñas. Este bajo voltaje ( 1.5 a 3 volts) puede no ser suficiente para probar tendidos largos de cable que contengan muchas conexiones. La caída normal de tensión a lo largo de la línea puede producir el mismo resultado en la prueba que un circuito abierto. Además, cuando sólo se aplican 1.5 a 3 volts, es posible que no se manifiesten los cortos circuitos que provocarán problemas al aplicar toda la energía. Otra limitación de los probadores de continuidad es que sólo proporcionan una indicación visual del resultado de la prueba. Con bastante frecuencia se puede a horrar mucho trabajo y tiempo si se tiene un probador que de una indicación audible del resultado de la prueba. Por estas razones, los electricistas a menudo construyen un probador como el que se muestra en la figura 14-1. El probador puede ser tan sencillo como el que se muestra, o bien. se puede construir y alambrar como el que se ve en la figura 14-2. En proyectos grandes, los contratistas a veces usan una fuente de potencia proporcionada por un acumulador movible que puede conectarse en algún punto de la entrada de servicio, para alimentar energía de bajo voltaje hacia una instalación completa. En el comercio se encuentran muchas versiones de estos probadores con un costo moderado.

Probadores para pleno voltaje Las pruebas a pleno voltaje se pueden efectuar con un

voltímetro, amperímetro, o bien, con uno de los dispositivos especiales conocidos como analizadores. Con un voltímetro se puede efectuar el mismo trabajo que con el analizador. pero lleva más tic mpo. En trabajos grandes, el

TIMBRE O ZUMBADOR

BATE RIA PARA LINTERNA DE 6 VOLTS

Figura 14-1.

CONDUCTORES DE PRUEBA

t

ALAMBRE DE TIMBRE O CORDÓN DE LA LÁMPARA

GRAPA DE CAIMÁN

Probador simple de batería y campana.

tiempo que se ahorra con el analizador puede ser importante. Los amperímetros - sean del tipo de conductor de pureba o de abrazadera - se usan principalmente para localizar fallas en alambrados especiales - como los circuitos para motores - en los que puede ser necesaria la medición de la intensidad de la corriente.

•PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA A BAJA TENSIÓN• La primera prueba a baja tensión se debe hacer tan pronto como se pueda, después de que se hayan instalado todas las cajas de conexiones y de haber colocado todo el alambrado desde el tablero de servicio hasta el final del tendido en todos los circuitos, pero antes de instalar los apagadores, contactos y artefactos y, por supuesto, antes de conectar las líneas de potencia de la compañía en la entrada de servicio.

Prueba del alambrado En este procedimiento de prueba se describen aquéllas en las que se utiliza un probador de batería y timbre de fabricación casera. Con pequeñas variaciones, se puede aplicar el procedimiento para cualquier tipo de probador de continuidad. El probador de timbre suena cuando existe una trayectoria continua para el paso de la corriente entre los conductores de prueba; y deja de sonar cuando no existe esa trayectoria entre los conductores. En la figura 14-3 se muestran los resultados equivalentes para otros probadores. Antes de realizar cualquier prueba, es necesario comprobar igualmente todo el alambrado, desde el tablero de servicio hasta cada toma de corriente. Compruébese que se han hecho todas las conexiones permanentes entre los conductores. Los conductores que se conectarán a los contactos y artefactos se deben extraer de las cajas de las tomas de corriente y separar. Téngase cuidado en que los alambres calientes no toquen !os de tierra de la corriente, los alambres de puesta a tierra, las cajas metálicas o cualquier otro punto de posible tierra, como las tuberías de agua. En los sistemas con conduit, cuídese que los conductores no entren en contacto con él. En todo punto en el que se va a instalar un interruptor, los conductores que se deben conectar a ese apagador se conectarán entre sí temporalmente para los fines de la prueba a baja tensión. La manera más fácil de hacerlo es unir los alambres con conectores sin soldadura ( tuercas para alambres). En los circuitos con varios apagadores, en los que se instalarán tres a pagado res de tres vías, hágase la conexión entre el alambre que irá hacia la terminalcomúny los dos viajeros. En donde se instalarán apagadores de cuatro vías, únanse Prueba y localización de fallas en los circuitos básicos

255

TIMBRE

LAMPARA

ACUMULADOR PARA LOS CONDUCTORES DE PRUEBA, TIMBRE, ETC.

CONDUCTOR POSITIVO DE LA BATERÍA HACIA EL INTERRUPTOR

LÁMPARA

EXT.

PRUEBA

@

@

CONDUCTOR NEGATIVO DE LA BATERIA HACIA EL INTERRUPTOR

TABLERO ANTERIOR

COMPARTIMIENTO DE LA BATERIA (8 PILAS SECAS DEL NO. 6)

PLANTA EL INTERRUPTOR SE MUESTRA EN LA POSICIÓN CORRESPONDIENTE AL TIMBRE

TJMBRE

POSICIÓN DEL INTERRUPTOR 1 -TIMBRE 2 - LAMPARA 3 - EXT.

+ FUENTE DE BATERIA DE12 VOLTS

1·

+ CONECTORES {JACKS) PARA LOS CONDUCTORES DE PRUEBA

+ CONECTORES (JACKS) -

PARA CONEXIÓN DE VOL TAJE EXTERNO

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

Figura 14-2.

Aparato de prueba de doce volts.

los viajeros. En la figura 14-4 se muestra este método de poner en corto circuito los apagadores de tres y cuatro vías. Cuando estén separados todos los alambres de contactos y artefactos y todos los apagadores estén en corto circuito, el alambrado queda en una condición que re presenta el circuito final en el que todos los apagadores están en la posicíón de encendido, pero no se tienen cargas presentes en el circuito. En la figura 14-5 se ve como queda eléctricamente el circuito derivado no. 1 del capítulo 13 cuando se prepara para esta prueba. 256

Fundamenlo:s de instalaciones eléctricas

PRUEBAS PARA EL TABLERO DE SERVICIO• La

primera prueba se debe hacer en el tablero de servicio. Preparación de la prueba. Colóquense todos los interruptores automátícos en su posición de apagado o quítense todos los fusibles. Conéctese un puente temporal de prueba entre las terminales de los alambres calientes rojo y negro. Conéctese uno de los conductores del probador de timbre a los alambres calientes en corto circuito. Conéctese el otro conductor del probador a la barra de d istrib ució n del neutro. Esto hace que se tengan 12 volts a

PROBADOR DE CONTINU!OAD

TIMBRE

óHMMETRO

B {B B \ 1'

1

TRAYECTORIA CONTINUA PARA EL PASO OE LA CORRIENTE

EL TIMBRE SUENA

NO HAY TRAYECTORIA CONTINUA PARA EL PASO DE LA CORRIENTE

LA LÁMPARA NO ENCIENDE

EL TIMBRE NO SUENA

Figura 14-3.

RESISTENCIA CERO

LA LÁMPARA SE ENCIENDE

RESISTENCIA AL TA (INFINITA)

Equivalencias para el probador de timbre.

CABLE TRtFILAR

,- 1

1 1

TOMA PARA APAGADOR DE TRES VÍAS

1

X

, _ _,o /

/ X

I TOMA PARA APAGADOR DE CUATRO VIAS CABLE BIFILAR

, --o

1 FUENTE TOMA PARA APAGADOR DE TRES VÍAS

_,.

/

r1

1 1

....

ARTEFACTO CABLE B1FILAR

X

Figura 14-4.

X -

CONEXIÓN TEMPORAL PARA PRUEBA

o -

CONEXIÓN PERMANENTE

Conexión en corto circuito temporal de los apagadores de tres y cuatro vias.

través de cada alambre caliente y la tierra de la energía (Fig. 14-6). En otras palabras, se aplica una baja tensión al tablero de servicio en la misma forma que la energía de

120 volts se aplicará a la instalación terminada. Sin embargo, el voltaje de prueba no representa la potencia de 240 volts. Con las barras de distribución de los alamPrueba y localización de fallas en los circuitos básicos

257

CUATRO CONTACTOS, ALAMBRADO IDÉNTICO

,- - -----------------

\

./

/

/

1

1 1

1

o

o

, I

\

(

\

' X

' X

X - CONEXIÓN TEMPORAL PARA PRUEBA EN LAS TOMAS DE APAGADORES O - ALAMBRES SEPARADOS EN LAS TOMAS DE CONTACTOS

Figura 14-5.

Circuito derivado no. 1 preparado para la prueba de baja tensión.

bres rojo y negro en corto circuito no existe diferencia de potencial a través de las líneas de 240 volts. Para verificar este circuito se monta una prueba diferente. Procedimiento de prueba. El probador no debe sonar al conectarse entre las barras de distribución de los alambres calientes y el neutro. Si suena, existe un corto circuito en el alambrado del tablero de servicio. Debido a 258

Fundamentos de instalaciones clfctricas

que todos los interruptores automáticos están en su posición de apagado, o bien, se han quitado todos los fusibles, probablemente una tierra de la energía o un alambre de puesta a tierra está en contacto con una de las barras calientes. Será necesario hacer una cuidadosa verificación visual para descubrir el problema. Si es necesario ayudarse de alguna manera a fin de localizar el problema, quítese el puente que está entre las barras de Ios alambres

CONÉCTESE UN PUENTE ENTRE LOS CONDUCTORES ROJO Y NEGRO. CONÉCTESE UNO DE LOS CONDUCTORES DEL PROBADOR A ESTE PUENTE.

Figura 14-6.

CONÉCTESE EL OTRO CONDUCTOR DE·. PRUEBA A LA BARRA DE DISTRIBUCIÓN · DEL NEUTRO

Puntos de conexión de 1 probador de timbre en el ta ble ro de servicio.

calientes y conéctese el probador precisamente entre una de estas barras y la del neutro. Hágase esta prueba para determinar cual de las barras está en corto circuito hacia tierra. Si el probador suena, la barra conectada a él es la que está en corto circuito. Si el probador nos uena, el corto circuito está en la otra barra. Una vez que se haya obtenido el resultado correcto en

la primera prueba del tablero de serv1c10, vuélvase a colocar el puente entre las barras de distribución de los alambres calientes, si se quitó. Para continuar la prueba del tablero, póngase cada interruptor automático en la posición de encendido, o introdúzcase cada fusible, uno tras otro en orden. Esto conecta sucesivamente cada circuí to derivado al probador. El timbre no debe sonar en Prueba y localización de fallas en los circuitos básicos

259

ningún instante en esta prueba. Si el timbre suena, existe un corto circuito o un error en el alambrado, en el circuito derivado que se conectó por medio del interruptor o el fusible, al empezar a sonar. Hágase una verificación visual rápida de las tomas de corriente en el circuito defectuoso, para ver si existe algún problema en las puntas de los conductores que se sacaron de las cajas. Si no se descubre la fuente del corto circuito por medio de esta verificación, vuélvase a verificar todo el alambrado del circuito, desde el tablero de servicio hasta el final del tendido para localizar el problema. PRUEBA DE CONTINUIDAD PARA LOS CIRCUITOS DERIVADOS• Si todos los circuitos se pueden colocar en la posición de encendido sin indicación de falla, no existe trayectoria de corto circuito en la instalación completa de! alambrado. Sin embargo, con esto no se terminan la comprobación de bajo voltaje. Será necesario realizar una prueba adicional para establecer que todo el alambrado del circuito es continuo, de modo que se aplicará la energía a todas las tomas de corriente. Preparación de la prueba. Quítese el puente que está entre las barras de distribución de los alambres calientes. Quítese el timbre del probador. Conéctese uno de los conductores de prueba de la batería directamente a la barra neutra y el otro conductor a una de las barras de los alambres calientes (Fig. 14-7). Póngase todos los interruptores automáticos en su posición de encendido, o introdúzcanse todos los fusibles. Esta conexión suministra 12 volts a todos los circuitos conectados a una de las barras de los alambres calientes; también suministra 12 volts a I a mitad de cada circuito de 240 volts. La presencia de este voltaje en cada toma de corriente alimentada por !a barra indica que el alambrado desde el tablero de servicio hasta esa toma está correcto.

ProcedimienlO de prueba. El procedimiento de prueba consiste en conectar el timbre a los alambres negro y blanco en cada toma de corriente. El timbre debe sonar en cada toma de corriente. Si el timbre no suena en algún punto, hágase una rápida verificación visual para descubrir alguna conexión abierta en el alambrado. Si la toma se controla por medio de un apagador, verifíquese que los alambres de ese apagador están conectados. Si no existe conexión abierta visible y el timbre no suena, márquese !a toma en la que ocurrió el problema. Si se cuenta con una copia del dibujo de la disposición eléctrica, es un buen lugar para hacer la anotación. Continúese con la prueba hasta que se hayan examinado todas las tomas correspondientes a esa barra. Con frecuencia, la causa del problema queda indicado por el patrón de los resultados finales. Por ejemplo, si la energía sólo falta en una de las tomas, el problema queda localizado en una pequeña parte del alambrado. Al quitar los 260

Fundamentos de instalaciones eléctricas

conectores y realizar las pruebas de continuidad de cada conductor, fácilmente se puede hallar la fuente del problema. Si la energía falta en varias tomas, examínese el dibujo de la disposición eléctrica para averiguar cual toma es la primera que se encuentra en la línea que no tiene la energía. Realícense pruebas detalladas de continuidad en esa toma. Si es posible hallar la causa del problema en esa toma, es bast~nte probable que también se hayan corregido los problemas en las otras tomas. Con la conexión usada para esta prueba, en las tomas de 240 volts sólo se tendrá energía entre uno de los alambres calientes y el neutro. Una vez que se hayan verificado todas las tomas de una de las barras, muévase el conductor de prueba que está en el tablero de servicio hacia la otra barra y realícese !a misma prueba en las tomas de corriente restantes. Para esta parte de la prueba de baja tensión, se tendrá energía en la otra mitad de cada toma de 240 volts. El cuidado en el procedimiento casi siempre resolverá los problemas que se encuentren durante las pruebas de bajo voltaje. Los errores en el alambrado son la causa más problable de problemas. Téngase cuidado en hacer las conexiones apropiadas. Consúltese el dibujo de !a disposición eléctrica cuando sea: necesario. Téngase cuidado en que las conexiones de los alambres se hagan con firmeza y que las superficies de los conductores estén limpias. En las obras nuevas - en las que muchas personas están trabajando en el mismo lugar al mismo tiempo - el ca blead o se puede dañar accidentalmente. Con u na ve rificación visual se podrán descubrir los daños en los cables o el conduit. El tubo eléctrico metálico de pared delgada (TEM) parece fuerte, pero es vulnerable al daño. Las rupturas en los conductores, en el cable y alambre nuevos, son extremadamente raras, pero pueden suceder. Las verificaciones de la continuidad revelarán este problema. PRUEBAS EN LAS ADICIONES O MODIFICACIONES A LAS OBRAS VIEJAS• El alambrado que se agrega a un sistema eléctrico existente se puede probar casi de la misma manera que el de una obra nueva. Las diferencias en el procedimiento de prueba dependen del tipo de modificación a adición que se haya hecho. Si e! trabajo consiste en haber agregado una sola toma de corriente a un circuito ya existente, es posible llevar a cabo las pruebas de baja tensión antes de que el cable de energía que va hacia !a nueva toma se conecte a la energía de la fuente. Si se agregan uno u más circuilos derivados completos, también se pueden llevar a cabo las pruebas de baja tensión antes de conectar los circuitos al tablero de servicio. Los procedimientos de prueba que se dan en el párrafo denominado Prueba de continuidad en los circuitos derivados se pueden aplicar a fin localizar las fallas en las obras viejas.

CONÉCTESE UN CONDUCTOR DE LA TERMINAL POSITIVA(+) DE LA BATERIA HACIA UNO DE LOS ALAMBRES CALIENTES

CONÉCTESE UN CONDUCTOR DE LA TERMINAL NEGATIVA (-) DE LA BATERIA HACIA LA BARRA DE DISTRIBUCIÓN DEL NEUTRO

;

·; t

Figura 14-7.

Puntos de conexión para la prueba de baja tensión en un circuito derivado.

Prueba del circuito completo Una vez que se hayan pasado con éxito todas las pruebas del alambrado, es posible continuar el trabajo en la instalación. Se pueden instalar todos los apagadores, contactos y artefactos. Es buena práctica realizar una

breve prueba a baja tensión del circuito completo, después de haber instalado los dispositivos. Póngase en su posición de apagado todos los interruptores automáticos o quítense todos los fusibles. Instálese un puente entre los alambres calientes del tablero de servicio y conéctese la unidad de batería y timbre, como Prueba y localización de fallas en los circuitos básicos

261

:

-~

se conectó para la prueba inicial del tablero de servicio. Llévense a su posición de encendido todos los apagadores del circuito derivado. En este instante no debe haber lámparas en los artefactos ni clavijas enchufadas en contacto alguno. La condición de los circuitos ahora es eléctricamente la misma que se tuvo cuando !os conductores de [os apagadores estaban en corto circuito y los alambres de los artefactos y contactos se sacaron de las cajas de las tomas. Por supuesto, la diferencia aquí es que se han hecho las conexiones eléctricas hacia todos los dispositivos del circuito. Con e! probador de batería y timbre conectado, pónganse sucesivamente en su posición de encendido todos los interruptores automáticos, o bien introdúzcanse los fusibles. En ningún instante debe ~onar el timbre. Si suena, existe un corto circuito en aquel que se puso en su posición de encendido al iniciarse el sonido. Si el circuito pasó la prueba del alambrado, la causa del problema debe ser un error al conectar los dispositivos o un defecto en los mismos. Revísense todas las conexiones y, si es necesario, pruébense los apagadores, receptáculos y artefactos como se describió en el capítulo 9. A continuación, quítese el timbre del probador y conéctese uno de los conductores de prueba de la batería a la barra de distribución del alambre caliente y el otro conductor a la barra del neutro. Agréguese un par de conductores a la campana y hágase la verificación respecto al voltaje de prueba en cada receptáculo y artefacto de la instalación. En cada contacto, el timbre debe sonar al introducir su conductores en la ranura. También debe sonar el timbre cuando se introduce uno de sus conductores en la ranura angosta y el otro en la ranura de tierra con forma de U. Existe la posibilidad de probar los artefactos para lámparas incandescentes, tocando con uno de los conductores del timbre el contacto del latón central del fondo y con el otro el casquillo roscada d1.: cada portalámpara. Si el timbre no suena, verifíquense los circuitos de los apagadores que controlan el artefacto. Algunos artefactos es posible que tengan una apagador en ellos mismos, el que puede alterar el resultado de la prueba. Los artefactos fluorescentes no se pueden probar con una fuente de ce de bajo voltaje, porque su balasto opera sólo cuando se le alimenta con ca de 120 volts. Los artefactos fluorescentes se prueban a plena tensión. Para comprobar completamente las tomas de corriente de 240 volts, es preciso conectar por separado la batería de prueba entre cada barra de distribución de alambre caliente del tablero de servicio y la barra del neutro. El timbre debe sonar al conectarse sólo entre una de las ranuras de la toma y la ranura del neutro para cada conexión con las barras de distribución. Una vez que se completa la prueba a baja tensión, desconéctese la batería 262

Fundamentos de instalaciones eléctricas

de prueba y quítese el puente entre las barras en el tablero de servicio. Si se han puesto otros puentes o se han hecho conexiones temporales para cubrir situaciones especiales, téngase cuidado en quitarlas antes de aplicar la energía completa.

• PROCEDIMIENTO DE PRUEBA A PLENO VOLTAJE• Una instalación que ha pasado todas las partes de la prueba a baja tensión, puede probarse con seguridad a pleno voltaje. Sin embargo, téngase presente que se realiza la prueba a pleno voltaje porque la instalación toda vía puede contener fallas y errores. Algunos de estos errores -por ejemplo un conductor de puesta a tierra abierto en una toma de corriente-podrían dar lugar a un shock eléctrico. Se debe tener cuidado particular al trabajar en instalaciones que no se han probado por completo. Para repetir otra precaución, obsérvese que se hayan quitado todos los alambrados temporales hechos para la prueba a baja tensión. Antes de que e! personal de la compañía que suministra el servicio conecte la acometida al edificio e instale un medidor en el dispositivo correspondiente, el medio de desconexión principal en la entrada de servicio debe estar abierto. Este medio puede consistir en un interruptor principal, o bien, en dos a seis interruptores automáticos o fusibles. Además del medio de desconexión principal, todos los demás interruptores automáticos deben estar abiertos, o bien, todos los demás fusibles quitados. Una vez que la companía suministra la energla al edifico, es posible efectuar la primera parte de la prueba a pleno voltaje. El procedimiento para esta parte de la prueba consiste en pasar en sucesión cada una de las partes del medio de desconexión principal a su posición de encendido, a través de todos los circuitos derivados. En toda esta operación, no debe dispararse ningún interruptor automático (o no debe quemarse fusible alguno). Si ocurre cualquiera de estas indicacioes de un corto circuito, es necesario hallar la causa inmediatamente y corregirla antes de continuar con la prueba a pleno voltaje. Si no se presenta problema alguno durante la conexión de la energía, se puede efectuar la parte siguiente de la prueba. Esta prueba consiste en verificar el voltaje correcto, la polaridad apropiada, y la puesta a tierra en todos y cada uno de los circuitos derivados. Para esta parte de la prueba se puede utilizar un probador de voltaje, un voltímetro de carátula y manecilla, un medidor del nivel del voltaje o un analizador de tomas de corriente. El procedimiento que se da a continuación describe el uso de un voltímetro de carátula y manecilla.

1-MEDIDOR DEL NIVEL DEL VOLTAJE

PROBADOR DE VOL TAJE

VOLTIMETRO

PASO 1

120

PASO 2

PASO 3

Figura 14-8.

Equivalencias para el voltímetro.

8

En la figura 14-8 se presentan las indicaciones equivalentes para !as otras unidades de prueba. Es necesario hacer tres verificaciones básicas en cada contacto. Si se obtienen los resultados correctos, no será necesaria prueba alguna adicional en ese contacto. Si las tres primeras verificaciones no producen resultados correctos, es posible determinar la naturaleza del problema por lo que las propias pruebas indican. Si se está usando un analizador de tomas de corriente, el problema quedará indicado en el propio aparato.

Pruebas para los receptáculos de 120 volts Paso l. Introdúzcanse los conductores de prueba del voltímetro de carátula y manecilla en las ranuras del contacto (Fig. 14-9). El medidor debe indicar 120 volts.

PASO 2

PASO 3

PASO 1

Figura 14-9.

Prueba de los contactos de ! 20 volts.

SIN INDICACIÓN

!'aso 2. Introdúzcase uno de los conductores de prueba en la ranura angosta y el otro en la abertura de puesta a tierra que tiene forma de U. El medidor debe indicar 120 volts.

Paso 3. 1ntrodúzcasc uno de los conductores de prueba en la ranura ancha y el otro en la abertura de puesta a tierra que tiene forma de U. El medidor debe indicar voltaje cero. Si se obtienen resultados incorrectos, se puede determinar la causa como sigue: Lect lira dd ~·oltaj~ ~n cada paso

1

2

3

4

120

o

120

Alambre caliGnlc abicr!o.

o o

120

o o

o

Ala rnbrc· ca Iien le a bic rlo.

o

240

120

Alambre J~ tierra ahicrto.

120

120

240

o

240

120

120

120

120

240

120

o

Falla

Alambre neutro (blano,) abierto.

Alambre a tierra abierto

Los a la m b re, caliente y bla neo están i r1 vertidos.

Prueba y localización de fallas en los circuitos básicos

263

Prueba para los contactos de 240 volts

PAS03

PASO 4

PASO 1

PASO 2

Si existe un error en el alambrado, se pueden medir 240 volts en cualquier paso. Téngase cuidado en que el conmutador de intervalos del voltímetro esté colocado en una posición Jo suficientemente alta como para medir este voltaje con seguridad.

Pa.rn J. Introdúzcase uno de los conductores de prueba del voltímetro de carátula y manecilla en la ranura del neutro (alambre blanco, Fig. J4-J O). Introdúzcase el otro conductor de prueba en una de las ranuras de alambre caliente. El medidor debe indicar 120 volts. Paso 2. Con uno de los conductores de prueba en la ranura del neutro, introdúzcase el otro conductor en la otra ranura de I alambre caliente. E [ medidor debe indicar 120 volts.

Paso J. Introdúzcase uno de !os conductores de prueba en una de las ranuras de alambre caliente; y el otro en la otra ranura de alambre caliente. El medidor debe indicar 240 volts. Paso 4. Algunos contactos de 240 volts tienen una ranura de puesta a tierra adicional. Para verificar la ranura de este tipo, introdúzcase uno de los conductores de prueba en ella y el otro en cualquiera de las dos de alambre caliente. El medidor debe indicar 120 volts.

Si se obtiene una lectura incorrecta en cualquiera de los pasos, la causa se puede determinar como sigue:

Lectura de ,·oltaje en cada paso ,/

1

2

3

120

o

120

120

o

o o o o 264

Falla Polaridad invertida. Lasconexiones del alambre caliente y del que va a tierra están invertidas en algún punto.

120

o o

Tierra de la energía abierta.

o

o

Alambre caliente abierto.

120

120

Están invertidos el alambre caliente y el de tierra.

o

120

Comportamiento de la tierra de la energía. Alambre caliente abierto.

Ala mbre de tierra abierto.

Fundamentos de tn,tal~cioncs Héctrica,

Figura 14-10.

Prueba de los contactos de 240 volts.

• LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN LOS CIRCUITOS • La mayor parte de las fallas en los circuitos y de los errores en el alambrado se encuentran con facilidad. A menudo bastará con una cuidadosa verificación visual y una revisión del trabajo para localizar y corregir una falla en un circuito. Búsquense primero las causas sencillas de problemas. En las obras nuevas, el alambrado está visible y se examina con facilidad, pero también está expuesto a danos. En las obras viejas, en las que los cables y conduit están ocultos, la detección de los daños es más dificil. Una vez que se hayan verificado y hallado correctas otras fuentes posibles de problemas, las pruebas de continuidad entre las tomas de corriente pueden revelar conductores rotos o en corto circuito. Particularmente en los lugares en los que se han realizado o se están llevando a cabo renovaciones, pueden provocarse daños accidentales en el cable. De vez en cuando, se presentan problemas que no es posible aclarar por medio de una inspección simple y la revisión del alambrado. Estos problemas se localizan de modo más eficiente por medio de una serie sistemática de pruebas en el circuito. En seguida se da un ejemplo de este tipo de prueba.

Localización de fallas en un circuito derivado El circuito derivado para iluminación no. 1 del ejemplo de alambrado que se dio en el capítulo 13 es un buen circuito para demostrar la localización sistemática de las fallas. Debido al número de tomas de corriente (trece) y apagadores (cinco) que hay en este circuito, la localización de una falla desacostumbrada consumiría mucho tiempo y trabajo si no se aplicara un procedimiento planead o. Aun cuando el circuí to que esta mas utilizando es un ejemplo de alambrado nuevo, es posible aplicar el mismo procedimiento en circuitos o adiciones a circuitos que se hagan en obras viejas. El procedimieto básico consiste en dividir el circuito o el alambrado nuevo con tanta frecuencia como sea nece-

...........

sario y volver a probar después de cada división para ver si persiste la falla. Como un ejemplo del tipo de falla que puede ser dificil de localizar, supóngase que el circuito derivado no. 1 permanentemente no se puede poner en condición de encendido. Cada vez que el interruptor automático se coloca en su posición de encendido (ON), se conserva en esta posición aproximadamente durante 1 minuto y enseguida se dispara hacia apagado (OFF). Esto indica un corto circuito. Sin embargo, el hecho de que el interruptor permanezca en encendido durante un minuto indica que el corto ci re u ito no es di recto. El lector recordará por lo que se vio en el capítulo I O, que !a mayor parte de los interruptores automáticos y los fusibles están diseñados para dejar pasar 1 1/2 veces su intensidad de corriente nominal durante l minuto antes de dispararse hacia apagado (OFF) o quemarse. Esto indica que el corto en el circuito derivado no. 1 no es una trayectoria directa del alambre caliente hacia la tierra de la energía o algún punto de tierra. Un corto directo haría que el interru peor se dispare o el fusible se queme de inmediato. La falla que se está buscando es una trayectoria que limita la intensidad de la corriente pero permite un flujo más alto que la capacidad nominal de 15 amperes que corresponde al circuito. Fallas como esta son difíciles de localizar por dos razones. No se puede conectar la energía por un tiempo suficientemente largo como para verificar la tensión y la polaridad, y la resistencia en la trayectoria de corto circuito puede evitar indicarla como falla en la prueba de baja tensión. Entonces, el procedimiento más práctico es dividir el circuito en partes y probar cada parte. Un examen del plano eléctrico del circuito no. 1( Fig. 14-11) indica que la toma marcada A está enmedio del mismo. El primer paso en la prueba es desconectar los alambres de la potencia de !a fuente y el de puesta a tierra en este punto. Manéjese el alambrado de la toma de corriente en A como si estuviera al final del tendido. Una vez hecho este cambio en el alambrado, póngase el circuito en situación de encendido. Si la potencia permanece conectada, el circuito está bien desde el tablero de servicio hasta la toma A. La falla debe estar en el circuito entre A y el final del tendido. Por supuesto, si, como antes, se dispara el interruptor automático o se quema el fusible, la falla se encuentra en la primera mitad del circuito. En culaquiera de los dos casos, el paso siguiente es dividir la mitad que contiene la falla. Si la falla se encuentra en la segunda mitad, desconéctese la energía y vuélvase a alambrar la toma A como una intermedia en el tendido y ábranse los alambres de la energía de la fuente en la toma B. Conéctese una vez más la energía para ver si persiste la falla. Es posible continuar este procedimiento hasta que se limite la falla a una sola toma o a un tendido corto del alambre. Si se necesita un aislamiento todavía mayor de la fuente del problema, en

un área pequeña, se pueden conectar los alambres de la energía y de puesta a tierra uno por uno. Después de conectar cada alambre individual, se conecta la energía. Este procedimiento indicará la trayectoria del corto circuito. Por ejemplo, si el corto circuito se presenta cuando sólo se conecta el alambre caliente, se debe encontrar entre ese alambre y alguna trayectoria hacia tierra que no es la de la energía o la de los alambres de puesta a tierra. En la figura 14-12 se muestran esta y otras posibilidades.

Localización de fallas relativas a tierra Cuando todo un circuito o parte de él tiene protección contra fallas referentes a la tierra, se presentará un corte automático de la corriente si la intensidad no es igual en los alambres de la energía. También es posible localizar este tipo de falla aplicando los procedimientos de localización que acaban de describirse. Si la protección contra fallas de tierra para un circuito completo se encuentra en el tablero de servicio, se puede localizar la falla exactamente por medio del mismo procedimiento de división del circuito. Si la protección sólo es para una parte de un circuito, existe la posibilidad de simplificar un poco el proceso ya que sólo es necesario verificar las tomas que se encuentran "hacia abajo" del G FCI. En la figura 14-13 se da un ejemplo de este tipo de prueba para el circuito derivado no. 3 de la distribución eléctrica del capítulo 13.

Localización de fallas en artefactos fluorescentes Cuando las lámparas fluorescentes no enciendan, veri-

o

s

A

o

J

B

~--~--~~~-'--...1

ss. . . . ...;¡._~__§__ V

Figura 14-11.

Plano eléctrico del circui10 derivado no. l.

Prueba y localización de fallas en los circuitos básicos

265

~--

EJEMPLO:

FÚENTE

TOMA PARA CONTACTO EN MEDIO DEL TENDIDO DESCONÉCTESE LA ENERGÍA. LLÉVESE A CABO EL PASO. CONÉCTESE LA ENERGÍA. VÉASE LA TABLA RESPECTO AL PROCEDIMIENTO.

PASO 1.

DESCONECTESE EL CONTACTO. SEPÁRENSE PUENTES DE MODO QUE NO SE TOQUEN.

ENERGÍA

LOS

PASO 2.

DESCONÉCTENSE LOS ALAMBRES NEGRO Y BLANCO. SEPÁRENSE LOS ALAMBRES DE MODO QUE NO SE TOQUEN. DÉJENSE UNIDOS LOS ALAMBRES DE PUESTA A TIERRA.

PASO 3.

CONÉCTENSE LOS ALAMBRES NEGROS

PASO 4.

CONÉCTENSE LOS ALAMBRES BLANCOS

SE PRESENTA UN CORTO CIRCUITO PASO 1

El CONTACTO ESTÁ BIEN. STEP 2. REALICESE EL PASO 2.

PASO 2

VERIFIQUESE El CABLE QUE VIENE DE LA FUENTE EN RELACIÓN CON UNA TRAYECTORIA DE CORTO CIRCUITO DEL ALAMBRE CALIENTE HAC!A El BLANCO O HACIA LOS ALAMBRES DE PUESTA A TIERRA.

REALICESE EL PASO 3.

PASO 3

El ALAMBRE CALIENTE DEL CABLE QUE VA HACIA EL RESTO DEL CIRCUITO FORMA UN CORTO CON LA CAJA O El ALAMBRE DE PUESTA A TIERRA.

REALICESE EL PASO 4.

PASO 4

HAY CORTO CIRCUITO ENTRE LOS ALAMBRES NEGRO Y BLANCO DEL CABLE QUE VA HACIA EL RESTO DEL CIRCUITO

ES POSIBLE QUE LA TRAYECTORIA DE CORTO CIRCUITO SE HAYA ABIERTO AL MOVER Y SEPARAR LOS ALAMBRES. HÁGASE UNA VERIFICACIÓN CUIDADOSA DENTRO Y ALREDEDOR DE LA TOMA EN BUSCA DE ROTURAS EN El AISLAMIENTO O DE·DAÑOS EN LOS CABLES.

,/

í-"igura 14- l 2.

Manera de hallar corto circuitos mediante la conexión individual de los alambres.

fiquesc siempre la instaladón de las mismas en los ponalá mparas. Las lámparas deben estar colocadas a pro piada mente en Ios po rtalá mpa ras para lograr el contacto eléctrico. Las lámparas fluorescentes tienen marcas 266

NO SE PRESENTA CORTO CIRCUITO LA FALLA ESTÁ EN EL CONTACTO O ALAMBRADO. VERIFÍQUESE. REPÁRENSE O REEMPLÁCENSE.

Fundamentos de imtalaciones eléctricas

( por lo común un triángulo pequeño) en el extremo que indica la posición apropiada. Haganse girar las lámparas hasta que la marca quede visible en el centro de la parte superior del portalámpara.

A veces, los artefactos fluorescentes producen un fuerte zumbido cuando se encienden. Esto lo puede causar un balasto flojo. Abrase el artefacto y verifíquense los tornillos de montaje del balasto; apriétense, si es necesario. Se producirá un zumbido excesivo si existe un falso acoplamiento entre el balasto y el tipo de lámpara. En el balasto se indica el tipo correcto de lámpara que debe utilizarse. ' Un poco de zumbido es normal. Todos los balastos

Problema La lámpara parpadea o se enciende y apaga.

tienen una clasificación respecto al sonido que producen la cual varía desde A (bajo) hasta F (alto). La clasificación de los artefactos que se usen en las residencias debe ser A. Un artefacto diseñado para ser usado en un almacén o edificio comercial produciría un zumbido molesto en una residencia. A continuación se listan algunos otros problemas ·comunes de los artefactos fluorescentes, sus causas y remedios.

Causa

Remedio

Lámpara nueva (es normal durante cierto tiempo en algunas lámparas nuevas)

1

Vida corta de la lámpara.

Bajo voltaje en la línea.

Verifiquese en la ofícina eléctrica !ocal si hay baja de voltaje.

Temperatura inferior a los 50°F en el lugar donde está la lámpara. o corrientes frías.

Si esta condición es permanente, protéjase la lámpara de las corrientes o instálese un balasto para temperatura baja.

Mal ajuste entre lámpara y balasto.

A.segú rese de que la lámpara es de! tipo especificado por el fabricante de portaartefacto.

Lámpara mal asentada en los portalámparas, o espigas dobladas de la lámpara.

Retírese la lámpara. Verifiq uesc las espigas. Si es nece,ario. enderécense las espigas con una, pinzas. Límpiense las espigas. Asegúrese de que la lámpara está bien sentada en el portalámpara,.

'Si la lámpara falla a las pocas horas, el balastro está flojo o mal alambrado.

Variaciones de color en algunos tipos de lámparas.

No es necesario ninguno

Alá m brese correctamente o reemplácese el balasto. ( La conexión correcta se indica en el balasto.)

En portaartefactos de dos lámparas de arranque rápido y de arranque instantáneo, cuando una lámpara se quema la otra se oscurece o se apaga.

Reemplácese de inmediato la lámpara fundida. Al hacer el reemplazo, encenderán a mhas lámparas.

Es normal cierta variación del color.

No es necesario ninguno.

Diferencia, notables en la v;da de las lámparas.

1ntálense lámparas nuevas.

'Lámparas que funcionan a temperaturas distintas.

Veriliquese si no hay corriente de aire. Iguálese lo más posible la temperatura.

Prueba y Jocaliución de fallas en los circuitos básicos

26 7

e WP GFCI

=

10 18 A _____

~sGFCI

__,

/

RESPECTO A INFORMACIÓM RELATIVA AL CIRCUITO, CONSÜL TESE EL CAPÍTULO 13 (FIGS. 13-32 Y 13-33)

s_D.___jJ' / -·

Figura 14-13.

268

---------,

1

SE TIENE INSTALADO UN GFCI A TRAVÉS DE LA ALIMENTACIÓN EN EL PUNTO A. LOS PUNTOS B. C. D Y E SE CUENTAN CON PROTECCIÓN POR GFCI. DESCONÉCTESE EL CIRCUITO EN EL PUNTO E. SI YA NO SE PRESENTA LA FALLA. ÉSTA SE ENCUENTRA EN LA TOMA E O EN EL ALAMBRADO. INSPECCIÓNENSE TODOS LOS LUGARES EN RELACIÓN CON TRAYECTORIAS DE FUGA DE ALAMBRE CALIENTE HACIA TIERRA. SI TODAVIA PERSISTE LA FALLA CON E DESCONECTADO, E ESTÁ BIEN, VUÉLVANSE A CONECTAR LOS ALAMBRES EN E. DESCONÉCTENSE EN EL PUNTO D. CONTINÜESE "'HACIA ARRIBA"', HACIA LOS PUNTOS C. BY A, HASTA LOCALIZAR LA FALLA.

Verificación del circuito derivado no. 3 respecto a fallas en la tierra.

Fundamentos de instalaciones elé.:tricas

• PREGUNTAS DE REPASO• ¡,Cuáles son los dos tipos principales de pruebas que se efectúan en un alambrado nuevo?

7. Cuando se está realizando una prueba a plena tensión, ¿qué indican los resultados siguientes en un contacto de 120 volts?

Las pruebas y la localización de fa!las en las instalaciones son esencialmente las mismas tanto en las obras nuevas como en las viejas. Sin embargo, existe una gran diferencia. ¡,Cuál es esa diferencia?

3. ¿Cuál es la ventaja principal del probador de hatería y timbre sobre los demás probadores de baja tensión? A

4. Con el fin de preparar la primera prueba de baja tensíón, se extraen todos las puntas de los conductores de con tactos y artefactos de las cajas de las tornas, y se separan de modo que no se toquen entre sí ni toquen superficie metálica alguna. Todos los conductores de los apagadores se conectan uno con el otro. ¿Que condición del círcuito se presenta en esta forma? 5. Al conectar la batería y el timbre en el tablero de servicio, ¿qué significado tiene el que suene el timbre cuando un interruptor automático se coloca en su posición de encendido? 6. Cuando sólo se conectan las baterías al tablero de servicio, ¿qué significado tiene el que suene el tiembre cuando se tocan con sus conductores los alambres negro y blanco en una toma de corriente?

B

8. Cuando se está realizando una prueba a plena tensión, ¿cuá I es el voltaje correcto entre cada uno de los puntos listados a continuación en el diagrama de un contacto de 240 volts?

a. A-B

b. C-B c. A-C d. A-D e. C-D

f.

D-B

9. ¿Qué princi pío básico de prueba se a pi íca para local izar los problemas en e I pr ocedi miento deta liado para un circuito derivado? IO. A plena tensión, ¿cuál es la falla más común si no encienden las lámparas fluorescentes?

Prueba y localización de fallas en los circuitos básícos

269

l5

INSTALACION ELÉCTRICA EN EDIFICIOS TERMINADOS 1~

'

•INTRODUCCIÓN• Los electricistas dan el nombre de obra vieja a cualquier instalación que se realice en un edificio terminado, sin importar que el edificio este casi nuevo o tenga muchos años. Haciendo caso omiso de la edad del edificio, el trabajo eléctrico se vuelve más dificil una vez que se terminan las paredes interiores, techos y pisos. Existen tantos tipos diferentes de tareas de instalación y se encuentran tantas variaciones en los edificios con obras viejas que resulta impráctico tratar de cubrir en situaciones específicas. El enfoque que se aplica en este capítulo es analizar la mayor parte de los problemas individuales comunes de las obras viejas y describir las maneras en que es posible resolverlos. La mayor parte de los problemas que se encuentran se relacionan con las obras de carpintería y mampostería, en lugar de estarlo con la instalación eléctrica. Las reglas eléctricas básicas para realizar las instalaciones en los edificios nuevos se aplican también -con unas cuantas modificaciones ligeras- a las obras viejas. Además de los co nocim i en tos referentes a las instalaciones eléctricas, las obras viejas requieren un conocimiento básico de la construcción de edificios. La manera mejor y más fácil para aprender cómo se construyen los edificios es estudiar uno en construcción. Si el estudiante puede ver un cierto número de tipos diferentes de edificios en diversas etapas de su construcción, pronto aprenderá a observar un cuarto terminado y saber cómo se encuentra la estructura atrás del piso, el techo y las paredes. Al planear adiciones o modificaciones eléctricas para un edificio terminado, es necesario considerar con todo cuidado en donde y como se pueden realizar los nuevos tendidos de alambre. En muchos casos, se debe realizar el diseño eléctrico de modo que se ajuste a los tendidos de alambre posibles y prácticos en un edificio particular. En los capítulos anteriores se cubre la instalación de las cajas para toma de corriente en las paredes y techos (Cap. 8) y el montaje de artefactos (Cap. 9). En este capítulo se cubre la instalación del tableado entre las tomas.

exterior y antes de acabar los interiores. En este caso, el trabajo se puede hacer como en una obra nueva. Los problemas especiales que se presentan a los electricistas al instalar alambrados nuevos en edificios terminados sólo ocurren cuando es necesario trabajar en 1uga res·en donde las paredes, techos y pisos están encerrados y terminados. Para estos proyectos, se requiere planeación adicional, tomando en cuenta el tipo de construcción del edificio. el propósito de alambrado nuevo y la ubicación en la que se instalará.

Construcción del edificio En el capítulo 8 se da información sobre la construcción con estructura de madera y las técnicas que se pueden aplicar para montar cajas de conexiones en áreas terminadas con tablero enyesado o revoque y listón. En las figuras 15-1 y 15-2 se ilustra una construcción típica con estructura de madera y se identifican algunos de los términos que se usan en el ramo de la construcción. En seguida se dan las definiciones de otros términos comunes de la construcción y arquitectónicos. Acabado interior. Un término que describe la apariencia interíor final completa de un edificio. Incluye los materiales que se usen y la forma en que se dispongan. Aislamiento de fibra. Pequeños colchones de material aislador de fibra mineral que se instalan entre los montantes y !as viguetas. Atiesadores. Riostras cruzadas que se instalan entre las viguetas del piso y los montantes. Barrera contra la humedad. Un material a prueba de agua que evita o retarda el paso del va por de agua a través de un aislador. La barrera se coloca en el lado más caliente. Caballete. La parte más alta de un tejado; el tablón superior en el que se clavan los cabrios. Cabrio.

Un madero que soporta un tejado.

• PLANEACIÓN • El alambre en edificios terminados puede ser una tarea tan sencilla como agregar otra toma de corriente a un círcuito que ya existe, o bien, tan extenso como elevar el servicio eléctrico mediante la instalación de una entrada de servicio nueva y el reemplazo del alambre viejo. Cuando se realice la instalación como parte de un proyecto grande de renovación -como puede ser la adicíón de uno o más cuartos- la mayor parte de ese alambrado se puede hacer una vez que se completa la estructura

Centro a centro. Un término que define los puntos de medición. Significa que la medida es del centro de un elemento estructural al centro de un elemento correspondiente. Chambrana. La tabla de acabado que cubre las juntas entre el material de la pared y los marcos de las puertas y ventanas. Cortafuego.

Una pieza de madera de entramado que Instalación Eléctrica en Edificios Terminados

271

VIGUETA DEL TECHO

TUBO DE ALIV!O

PARED EXTERIOR

~

--Figura 15- !.

i.

1

272

VIGUETA DEL PISO

.,

Construcción típica con estructura de madera.

se instala horizontalmente entre los montantes y a !a mitad entre el piso y el techo. Costillaje.

'/

Una tira de madera clavada en la mam-

Fundamentos de instalaciones eléctricas

postería para darle a poyo a Ios tableros o a cualquier otro acabado de la pared. Entablado.

Los primeros tableros u hojas de madera

SOLERA SUPER!OR {DOBLE) MONTANTE REGULAR TRAVESAJ\JO DE LA VENTANA

Piso no acabado. La primera madera basta que se instala sobre las viguetas. Riostra diagonal. Una pieza de madera ensamblada a la estructura formando un ángulo, por lo común en las esquinas, que se extiende de la solera superior a la inferior.

TRAVESAf\lO

Solera. El madero horizontal que se coloca a través de la parte superior del marco de una pared. Queda apoyada sobre los montantes de la pared, y a su vez. sirve de apoyo a las viguetas de! piso de arriba. Tablero de botones. Tablero perforado que se coloca sobre los montantes para soportar el revoque.

RIOSTRA DIAGONAL

7

Tope. Moldura u otro objeto que ~vita el daño en superficies adyacentes entre las que puede ocurrir algún movimiento. Travesaño. En los vanos, el trozo horizontal de madera a través de la parte superior de la aberturta.

CABRIO TRAVESAÑO INFERIOR

SOLERA INFERIOR (SENCILLA} CORTAFUEGO

Figura 15-2.

Estru et u ra de pared exterior.

laminada que se clava sobre los montantes y cabrios para encerrar el edificio. Espacio para arrastrarse. Un lugar de una casa sólo lo suficientemente grande como para arrastrarse por él. El lugar puede estar debajo del área habitada de una casa que no tenga sótano completo, o bien, arriba del área habitada, cuando el ático es demasiado bajo como para andar de pie en él. Jamba. El poste lateral o guarnición de la abertura de una puerta o ventana. Moldura. Cualquier tira ornamental de madera usada para dar acabado a un ángulo o a una superficie. Papel de revestimento. Papel grueso que se usa como sellador y aislador entre los pisos sin acabar y acabado y debajo del material del techado. Peralte. huella.

La parte vertical de un escalón que soporta a

Piso de acabado. La capa superior del piso que se coloca sobre el contrapiso.

Vidriera. El marco de puertas y ventanas en el que se colocan los tableros de vidrio. Viga. Cualquier trozo grande de tablón u otro material usado para soportar una carga sobre una abertura; un tablón horizontal principal que soporta el piso de un edificio. Viguetas. Los maderos que sostienen el piso (o el techo) de un edificio. Zapata de base. y el piso. Zócalo.

Moldura en el ángulo entre el zócalo

Un tablero de acabado próximo al piso.

Propósito del alambrado El uso pretendido para la toma o tomas que vayan a agregarse proporciona una indicación de la necesidad de un nuevo circuito o de simplemente una adición a uno ya existente. En !as instalaciones residenciales, los únicos circuitos a los que se les puede agregar tomas son aquellos para fines generales de 15 o 20 amperes. Los circuitos con capacidad nominal superior de 30 a 50 amperes. están destinados a aparatos fijos grandes, como las estufas eléctricas, los hornos de pared y los calentadóres para agua. Estos son circuitos de una sola toma y no deben colocarse en ellos carga adicional alguna. Si se necesitan una o dos tomas para iluminación o Instalación eléctrica en edificios terminados

273

aparatos pequeños adicionales, por lo general se pueden agregar a un circuito derivado para fines generales ya existentes. El lector recordará, por lo visto en el capítulo 13, que el NEC no especifica o limita el número de tomas en el circuito para fines generales. Es necesario calcularh carga eléctrica actual en el circuito o circuitos que se encuentren en la ubicación en la que se requieren las tomas nuevas, para determinar cual de ellos tiene la carga normal más baja. (Es posible que se requiera hacer el diagrama de los circuitos antiguos; más adelante en este capítulo, se explica cómo hacerlo.) Para hacer este cálculo. súmense simplemente los wattajes de todas las lámparas, artefactos y aparatos enchufados en los contactos de cada circuito. La carga máxima en un circuito derivado de 15 amperes, 120 volts, es de 1 800 watts; para un circuito de 20 amperes es de 2 400 watts. Existen unas cuantas restricciones del NEC que deben tenerse presentes al agregar tomas a un circuito. No debe agregarse toma alguna a un circuito existente para un aparato pequeño cuya capacidad nominal sea más del 80% de la carga permitida para el círcuito derivado. Esto significa que no puede osarse un aparato portátil de cordón y clavija con capacidad nominal de 1 440 watts, en un circuito de 15 amperes. Para un circuito de 20 amperes, la carga máxima sería de 1 920 watts. Este es el máximo para un "solo aparato portátil. Si se han conectado aparatos fijos (uno o más) permanentemente al circuito, debe tenerse una capacidad nominal total de no más de 900 watts, para un circuito de 15 amperes, y 1 200 watts, para un circuito de 15 amperes, y 1 200 watts, para un circuito de 20 amperes. Por supuesto, en estas restricciones deben incluirse todos los aparatos que ya estén en el circuito. Los aparatos que sobrepasen los límites del circuito derivado deben conectarse a circuitos individuales. Si más de un circuito tiene capacidad suficiente como para manejar las nuevas tomas, considérese en donde puede realizarse la conexión a la potencia de la fuente de cada circuito, selecciónese aquél en el que la unión resulte más fácil. Si ·se necesita un nuevo alambrado para un solo apara to grande, sea de 120 o 240 volts, se debe rea Ji zar desde el tablero de servicio hasta !a ubicación de la nueva toma. Debe determinarse qué espacio existe en el tablero de servicio para otro interruptor automático, o fusible, sencillo (120 volts) o dual (240 volts). Si no se dispone de espacio para otro circuito, existe la posibilidad de modificar el tablero como se explica posteriormente en este capítulo. Es posible que el servicio eléctrico suministrado a la casa no sea adecuado para un circuito nuevo. Puede requerirse un cálculo completo de la carga con el fin de determinar si se necesita un servicio de mayor capacidad. El procedimiento para hacer cálculos de cargas se describe en el capítulo 11. 274

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Téngase presente que sí el nuevo alambrado incluye contactos en cuartos de baño o exteriores, se necesita protección de interrupción del circuito por falla a tierra. La protección con GFCI es un requisito relativamente nuevo del NEEC. El alambrado en cuarto de baño y exteriores de casas más viejas es posible que no tenga unidades G FCI, pero deben agregarse al instante un alambrado nuevo.

Ubicación del alambrado Si el tipo de cable que está instalado en la casa es el apropiado para la nueva ubicación, debe usarse el mismo tipo para las tomas que se agreguen. Por ejemplo, si una casa tiene alambrado con cable no metálico como el tipo NNC, será más fácil continuar con NNC en el nuevo alambrado. Siempre que se agregue el cable nuevo a tomas viejas, probablemente las grapas internas para cable serán del tipo usado para no metálíco; se pueden usar estas grapas para el cable que se agregue. Se presentan situaciones en las que no es posible realizar el alambrado nuevo en la misma forma que el original. Un ejemplo de ellos es cuándo la casa se ha alambrado con conduit rígido o de pared delgada (TEM). Si se debe instalar el alambrado nuevo debajo de paredes y techos terminados, no es posible usar tipos no flexibles de conduit sin arrancar el acabado interior del cuarto. Es necesario utilizar cable o conduit flexible para hacer que las reparaciones de la pared y techo sean mínimas. Si cualquier parte de la instalación nueva queda en un lugar no acabado, allí puede usarse conduit rígido o TEM. Si el conduit existente es lo suficientemente grande, es posible introducir en él los conductores adicionales para la conexión del alambre nuevo. También debe considerarse la posibilidad de que pueda haber humedad en los lugares en que se coloque la instalación nueva, o que ésta pueda mojarse.' En obras viejas, es posible que sea necesario instalar el nuevo alambrado completo o parcialmente subterráneo, o en ubicaciones en las que pueda ha her agua. Cuando éste sea el caso, debe usarse cable como el del tipo UF, que es el apropiado para ubícaciones húmedas. Por ejemplo, si una pared tiene muchas obstrucciones interiores a su tablero es caro, puede que sea menos caro perforarla hacía el exterior, hacer el tendido del cable por fuera del edificio y, a continuación, introducirlo por la pared en donde se necesite.

• PROCEDIMIENTOS ESPECIALES • Utilícense al máximo los lugares no acabados Es más fácil instalar el alambrado nuevo en lugares no

acabados en los que estén expuestos los montantes, las viguetas y vigas. Por lo común, el alambrado para las tomas en la planta baja pueden instalarse a lo largo de las viguetas del piso, trabajando desde el sótano. El alambrado se puede llevar hasta un punto debajo de la pared en la que se va a instalar la toma de cprrien te. Entonces es posible perforar un orificio a través del piso y la solera inferior de la pared. Una vez que se haya hecho la abertura de la pared, se puede llevar el alambrado hacia arriba por el orificio. Existe la posibilidad de aplicar un procedimiento inverso a fin de instalar !as tomas del primer piso, cuando el espacio arriba de él es un ático sin acabado o un espacio para arrastrarse. En este lugar, es factible instalar el alambrado a lo largo de las vigas del techo y llevarlo hasta un punto arriba de la pared en la que se va a agregar la toma. Puede taladrarse un orificio hacia abajo a través de la so lera su pe rior y pasar en ton ces el alambrado por él hasta la abertura de la toma.

Úsense las paredes interiores siempre que se pueda Siempre que se pueda, agréguense las tomas nuevas a las paredes interiores. El espacio entre las superficies de las paredes interiores generalmente está vado y libre de obstrucciones. Lo único que es probable encontrar son alambrado y tuberías de gas o agua. Por otro lado, las paredes exteriores son difíciles de trabajar. En const rucciones con estructura de madera, como se definió en párrafos anteriores, las paredes exteriores a menudo tienen secciones horizontales de madera de 2 X 4 (5 cm X 10 cm, aproximadamente) entre los montantes y a la mitad entre el piso y el techo. Estas secciones se conocen como cortafuegos; se instalan para disminuir la extensión de un incendio. En algunas construcciones se ensamblan riostras diagonales en los montantes, de esquina a esquina. Se necesita más tiempo y hay que reparar más de la pared cuando es necesario llevar el cable a través de estas obstrucciones. La mayor parte de las paredes exteriores contienen cierto tipo de aislamiento que limita el espacio disponible para el alambrado nuevo. Las paredes exteriores en construcciones de mampostería son difíciles de abrir, es posible que no tengan espacios libres interiores para el tendido del cable y requieren un extenso trabajo de reparación una vez que se han abierto.

líneas de la plomería y por lo general se une a la línea di; desagüe en el sótano, cerca del punto en el que tal línea sale del edificio. Entonces el tubo corre verticalmente hasta el tejado; se extiende arriba del nivel del mismo y se sella herméticamente la junta del tubo con el techo. El espacio abierto que se deja alrededor de este tubo es el que puede resultar útil para el electricista. Por ejemplo, si se está instalando un circuito separado para una unidad de acondicionamiento del aire que se va a colocar en el primer piso, debe tenderse ese cable nuevo desde el tablero de servicio hasta ese piso. Por lo común, los tableros de servicio están localizados en el sótano. El tendido del cable se simplifica mucho si se usa la zona del tubo de alivio. Es posible !levar el cable del tableto de servicio, a lo largo a través de las viguetas del piso, hasta la abertura de la tubería de alivio. Entonces se puede tirar del cable hacia arriba, a través de la abertura, hasta el ático. En el ático, se ha de llevar el cable hasta un punto arriba de la pared en la que se instalará la toma para e! acondicionador del aire y en seguida hacia abajo hasta esa toma.

Cajas especiales para tomas Dos tipos de cajas para conexiones están diseñadas especialmente para su uso en obras viejas. Uno de los tipos es semejante a una caja rectangular estándar para pared usada para contactos o apagadores, pero tiene dos superficies inclinadas en la parte posterior (Fig, 15-3). Estas superficies tienen tapas removibles para hacer pasar e! cable hacia la caja en ese punto. El ángulo que forman estas supedicies permiten empujar estas cajas dentro de la abertura de tamaño estándar en la pared, después de haber conectado los cables (Fig. 15-4). (En el capítulo 8 se cubren los diversos métodos para asegurar las cajas en las aberturas hechas en la pared.) El NEC permitt el uso de cajas para techo tan poco profundas como de 112 pulgada (13 mm aproximada-

Zonas estándar de acceso Es costumbre en las construcciones con estructura de madera dejar algún espacio abierto alrededor del tubo de alivio de la plomería. El tubo de alivio está cerca de otras

Figura 15-3.

Caja de pared diseñada para obras viejas. Instalación eléctrica en edificios terminados

275

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Figura 15-4.

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Manera de usar la caja de pared. ~

VISTA ANTERIOR

Figura 15-6.

PARA CABLE NO METÁLICO

Figura 15-5.

PARA CABLE BLINDADO

Caja de techo poco profunda.

mente) si se montan artefactos sobre ellas. Se pueden usar cajas con una profundidad de 15/16 pulgada (2.4 cm aproximadamente) para apagadores y contactos. Con frecuencia estos tamaños resultan útiles en obras viejas. Las cajas poco profundas para techo (Fig. 15-5) se pueden montar sobre la superficie, en lugar de empotrarlas. Es posible pasar el cable a través de una pequeña abertura en el techo y asegurarlo en la caja por medio de una grapa. Puede hacerse la conexión eléctrica al artefacto y, a continuación montarlo sobre la caja. La caja queda completa o casi completamente oculta al colocar el artefacto en su lugar. Puede aplicarse un procedimiento semejante con las cajas poco profundas para pared. Una vez que se coloca el apagador o receptáculo en la caja, ésta puede ocultarse montando una tapa especial (Fig. 15-6) sobre ella.

Problema con el alambre y cable viejo El aislamiento del alambre y cable se reseca con el transcurso del tiempo. Este fenómeno se manifiesta como fragilidad. Al realizar conexiones hacia el alambre viejo, manéjese el alambre con cuidado para evitar fracturar el aislamiento. Si no es posible evitar su fractura, el alambre o cable debe reemplazarse. 276

VISTA LATERAL

Tapa para caja de oared superficial.

•DIAGRAMAS DE CIRCUITOS VIEJOS• Las obras viejas a menudo requieren la adición de tomas a circuitos existentes, así como la instalación de circuitos completamente nuevos. Si no se cuenta con dibujos de la disposición eléctrica (y ésta es la situación común), es dificil decidir en cuál circuito derivado han de hacerse las adiciones y en dónde hacer la conexión a la potencia de la fuente. Una manera de resolver este problema es trazando un dibujo propio de la disposición eléctrica, que recolecta la información de las tomas existentes en el edificio. Este procedimiento en realidad comprende un trabajo inverso en relación con los procedimientos estándar aplicados en las obras nuevas. Empiécese por hacer un plano del edificio completo, o de sólo una parte de él, si el trabajo se restringí rá sólo a una zona. El plano no necesita ser tan completo como uno de la disposición eléctrica, pero debe ser claro y exacto. Márquense en el dibujo los lugares en los que se ubican las tomas en cada cuano. Úsense símbolos estándar; si el dibujo será usado por alguien más, será más fácil que !o entienda. En el tablero de servicio, numérese cada interruptor automático o fusible. El sistema usual para numerar es de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo. Son más fáciles de usar el esparadrapo y las etiquetas adhesivas. Úsese un trozo de esparadrapo o una etiqueta lo suficientemente grande como para agregar notas a medida que se avanza. A continuación, considérense todos los artefactos de techo y pared y toda lámpara enchufada en los contactos.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

1

En el tablero de servicio, colóquese en su posición de apagado el interruptor automático del circuito no: 1, .º quítese et fusible de este circuito. Anótese en el dtbuJo cuáles luces se apagan. En el plano que se ha dibujado, márquese el número del circuito que se ha desconec!ado, cerca de cada toma en él que esté ahora sirtt:nergía. Usese una luz de prueba para verificar los contactos no usados. Continúese verificando hasta que se hayan encontrado todos los contactos controlados por el interruptor automático que se ha colocado en su posición de apagado, o del que se ha quitado el fusible. Háganse funcionar todos los apagadores para averiguar cuáles artefactos y contactos controlan. No deben pasarse por ailo los apagadores de artefactos y aparatos. Póngase ahora el interruptor automático no. 1 en su posición de encendido, o reemplácese el fusible no. 1. Colóquese ahora el interruptor automático no. 2 en su posición de apagado, o quítese el fusible no. 2, y obsérvense los artefactos y contactos que pertenecen a él. Si se necesita una imagen completa de la instalación eléctrica total, repítase este procedimiento para todos los circuitos de iluminación del tablero de servicio. Los circuitos para aparatos, sean de 120 o 240 volts, se pueden verificar utilizando un voltímetro en los contactos, o haciendo funcionar momentáneamente los aparatos que están enchufados en ellos. Recuérdese incluir las luces, contactos y artefactos exteriores, así como los contactos en lugares como los cuartos de uso general Y de la calefacción. Cuando se termine debe tenerse un número por cada toma que se tenga en el plano eléctrico dibujado (Fig. 157). Con este procedimiento se sabrá cuál o cuáles circuitos se encuentran en el lugar en el que se va a instalar el alambrado nuevo. Si se cuenta con más de un circuito, se pueden sumar los wattajes de todas las luces y aparatos que están en cada uno de ellos, para averiguar cuál tiene la mayor capacidad no utilizada. Es posible

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NÚMERO DEL CIRCUITO

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Figura 15-7.

Diagrama (parcial) completado del circuito.

usar el mapa trazado del circuito como un punto de partida en la determinación del lugar en el que se puede unir el alambrado nuevo a la potencia de la fuente, pero también deben hacerse algunas verificaciones en el alambrado, en las tomas disponibles, a fin de encontrar el mejor lugar para unir el circuito.

Identificación de los alambres en las cajas El levantamiento permite conocer las tomas que se encuentran en cada circuito derivado. Si se van a agregar una o dos tomas de corriente más, para iluminación o aparatos pequeños, se puede usar una de las tomas exis:entes como la fuente de potencia para los circuitos agregados. Por lo común habrá la posibilidad de realizar la conexión hacia la potencia de la fuente en más de una toma. Para decidir cuál toma usar, se deben quitar las tapas de las lomas de pared, o el artefacto de las tomas de techo, y examinar e identificar los alambres de la caja. Particularmente en obras viejas -en las que es posible se hayan hecho otras modificaciones- téngase especial cuidado al examinar los alambres de una caja. A veces una caja puede contener alambres de la fuente para más de un circuito. Utilícese el probador de tensión para hacer una verificación, antes de tocar los conductores desnudos. Para identificar los alambres de la fuente que están en una caja, desconéctese primero la energía en el tablero de servicio. Tírese de ]os conductores y del apagador o contacto hacia afuera de la caja. Quítense los conectores sin soldadura y sepárense los alambres de modo que no se toquen. Conéctese la energía en el tablero de servicio. Úsese el probador de voltaje para verificar los pares blanco y negro hasta encontrar los conducto res vi vos ( F ig. 15-8). Resultará útil posteriormente si se marcan de alguna manera estos alambres. Para identificar los alambres restantes, desconéctese una vez más la energía en el tablero de servicio. Se puede utilizar el probador de continuidad para examinar los alambres restantes. Es posible identificar los alambres de los circuitos del apagador, observando el plano para determinar cuál apagador controla la toma. Conéctese el probador de continuidad a una pareja de alambres negro y blanco, y hágase funcionar el apagador. Si el probador se enciende y se apaga al hacer funcionar el apagador, debe estar conectado al circuito de ese a pagador. Si la toma está en medio de un tendido, es posible que se desee identificar los alambres los alambres que llevan la anergía hacia el resto del circuito. Para el efecto, conéctese primero el probador de continuidad a las terminales color latón y plateada del receptáculo siguiente que esté en el circuito. A continuación, en la toma que se está examinando, tóquense los conductores desnudos en pares de alambres negro y blanco. Cuando se encuentre el par que hace encender la luz del probador, Instalación eléctrica en edificios terminados

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277

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FUENTE

CON LA POTENCIA DESCONECTADA, QU]TESE EL ARTEFACTO O DISPOSITIVO Y SEPARENSE LOS ALAMBRES

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CON LA POTENCIA DESCONECTADA.CONÉCTESE EL PROBADOR DE CONTINUIDAD A LOS PARES RESTANTES Y HÁGANSE FUNCIONAR LOS APAGADORES PARA ENCONTRAR LOS ALAMBRES DEL CIRCUITO DEL APAGADOR

1

EL PROBAOOR DE CONTINUIDAO SE ENCIENDE CUANDO EL APAGADOR ESTA EN LA POSICIÓN DE ENCENDIDO

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1 VER IFIQUESE LA CONTlENTRE EL ALAMBRE 1. NUIDAD NEGRO Y LOS ALAMBRES

ENERGIA HACIA EL RESTO DEL CIRCUITO

1 NEGROS DE LAS TOMAS CERCANAS

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FUENTE

APAGADOR ¡'

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CONÉCTESE LA POTENCIA. UTILÍCESE UN PROBADOR DE VOLT A.JE PARA ENCONTRAR LOS ALAMBRES CALIENTES. DESCONÉCTESE LA POTENCIA MÁRQUENSE LOS ALAMBRES DE LA FUENTE.

figura 15-8. caja.

ÚSESE EL PROBADOR DE CONTINUIDAD PARA ENCONTRAR EL LUGAR EN QUE LOS PARES RESTANTES SE CONECTAN AL RESTO DEL CIRCUITO

!de ntificación de los alambres de la fuente en una

se habrá encontrado el cable que lleva la energía hacia el resto del circuito.

Conexión de tomas nuevas a las viejas

cuidado de usar conectores sin soldadura (tuercas para alambre) de tamaño grande. Como se muestra, el circuito nuevo no quedará controlado por el apagador del circuito del artefacto. Si se desea que quede controlado por

Las tomas que contienen contactos no controlados por apagador generalmente son !os mejores lugares para hacer la conexión a la potencia de la fuente. Sin embargo, se puede utilizar cualquier toma en I as que sed isponga de energía de la fuente. A continuación se describen algunos de los puntos típicos para realizar el empalme.

CABLE NUEVO

CONEXIÓN DEL CABLE NUEVO A UN RECÉPTÁCULO AL FINAL DEL TENDIDO• Esta conexión ( Fig. 15-9) es la más fácil de hacer. La toma mostrada no está bajo control del apagador. El circuito nuevo se conecta a las terminales de tornillo disponibles que están en la toma.

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CONEXIÓN DEL CABLE NUEVO A UN ARTEFACTO DE TECHO AL FINAL DEL TENDIDO, CON CONTROL DE APAGADOR EN EL CIRCUITO• Al agregar el circuí to nuevo ( Fig. 15-10 ), dos de las conexiones unirán tres alambres en vez de dos. Téngase 278

Fundamentos de instalaciones eléctricas

FUENTE

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Figura 15-9. Conexión del cable nuevo a un contacto al final del tendido.

FUENTE

CABLE NUEVO

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Figura 15-10. Conexión del cable nuevo a un artefacto de techo con control de apagador. POTENCIA HACIA EL RESTO DEL CIRCUITO

se hacen las conexiones como se indica en la parte superior de la figura 15-12, las nuevas tomas de corriente no quedarán controladas por el apagador. CONEXIÓN DEL CABLE NUEVO A UN CONTACTO EN MEDIO DEL TENDIDO• Nunca deben usarse terminales del tipo de tornillo para unir alambres.. Sólo se debe conectar un alambre a cada terminal. Háganse conexiones adicionales con puentes, como se muestra en la figura 15-13, o bien, utilizando terminales disponibles. CONEXIÓN DEL CABLE NUEVO A UNA CAJA DE REGISTRO• Esta caja de conexiones (Fig. 15-14) sólo CABLE NUEVO

CABLE NUEVO

FUENTE

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CABLE DEL 1 APAGADOR 1

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Figura 15-11. Conexíón del cable nuevo a un artefacto de techo en medío del tendido con control de apagador.

l POTENCIA !HACIA EL ¡RESTO DEL ¡CIRCUITO

s el apagador, conéctese el alambre negro del circuito nuevo al cable del apagador y alambre del artefacto en el punto A.

TOMAS NUEVAS SIN CONTROL DE APAGADOR

CONEXIÓN DEL CABLE A UN ARTEFACTO DE TECHO EN MEDIO DEL TENDIDO, CON CONTROL DE APAGADOR EN EL CIRCUITO• Como en el caso del artefacto de techo al final del tendido, con control de apagador en el circuito, si se desea controlar el circuito nuevo desde el apagador de la luz actual (Fig. 15-11), conéctese el alambre negro del circuito nuevo en el punto A Suponiendo que la caja mostrada contenga también un portaartefacto, tendría que tener al menos 2 1/8 pulgadas (5.4 cm) de profundidad a fin de acomodar las conexiones adicionales. Debe tenerse presente esto al seleccionar el punto de liga. La caja debe ser lo suficientemente grande como para manejar dos conductores adicionales. CONEXIÓN DEL CABLE NUEVO A UN APAGADOR EN MEDIO DEL TENDIDO• Con el fin de suministrar control de apagador a las tomas nuevas, conéctense el alambre negro del circuito nuevo, el alambre negro que va al artefacto y un puente al apagador, como se muestra en la parte inferior de la figura 15- 12. Si

CABLE NUEVO

1POTENCIA HACIA EL

I ARTEFACTO 1

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TOMAS NUEVAS CON CONTROL DE APAGADOR

Figura 15-12. Conexión del cable nuevo a un apagador en medio del tendido. lostalaci6n eléctrica en edificios terminados

279

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CABLE NUEVO

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PUENTES

Figura 15-13. Conexión del cable nuevo a un contacto en medio del tendido.

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FUENTE

Figura 15-15. Conexión del cable nuevo a un contacto con control de apagador.

• TRABAJOS TÍPICOS EN OBRAS VIEJAS• CABLE : NUEVO f

Modificaciones al tablero de servicio

PUENTES

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FUENTE

Figura 15-14.

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Conexión del cable nuevo a una caja de registro.

contiene alambrado para un circuito. Recuérdese, las cajas para conexiones pueden contener alambrado para más de un circuito. (

·•

CONEXIÓN DEL CABLE NUEVO A UN CONTACTO CON CONTROL DE APAGADOR EN EL CIRCUITO. Si se conecta el alambre negro del circuito nuevo a la terminal de color latón disponible en el contacto (Fig. 15-15), ese nuevo circuito quedará controlado por el mismo apagador que controla el rec~ptáculo. 280

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Las renovaciones y modificaciones con frecuencia requieren cambios en el tablero de servicio. Los circuitos nuevos se deben conectar a la potencia de la fuente en el tablero se servicio y será necesario instalar protección contra sobrecorriente para ellos. Siempre que se hagan modificaciones importantes, o se agreguen tomas de corriente para aparatos grandes, se debe realizar un cálculo de la carga (Cap. 11) con el fin de determinar si el servicio existente resulta adecuado. Si en el tablero de servicio no existe espacio disponible para un interruptor automático o fusible correspondiente al circuito nuevo, y si el cálculo de la carga indica que se requiere un servicio de mayor capacidad, existen dos maneras posibles de resolver el problema: se puede instalar un tablero de servicio nuevo y más grande, o bien.es posible agregar un segundo tablero en paralelo con el original. Si el servicio instalado es el adecuado y sólo se necesita espacio adicional para instalar más dispositivos de protección contra sobrecorriente, se puede instalar un tablero auxiliar en serie con el original. Las consideraciones principales al decidir cuál opción elegir serán de conformidad con los requisitos del NEC y el costo. Casi siempre es menos caro instalar un tablero en paralelo o un auxiliar, pero deben tomarse en cuenta

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dos requisitos del NEC antes de tomar la decisión final. El primer requisito del NEC es que debe existir la posibilidad de desconectar toda la energía en el edificio mediante la operación de un máximo de seis interruptores. El segundo requisito es que debe mantenerse el sistema de puesta a tierra. Cuando se instala un segundo tablero de sevicio en paralelo con el anterior, las líneas de potencia que entran desde el medidor alimentan los dos tableros directamente. En es1a disposición, para satisfacer el requisito del Código, se debe desconectar la energía en ambos tableros a través de un medio de desconexión de ta energía de la compañía. Si tanto el tablero anterior como el que se instala tienen interruptores automáticos principales o interruptores principales con fusibles, se puede realizar la desconexión completa dentro del límite de seis interruptores. Si el tablero original no tuviera un medio de desconexión principal y no se satisficiera el requisito de desconexión que establece el NEC por medio de seis interruptores automáticos o quitando seis fusibles, no será posible agregar un tablero en paralelo; debe instalarse un nuevo tablero de servicio. También es importante que el espacio disponible para montar el tablero en paralelo esté cerca del original, de modo que se pueda llevar a cabo la desconexión completa de la energía tan rápido como si todos los interruptores estuvieran en un solo tablero. También es conveniente que las conexiones a tierra en el nuevo tablero sean tan cortas como se pueda. Los alambres de puesta atierra largos son más susceptibles de daños que los cortos. También existe la posibilidad de agregar resistencia a la línea, especialmente si se realizan conexiones intermedias. Para ser efectivo, todos los puntos en un circuito hacia tierra deben tener resistencia cero. Si se satisface el requisito de seis o menos medios de desconexión principal y se dispone de una ubicación apropiada, un tablero en paralelo es una manera no cara y eficiente de ampliar el servicio (Fig. 15-16). Todos los requisitos para la puesta a tierra interna y la conexión hacia el sistema de tierra se deben satisfacer en el tablero en paralelo, precisamente como para el original (Cap.

11 ). Cuando un tablero auxiliar (a veces conocido como sub table ro) puede suministrar toda la capacidad adicional necesaria, la instalación es un poco más sencilla y la ubicación es más flexible. El tablero auxiliar queda en serie con el principal y se conecta al sistema de tierra de la misma manera que todas las demás partes del sistema eléctrico, es decir, por medio del alambre de tierra que está en el cable de la fuente, o bien, por medio del propio conduit rígido o la TEM, si los conductores de la fuente están encerrados en condui t. La energía de la fuente para el tablero auxiliar proviene del principal; se protege por medio de un dispositivo contra sobrecorriente con una

capacidad lo suficientemente alta como para suministrar energía para todos los circuitos derivados del tablero auxiliar. Por ejemplo, un interruptor automático dual de 30 amperes en el tablero principal proporcionaría una fuente trifilar para un tablero auxiliar. En el auxiliar, cada alambre caliente alimentaría dos circuitos derivados de 15 amperes (Fig. 15-17).

Tendidos de cable en el sótano y el ático Los requisitos de! NEC para los tendidos de cable en el sótano y el ático son los mismos para las obras viejas que para las nuevas. En las obras nuevas, generalmente los tendidos de ca ble se planean de modo que pueda real izarse la instalación en la forma más rápida y sencilla, utilizando la menor cantidad de cable. En las obras viejas, estas consideraciones son secundarias. En estas últimas, se de ben realizar los ten di dos de cable de modo que esté entre las paredes en puntos en los que el trabajo que tenga que realizarse en el área acabada de la casa sea el mínimo. Sin importar cuanto cable se tienda en un sótano o ático, todavía será necesario satisfacer las reglas siguientes. La regla general del NEC es que el cable instalado en áreas expuestas debe quedar protegido contra daños. Todas las reglas específicas se basan en este requisito. l.

2.

El cable que corre paralelo a una vigueta o viga se puede asegurar a la superficie lateral de la misma (Fig. 15-18). En los sótanos, el cable que corre paralelo a las viguetas se puede asegurar a la parte inferior de las mismas ( Fig. 15-19), a menos que el techo tenga algún acabado; este cable en la parte inferior interferiría con la instalación de material de techo. En este caso, será necesario asegurar el cable a la superficie lateral de la vigueta.

Las reglas para la instalación de cable en los áticos establecen una distinción entre los que se consideran accesibles y I os que no lo son. La diferencia entre los dos no está definida con claridad, pero en general un espacio en el ático se considera accesible si cualquier tipo de escalera conduce hacia él desde el piso inferior. Esta definición incluye escaleras plegadizas que se guardan cuando no se usan. Los áticos y espacios para arrastrarse a los que sólo se puede llegar a través de aberturas en el techo del piso que se encuentra debajo por lo común se consideran no accesibles. 3. El ca ble se puede asegurar a la parte su pe rior de las vigas en los áticos no accesibles, en todos los lugares que se encuentren a más de 6 pies ( 1.80 m) de laaber~ tura que da acceso al ático. 4. Los tendidos de cable a ángulo recto con las vigue1nstalaci 6 n el~ct rica en edificios te rm ¡nado s

281

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CONDUCTORES DE SERVICIO QUE VIENEN DEL TABLERO DEL MEDIDOR

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CONDUIT Y ACCESORIOS PARA LAS ESQUINAS

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NEUTRO

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1PRINCIPAL 1

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LAS DOS CINTAS DEL NEUTRO LIGADAS ALOS GABINETES

TABLERO EN PARALELO

TABLERO ORIGINAL

TUBERÍA DE AGUA FRIA

Figura 15-16.

Aumento del servício utilizando un tablero en paralelo.

tas y vigas se pueden hacer tanto en el sótano como en el ático taladrando orificios en el centro aproximado de ellas, y pasando los cables por los orificios (Fig. 15-20). Esto no está permitido si, en cualquier punto del tendido, existe un espacio mayor que 4 I/2 pies entre los apoyos. 5. En áticos accesibles, es posible tender el cable a ángulo recto con las vigas, a través de los bordes superiores, sólo si se protegen con tiras de madera tan gruesas como lo sea el cable (Fig. 15-21). 6. En los sótanos, los tendidos de cable a ángulo recto con las viguetas y debajo de ellas deben asegurarse sobre tablas colocadas para el efecto (Fig. 15-22). Puede hacerse una excepción si el cable contiene 282

Fundamentos de instalaciones eléc1ricas

al menos tres conductores del no. 8 o dos del no. 6. Estos tamaños y más grandes se consideran lo suficientemente fuertes como para estirarse a lo largo del borde inferior de las viguetas, sin requerir el soporte adicional de la tabla.

Instalación de tomas nuevas en lugares acabados Una situación típica en obras viejas es la instalación de artefactos para techos nuevos controlados por apagador. En el ejemplo que se describe a continuación, el artefacto nuevo quedará en la planta baja de un edificio en el que el primer pi so está completamente acabado. En es te caso, el tendido usual de cable se debe realizar desde una toma

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CONDUCTORES DE SERVICIO QUE VIENEN DEL MEDIDOR PRINCIPAL

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PRINCIPAL 1

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1 LiNEAS ALIMENTADORAS

TABLERO

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CINTA DEL NEUTRO LIGADA Al GABINETE BLANCO

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PROTECCIÓN CONTRA SOBRECORRIENTE DE LOS CIRCUITOS AUXILIARES

BLANCO

CINTA DEL NEUTRO AISLADA QUE VIENE DEL GABINETE

TABLERO PRINCIPAL

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TUBERÍA DE AGUA FAJA

Figura 15-17.

Figura 15-18. vigueta.

Adición de circuitos utilizando un tablero de servicio auxiliar.

Tendido de cable por la cara lateral de ta

para apagador o receptáculo sobre la pared, hasta el nivel del techo y, a continuación, entre las viguetas del primer piso hasta la ubicación del nuevo artefacto. Se supondrá que se dispone de un contacto no controlado por apagador, al final del tendido, cerca de la ubicación del apagador del artefacto. También ses upond rá que un a investigación,

tal vez incluyendo un levantamiento, ha indicado que e! circuito del contacto puede manejar la carga adicional de! artefaclo. Eléctricamente, este circuito se conectará como se muestra en la figurn 1'i-23. En los párrafos que siguen se describe un procedimiento que puede aplicarse para realizar esta instalación. Los orificios de acceso se deben cortar en la pared y en el punto en el que ésta se encuentra con el techo ( Fig. 15-24 ). (Estos se remiendan cuando se hace el trabajo.) Será necesario hacer ranuras en la solera superior y, a veces, en los montantes para aceptar el cable. El cable correrá lateral meo te a través de dos montantes ( Fig. 15-25), hacia arriba a través de la pared hasta el apagador, desde el apagador hasta el techo, y entre las viguetas hasta la abertura de la caja del techo. Paso J. Para empezar, córtense los orificios de acceso en I ugar en el que se encuentran la pared y el techo, y en cada Insta laci 6 n eléctrica en e\iifici os t erm l nad os 28 3

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Figura 15-22.

Cable sobre tablas. ALAMBRADO ORIGINAL DEL CONTACTO

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ENERGÍA DE

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LA FUENTE

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Figura 15-19. de la vigueta.

Tendido de cable a lo largo de la cara inferior

AL ARTEFACTO

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ENERGÍA DE

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LA FUENTE,

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Figura J 5-20.

Tendido de cable a través de las viguetas.

Figura l 5-23. Circuito para un artefacto de techo nuevo controlado con apagador.

mente a través de ellos. Úsese una sierra de punta para hacer dos cortes horizontales, separados aproximadamente una pulgada (2.5 cm, aproximadamente), en cada montante. Los cortes deben tener 1/2 pulgada de profundidad. Quítese con un formón la madera entre los cortes. El orificio de acceso en el punto en el que se u nen la pared el techo debe ser lo suficientemente grande como para extenderse por debajo de la solera superior de la pared y hacia el propio techo. La mejor manera de hacer los orificios en la pared y el techo dependen del material. Para cartón enyesado, se puede hacer el orificio con una cuchilla, o bien, utilizar el taladro y, a continuación, hacer el corte con una sierra caladora. Las paredes revocadas que tienen listones de madera se cortan de una manera semejante. Si el revoque se encuentra sobre listón metálico, se ha de usar una sierra de punta con una hoja de dientes finos. y

Figura 15-2J. madera.

Tendido de cable protegido con tiras de

montante. A través de Ios orificios de acceso, ranúrense los montantes, de modo que pueda correrse el cable lateral-

284 Fundamentos de instalaciones el!ctricas

1 método que se elija, úsese la caja como una plantilla. Márquese el contorno sobre la pared. Hágase un orificio piloto con un taladro y córtese la abertura. Aplíquese un procedimiento semejante para cortar la abertura para la caja del techo. No se monten las cajas hasta que se haya colocado el cable. Paso 3. Aliméntese una cinta guía de acero (o un trozo de alambre rígido) en la abertura de la caja del apagador y diríjase hacia la abertura en la solera superior. Conéctese el cable a la cinta guía de acero en la caja del apagador. Tírese del cable por la abertura de !a solera superior. Paso 4. Aliméntese la cinta guía de acero hacia la abertura de la caja del techo y sobre el orificio de la solera superior. Tírese de la cinta hacia afuera y sujétese al extremo del cable (Fig. 15-26). Enróllese la cinta para tirar del cable. Pídase al-ayudante (sí se cuenta con uno) que alimente el cable por la abertura de la caja del ici pagador, para evitar que se tuerza. Paso 5. Sáquese un pie de cable (aproximadamente 30 cm) por la abertura de la caja del techo. Desconéctese la cinta guía de acero. Córtese el cable en la caja del apagador, dejando un pie de cable (30 cm) en ese punto.

Figura 15-24. Corte de un orificio de acceso.

11

A LA ABERTURA DE LA CAJA DEL APAGADOR

Paso 6. Aliméntese el extremo cortado del cable por la abertura de la caja del apagador y bájese hacia el orificio inferior de acceso. No se necesita cinta guía de acero para este tipo de tendido. Paso 7. En el tablero de servicio, desconéctese la energía que va hacia el receptáculo en el que se conectará el circuito nuevo.

CONTACTO EXISTENTE ORIFICIOS DE ACCESO

TENDIDO DEL CABLE DESDE EL CONTACTO

Figura 15-25. Tendido lateral del cable. Paso 2. Una vez que se ha hecho el corte en la solera superior y el orificio de acceso inferior correspondiente, selecciónese un punto para montar el apagador. La caja para el apagador puede colocarse sobre un montante o entre ellos. En el capítulo 8 se describen los diversos métodos para colocar las cajas. Cualquiera que sea el

Paso 8. Quítese la tapa y los tornillos de sujeción del receptáculo y tírese de él hacia afuera de la caja. Quítese una tapa removible de la caja del contacto. Sobre el cable que se alimentó del orificio de acceso hacia la abertura de la caja del apagador en el paso 6, mídase la cantidad necesaria para el tendido lateral hacia el contacto. Agréguese un pie (30 cm) a esta medida y córtese el cable. Aliméntese el cable cortado detrás de la pared hacia el contacto. Paso 9. Si la caja del receptáculo tiene una grapa interna para cable, aflójese esta grapa y aliméntese el cable por la abertura de acceso a la caja de la cual se quitó la tapa removible y debajo de aquélla. (Se puede hacer esto a través del orificio de acceso.) Si la caja no tiene grapa interna para cable, deslícese una sobre el extremo del cable y asegúrese a un pie (30 cm) de éste. Quítese la Instalación elécl rica en edificios terminados

28 5

1

tuerca de seguridad de la grapa. Aliméntese el cable a la caja hasta que pueda empujarse el extremo roscado de la grapa dentro de la caja. Póngase la tuerca de seguridad sobre el extremo del cable que se extiende hacia afuera de la caja. Atorníllese esta tuerca en el extremo roscado de la grapa y apriétese fuertemente.

El pie de cable que se dejó en cada abertura es un tramo de trabajo durante la instalación, cuando a menudo resulta útil un pequeño tramo extra. Nunca se debe estirar el cable al instalarlo. Rccórtese el exceso de cable en cada abertura. Bastan de cuatro a seis pulgadas ( 1O a 15 cm) de conductor para las conexiones eléctricas.

Paso JO. Utilícense armeilas para cable con el fin de sujetarlo dentro de las ranuras hechas en los montantes. Úsese también una armella para sujetar el cable de la abertura en la solera superior.

Paso 12. Háganse las conexiones eléctricas para este circuito como se muestra en la figura 15-23.

Paso 11. Instálese una caja para techo y una para apagador, aplicando una de las técnicas descritas en el capítulo 8. Para completar la tarea, móntese y alámbrense el artefacto para techo y el apagador de pared.

Figura 15-26. Instalación del cable. 286

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Una vez que se haya completado y probado la instalación, se deben reparar los orificios temporales de acceso. El procedimiento de reparación del material de la pared y de la manera en que se dé el acabado. Una información detallada acerca de la reparación de interiores acabados está más allá del alcance de este libro.

ÁNGULO DEL TALADRO

ÁNGULO DEL TALADRO

Figura 15-27. interiores.

Perforación de orificios con taladro en paredes

Figura 15-28. Perforación de orificios con taladro en paredes exteriores.

Peñoración de aberturas para cable entre pisos terminados Para llevar el cable por dentro de paredes y techos y para tenderlo entre pisos, deben hacerse aberturas a través del material de la pared y el piso. La mejor situación es cuando la pared está directamente arriba o abajo del punto por el cual entrará el cable. Es algo muy sencillo hacer la perforación directamente por la solera superior o inferior (Fig. 15-27). En algunos lugares es posible que tenga que taladrarse a través de tanto como 5 o 6 pulgadas de material. Utilícense una broca de paletas o una estándar, lo suficientemente largas como para librar todo este material. Para hacer las aberturas para cable en las paredes exteriores, o entre paredes y techos, se deberá utilizar una broca de extensión, debido a la distancia que se debe perforar. En la figura 15-28 se muestra el método para llevar a cabo las perforaciones en las paredes exteriores. En la figura 15-29 se da una manera de tender el cable desde una abertura en el techo hasta una abertura en la pared. Paso l. Después de taladrar un orificio como lo indica la flecha, aliméntese una cinta guía de acero por la a ben ura en el punto A y hacia arriba al techo, tirando de ella hacia afuera por la abertura en este último. Paso 2. Sujétese el cable a! extremo de la cinta y tírese de él para que entre por el techo y salga por la abertura en A. Sepárese el cable de la cinta. Paso 3. En la abertura del techo, tírese ligeramente del cable hacia atrás hasta que el extremo del mismo quede dentro de la pared, detrás de la abertura A. Paso 4.

Empújese el cable en la abertura del techo

ABERTURA DE LA PARED A

ABERTURA DEL TECHO

ra Figura 15-29. Perforación con taladro de una aberura entre el techo y la pared. para alimentarlo hacia abajo hasta que pueda tirarse de él hacia afuera en la abertura de la pared. La abertura en A se remendará al terminar el trabajo.

Ocultamiento del cable en lugares acabados A veces resulta práctico introducir el cable en el material de !a pared, o bien, ocultarlo detrás de los maderos en parte de un tendido. A menudo se hace esto cuando debe instalarse un cable entre dos o más tomas de pared. Por ejemplo, para instalar un apagador que controle un artefacto de pared, se puede realizar un tendido como el que se muestra en la figura 15-30. Paso J. Córtense las aberturas en la pared para el apagador y el artefacto. Paso 2. Quítese el zócalo y hágase una abertura lo suficientemente grande como para que el cable quede detrás de él y debajo de las aberturas para las tomas. Instalación eléctrica en edificios terminados

28 7

APAGADOR NUEVO ~

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CABLE DENTRO

MENSULA DE PARED CON SU ALAMBRE 1

, DE LA - : , PARED PARED 1,

Paso 6. Si el diámetro del cable es mayor que el espesor del material de la pared, háganse ranuras en los montantes entre las aberturas. Paso 7.

11

"ABERTURA DETRAS 1: :: DEL ZÓCALO :, 11 11

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ZÓCALO

Reemplácese el zócalo para ocultar el cable.

En muchos interiores acabados, el zócalo se continúa alrededor de los vanos de las puertas. Si existiera un vano de puerta entre las dos tomas del ejemplo anterior, se podría continuar el tendido del cable, quitando la moldura que lo rodea, haciendo pasar el cable dentro de! marco de la puerta y volviendo a poner la moldura.

ZÓCALO

Figura 15-30. pared.

Tendido de cable del apagador a un artefacto de

Ranuración de los montantes

Paso 3. Hágase un canal en el material de la pared entre las aberturas para el cable. Paso 4. Aliméntese el cable en la abertura del apagador y pésquese a través del orificio de abajo. Tiéndase el cable por el canal hasta el otro orificio de acceso para él. Paso 5. Aliméntese una cinta guía de acero por la abertura de la toma del artefacto y tírese de ella hacia afuera del orificio de acceso que queda debajo. Sujétese el cable a la parte superior y tírese de él hacia arriba y afuera de la abertura para la toma del artefacto.

Se puede hacer ranuras en cualquier situación en donde no resulte práctico perforar orificios a través de los montantes o vigas. Hágase la ranura tan pequeña como sea posible, para no debilitar la madera. Si no queda protegida una ranura en un montante, el NEC requiere que se instale sobre ella una placa de acero de 1/16 pulgada ( 1.6 mm). En el ejemplo precedente, el zócalo proporcionaría protección suficiente y no se requerirían las placas. En todo lugar en el que no haya protección deben usarse las placas. También se requieren estas placas si se taladra un orificio a través de un montante a menos de 1/4 pulgada (3.2 cm) de cualquiera de los bordes.

ALAMBRE CUBIERTO CON CAUCHO

TUBO DE PORCELANA

hgura 15-31.

288

Alambrado con botón y rnbo.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Instalación a botón y tubo

ABRAZADERA DE PORCELANA CAJA DE LA TOMA / ALAMBRES AISLADOS

En casas muy viejas es posible que se encuentre un tipo de instalación conocida como "a botón y tubo" (Fig. 15-31 ). En esta instalación se utilizan conductores individuales soportados por aisladores de porcelana. Un tipo de aislador se fabricó en dos piezas con un clavo a través del centro. Los alambres se colocaban en ranuras en la porcelana y se sostenían en su lugar al introducir el clavo en un montante o vigueta. Cuando se alimentaban los alambres a través de los montantes o viguetas, se introducían tubos de porcelana en orificios taladrados y los conductores se alimentaban a través de esos cubos. El NEC permite este tipo de alambrado para extensiones de instalaciones existentes, pero en la actualidad es tan difícil encontrar los materiales necesarios que resulta más práctico usar cableado moderno para las adiciones. Si es necesario unir el cable nuevo a conductores de botón y tubo, se debe realizar el empalme en una caja para toma (Fig. 15-32). Si es necesario, se puede instalar

LOS ALAMBRES A BOTÓN Y TUBO DEBEN ESTAR CUBIERTOS CON UN MATERIAL A PRUEBA DE AGUA Y FUEGO LLAMADO "TELAR", CUANDO SE ENCUENTREN MUY CERCANOS AL ENTRAR A UNA CAJA PARA TOMA

Figura 15-32.

Un1on de cable con alambrado a botón y tubo.

una caja para conexiones. Es posible utilizar conectores sin soldadura para unir los conductores, como en otros alambrados.

• PREGUNTAS DE REPASO • 1.

La planificación es una parte importante de las instalaciones en las obras viejas. Existen tres cosas que deben considerarse en el plan de trabajo. Nómbrense.

7.

Al seleccionar una toma existente para suministrar la energía al alambrado nuevo, la toma elegida debe satisfacer tres condiciones. ¿Cuáles son?

2.

En las obras viejas con frecuencia se necesita decidir si un circuito derivado para fines generales existente tiene capacidad suficiente no usada como para manejar tomas adicionales. ¿Qué puntos deben considerarse al tomar esta decisión?

8.

Una manera de incrementar la capacidad de un tablero de servicio es instalar uno auxiliar. ¿Cómo incrementa esto la capacidad?

9. 3.

¿Qué limita el uso de conduit rígido y de tubería eléctrica metálica (TEM) en las obras viejas?

Otra manera de incrementar la capacidad de un tablero de servicio es instalar uno en paralelo con el antiguo. ¿Cómo incrementa esto la capacidad?

4.

En obras viejas, por lo general es-más fácil trabajar en las paredes interiores que en las exteriores. ¿Por qué?

10.

El NEC especifica un cierto número de requisitos para las instalaciones de cables en sótanos y áticos. Todos los requisitos están relacionados con una, regla de seguridad. ¿Cuál es ésta?

11.

¿Cuál artículo del NEC describe cómo se protegerán los conductores contra daños físicos?

5.

Oos tipos de cajas de conexiones son particularmente útiles en las obras viejas. ¿Cuáles son?

6.

¿Qué se entiende por hacer el diagrama de un circuito viejo y por qué se hace?

Instalación elé<:trica en edificios terminados

289

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16 ALAMBRADO : DE CIRCUITOS ~. DE BAJA TENSION

• INTRODUCCIÓN • Además del alambrado de circuitos derivados que se analizó en capítulos anteriores, casi todos los sistemas eléctricos residenciales incluyen circuitos de baja tensión. Estos circuitos emplean voltajes de 30 volts o menos, para controlar voltajes más altos o para llevar a cabo trabajo directamente. El uso de bajos voltajes permiten que la instalación se realice con materiales menos caros y con menos requisitos y restricciones del NEC. Los circuitos residenciales de baja tensión usan fuentes de energía que limitan el flujo de la corriente -incluso bajo condiciones de corto circuito- a niveles razonablemente seguros. Entonces, las instalaciones de baja tensión presentan un riesgo de choque e incendio bastante reducido. Por esta razón, el NEC permite realizar este tipo de alambrados utilizando conductores flexibles ligeros con capas delgadas de aislamiento. Los tendidos de alambre para baja tensión se pueden realizar rápidamente y a bajo costo en muchos 1ugares en los que el ala mb r?:: o de 120/ 240 volts sería mucho más costoso de instalar. Los dispositivos diseñados para ser usados en los circuitos de baja tensión son, análogamente, bajos en costo y sencillos de instalar. El circuito de baja tensión más común es el del timbre o campana para puerta. Sin embargo, las instalaciones de baja tensión tienen muchas otras aplicaciones. La mayor parte de los sistemas de calefacción y acondicionamiento del aire usan circuitos de control con baja tensión. Las alarmas contra incendio y contra robos general mente operan a baja tensión. Circuitos de este tipo controlan los mecanismos para abrir automáticamente la puerta de la cochera, los ventiladores del ático y la iluminación exterior. También se usan instalaciones de baja tensión para las antenas de la televisión y los aparatos de FM, los aparatos de intercomunicación y los altoparlantes remotos de los sistemas musicales. En este capítulo se describen las reglas generales que se aplican a los circuitos de baja tensión con mayores aplicaciones, así como los requisitos del NEC con los que el electricista debe familiarizarse. También se cubren los dispositivos y materiales diseñados especialmente para ser usados en estos circuitos. Un estudio cuidadoso de ~ste capítulo Je proporcionará al lector la información que necesita para instalar circuitos de baja tensión que funcionarán satisfactoriamente y sin problemas.

• TRANSFORMADORES DE BAJA TENSIÓN• Los circuitos típicos de baja tensión operan a 6, 1O, 18 o 24 volts. La baja tensión se obtiene ulilizando un transformador reductor cuyo devanado primario se conecta a

O

CUNDARIO DE AJA TENSIÓN

EL SECUNDARIO PUEDE SER DE 6, 8, 10, 18, O 24 VOLTS, O TENER DERIVACIONES DE MODO QUE PUEDAN SELECCIONARSE UNO DE DOS O MÁS VOLTAJES

Figura 16-1. mático.

Transformador de baja tensión, diagrama esque-

una fuente de 120 volts y su secundario suministra la baja tensión (Fig. 16-1). Para el uso residencial, la capacidad nomial de los circuitos de baja tensión es de 100 voltamperes o menos. Los transformadores típicos de baja tensión para sistemas de 24 volts tienen una capacidad nominal de los circuitos de baja tensión es de 100 voltsvolt-amperes de carga momentánea. Los transformadores de baja tensión se clasifican en volt-amperes, en lugar de watts; se sigue esta costumbre porque la mayor parte de los dispositivos que se usan en este tipo de circuitoscomo los relevadores, solenoides y transformadores son inductivos. El lector recordará, por lo visto en el capítulo 3, que cuando un circuito es inductivo en gran parte, es decir, cuando contiene dispositivos electromagnéticos, el voltaje y la corriente están fuera de fase. Cuando el voltaje y la corriente están fuera de fase, los voltsamperes miden !a carga en e! circuito con más exactitud que los watts. Por tanto, en el transformador típico que se menciona en líneas anteriores, la intensidad nominal continua de la corriente a 24 volts es aproximadamente 1.7 amperes y la intensidad momentánea es aproximadamente de 3 amperes. Los transformadores de baja tensión se diseñan para limitar la intensidad de la corriente en valores seguros, incluso cuando se presentan cortos circuitos.

• ALAMBRADO DE BAJA TENSIÓN• El NEC y la mayor parte de las reglamentaciones locales permiten que los alambres de baja tensión se coloquen en cualquier lugar y de la manera más adecuada para obtener los resulta dos que se desean can u nas cuantas restricciones. El NEC prohibe que se coloquen los alambres de baja tensión y los de 120/240 volts en el mismo cable o conduit. Los alambres de baja tensión y de tensión plena no pueden estar presentes en la misma toma de corriente, a menos que los a1am bres de plena tensión se lleven hacia esa toma únicamente p~ra suministrar la energía para un circuito de baja tensión. Alambrado de circuitos de baja tensión

291

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En interiores, los alambres de baja tensión deben colocarse al menos a 2 pulgadas (5 cm aproximadamente) de los alambres y cables de tensión plena. En exteriores, los alambres de baja tensión (esto incluye los de las antenas) y los de tensión plena deben quedar separados al menos 2 pies (60 cm). Cuando los alambres de baja tensión y de tensión plena se aseguran firmemente, la mayor parte de las reglamentaciones permiten un espaciamiento menor. El mínimo del NEC es de 4 pulgadas · ( 10 cm aproximadamente). Las conexiones y empalmes de los alambres de baja tensión deben aislarse apropiadamente con cinta u otro material, pero no tienen que realizarse dentro de cajas de registro. No existe un código general de colores para el alambre de baja tensión como lo existe para el de tensión plena. Sin embargo, resulta útil establecer un código propio de colores para cada circuito de baja tensión. E[ código de colores acelera la conexión de los alambres y reduce la posibilidad de conexiones incorrectas. El alambre de baja tensión se encuentra en muchos colores y en muchas combinaciones de los mismos dentro de los cables. Posteriormente, en este capítulo, se describe una forma de un circuito de baja tensión conocido como alambrado de control remoto. Para estos circuitos se aplica ampliamente una codificación de colores. Para evitar confusiones, no deben usarse los colores del circuito de control remoto en los demás circuitos.

TRANSFORMADOR EN SU LUGAR

Figura 16-2. Transformador de baja tensión para montar en la caja de registro.

Tipos de alambre El alambrado de bajo voltaje que va del secundario del transformador a los dispositivos del circuito se puede realizar con cualquiera de varios tipos de alambre fabricados especialmente para ellos. En seguida se describen dos tipos comúnmente usados de alambre para baja tensión. Posteriormente, en este capítulo, se describen otros tipos fabricados en especial para los sistemas de televisión, FM y de música.

Los transformadores de baja tensión son-como todos los transformadores de potencia eléctrica- dispositivos eficientes y durables. La causa principal de falla en este tipo de transformadores es el sobrecalentamiento. Es esencial que estos transformadores se instalen en lugares en los que el aire circule libremente. Los transformadores de baja tensión no deben instalarse en Iuga res encerrados o debajo del aislamiento. Los transformadores estándar de baj<' tensión tienen conexiones del tipo de cola de cerdo en el devanado primario y terminales del tipo de tornillo en el secundario. La conexión entre los conductores de cola de cerdo y los alambres de 120 volts se debe realizar en una caja de registro. Los transformadores de baja tensión están diseñados para montarse directamente adosados a las cajas eléctricas o adyacentes a ellas. Existen transformadores de este tipo sujetos en forma permanente a cubiertas que se ajustan a cajas cuadradas de 4 pulgadas por lado (Fig. 16-2). Los conductores de cola de cerdo del primario se introducen a la caja a través de un orificio que se encuentra en la cubierta. Otros transformadores están diseñados para montarse en las aberturas con tapa removible de las cajas (Fig. 16-3). También existen unidades combinadas, que incluyen un transformador y una caja de toma de corriente. 292

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura 16-3. Transformador de baja tensión para montar en una abertura con tapa removible.

ALAMBRE PARA TIMBRE• El tipo más común de alambre de baja tensión se conoce como alambre para timbre porque se utiliza con amplitud en los circuitos de los timbres de las puertas (Fig. 16-4). Este alambre se encuentra como un sólo conductor con aislamiento de plástico y como una combinación de dos conductores, conocido como "pareja torcida". Por lo general los conductores se fabrican de cobre en los tamaños del no. 18 y del no. 22. El alambre torcido de conductores múltíples, que contiene dos, tres o cuatro conductores prensados aislados separados ( Fig. 16-5), se usa en circuí tos de baja tensión para control remoto, que se describen después en este capítulo. El aísla míen to se fabrica en una gran variedad de colores para permitir la codificación de un gran número de líneas de un circuito. CORDÓN PARA LÁMPARA• Este alambre de dos conductores con aislamiento de plástico se usa comúnmente para las lámparas y aparatos pequeños, pero también resulta apropiado para muchas aplicacíones de baja tensión. Cuando se utiliza para alambrado de baja tensión, este alambre se puede llevar a través de pisos y paredes. El cordón para lámpara nunca se debe utilizar de esta manera en circuitos a tensíón plena. Existen varías técnicas para realizar las conexiones en los alambrados de baja tensión. Téngase presente que

Figura 16-5.

Alambre trenzado para interiores.

algunas de estas técnícas han sido aprobadas sólo para alambrados de baja tensión.

Conectores Existen conectores que se pueden sujetar rápida y firmemente sobre los conductores para ser usados tanto en alambres para tensión plena como para baja tensión. Estos conectores resultan particularmente útiles en los alambrados de baja tensión en los que aquellos conectores aprobados para ser usados a tensión plena son demasiado voluminosos o caros. Es posible u tí li zar este tipo de conectores en el alambre de la antena de la TV, así como en el alambre de la energía de baja tensión. Se dis·pone de dos tipos de conectores: terminales de espada para realizar conexiones a terminales de tornillo y medios de desconexión macho/hembra que se pueden utilizar tanto para desconexiones como para empalmes (Fig. 16-6). Recuérdese, en los alambradas para plena tensión, 1os e m pa !mes se deben realizar en cajas de registro. Los manguitos de los conectores cuentan con un código de colores para indicar los tamaños de alambre para los que fueron diseñados. Para sujetar un conector, quítese simplemente l/4 pulgada (6 mm aproximadamente) de aislamiento del extremo del alambre. Deslícese un conector sobre el conductor expuesto y apriétese el manguito del mismo para asegurarlo al alambre. Color del manguito

Para alambre no.

Rojo

22 - 18 16 · 14 12 - 10

Azul

Amarillo

Soldadura

CONDUCTOR

Figura 16-4.

Alambre de baja tensión para timbre.

La manera de soldar conductores para tensión plena se cubre en el capítulo 6. La manera de soldar el alambre para baja tensión es la misma en principio, pero se pueden aplicar herramientas y técnicas un tanto diferentes. Es posible soldar los conductores de tamaBo más Alambrado de circuitos de baja tensión

293

Paso 5. Tóquese la punta de la soldadura con el alambre. Cuando la soldadura se funda, cúbrase con ella el extremo del conductor. ESPADA

Paso ó. Una vez que el alambre se ha enfriado, hágase la conexión mecánica con la terminal o introdúzcase el conductor estañado a la clavija. Caliéntese la unión y aplíquese un poco más de soldadura para completar el trabajo.

Tubo contráctil con el calor Figura 16-6. Tipos de conectores. pequeño utilizados en los alambrados de baja tensión con un peq ucño cautín o una pistola para soldar. Las pistolas para soldar suministran bastante calor y generalmente se usan con mayor rapidez y facilidad. En seguida se listan las reglas básicas: l.

2. 3.

Caliéntese el alambre hasta que esté lo suficientemente caliente como para fundir la soldadura. No debe aplicarse directamente el cautín a la soldadura. Utilícese soldadura con núcleo de resina, que es la apropiada para e! trabajo eléctrico. Estáñese la punta de la pistola, aplicando una capa delgada de soldadura a ella.

Paso l. Téngase cuidado de gue todas las superficies que se van a soldar estén limpias. Hágase primt;:ro una buena conexión mecánica para reducir todo esfuerzo en el empalme. Paso 2. Caliéntese el empalme hasta que la soldadura fluya libremente entre los alambres unidos. Un buen empalme tendrá un acabado bri!lante y liso. Una superficie mate o granosa significa que se ha realizado un mal empalme. Paso 3. Caliéntese nuevamente la unión hasta que la soldadura tenga la apariencia correcta. Úsese un calor lo suficientemente alto como para calentar el empalme con rapidez de modo que la soldadura fluya antes de que el alambre se calienta lo suficiente como para fundir el aislamiento plástico.

Al realizar una conexión con soldadura a una clavija a un punto terminal, se llevará a cabo !a tarea más rápido y mejor si se cubren los conductores con una capa delgada de soldadura antes de llevar a cabo la conexión real. Paso 4. Aplíquese el conductor desnudo al extremo del cautín. 294

Fundamento5 de instalaciones eléctricas

Existe la posibilidad de cubrir rápida y fácilmente las conexiones soldadas en los alambrados de baja tensión, utilizando un tipo especial de manguito plástico conocido como tubo contráctil con el calor. Este tubo se presenta en diversas longitudes y diámetros para ser usado con tamaños diferentes de alambre. Para la mayor parte del alambre de baja tensión, el adecuado es el que tiene 1/4 pulgada de diámetro. Se puede usar este tubo, por ejemplo, para cubrir un empalme en un cable de dos conductores para bajo voltaje. Paso l. Antes de unir los alambres, deslícese un tramo de 6 pulgadas de tubo contráctil con e! calor sobre el extremo del cable. Paso 2. A fin de realizar una conexión limpia y evitar cortos circuitos entre los conductores, córtense éstos a longitudes diferentes para que las dos uniones soldadas no queden opuestas una a la otra. Paso 3. Tuérzanse juntos los conductores para realizar una unión suave, en seguipa suéldese cada conexión. Paso 4. Una vez que se hayan empleado las uniones, deslícese el tubo contráctil con el calor sobre las dos. Caliéntese el tubo moviendo con rapidez un fósforo encendido a uno y otro lado debajo de él. El tubo se contraerá y formará un sello firme alrededor de las uniones (Fig. 16-7).

Tendido de los alambres de baja tensión Las mismas técnicas aplicadas para tender los alambres de 120 volts se pueden aplicar para los alambres de baja tensión. Es posible perforar aberturas entre los pisos y las paredes, como se hizo para el alambrado normal. .Por supuesto, las aberturas necesarias no son tan grandes. Los alambres de baja tensión son lo suficientemente pequeños como para poder ocultarse debajo y atrás de molduras que no propocionan el espacio suficiente para cables. de 120 volts. Los alambres de baja tensión se

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TUBO CONTRACTIL CON El CALOR

Figura l 6-7.

Tubo contráctil con el calor.

pueden colocar debajo de las alfombras si se hace con cuidado. Los alambres se deben colocar debajo de las alfombras sólo en aquellos lugares de tránsito reducido o en los que no haya tránsito, para evitar el desgaste y la abrasión que podría dañar el delgado aislamiento plástico y provocar cortos circuitos o rupturas en ellos. Téngase presente que los alambres para dispositivos de baja tensión producirán chispas cuando se presenta un corto circuito. Estas chispas pueden encender el material inflamable. Los alambres de baja tensión se pueden ocultar y proteger debajo de alfombras que van de pared a pared siguiendo el procedimiento que se da a continuación: Paso l. Planéese el tendido del alambre de modo que siga la línea de la pared. Paso 2. Enróllese la alfombra separándola del zócalo. La alfombra se sostiene en su lugar por medio de un listón especial. El listón para alfombra es delgado, lo constituyen tiras delgadas de madera a través de las cuales se han clavado muchas tachuelas de tal modo que sus puntas se proyecten a través del mismo aproximadamente 1/4 pulgada (6 mm). Los listones se clavan al piso con las puntas hacia arriba. Las tachuelas se clavan en la alfombra y la sostienen. Paso 3. El espesor del listón es aproximadamente igual al diámetro de la mayor parte de los alambres de baja tensión. Asegúrese el alambre al piso, cerca del listón. Paso 4. Póngase la alfombra nuevamente en su lugar y oprímase hacia abajo con el pie, de modo que las puntas de las tachuelas se claven a ella. El espesor del listón protegerá el alambre contra la abrasión.

La diversidad de colores del aislamiento para el alambre de baja tensión permite que se tienda en ubicaciones expuestas sin que se note demasiado. Por ejemplo, el

alambre de baja tensión con aislamiento blanco se puede asegurar directamente al zócalo y molduras blancos. Si es posible, para obtener una instalación menos notoria, tiéndase el alambre en las ranuras o lomos de la moldura, o bien, en el ángulo en el que se encuentran el zócalo y el piso. El alambre para baja tensión con aislamiento resistente al calor se puede pasar a través de los duetos de la calefacción y acondicionamiento del aire. Este método resulta particularmente útil al agregar circuitos de control de baja tensión a un sistema de calefacción por aire caliente ya acabado. Después, en este capítulo, se da más información acerca de los circuitos de control para la calefacción y acondicionamiento del aire. También existe alambrado de baja tensión con aislamiento resistente a la intemperie. Estos alambres se pueden tender en lugares expuestos a las inclemencias del tiempo. Con el fin de mantener una buena apariencia exterior, se debe ocultar el alambre tanto como se pueda. Por ejemplo, es posible asegurar los alambres de baja tensión debajo del borde de una línea de tejas, al borde inferior de las molduras y debajo de !os pórticos. Planécse los tendidos del alambre para evitar la zona de la entrada de servicio.

Instalación de timbres y campanas para puerta Toda instalación eléctrica residencial incluye al menos un circuito de baja tensión para el timbre o campanas. Estos circuitos constan de un transformador, una unidad de señalación y uno o más apagadores de botón. En la figura 16-8, se muestra el tipo más sencillo de circuito para timbre. Uno de los alambres del transformador del secundario va directamente hacia la unidad del timbre. El otro alambre del secundario va hacia el botón y, a continuación, hacia la unidad. Cuando se oprime el botón, se aplica el voltaje del secundario del transformador a la unidad y e I timbre suena. Para una unidad se ne illa, bastará un transformador con un secundario de 6 volts. Las campanas son un poco más complicadas y requieren más energía que los timbres, utilizan un transformador con un secundario de 16 a 18 volts, pe ro la o pe ración del circuito básico es la misma. Las campanas se hacen sonar al aplicar el voltaje a uno o más solenoides, de modo que su émbolo golpea contra ellas. La mayor parte de las unidades de este tipo pueden emitir señales d iferentes para la puerta del frente y posterior. Para este tipo de fucionamiento, las unidades tienen tres termina les. Como en el caso de circuito sencillo, uno de los alambres del secundario del tranformador va directamente hacia una terminal de la unidad, marcada con la palabra "COMUN" (Fig. 16-9). Entonces será necesario caneeAlambrado de circuitos de baja tensión

295

TA AN SFO RM ADOR PARA TIMBRE UNIDAD DEL TIMBRE 120 VOLTS

BOTÓN

Figura 16-8.

Circuito simple para timbre. TERMINAL TERMINAL PARA COMÚN A TRAS TERMINAL PARA EL FRENTE

UNIDAD DE LAS CAMPANAS

120 VOLTS

BOTON DE LA PUERTA DEL FRENTE

...L..

.....L. BOTÓN DE LA PUERTA DE ATRÁS

Figura 16-9.

Circuito para campanas con dos botones.

tardos alambres a !a terminal restan te del secundario de 1 transformador. U no de los alambres se lleva a cada botón y, a continuació:-1, a la terminal en la campana marcada con "FRENTE" o" ATRÁS". Alarmas contra roho En muchas alarmas ~ontra robo se utilizan dispositivos y alambrado de baja tensión. Además de los transforma-

dores, relevadores y rectificadores, las alarmas contra robo tienen cierto tipo de sensor. Los sensores son interruptores que se abren o cierran cuando ocurre un movimiento en una puerta o ventana. El uso de la baja tensión para el sistema de alarma hace que los sensores sean pequeños y casi invisibles. Un tipo de sensor consiste en 296

Fundamentos de instalaciones eléctricas

d 0s c 011 tactos metálicos, un o montado en una puerta y el otru en e1 mareo. Con la puerta cerrada, los con tactos se tocan; al abrir la puerta, los contactos se separan, abriendo un circuito. Es posible montar contactos semejantes en el lado de los goznes de una puerta y en el marco, de modo que cuando la puerta se abra, los contactos se toquen, cerrando un circuito. Estos sensores se pueden combinar con cinta metálica que se aplica a !os lugares que tienen vidrio. Si el vidrio se corta o se rompe, la cinta se rompe, abriendo un circuito. Estos son básicamente los dos tipos de sistema de alarma. En uno de los tipos, los sensores se conectan en paralelo, en el otro, se conectan en serie. En el sistema paralelo, los sensores están normalmente abiertos (Fig. 16-10). Cuando se abre una puerta o una ventana, el movimiento cierra uno de los sensores, completando una trayectoria de baja tensión para cerrar !os contactos de un relevador. Los contactos de re levador se pueden conectar, a su vez, a un circuito de bajo voltaje o de 120 volts, para hacer sonar una alarma, encender las luces o activar una alarma automática para la policía. En este sistema, el circuito de la alarma está normalmente abierto, de modo que no hay flujo de corriente hasta que se cierra un sensor. Los relevadores que se usan en estos sistemas están diseñados para quedar cerrados en la posi· ción de alarma. Aun cuando el sensor se abra nuevamente, la alarma permanecerá sonando hasta que se apague por medio de un interruptor que se hace funcionar manualmente. El sistema serie utiliza sensores que están normalmente cerrados (Fig. 16-! 1). La corriente fluye del transformador de bajo voltaje a través de los sensores, para mantener activado el relevador. Mientras el relevador esté activado el circuito de la alarma está abierto. Cuando el movimiento de una puerta o ventana abre un sensor y rompe el circuito de baja tensión que va hacia el relevador, entonces se mueve el contacto de éste por la acción de un resorte, para completar el circuito de la alarma. El sistema serie está "encendido" todo el tiempo, hasta que se abre un sensor, Sin embargo, la corriente consumida por el relevador no es demasiado grande. El circuito serie tiene la ventaja de hacer sonar automáticamente la alarma si ocurre cualquier ruptura accidental en el circuito de baja tensión. Los dos tipos de alarma por lo común tienen un botón de prueba para verificar periódicamente el sistema. En el circuito paralelo, eLbotón de prueba completa el circuito hacia el relevador, precisamente como los sensores lo hacen. En el circuito serie, el botón de prueba abre el circuito hacia el relevador. La mayor parte de los sistemas de alarma incluyen una fuente de voltaje de emergencia alimentada con baterías que se hace cargo del funcionamiento de los mismos en el

SENSORES SUJETOS A LAS PUERTAS Y VENTANAS

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1

ALARMA

120

VOLTS

24 VOLTS

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RELEVADOR DE BAJA TENSIÓN PARA ALARMA

LOS SENSORES ESTÁN NORMALMENTE ABIERTOS. SI LA PUERTA O VENTANA ES PERTURBADA ES SENSOR SE CIERRA.

Figura 16-10.

Circuito de alarma contra robos con sensores en paralelo SENSORES SUJETOS A LAS PUERTAS Y VENTANAS

~1

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ALARMA

120

VOLTS

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RELEVADOR DE BAJA TENSIÓN PARA ALARMA

LOS tiENSORES ESTÁN NORMALMENTE CERRADOS. SI LA PUERTA O VENTANA ES PERTURBADA. EL SENSOR SE ABRE.

Figura 16-l J.

Circuito de alarma contra robo con sensores en serie. Alambrado de circuito. de baja tensión

297

caso de una falla en la energía suministrada por la compañía. Esta parte del sistema por lo común está autocontenida en la unidad de alarma y no requiere alambrado especial. El sistema de apoyo incluye un segundo relevadar quien siempre está activado por la fuente primaria de energía. Cuando la alimentación falla, el relevador se desactiva. El relevador conecta la batería al circuito del sensor y al de alarma.

• INSTALACION Y ALAMBRADO DE LAS ANTENAS • Las conexiones de las antenas para receptores de televisión y FM son otra forma de alambrado de baja tensión. Este tipo de alambrado no comprende conexión hacia la energía. El alambrado lleva la señal de televisión o FM de la antena hacia el receptor.

Alambre para antena Para estas instalaciones se utilizan tipos especiales de alambre. La forma más común de alambre de TV y FM se conoce como conductor gemelo ( Fíg. 16-12). Este alambre consiste en dos conductores dentro de aislamiento de plástico. El aislamiento está diseñado para mantener una distancia fija entre los dos conductores. En una forma del conductor gemelo, el alambre está aplanado, en otra, los conductores gemelos están encerrados en lados opuestos de un tubo de plástico. El conductor plano es principalmente para uso en interiores; se fabrican versiones más robustas para ser usadas en exteriores. El conductor gemelo redondo es resistente a las inclemencias del tiempo y se puede usar para interiores y exteriores. Estos dos tipos de conductores gemelos son susceptibles a la inteñerencia eléctrica. En particular, en áreas densamente pobladas, esto puede degradar seriamente la recepción de TVy FM. En lugares en los que la interferencia puede ser un problema serio, se debe utilizar un tipo especial blindado de conductor gemelo (Fig. 16-13). En el conductor gemelo blindado, los dos conductores están encerrados en una espuma plástica, envueltos en una hoja metálica y, después cubiertos con una envoltura plástica exterior. El conductor gemelo blindado es factible de usarse tanto en interiores como en exteriores. Los tres tipos de conductor gemelo a veces se mencionan como alambre de 300 ohms. En algunas marcas

Figura 12-13. Conductor gemelo blindado. tienen esta designación moldeada en el plástio. En este caso, el término .. 300 ohms" no se refiere a la resistencia, sino a una característica (impedancia) del alambre que lo acopla a la entrada del receptor de TV o FM. Todos los tipos de alambre gemelo de 300 ohms se conectan tanto al extremo de la antena como al del receptor, sujetado cada conductor a una terminal del tipo de tornillo o de muelle, a veces marcada "300 OHM". Es posible utilizar cualquier instrumento de borde cortante para cortar y quitar el aislamiento plástico del conductor gemelo. Córtese el aislamiento formando un ángulo para evitar mellar los conductores. Ráspese el conductor expuesto hasta que el metal quede brillante. Fórmese un gancho con los conductores y asegúrense a las terminales de tornillo. También pueden hacerse las conexiones colocando conectores a los conductores. Posteriormente en este capítulo se analiza este tema. Un tercer medio para realizar las conexiones de las antenas de TV y FM hace uso de un tipo de conductor conocido como coaxial. Este tipo de alambre consta de un conductor central sólido rodeado por material aislador, tal como espuma plástica (Fig. 16·14). El segundo conductor es un manguito metálico trenzado que cubre la espuma plástica. Una cubierta plástica exterior protege y sella el alambre. El manguito metálico trenzado actúa como un blindaje para bloquear la interferencia hacia el conductor central. Este tipo de conductor se conoce como alambre de 75 ohms; a veces se l,e da el nombre de coaxial RG·59. Este tipo de conductor requiere un conec-

BLINDAJE EXTERIOR

"'

-CONDUCTOR INTERIOR

Figura 16-12. 298

Conductor gemelo para antena.

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura 16-14

Cable coaxial para antena.

tor especial diseñado para ajustarse a un contacto que está en el receptor de TV o FM. Por lo común, el contacto para esta conexión está marcado .. 75 OHM". El cable coaxial debe tener uno de estos conectores en cada extremo. Los conectores se conocen como tipo F. Evitan que el conductor central y la trenza exterior se toquen y proporcionan una buena conexión eléctrica del cable al receptor en uno de los extremos, y a la antena en el otro. El procedimiento para instalar los conectores tipo Fes el siguiente:

Paso l. Úsese un desforrador de alambre para quitar aproximadamente 3/4 pulgada (2 cm aproximadamente) de la cubierta exterior del cable, para dejar expuesto el blindaje trenzado.

Figura 16-15.

Forma de agregar un conector tipo F.

Figura 16-16.

Forma de asegurar un conector tipo F.

Paso 2. Aflójese el blindaje trenzado y dóblese hacia atrás sobre la cubierta exterior del cable. Recórtese la trenza hasta quedar con una longitud de 1/4 pulgada (6 mm) aproximadamente. Paso 3. Quítese aproximadamente 3/8 pulgada (1 cm) del aislamiento interior. Para realizar este corte se puede utilizar la abertura no. 16 del desforrador.

Paso 4. Quítese el collarín del conector tipo F. Deslícese el collarín sobre el extremo del cable, más allá de la trenza doblada. Paso 5. El extremo cónico del conector tipo F está diseñado para meterse debajo de la trenza (Fig. 16-15). Empújese el conector hacia el cable hasta que la parte cónica quede cubierta por el aislamiento exterior y la trenza doblada quede contra la parte posterior del conector. Paso 6. Ahora deslícese el collarín hasta la parte posterior del conector y apriétese con unas pinzas de punta larga para asegurarla al cable ( Fig. 16-16).

Ubicación de la antena Generalmente las antenas de TV o FM se montan por medio de soportes encintados a una chimenea, o bien, montando ménsulas a una pared. Al seleccionar la ubicación de una antena, deben tomarse en cuenta los requisitos del NEC, las pautas para tener un buen sistema de antena y la ubicación y estructura del edificio. El NEC (Art. 810) generalmente especifica que las antena y· la ubicación y estructura del edificio. alejados como resulte práctico de las líneas de potencia, en particular la entrada de servicio. La antena y los conductores de entrada no deben cruzar sobre circuitos

de luz eléctrica o de potencia. Además, deben colocarse de tal modo que el contacto accidental sea improbable. En exteriores la distancia mínima permitida entre los conductores de la antena y aquellos para 120/240 volts es de 2 pies (60 cm). Si tanto los conductores de la antena como los de potencia están soportados firmemente, de modo que no sean posibles movimientos significativos, el claro entre ellos puede ser de 4 pulgadas. En interiores, el claro entre la antena y los conductores de potencia puede ser de 2 pulgadas (5 cm). Las pautas a seguir para tener un buen sistema de antena son las siguientes:

t. La art tena debe montarse en una ubicación tan alta 2.

como resulte práctico. La antena debe colocarse de modo que el conductor que vaya de ella al receptor sea tan corto como se pueda. Alambrado de circuitos de baja tensión

299

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La antena y el alambre de entrada de ben quedar tan lejos como se pueda de fuentes de interferencia.

Por supuesto, es bastante improbable que se puedan satisfacer por completo todas estas condiciones, de modo que debe llegarse a un equilibrio adecuado. Por ejemplo, el punto de montaje más alto en la casa puede ser el más alejado del receptor. En este caso, la distancia de la casa a la estación transmisora pudiera ser un factor decisivo. Esto se cubre con todo detalle a continuación. La fuente principal de interferencia con las señales de TV o FM es cualquier dispositivo que irradie energía electromagnética. Tales dispositivos incluyen equipo de rayos X y diatermia, algunos equipos de radio de aficionados y de banda civil (en particular si no se les da un mantenimiento adecuado), motores de combustión interna no cubiertos (tractores o equipo de generación de energía eléctrica, por ejemplo) o líneas de transmisión de alta tensión. Cuando la interferencia debida a cualquiera de estas fuentes es frecuente o constante, se debe elegir una ubicación de la antena tan alejada como se pueda de ella. La mayor parte de las antenas de TVy FM son intensamente direccionales; es decir, captan las señales con mayor eficiencia cuando están dirigidas hacia la fuente (Fig. 16-17). Es posible aplicar esta característica para reducir !a interferencia, eligiendo una ubicación para la antena que coloque a

aquélla formando ángulo recto con la dirección de captación más intensa de ella. La ubicación y estructura del edificio también pueden afectar la elección de la ubicación de la antena. Los edificios en las ciudades o zonas suburbanas que están cerca de las estaciones transmisoras pueden tener una buena recepción casi desde cualquier ubicación. En estos Jugares, se puede colocar la antena en donde se juzque conveniente (tal vez con cierto ajuste para reducir !a interferencia debida a "varias vías"). Los edificios en zonas rurales que están alejadas de las estaciones transmisoras necesitan una antena tan alta como se pueda para tener una buena recepción. La altura de la antena debe ser una consideración importante cuando el edificio está alejado de la estación transmisora. Se hizo notar en el párrafo anterior que en Jugares cercanos, la antena se puede colocar en donde resulte conveniente. En algunos casos, esto puede incluir el montaje en el ático. Tanto las antenas de FM como las de TV VHF (canales del 2 al 13) proporcionarán una buena recepción desde el ático en zonas de señal fuerte. Sin embargo, en aquellos lugares en los que es importante la recepción de TV UH F (ca na!es del 14 al 8 3 ), las u bicaciones en el ático no resultan satisfactorias. El montaje en la pared es dificil en edificios de construcción de ladrillo o mampostería. Si es posibk, hágase

DON

~~~ ANTENA DE VHF

ANTENA DE VHF-UHF

Figura 16-17. Caractensticas direccionales de una antena de TV. 300

Fundamentos de instalaciones eléctricas

\ LA SE!\IAL MÁS INTENSA SE CAPTA EN ESTA ~DIRECCIÓN

«»-

el montaje en la chimenea. En construcciones de estructura de madera, puede aplicarse cualquier método. En seguida se describe el procedimiento general para cada tipo.

• MONTAJE DE ANTENAS • Las antenas de TV y FM se fabrican en una amplia variedad de tamaños. En lugares cercanos es posible usar antenas sencillas y muy ligeras, yobtencruna buena recepción. En lugares remotos, se requieren antenas más elaboradas y, por lo tanto, más pesadas. Es nesario considerar el peso de la antena al planear el montaje. Téngase presente que, además del peso de la propia antena los vientos fuertes y e! hielo agregarán esfuerzos al montaje de la misma.

Montaje en la chimenea Esta es una manera fácil y efectiva de montar una antena. Si la estructura es vieja, examínese la chimenea con cuidado para estar seguro de que puede cargar la antena. Si el mortero se ha aflojado o perdido en muchos lugares, la chimenea debe repararse antes de montar una antena sobre ella. El montaje en la chimenea consiste en tiras de meta! que la rodean y sostienen ménsulas para la antena. Las ménsulas están diseñadas para ajustarse a las esquinas de la chimenea (Fig. 16-18). La ubicación en las esquinas evita que la ménsula resbale cuando queda sujeta a fuertes vientos. Paso J. Colóquese el perno de ojo con la cinta sujeta a la ménsula (Fig. 16-19). Asegúrese el perno de ojo con unas cuantas vueltas de su tuerca. CINTA

PERNO EN U

Figura 16-19.

Conjunto de ménsula y cinta.

Paso 2. En la chimenea, selecciónese la esquina sobre la que se montará la antena. Sosténgase la ménsula en su lugar y rodéese la chimenea con la cinta. Colóquese la ménsula alrededor de 1 pie (30 cm) arriba del tejado. Paso 3. Deslícese una grapa de retención sobre el extremo libre de la cinta. Aliméntese la cinta a través del segundo perno de ojo y tírese de ella para apretarla. Paso 4. Aliméntese el extremo libre de la cinta hacia atrás a través de la grapa de retención. Golpéese con martillo el extremo de la grapa de retención hacia abajo para sostener la cinta. Paw 5. Córtese la cinta sobrante y apriétense las tuercas sobre los pernos de ojo con el fin de asegurar firmemente la ménsula a la chimenea. Paso 6. Aplíquese el mismo procedimiento para instalar otra ménsula en la esquina más arriba sobre la chimenea. Como regla general. la distancia entre las cintas deber ser al menos la tercera parte de la longitud del mástil de la antena. Paso 7. El mástil se sostiene en su lugar por medio de pernos con forma de U montados en la ménsula. Deslícese el mástil a través de los dos pernos con forma de U (Fig. 16-20). Apriétenselas tuercas sobre los pernos con forma de U para asegurar el mástil a la ménsula.

Montaje en la pared

GRAPA DE RETENCIÓN

Figura 16-18.

MÉNSULA DE MONTAJE

Montaje de antena en la chimenea.

Este tipo de montaje se lleva a cabo sujetando ménsulas en las paredes de la casa y, a continuación, a segura ndo el mástil al apretar pernos con forma de U en ellas, precisamente como se hizo en el caso de la chimenea. Las ménsulas para montar en la pared vienen en varios tamaños, de modo que se puede montar la antena lo suficienteAlambrado de circuitos de baja tensión

30.1

LÍNEA VERTICAL

Figura 16-2 ! .

Figura 16-20.

Montaje de la antena.

mente alejada de la misma como para librar el alero del tejado. Paso l. Una vez que se ha elegido la ubicación del montaje, márquese una línea vertical con una plomada para que el mástil quede derecho (Fig. 16-21). Paso 2. Céntrese una ménsula sobre !a recta anterior y márquense los orificios de montaje. Úsese una broca pequeña ( 1/ 8 pulgada de diámetro) para verificar la u bicación del montaje. Paso 3. Si la broca penetra con faólidad, el lugar está libre. En ese punto, úsese un tornillo, tuerca y arandela para asegurar la ménsula. Utilícese una broca más grande (por !o común de 1/4 pulgadas) para perforar un orificio. Introdúzcase el tornillo a través de la ménsula y en la pared. Pídase a un ayudante -que esté trabajando en el ático o espacio para arrastrarse detrás de la pared- que ponga una arandela y tuerca en el tornillo y la apriete firmemente. Paso 4. Si la broca no penetra con facilidad, existe un montante detrás del orificio. E!íjase otra ubicación para que se puedan utilizar un tornillo, arandela y tuerca 302

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Montaje de la antena en la pared.

o bien, úsese una pija. La pija se puede sujetar en su lugar desde el exterior utilizando una llave de caja. Paso 5. Repítase el procedimiento para la segunda ménsula. Como se hizo notar para el montaje en la chimenea, e[ espacio entre las ménsulas debe ser al menos la tercera parte de la longitud del mástil de la antena.Una vez que las ménsulas estén en su lugar, asegúrese el mástil a ellas con los pernos con forma de U.

Puesta a tierra El NEC requiere que el mástil de la antena se conecte a tierra y que se suministre una trayectoria de descarga para su conductor. El mástil de la antena se conecta a tierra instalando u na cinta o grapa ( Fig. 16-22) sobre él y al que se le sujeta un alambre (de cobre del no. 10, o equivalente). El alambre de puesta a tierra se lleva entonces hasta el ni ve! del piso y se sujeta a una barra o a una tubería de agua fría. Este alambre se debe mantener separado del conductor de la antena. Es necesario proporcionar una trayectoria de descarga hacia tierra al conductor de la antena, para las ondas de alto voltaje que puedan p ..'!~entarse. Estas ondas se pueden presentar, por ejemplo, si en una tormenta se rompe una línea de alta tensión y toca la antera. El conductor de la antena no puede conectarse directa mene a tierra. Una conexión de este tipo debilitaría mucho o eliminaría por

CONDUCTOR DE LA ANTENA

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Figura 16-23.

Figura 16-22. Instalación de una grapa para puesta a tierra sobre el mástil.

completo la señal de TV o FM. En lugar de ello, se suministra una trayectoria directa hacia tierra tan cerca como se pueda del aislamiento del conductor. Si se presenta una onda de alta tensión, hará que salte un arco del conductor hacia la trayectoria a tierra adyacente. El arco lleva [a onda efectivamente hacia tierra. El dispositivo que proporcione la trayectoria de descarga debe colocarse tan cerca como resulte práctico a u na barra de tierra o a otra tierra igualmente efectiva. El dispositivo debe instalarse en el exterior, antes que el conductor de la antena entre al edificio. Existen dos tipos de dispositivo de descarga, uno para el conductor coaxial y otro para el gemelo plano o redondo. El bloque de puesta a tierra coaxial requiere que el conductor se corte y se instalen conectores tipo F sobre cada uno de sus extremos. El bloque se monta sobre la pared del edificio. Los dos conectores se atornillan en las terminales de acoplamiento que tiene el bloque (Fig. 16-23). Entonces se introduce el alambre de puesta a tierra ( de cobre del no. 10 o mayor) o a la barra en una abertura que tiene el bloque. Un tornillo prisionero que tiene éste asegura e! alambre o la barra y da Jugar a una buena conexión a tierra. El alambre de puesta a tierra debe ser equivalente al de cobre del no. JO, o mayor. Los dispositivos de descarga para el conductor gemelo

Bloque coaxial para puesta a tierra.

redondo o plano no requiere que este se corte. El dispositivo se sujeta a la pared cerca del punto en el que el conductor de la antena entra al edificio. Se quita una tapa del dispositivo y el conductor de la antena se empuja en un ca na! que pasa de lado a lado del mismo ( Fig. 16-24). Entonces se vuelve a colocar la tapa y se sujeta un alambre de puesta a tierra (de cobre del no. JO o mayor) a la unidad de descarga. Existe una terminal de tornillo para la conexión a tierra. Es posible asegurar el conductor de la antena al edifo:io con grapas coaxiales especiales que se pueden clavar en la pared. También existe la posibilidad de usar aisladores de pie que se clavan o atornillan en la pared. Recuérdese mantener el alambre de puesta a tierra del mástil sepa-

Figura 16-24.

Bloque de descarga para conductor gemelo. Alambrado de ciTcuitos de baja tensión

303

rado del conductor de la antena. Asegúrese uno al menos cada 4 pies (1.20 m). En el punto en el que los alambres entran al edificio. déjese una holgura suficiente como para formar un lazo de goteo. Téngase cuidado en tapar todas las aberturas. Cuando se utiliza conductor coaxial, es posible que se requieran dispositivos especiales para hacer !a conexión eléctrica en la antena y el receptor. Estos dispositivos se conocen como transformadores de acoplamiento. Una antena o receptor diseñados para conductor gemelo de 300 ohms, no funcionará bien con conductor coaxial de 75 ohms, a menos que se instale este transformador de acoplamiento. Los transformadores acoplan ta impedancia del conductor de !a antena a la impedancia de la entrada del receptor de TV, en uno de los extremos, y a la impendancia de la antena en el otro. Se tiene una transferencia máxima de energía entre los circuitos cuando sus impendancias están acopladas. La impendancia se expresa en ohms; es la oposición total al flujo de la corriente en un circuito de ca. Por oposición total se entiende la suma de la resistencia y la reactancia. (La resistencia y la reactancia se describen en los capítulos 2 y 3.) El transformador para la conexión en el receptor es una pequeña caja rectangular con uno o dos tramos de conductor gemelo en uno de los extremos y un conector coaxial en el otro (Fig. 16-25). Conéctese el conductor gemelo a las terminales de tornillo apropiadas en ta antena o el receptor. Uno de los tramos del conductor gemelo está marcado VHF, el otro UHF. Conéctese a las terminales apropiadas en el receptor. Conéctese el

conductor coaxial al conector coaxial. El transformador de acoplamiento para la conexión en la antena por lo común es un dispositivo circular que tiene una terminal coaxial en uno de sus extremos y un tramo de conductor gemelo en el otro (Fig. 16-26). Conéctese el conductor gemelo a Ias terminales de tornil! o de la antena. Conéctese el conector del conductor coaxial a la terminal coaxial del dispositivo. Debido a que estos transformadores de acoplamiento están expuestos a las inclemencias del tiempo, es necesario proporcionar algún medio para sellar el dis positivo, después de real izar la conexión eléctrica. Con el dispositivo vienen las instrucciones para realizar el sello hermético.

• CONTROL REMOTO• Es posible utilizar la baja tensión para controlar la tensión plena. Esta acción se conoce como control remotp porque los apagadores y otros dispositivos de baja tensión pueden estar a cierta distancia de la luz o motor de pleno voltaje que se están controlando. El control remoto a baja tensión da muchas ventajas al usuario a un costo relativamente bajo. Para un electricista, el control remoto.a baja tensión le proporciona más flexibilidad en la instalación que el alambrado a pleno voltaje. El alambrado y dispositivos de baja tensión se pueden instalar con rapidez y facilidad tanto en obras nuevas como en viejas.

Relevadores El dispositivo clave en el control remoto a baja tensión es un relevador especial ( Fig. 16-27). Este relevador

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TRANSFORMADOR DE ACOPLAMIENTO

Figura 16-25. Conexión del receptor y et transformador de acoplamiento. 304

Fundamentos de instalaciones eléctricas

TRANSFORMADOR DE

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ACOPLAMIENTO

Figura 16-26. Conexión de la antena y el transformador de ac op! amiento.

AZUL

NEGRO AMARILLO

~~::!::!:!!:~f===-~R~O:":"'..JO Figurn 16-27. tico.

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Relevador de baja tensión, diagrama esquemá-

consta de una armadura, dos bobinas, un mecanismo de trabado y un juego de contactos de apagador de un solo polo y un solo tiro. Al activar cualquiera de las dos bobinas, la armadura se mueve por medio de la acción electromagnética. La armadura está eslabonada a los contactos de apagador, haciendo que éste se abra o cierre de acuerdo con la bobina que se active. Cuando la armadura se mueve por un campo magnétíco en cualquiera de las bobinas, se traba en la posición. Entonces los contactos de apagador eslabonados a la armadura permanecen abiertos o cerrados hasta que se activa la otra bobina, provocando que aquella se mueva y se trabe en la otra posición. Nótese que la acción de trabado del relevador significa que sólo se necesita un pulso corto de baja tensión para cambiar el apagador de apagado a encendido. En la práctica, los contactos del apagador SPST cierran o abren el circuito de plena tensión. De esta manera, un corto pulso de baja tensión enciende o apaga un circuito de tensión plena. Los relevadores para control remoto de baja tensión están diseñados para trabajar con los accesorios de tensión plena y para ajustarse a ellos. El relevador consiste en un cilindro montado sobre una pequeña base rectangular (Fíg. 16-28). La base contiene las terminales, aseguradas por medio de tornillos prisioneros, para la conexión del alambre caliente de tensión plena. Estas conexiones son equivalen tes a I a de un a pagador estándar de volquete para pared. La armadura y bobinas del re levador están contenidas en d cilindro. Tres conductores de cola de cerdo que están en la parte superior del cilindro sumunistran las conexiones de baja tensión. El relevador puede montarse con facilidad en cualquíer caja de conexiones para techo o pared de al menos 1 1/2 pulgadas(3.8 cm) de profundidad. El relevador se monta quitando una de las tapas re movibles para cable e introduciendo el cilíndro a través de la abertura, de modo que se proyecte hacia afuera de la caja ( Fig. 16-29). U na ligera presión sobre el extremo rect angular hace que el relevador quede asegurado por medio de unos ligeros resaltes que tiene, en la abertura de la caja. Esto mantiene al relevador en su lugar.

Figura 16-28.

Relevador de baja tensión.

entre una terminal central y una de las otras dos terminales, cuando se oprime cualquiera de las dos secciones, ON (ENCENDIDO) u OFF (APAGADO) (Fig. 16-30). Al eliminar la presión, el apagador regresa a _la posición neutra. El contacto momentaneo proporciona los pulsos de baja tensión que hacen que el relevador abra o cierre los contactos del apagador. Los apagadores de baja tensión (Fig. 16-31) se pueden montar sobre las sunerficies de las paredes" introducirse un poco en ellas. No se requieren cajas de registro al realizar las conexiones en los circuitos de baja tensión. Para montarlos en la pared, los alambres de baja tensión se pueden pasar por un pequeño orificio en el material de la misma y conectarse a los conductores del apagador. Es

RELEVADOR DEL TIPO DE LUZ PILOTO

Apagadores Los apagadores de baja tensión son unos apagadores pequeños del tipo de oscilador que producen el contacto

Figura 16-29. de registro.

Relevador de baja tensión montado en una caja

Alambrado de circuitos de baja tensión

305

ROJO

+-

ON (ENC}

BLANCO

Figura 16-32. Marco superficial para apagador de baja tensión. NEGRO

+-

OFF {APAG)

Figura 16-30. Apagador de baja tensión, diagrama de la sección transversal. MONTAJE EN USO

Figura 16-31. Apagador de baja tensión. posible realizar la conexión soldándola y cubriéndola con cinta, o bien, utilizando conectores sin soldadura. Entonces el apagador se puede introducir, quedando fijo, en un pequeño marco (Fig. 16-32). El marco se sujeta a la pared con tomillos pequeños. Otro método de montaje requiere que se recorte la pared. Este método es particularmente apropiado para montar grupos de dos o tres apagadores. Los accesorios requeridos consisten en dos grapas de montaje, una placa y los apagadores. Hágase una a be rtura en la pared aproximadamente l/4 pulgada (6 mm) más grande que la placa de montaje. Instálese una ménsula en cada extremo de la abertura (Fig. 16-33). Apriétense las ménsulas lo suficiente como para que se sostengan en su lugar, pero lo suficientemente flojas como para que puedan moverse. Sosténgase la placa de montaje en su lugar y deslícense las ménsulas hasta que los orificios que tienen éstas se alineen con los orificios que tienen la placa del apagador. Apriétense las ménsulas firmemente en esta posición. Háganse las conexiones eléctricas a los apagad ores. Coló306

Fundamentos de instalaciones eléctricas

Figura l 6-33. tensión.

Montaje para empotrar para apagador de baja

quense, ejerciéndose una pequeña presión, los apagadores en la placa de montaje. Asegúrese la placa a las ménsulas.

Rectificadores La mayor parte de los relevadores de baja tensmn operan a 24 volts. La fuente puede ser cualquier transformador de baja tensión con una terminal de salida de 24 volts. A diferencia de los circuitos para timbres y campanas, la salida de 24 volts del transformador no se aplica directamente al relevador. Por lo común, se monta cerca del transformador un dispositivo combinado que contiene un tablero de terminales y un rectificador (Fig. 16-34). La salida de 24 volts se conecta a través del rectificador a las terminales del tablero. El estudiante recordará, por lo visto en el capítulo 5, que un rectificador sólo permite circular la corriente en una dirección. Esta acción cambia la salida de ca de onda completa del transformador a una meq ia onda. Esto se hace para proteger el relevador de los

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et 1 Figura 16-34. nales.

2

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Rectificador de baja 1ensión y tablero de termi-

daños que se provocarían por la aplicación prolongada del voltaje de onda completa. Esa aplicación prolongada podría ser provocada por un defecto o un corto circuito en el apagador o en el alambrado.

Circuitos de control remoto En la figura 16-35 se muestra un circuito típico de control remoto. La codificación de colores que se muestra se usa con amplitud en los circuí tos de control remoto. La energía de la fuente de 24 volts se conecta a la terminal central del apagador y al conductor azul del relevador.

Los conductores negro y rojo del relevador se conectan a los dos contactos momentáneos del apagador. El conductor rojo del relevador se conecta al rojo del apagador. Esta es la terminal ON (ENCENDIDO). Los conductores negros controlan el circuito de OFF (APAGADO): Los dos alambres calientes negros que completan el circuito de 120 volts se conectan a las terminales de tornillo prisionero que están en la base del relevador. Si se requiere un segundo apagador para el mismo circuito, se puede agregar simplemente tendiendo tres alambres del apagador existente a un segundo apagador. Existe la posibilidad de agregar apagadores adicionales en la misma forma. Al oprimir la parte marcada ON de cualquier a pagador se cerrará el relevador, y al oprimir la parte OFF de cualquiera de ellos se abrirá el relevador. Las acciones de los apagadores no interfieren entre sí. Si se oprime la parte marcada ON de cualquier apagador, cuando el relevador ya se encuentra en esa posición, no ocurre cambio alguno y el relevador permanece tal y como esta. Nótese que al agregar apagadores a un circuito de control remoto se obtiene el mismo control que con los apagadores de tres vías y cuatro vías que se describieron en el capítulo 9, pero el circuito es más sencillo y los materiales menos caros. Existen relevadores de baja tensión con un juego de contactos del apagador que suministran una luz piloto en el apagador de control. Los circuitos de luz piloto requieren un alambre adicional entre el relevador y el a pagador. Este alambre, por lo común de color amarillo, aplica 24 HACIA EL DISPOSITIVO DE 120 VOLTS

A ECTI FICADOR AZUL 120 VOLTS

A ELEVADOR DE CONTROL REMOTO

----~~ TRANSFORMA DO R DE BAJA TENSIÓN

ROJO BLANCO

ON {ENC)

ü

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(!)

NEGRO

OFF {APAG)

APAGADOR DE CONTROL REMOTO

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FUENTE DE 120 VOLTS

Figura 16-35. Circuito típico de control remoto. Alambrado de circuitos de baja tensión

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SÓTANO O ZONA DE SERVICIO GENERAL A ELEVADOR DE BAJA TENSIÓN

120

VOLTS

120 VOLTS HACIA . LA UNIDAD DE CALEFACCIÓN

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Figura 16-36.

Control de baja tensión para calefacción.

volts a la lámpara piloto que está en el apagador, cuando los contactos del relevador están cerrados.

Circuito de control para calefacción y

acondicionamiento del aire En obras viejas es posible que se encuentren circuitos de control para calefacción y acondicionamiento del aire que funcionan a voltaje pleno. En estos circuitos, se llevan 120 volts al termostato, y el elemento bimetálico de éste real mente a pi ica la energía de 120 volts a la unidad de calefacción o de acondicionamiento del aíre. El uso de voltaje pleno en todo el circuito requería que se utilizara cable no metálico estándar, cable blindado o conduít para

todo el alambrado. La conmutación a voltaje pleno en el termos ta to provocaba la formación de arcos y quema han los contactos. Por estas razones, los circuitos modernos de control de la calefacción y el acondicionamiento del aire operan a baja tensión. La operación de estos circuitos es básicamente la misma que acaba de describirse. Sín embargo, en lugar de tener un apagador de encendido y apagado, el circuito se controla por medio de un termostato o una combinación de termostato y medidor de tiempo. El relevador que enciende el calefactor o el acondicionador del aire, aplicándole tensión plena, es igual al que se describió con anterioridad, pero está dentro de la unidad (Fig. 16-36).

• PREGUNTAS DE REPASO • 1.

2.

308

Los transformadores suministrar. la energía para los circuitos de baja tensión. ¿Qué tipo de transformador se utiliza? ¿Cuál es la distancia mínima que debe mantenerse en interiores entre los alambres de baja tensión y los de tensión plena? Fundamentos de instalaciones eléctricas

3.

En exteriores, los alambres de baja tensión y los de las antenas deben quedar al menos a 2 pies ( 60 cm) de los de tensión plena, bajo algunas condiciones, pero pueden quedar tan cerca como 4 pulgadas (10 cm), bajo otras condiciones. ¿Cuáles son las condiciones que determinan el espaciamiento requerido?

4.

¿Cuál es la causa principal de falla en los transformadores de baja tensión?

5.

¿Cuál es la diferencia principal entre un circuito simple para timbre o zumbador y uno para campanas?

6.

Existen dos tipos de sistemas de alarma contra robos. En u no de los ti pos, los sen sores se e onect an en paralelo; en el otro, se conectan en serie. ¿Qué diferencia establece esto en la operación del circuito?

7.

En las instalaciones de antenas para TV y FM, ¿qué ventaja presenta el conductor gemelo blindado sobre el conductor gemelo estándar?

8.

¿Qué características tiene una antena de TV que se pueden aplicar para reducir la interferencia que proviene de señales externas?

9.

¿Cuáles son ios dos lugares más comunes en exteriores para montar las antenas de TV?

JO.

Se deben hacer dos cosas para proteger el edificio y sus ocupantes de los daños y lesiones que podrían

resultar al caer un rayo sobre el mástil de la antena de TV, o porque alguna línea de alta tensión toca antena. ¿Cuáles son esas dos cosas? 11.

Dénse dos ventajas del alambrado de control remoto.

12.

¿Cuál es la función del relevadorde baja tensión que se encuentra en un circuito de control remoto?

13.

Los apagadores de contol remoto hacen contacto eléctrico sólo mientras se oprimen. ¿De qué manera este corto pulso a baja tensión mantiene la tensión pleno conectada o desconectada hasta que se oprime la mitad opuesta del apagador?

14.

¿Por qué se utiliza un rectificador en los circuitos de control remoto?

15.

¿Cuál es la aplicación más común del control remoto en !a mayor parte de !os hogares?

16.

¿Cuál articulo del NEC especifica la ubicación permitida de los conductores de la antena de TV colocada en el exterior?

1 1

1

¡' Alambrado de circuitos de baja tensión

309

GLOSARIO

~-

Agrupamiento Una manera de formar una caja metálica más grande a partir de dos o más cajas pequeñas, quitando sus tapas \atera!és y uniéndolas para formar una sola.

Barra de tierra Una barra, general mente de cobre o recubierta de cobre, que se clava en el suelo para servir como un electrodo de tierra para el sistema.

Aislador Un material de baja conductividad, se usa para cubrir los conductores.

Batería Un agrupamiento de pilas (o celdas). Si las pilas se agrupan en serie, el voltaje de la bateria es igual a la suma de los voltajes en las pilas. Si las pilas se agrupan en paralelo, la batería tendrá el mismo voltaje que una sola pila, pero tendrá más capacidad de corriente.

Alambre dor.

Un solo conductor eléctrico, cubierto por un aisla-

Alambre caliente Cualquier alambre no conectado a tierra en un sistema eléctrico. Al aplicar la energía, la corriente puede fluir entre cualquier alambre caliente y cualquier punto conectado a tierra. Alambre para timbre Un tipo de alambre que se utiliza en circuitos de baja tensión; puede ser trenzado o sólido, sus tamaños son de los nos. 18 o 20. Ampacidad La intensidad máxima segura de la crriente para cada tamaí'lo de alambre y tipo de aislamiento: la capacidad en amperes del alambre. Ampere

La unidad básica de corriente o flujo de electrones.

Analógica• Representación de los valores de una magnitud que varía en forma continua mediante otra magnitud que varía en forma análoga a la primera, tal como la dilatación del mercurio en un termómetro varía en forma análoga con la temperatura o como la posición de la aguja de un amperímetro varia en forma análoga al amperaje que se mide.

BX Esta es una marca registrada del fabricante para un cable que tiene una protección exterior formada por una espiral de acero o aluminio. Término usado con frecuencia para nombrar cualquier marca de cable blindado.

Cable Un grupo de dos o más conductores aislados encerrados en un forro exterior grueso. Caída de voltaje (tensión) en la linea Esta es la calda en el voltaje que se presenta en tendidos largos de cable debido a la resistencia de los alambres. Caja de acceso Una caja que se instala en un sistema de conduit únicamente con el fin de introducir la cinta guia de acero y tirar de los conductores por el conduit. Caja caliente Un dispositivo especial con el que se calienta eléctricamente el conduít no metálico para hablandarlo de modo que pueda doblarse como se desee.

Anillo rozante (o colector) Un dispositivo utilizado para conducír la energía hacia dentro o hacia afuera de una maquinaria giratoria.

Campo eléctrico magnético El campo magnético que produce la corriente eléctrica alrededor de cualquier conductor por el que íluye.

Armadura Un dispositivo que consiste en un eje o árbol y muchas vueltas de alambre, por lo común en la forma de un tambor. En un generador, la armadura se conecta al circuito externo para suministrar el voltaje de salida. En un motor, la armadura se conecta a la fuente eléctrica que lo ímpulsa.

Campo electrostático Un campo creado cuando existe una diferencia de voltaje (tensión) entre dos puntos. Capacitancia una carga.

Arriostra Un término de construcción que describe las riostras cruzadas que se instalan entre las viguetas del piso y los montantes.

Carga Un dispositivo conectado a una fuente eléctrica para realizar trabajo; es decir, para producir luz, calor o movimiento.

La capacidad de un capacitor para conservar

Carga de demanda Un valor para las cargas de los apara tos: es semejante al factor de demanda.

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Balasto Un transformador especial que se utiliza en los artefactos fluorescentes para proporcionar un "golpe" inicial de alto voltaje y para limitar la intensidad de la corriente después de que la lámpara se ilumina.

Casquillo Término que se aplíca a un disposítivo usado en los artefactos de pared y techo con el fin de suministrar una abertura para el alambrado.

Barra de suspensión Nombre usado para varios tipos de soportes para artefactos de techo que se montan entre las vígas.

De centro a centro Un término que define los puntos de medíción. Describe una medída tomada del centro de un objeto al centro de otro.

•comdderamo~ necesaria la adición de este:- término. como una a)·uda \.'aliosa para el leclUr IEl editor).

Choque eléctrico La gente experimenta un choque eléctrico cuando sus cuerpos se convierten en una trayectoria para el 311

paso de la corriente. Otra forma de choque produce lesiones serias. Circuito Una combinación de una fuente de energía. conductores. un medio para controlar la energía {un apagador) y una carga. Debe existir un circuito para que la electricidad realixce un trabajo útil. Circuito abierto L'n circuito que no tiene una trayectoria completa para el paso de la corriente. Circuito de control remoto Cualquier circuito en el que se utiliza baJa tensión para controlar la tensión plena en una ubicación alejada del propio control. Circuito derivado Un circuito individual que con<;ta de conductores que van de un fusible o in tt:rru ptor a u10 rnál ico individual que se encuentra en el cable ro de servicio. hacia una o más tornas de corriente para contactos, apagadores o artefactos en los que se usa la energía. Circuito derivado para aparatos Los circuitos domésticos derivados que se han diseñado para lugares como !as cocinas y pequeños talleres, en lm que pueden utilizarse muchos aparatos. Circuito deril·ado indil·idual Un circuito doméstico derivado para s um inis tra r la energía a un solo apara to de l 20 volts. tal como una lavadora de ropa o de platos. Circuito derivado multifilar Esce es un circuito doméstico trifilar para unidades que requieren energía de 120/240 volts. Circuito de dos apagadores Un circuirn en el que se emplean apagadores de tres vías para controlar un artefacto o receptáculo desde dos apagadores que están en I ugares diferentes. Circuito paralelo Un circuito en el que todas las derivaciones (cargas) tienen el mismo voltaJC aplicado. Las corriente, de los circuitos derivad os pueden ser las rn is ma o difere ne es, dependiendo de la resistencia en cada u no de ellos. Circuito serie Un circuito en el que todas las cargas se conectan una a la otra formando un lazo continuo. y la misma corriente fluye por todas las cargas. El voltaje a través de cada carga puede ser el mismo o diferente, dependiendo de la resistencia. Circuito serie-paralelo l! n circuito en el que se usan disposiciones de la carga tanto en serie corno en paralelo. Circuito de tres apagadores Un circuito en el que se emplean apagadores de cuatro vías para controlar un artefacto o receptáculo desde tres (o más) apagadores que están en diferentes lugares. Circular-mil

El área de un círculo cu yo díámet ro es de I m iL

Conductor Un material o dispositivo que deja pasar, o conduce, con facíl ida d la corriente eléctrica. Conmutador Un dispositivo de la armadura de un motor o generador. El conmutador consiste en segmentos metálicos aislados entre si con mica. Cada segmento del conmutador

312

está conectado a un grupo diferente de devanados de la armadura. Conforme la armad Urd gira. los segmentos del conmutador entran en con tacto con Ias e ,co bil Ias. de modo que el íl ujo de la corriente en Ios dcva na dos se conecta v dese o ne e ca alternativa me n ! e. Contacto Dispositivo que se monta en una caj.1 de registro nm el ti n de proporcionar una conexión para .iparatos y luces med i,rn te cordón y cla viJ a. Contacto dhidído Cualquier contactti que tiene ranura, de diferente tamafio o torrna. de modo que sólo se puede intrnducir un ti p,i de clav11a. Continuidad J'n las ohn1, eléctricas, u 11 término que ¡ ndica la existencia de una trayectoria continua para el paso de la corriente. Cordón para lámpara t:n tipo de ala111bre de dos conductores que ,e usa ct1múnmente para las lámparas y ;iparato~ pequeños, pero que también es apropiado para el alambre de baJa tensión. Corriente E I f1 uj o de electrones_ se rn ide en a 111 pe res. r-J uj o de corriente. El movimiento de los electrones libres que se presenta en un conductor cuando existe una diferencia de potencia I el~ctrico (un vo I t a_je o tensión) entre dos punto,. Corriente altrrna (ca) L'na corriente eléctrica que invierte su di rece ión a i ne e rva los regula res y e u ya magnitud va ri co nt in ua nien te. El voltaje que provoca el lluJO de esta corriente 1;1111bién va ria de manera continua e invierte periódi,:a mente su polaridad. Co rríente continua (ce) Un a corriente eléctrica que íl u ye en una dirección. El voltaje que provoca el ílu10 de la corriente permanece con magnitud constan ee. Corto circuito Una trayectoria de baja impedancia o de impc· dantia cero entre dos puntos, caracterizada por l!rl lluJo extremadamente alto de corriente. Coulomb Una unidad de carga eléctrica: el paso de 6 250 000 000 000 000 000 electrones por un punto en un segundo.

Diai:=rama de alambrado Este diagrama muestra en que forma están real mente alamhrados los circuitos v en que puntos se ha e en 1as conexione~. Diagrama de bloques Un diagrama eléctrico en el que cada pa ne de un ci re u i to que rea I iza u na ta rea específíca se re presen ta por medio de un receptáculo. Las líneas entre los rectángulm; indican el flujo de la corriente. Diagrama eléctrico Uno de los dibujos arquitectónicos hechos para la construcción de un edificio. !:::n este díbujo se indica en donde d ehen instalarse Ios a pagado res. receptác u Ios y artefactos eléctriws. Diagrama esquemál ico

1: n este diagrama se emplean símbolos

Glosario

l

para indicar la relación eléctrica que existe entre todos los dispositivos de un circuito. Contiene información suficiente para realizar los cálculos del circuito.

Espacio de arrastre Un término de construcción que describe cualquier lugar de una casa lo suficientemente grande como para arrastrarse por él, pero no tanto como para estar de pie.

Dieléctrico Un aislador: el material aislador que está entre las placas de un capacitor. Digital* Repre~ntación de los valores de una magnitud que varía en forma continua o discontinua mediante dígitos, o sea, números como en los relojes electrónicos que miden el paso continuo del tiempo mediante impulsos eléctricos que van formando los números en la carátula. Dintel Un término de construcción que describe la pieza horizontal de madera que se coloca a través de la parte superior de la abertura de una puerta o ventana. Doblador Un aparato que se utiliza para doblar el conduit rígido o intermedio.

Electricidad estática La carga que se produce cuando se t ra nsfieren electrones por medio del calor o movimiento, de un no conductor (como el papel) a otro no conductor (como el caucho). Enlace cruzado• Los materiales que se emplean en el recubrimiento aislante de los conductores eléctricos llamados e!astómeros tienen la propiedad de recuperar su forma y dimensiones después de que cesa la acción de la fuerza que los deforma. Si las cadenas de moléculas que forman a Ios elastómeros no estuvieran enlazadas em forma cruzada, los e!astómeros no recuperarían su forma original. Los enlaces cruzados actúan como puntos pivotes para permitir la recuperación. El polietileno puede enlazarse en forma cruzada mediante irradiación. Los enlaces cruzados en los elastómeros están unos cuantos cientos de átomos aparte. Si se a u mentan los enlaces cruzados, la estructura molecular se hace más rígida y se pierden las propiedades del elastómero que se vuelve un sólido duro y frágil. Enrasillado Un término de construcción que se aplica a una tira de madera clavada en la mampostería para soportar el tablero o cualquier otro acabado de la pared. Entrada de sel'\'icio El lugar en donde las líneas de potencia de la compañía que su mi ni st ra e I servicio se derivan para conectarse al sistema eléctrico de un edificio. En conjunto consta de una terminal de derivación. un medidor, un interruptor principal de desconexión y un tablero de servicio. Escala infersa Un escala del óhmmetro en la que las lecturas alta y baja se encuentran opuestas a las escalas de voltaje. Escobillas Piezas estacionaria, de grafito que se montan de modo que queden oprimidas contra un conmutador girattJrio. Las escobillas, generalmente en paredes, proporcionan un camino para el !lujo de la corriente entre las partes estacionarias y giratorias de un motor. .. Cn-ns.iJ~rJmo..,, rH:t:·,i.:-s.;.H1i:.1 la <.Hh~ión Jt: t"ste- tCrrninn. r;.·omo LI lector iFI i•dao1·).

r.i.Hi.1

tlllil i.J~

udi.i 1,·.al1n~.a

Factor de demanda La cantidad de iluminación, o de otra carga, que realmente se usaría en cualquier periodo, en comparación con la carga máxima posible. Farad

La unidad de capacitancia.

Final del tendido (FT) La úhima toma de corriente en cualquier circuito derivado. Frecuencia El número de ciclos por segundo (hertz) en cualquier forma de movimiento ondulatorio, como el de una corriente alterna. Fusible Un dispositivo que contiene un trozo de metal en el cual se funde y abre el circuito cuando la intensidad de la corriente es mayor que su capacidad nominal del fusible.

Generador U na máquina que convierte la energ!a mecánica en energía eléctrica.

Henry

La unidad básica de inductancia.

Hertz U na unida de frecuencia igual a un ciclo por segundo; antiguamente se le conocía como "ciclos por segundo,. (cps).

Impedancia La oposición total al paso de la corriente en un circuito de ca. Puede constar de resistencia y reactancia (ya sea reactancia inductiva, capacitiva o ambas). Interruptor automático Un dispositivo mecánico que desconecta la energía que va a un circuito en el caso de presentarse un flujo excesivo de corriente. Interruptor del circuito por ralla a tierra (GFCI-Ground Fault Circuil lnterrupter) Un dispositivo que detecta la intensidad de la corriente en cada conductor de un circuito. Si la corriente es mayor en uno de los conductores que en el otro, en una cantidad prefija, automáticamente se desconecta la energ!a que llega al circuito. Inductancia La capacidad de un conductor para producir un voltaje en otro conductor, cuando se hace variar la intensidad de la corriente en el primero.

Jamba Un término de construcción que describe el poste lateral de una puerta o ventana.

Kilo Un prefijo que significa un millar, como un kilovolt ( 1 000 volts) o kilohm ( 1 000 ohms). Glosario

313

Lateral de senicio Las líneas de potencia subterráneas que van de un poste de la compañía que suminislra el servicio a un edificio. Levantamiento Un procedimiento (descrito en el Cap. !J) para identificar todos los circuitos de un edificio. Linea de servicio (acometida) Las lineas aéreas de la energía que van desde un poste de la compañía que suministra el servicio hasta un edificio. Lineas de fuerza Líneas que representan el patrón formado por limaduras de hierro al acercarlas a un imán. ( Véase la Fig. 3-3 en el Cap. 3.}

Magnetismo U na fuerza que hace que los materiales que poseen cualidades magnéticas sean atraídos o repelidos de acuerdo con un conjunto definido de reglas. Medidor de tenaza Un medidor que lee la intensidad de la corriente en amperes cuando su tenza se cierra alrededor de un conductor. No se materializa conexión alguna directa con alambre entre el medidor y el conductor. Meg(a)-- Prefijo que significa un millón. como e! megoh m ( ! 000 000 ohms), como un mega watts { 1 000 k ilowatts). Micro- Un prefijo que significa una millonésina, como en microfarad (un millonésimo de farad).

Mil Una unidad de longitud igual a la milésima parte de una pulgada. Mili Un prefijo que significa una milésima, como en miliampere (una milésima de ampere). Momento de torsión Una fuerza que produce rotación. I.a capacidad de un motor para vencer la resistencia al giro.

'."l'ational Electrical Code (NEC) (Código J\"acional Elédrico) Una publicación de la ,.\'a/ionul Firc Prv1cc1ivn A.nvcialion ( Asociación Nacional de Protección contra Incendios). En combinación con las reglamentaciones regionales, con este código se gobiernan ;·irtualmente todas las instalaciones eléctricas en Estados Unidos.

Obra n ue\'a Este término dese ri be e ua lq uier cualquier instaladón eléctrica que se lleva a cabo antes de colocar en su lugar el acabado de la, parede,.

Orejas de las cajas Ménsulas aJustablcs que tienen las cajas de conexión. Estas ménrnlas se pueden ajustar para montar la caja a nivel.

Peralte lJn término de construcción que se refiere a la parte vertical de un e,calón y que ~o porta la h uel!a. Pila (o celda) U na combinación de dos electrodos y una solución química Jo cual produce un voltaje de corriente continua (ce).

Plano de terreno Un dibujo básico que se usa para iniciar la construcción, en el que se indica cómo quedará situada la cada en el terreno. Polaridad Los puntos en un material o dispositivo en los que existen fuerzas o pu estas. Polo Cuando se aplica a un apagador, el término se refiere al número de conductores que se pueden conmutar. Cuando se a p lka a un imán, se refiere a los puntos (polo norte, pulo sur) alrededor de los cuales se concentran las líneas magnéticas de fuerza. Probador de batería y timbre Un sencillo instrumento de prueba que consta de un timbre o zumbador y una batería de pilas secas. Este probador se usa para examinar circuitos con baja tensión.

Reactancia La oposición al flujo de una corriente alterna que ofrece la inductancia, capacitancia, o ambas, en cualquier circuito. Reactancia capacitiva La oposición presentada al paso de una corriente alterna por la capacitancia, se expresa en ohms. Reactancia inductiva La oposición al paso de la corriente alterna debido a la inductancia de un circuito: se expresa en ohm s. Relatador Un dispositivo eléctrico que se utiliza principalmente para la conmutación remota. Resistencia La oposición al paso de la corriente provocada por la naturaleza y dimensiones fisicas de un conductor. La resistencia se mide en ohms. Romex Esta es una marca registrada de un fabricante para un cable forrado no mctálinJ. El término se utili7.a con amplitud para nombrar cualguier marca de .:ablc no metáli.:o.

Obra vieja Este término describe cuall.¡uier instalación eléct ríca que de be rea Iizarse en ed ifi e ios que tienen e I acabado de las paredes. techos y pisos.

Sensor Un tipo especial de interruptor que se utiliza en sistemas de alarma. El sensor completa o rompe un circuito cuando se abre una puerta o ventana. por ejemplo.

Onda senoidal Un tipo de curva que representa una cantidad que cambia constantemente en magnitud y periódicamente en direcdón. El voltaje y la corriente alternos varían de acuerdo con esta curva.

Símbolos A NS 1 !.os ,í m bo I os especificados por el A merh'an .Nativnaf S /anrluriú l n.11 i 1111e (Instituto Na ciona J Americano de Normas) para usarse en los diagramas de alambrado y di s posición eléctrico s.

314

Glosario

Sobrecarga Una condición, que se aplica principalmente a los motores, de un flujo anormalmente alto de corriente en los devanados del motor. Sobrecorriente Una condición en la que en un circuito circula más corriente que la que corresponde a su capacidad nominal. Solenoide. Una bobina de alambre con muchas vueltas arrollada formando una capa o capas uniformes dejando un cilindro hueco. Cuando se energiza, la bobina crea un campo magnético que atraerá una caja de hierro y la !levará hacia dentro de ella.

Tapa removible Una sección de metal en la pared de una caja de conexiones que se puede quitar con facilidad mediante un golpe con el fin de formar una abertura para hacer pasar el cable. Tendido El alambrado de un circuito derivado que empieza en el dispositivo de protección contra sobrecorriente que está en el tablero de servicio, y finaliza en la última toma de corriente del circuito. Tendido, en medio (MT) Este término describe una toma de corriente en un circuito derivado a través de la cual la energía debe continuar con el fin de alimentar una o más tomas adicionales.

Transformador Un dispositivo de ca compuesto por dos o más bobinas. eslabonadas por medio de lineas magnéticas de fuerza. Por lo común se utilirn para cambiar la razón de voltaje a corriente entre las bobinas. Transformador de acoplamiento Un dispositivo utilizado en las instalaciones de antenas de TV para acoplar las entradas de 300 ohms a un cable de 75 ohms. Transformador de baja tensión Un transformador que reduce la energía de ! 20 volts has ta 6 a 30 vo Its para circuitos de baja tensión. Tubería eléctrica metálica (TEM) Una forma de conduit cuyas paredes tienen un espesor menor que la mitad de espesor del conduit rígido.

Underwriter's Laboratories (UL) (Laboratorios de las Aseguradoras) Una organización privada para realizar pruebas que examinan los materiales y dispositivos que tienen riesgos potenciales respecto a la seguridad. Los productos que resultan satisfactorios se listan en un directorio de los UL.

Vibrador Semejante en principio al solenoide, pero diseñado para producir un movimiento rápido de carrera corta. Vigueta Un término de construcción que se refiere al madero que soporta el piso o techo de un edificio.

Terminal de derivación El punto en el que las líneas de potencia de la compañía que suministra el servicio se sujetan a un edificio.

Volt La unidad de potencial eléctrico; la cantidad de presión requerida para hacer que fluya l ampere de corriente por una resistencia de I ohm.

Tiro El número de posiciones a 1as que se puede llevar un apagador.

Voltaje (tensión) Una fuer7.a electromotriz o diferencia de potencial, se expresa en vo Its.

Toma de corriente Un término cuyo significado es cualquier punto de un circuito en el que se instala una caja de conexiones.

Voltampere El producto del voltaje aplicado como se leen en un medidor.

Traba. Un interruptor que desconecta automáticamente la energía en un gabinete u cualquier otra caja cuando se abre la puerta o se quitan sus tapas.

y

la corriente

"-'alt La unidad de potencia eléctrica; el trabajo real que se está realizando en cualquier momento dado.

G ]osario

315

íl

ÍNDICE ,\c,c,ori"' para rnnduit. 11 K-119. l 27-12K Acometida c.k· ,1.!nl,¡n. !97 Aisladurc,. 12-14 A islam ien tu:

c·ódi)!" de' colore, para el. 97-9K remoción dd. 1(P-1 llK transformadnr de. '."\K-40 Ala,nhrado tic haia !en,irín. 291-299 "lamhre para. 100. 292-29., alamhrc p"ra timhrc,. 29-1 alarm,is ,ontrn rnho. 29(,-29K co nccl"re,. 2i<'n Empalme de alambres) Alarmas .:omrn robos. 296-29K Aluminio: cnh ri,ado. ,·ond uctorcs de. 95 ccinductnrc, de. 95 Amerkan National Standards lnstituw I A NSJ ), símbolos de la, 220-22.l Ampacidad, 95 Ampere. K miliampere. l l Amperí me! ro ( 1·<'"·"' A m pé rmetro) Ampérme1ro. 75-7f.. Kl-K3 Analinidor de tomas de corriente, 74 Anda_ies de plomo, 131 Angulo, de fase, 47-51 Al\;Sl ( American National Stamfards I nstitute), símbolos de la. 220-22.1 Amena: alambre para. 298-299 conexión a tierra. 302-304 instalación v cune xión. 298-299 monlaje .."100 chimenea. 301 pared, 301-302 ubicación. 299-301 A pagadores amortiguado res. l 58. 174- J76 Arranque: con capacitor, motor de, 42 con repulsión. motor de, 42 Artefactos: alambre para. 99-1()() fluorescc ntcs, 172-178. 2f.5-2f. 7 de arra nquc instan1á neo, 173

de arra nquc rápido, l 7 3 instalación, 173-174 instalación amortiguadora. 174-17(-, loca li ,ación de fa \las. l 76-177. 2f.5-2f.8 prindpios de operación, 172-173
Balance de la carga, 21.'l Ba !crías. 1K !krbiq1.1L 8K Cable. 92. 96-97, 102-107. 229. 231-27K abcrt ura, entre pisos terminado,, 28 7 aisla miento,. 100 remoción de I os. 102-!07 alambre para artefactos. 99-100 alamhre para baja tensión, 100 blindado. 99. 105-107 herramientas de corte especia les para, 107 remoción de la cubierta en el. 105-107 definición. 92 insrnlaciones eli,ctricas. 229-231 lista de comprobación. 100 mareas, 96-97 no metálico, 99 ocultación. en áreas terminadas. 28 7-288 sdccción de consideraciones en la. !02 tendido en el sólan o y el ático. 281-28 2 !ipos de, 98-100 1.1bicaciones húmeda, y secas. 97 viejo. problema con el. Caida de voltaje en la linea. 100- !02 Cajas: agru padorns. l W-l 40 de registro o conexión, 1.16-152 capacidad de mnductores, ! 41 rnbi er1a, y e~te n,; ones. 141 hermética,. 15 l-l 52 montaje: cajas para pared. 146-152 cajas para el techo ( 1·éfl.ll' Caja, para techo, monlaje) en construccjonc, nueva,. 14.1-145

317

en construi:cíone, vieja,, 145-146 norma I ización ( ,,,!¡¡ Jt' Normalización de la, rnja, e lfrl ricas) tamaño,, 141 tipos y usos. 136-D 7 ubicaciones. 142-143 usadas con ; nst,dación e, pue,la, 140-141 para techo, montaje, 148-151 área parcial mente terminada encima de la ubicación de la c«ja. 149 área no terminada encima de la ubicaciún de la c·aja. 149 para artefactos I igno,, 149-150 para artefactos pesados, I 50-15 1 Cálculo de la c8rga. 206-209 muestra, 207-209 necesidades pre sen tes con l ra fu tu rn,. :'Or, Calor, tubería contráctil al. 294 Capacitancia, 43-46 Celda, o pilas: primarias, 18 secundarias, J9 Cinta guía de acero, .8 5 CircuitDsc a bicrtos, 26, 170 de control remoto. para acondiciona mirnlo del aire, 308 para calefaccción, de corriente continua (ce), 18-19 circuito, a bier! "'· 26-27 circuitos para le los. 21-25 circuitos se ric, 21 circuitos serie-paralelo, 25-26 corto, circuitos. 26-27 K i rch lwff, leyes de, 20-2 1 de un solo interruptor. 231-233 alambrado para interruptor y luz piloto, 2J2 otras combinaciones de interruptores. 232-233 tipos b:í sic os, 232 de u na sola y de varias tomas de corriente. 228-23 1 diagrama, gráficos de circuitos, 229 d if ere ncias en la i n,ta la ció n eléctrica con cable y cond ui t, 229-231 con varios interruptores. 23 3-2.14 de dos interruptores, 23.1-234 de tres interruptores. 2.'!4-235 Clavijas, UI Cobre, cond ucwre, de, 94 Código(s): de colores del aislamiento, 97-98 eléctricos: locales. (,2-64 nacionales. 56-57 regionales, 62-64 National t'lectrical Codc IN EC), 56-57 Codo,, 118 Condición de sob reco rr iente, ca usas de la. 180-182 Conductores, 12-14, 94-96 aislamiento, 100 de aluminio, 95 de aluminio cobrizado, 9.5 ampacidad de los, 95 caída de voltaje en la línea, 100-102 capacidad de los, 11 7-1 J8 de cobre, 94 código de colores del a islam iento, 97-98 definición. 12 empalme, 108-112

JI 8

f nd,ce

instalación e.le los. rn el rnnduil. 1.11-1.13 lista de comprobación, 10() marcas, 96-97 rirn !eri;i 1,·, dd a islam 1cnt u. 91i-9X ,·,.·nwc;ún del aislamiento, l (J7. IOH ""ten taciór1 de 1, "· en e I e, >nd u, l. 1J_,_ 1.14 k n1pcra tura de los. 9 5-'J/, ( / 'éff11' ramhi,'n A la rn b re·: C, l>lc 1 Crn1dui1: a CCCS()f j OS. 1] ~-1 ] (j, ] } 5- l 2f, ~H.·t:c-i..orio~ her n1é..;ü: us. 12.~- I 26 an<:la_ic de piorno. 1.11 capacidad de conduc1orc.,. 117-11 ~ c·la, ijas. 1.11 cod<1s. 11~ rn11d11/c1,, l l ~ constru,dón de mampuslcria. 1:10 corte del, 1~.1-1 ~4. 1~7 dubbdo dd, 119-123 d<1ble1 en {rngulo r,·no. 1211-121 doble~ en S. 12:' doblo de silla. 123 t::scari~d n r µara. 86

flexibk, 117. 127-12H i 11,ta lacj¡i11 de lo, e ond nct o re, en e 1. 128- Ll 1 i 11,ta ladón en ed ifki o,. l 2H- l3 J insta !ación e léé' tri ca c·on. 229-2.1 1 intcrniedio. 117. 118· l 24 no metálico. \28 pina en S, 1 18-1 19 rígido, 1 16. 1 1:,¡_ ¡ 24 roscado del, l:'4 sustentación de lo, e ond tKt o res en el, 1D-1 _,4 tamaño,. 117-] ]:,¡ le ndido en u na con st mee 1ó n de estructura de madcrn. 129-130 tubería eléctrica metá Iica ( TEM ), 1 17, J24-12.5 tubos de e xpa n.sió n, !30-1.11 unión, 124 Condufrn, 11 ~ Conectores, 108-!09. 29.1 sin soldadura, 108-109 Cone xió 11 a t icrra: sistemas de electrodos de con n ión a l ierrn 20.1-206 tierrn de una anlena. :102-.104 tierra de un equipo. 67-68 tierra del ,iste 1na. 6 7 Conmutación. 155-157, .104-.108 a co nt ro I re moto, .104-.108 eléctrica. 155-15 7 mecánica, l.57 ( · onsl rucción: con cstru et u ra de madera, 129-1 JO de ffi8 m postcria. 1.10-131 Contacto, (tomas de corriente). 160-164 es pccia Iizados, ! 6.1-164 marca,, 164 polarizados. 1/, 1-163 prueba. 166-167 ( Véaw 1amhih1 1nsrn laciún de con laé'tos di vid idos) Control remoto . .104-.108 interruptores . .10.5-.106 rectificadores, 306-.107 relcvadores, 304-305 Cordón de lámpara. 29.1

Corriente: alterna (ca), características de la, 46-54 ángulos de fase y reactancia. 47-52 distribución de la energía. ! 9 J-194 frecuencia. 4 7 impedancia, 5 l-52 medición de la potencia. 52-54 onda senoidal, 46 valores. pico y rm,. 46-4 7 alterna (ca). máquinas de, 29-46 capacitancia y. 43-46 dispositivos ínductivos, 43 generadores, 33-36 inducción y, 31-36 magnetismo y, 29-31 motores ( véaw Motores) transformadores ( véa.,·c Transformadores) continua ( c ). l 8-27 circuitos ( véa.,·c Ci re uitos de corriente continua) fotoe!ect ricidad. l 7-18 fricción, 17-! 8 fuentes de, 18-19 generadores de, ! 9. 36 mo10res de, 4 l piezoelectricidad. 18 termoelectricidad, 18' Cortado del conduit. 123-l 24, 127 Cortadores: de alambre, 84 de tubo. 86 Cortos circuitos, 26-27. 171 Coulomb. 9 Cuchillo, 85, 108 Choque eléctrico, 64-65, 68 Derivación. en motor, 41 Desconexión, interruptor principal de. 199-200 D esf o rra do res: de alambre. 84, 107-!08 de cable,, 85 Desplazamiento de fose: capacitiva. 50 inductiva, 48-49 Destapaderos a pala nea, 137 -138 Devanado múltiple, tranformador de, 40 Diagramas: de circuitos viejos. 276-280 concxió n de tomas nuevas a las viejas, 278-280 identificación de los alambres en las cajas, 277-278 eléctricos, 22 3·226, 229 alá mbrico. 224 de bloques, 223-224 esquemas mecánicos, 225 esquemáticos, 224 gráficos, 225 gráficos de circuitos. 229 vistas desvaratadas. 225-226 vistas recortadas. 226 vistas translúcidas, 226 Dibujos arquitectónicos, 60-62, 219-223 ANSI, símbolos del. 220-223 elevaciones y secciones, 220 pleno de la instalación eléctrica. 220-223 plano del terreno, 219

Discos removibles, 137-138 Dispositivo(s): para clavar, 88 inductivos, 41 relevadores. 43 solenoides, 43 vibradores, 43 Distribución de !a potencia. corriente alterna, 193-194 Doblad o del conduit, l l 9-! 20 Dobla dores: de condu it. 86, 1 19-120 de tllbOS, 86, l 19 Electroimanes. J 1-D Elec1 rones libres, 7-8 Elevaciones y seccione,. 220 Elevad ores y reductores, transformadores. 38-40 Empalme de alambres, 109-1 l l empalme de derivación. 110-l J l cm pa lmr de dos o tres cond uctore~. 1l O empalmes con soldadura. 111-112 Enchufe del medidor. 197-!99 Entrada de servicio, 94.194-197 E4uipo, conexión a tierra del, 66-68 Escariador para condui t, 86

Factor: de demanda. 62 de potencia, 53-54 fallas: en los circuitos, 264-268 localización de fallas en artefactos tluorescentes. 265-268 localización de fallas en la conexión a tierra, 265 características de las. l 88 localización de fallas en un ramal (circuito derivado), 264-265 Faraday. Michael. 33 Fase: desplawmiento capacitivo de, 50-5 l desplazamiento inductivo de, 49-50 dividida, motor de. 42 fotoelectricidad. l 7 Frecuencia. 47 Hz. 47 Fricción, 17-18 Fuentes de corriente continua (ce), 18-19 celdas primarias, l 8-19 celdad secundarias. 19 generadores, 19, 36 pilas y bate rías, 18 Fusibles, 6{ 66, 182-186 características de los. l 82-183 cartucho, 184· l 85 de retardo, 184 tapón, 183 tipos (no confundible,). 184 tipos de, ! 83 Generadores, 19, 33-36 de corriente continua (ce), 19. 36 descubrimiento de Faraday. 33 voltaje y corriente alternos, 34-36 U rapas para ca ble, 138 indice

319

Henry (l L .H Herramien{a (s): pa rn i,1,Jcn ta r cond ui 1. 86 de mc,no "ºfnll!KS. 87-89 a lorni l lador. 88 "89 berbiquí. 88 disp,>sitivn, para d,n ar. 88 pi,tpla davad<>ra. 87 re_!! la pkgau i7«. 8 8 :-.ie rn.1 '.'."a J.adora. H9

sierra pa r;i mdci ks. 89. 1O.'i- JO 7 talad ro uc• per.:u ,rón. 88 1 J ·,,,H<' 1,111Jhió1 l krrarnienw, de· 111a110 para dcctricáda,J) de mano para e lcc·trki .st a, 84-8 7 (·1nt,1 pesrndur'1. 85 cortador lk I ubn,. ~(, co nado re, de ala rn br,·. 84 rnchillo,, 85 dc,forrndu re, de ala m brc·. 84 ,k,forradore, de ca ble, 85 doblau ore, de condu it. 86 c,c·a r"1ador para con,] u i L 8(, herramienta pa rn indentar <:onduit. 86 ma ni l lo. 86 pin7ctS. 86 ,a ca fpsi ble,. 84 H erra rn ic mas ue mano <:om une,¡ manuales ( véa nsc Herramienta, ue rna 110 c·o m t1 nes: H erra n1ie n t;i, de mano p-,, rJ ele" l ricista) para soldar, 87 H1, 4.) ( Véa.l"<' wml!/é11

Impedancia, 51-52 en paralelo, .51-52 en serie. 5 J en scrie-pa rn)e lo. 52 Jndu(ción, J 1-J.1 electroimán, 31-38 motor monof{isico de. 42 !nduc!ancia mutua. tran,fornwJore,. -17-38 Jnsta lac1ón {es) a botón _v tuho, 289 de rnntactor dividido,. 235-2.19 contactos Je dos circuitos. 2-17-2-19 corllafto, de intnrupción dividida. 236-2_17 c!frt rica ,k do, cir(U ito,. 165-166 eléctrica t.lc ll na c:1,a peq ueiia ci rcu ¡1'" dcri "" do, para l"i ne, gene rale,. 245-246 ci reui tos deriva do, separados, 248 "i rcui tos de ri va,fo, ,k ,·arios alam hres. 248-25 l rama Ies para apara tos cléc! rico,, 248 viejas, 2.54. 260. 27 J diagrama, de <:ircllilo.s viejos. 276-280 planificc,ción. 271-274 p rocedim icnto, especiales, 274-276 prueba de ade<:ione, y modificacionc.,. 260 ( Véa.w ramhién Trabajos típicos en instalaciones viejas) / ns! ru mentos de prueba del nivel del voltaje, 83 1n!erru peore,. l 55, 199-200 amoniguadores, 159, 174-176 ~utomáiico,. 65. 186· 188 de circuito por falla a tierra (ICFTJ. 65. 66. J88-190 operación, ! 89 tipos. 189-19 J

320

Índic·c

de dc,cone,ión princ·ipal. 199-lrnJ de dobk poi,> v llrl solo ti ro DPST). J 56-J 57 CSfl"C Íi!I es de doble· poln v doble- ii ro ( DP()T), 156 para l,imparas lluorc,"entc,. I 59. 174-17/:, para l{i n1para., inc·andc,n·ntcs. l 'iH-l '-9 .:un lu, rh>C'lurna. 159 p,1ra lu, piloto. 159 marca.,. 164 ,k mncurio. 1.'\9-16() prueba. 166-167 de retardo. J.'i9 si le rici, "'"· J 59 ,k ,m .solo polo _Í-- uohlc tiro iSPDTJ. I 55-! 56 Je llri ,nin pnlo y un Slqud,·. l'i8-l."i9 Kilo1·,1i1,. 11

K i rch holl. lne, de. 211-21

r~Ú lllP,cJ ra~ i r1'l'íl nJ~'.->l"~n le~: in le rrupt ore, para. l 5~- l .'i9 in terrupt ore, "nw rt r¡; uadorcs para. J 58- J 59 Linea, de· t'un7a, 29-.l l l ,o(a I i~.ac iú n de l"a l la, ( ,·,\ne Pr ucba., \' lo,al izw;ión de !.,u;

1'11 l la,)

rn >et urna. in 1,·rrup1 ore, (on. 159 pi 101 o, in Iarupt nres Je. 159

Magnel ismo. 29-.11 linea, de fue rz;1. 29 • .11 M-,millo. 86 Matni,1le,: para a islam icnto. 96,9H códi¡;o de colore, t.lel ¡1islamie11to, 97-98 11111 rca, en c,>nd Lrc-tore., 1,- ca bles. 96-97 para ubi,aci ones h ,, medas y secas, 97 rnnd u,: to re,. 94-96 aluminio. 95 aluminio rnbri1ado, 9.5 a mpacida,J del conductor v. 95 cobre. 94 temperatura del aire y. 95-96 temperatura de I conductor y. 9 5-96 Medición: de la corrien le. 9 de la poten,:ia, 52-54 factor Je po1en<:ia, .53-54 voltamperes. 52-53 watt,. 52 Medidor: elfrtri,·o, 213-216 lectura. 21.5-2 J6 medi<:ione, por medio de un, 2 B-215 cnch ufe del. J 97-199 Medidores. 74-8_1 amperímetro. 75,76 amperímetro de pinza. 81-8.1 imtrumcntos de prueba del ni,·el de voltaje. 8_l mcgóhmmetro.s. 83 óbmmctro. 78·81 voltímetro, 71>-78 wal!imffo. 81 Mcgóhm metro,. H.1

-,

Megohms. l l Mercurio. interruptores de, 159-160 M iliamperes, 10- l l Moléculas. 4-8 Mowres. 40-4 ! anillos rozantes en los, 4 I de arranque con capacitor, 42 de arranq uc con repulsión, 42 compound. 4 J-42 conmutadores de l<>s, 41 de corriente alterna, 42-43 de corriente continua, 4 l en derivación, 4 l devanado, inductivos en los. 41 escobillas de los, 41 con excitación en derivación, 41 de fase dividida, 42 monofásico de inducción. 42 serie, 4 l sincrónico. 42-43 universal. 42 Nanrmal fJeClr/ca/ Code (NECJ, 56-57 Normalización de las cajas eléctricas. l3 7-141 agrupación. 139-140 cajas usadas con !a instalación expuesta, [40-141 cubiercas y extensiones para cajas. 141 diS<:o, rt,movibles y destapaderos a palanca. l37-1J8 grapas para cable. 138 orejas de montaje, 138 tomillos para conexión a tierra. 138

Ohm. ll leyde. ll-!2 megohm. 11 Óhm metro, 78-8 l Onda senoidal, 46 Orejas de montaje, 1J8, 164-165 Paralelo, impedancia en. 51 Piezas en S. 118-119 Piezoelectricidad, 18 Pinzas, 86-87, 107-!08 Pistola cla vadora, 87-88 Planificación: de la instalación de circuitos derivados, 240-242 número de tomas de corriente por circuito, 242 ubicación de las tomas de corriente. 240-242 para instalaciones viejas: contru~ción del edificio. 271-273 propósito de la instalación, 273-274 ubicación de la instalación, 274 Plano: de la instalación eléctrica, 220-223 del terreno, 219 Primeros auxilios, 68-7 l Probadores, 73-74 anahiador de contactos. 74 de continuidad. 74 de voltaje o tensión, 73-74, 254-255 Procedimientos: especiales en instalaciones viejas: áreas normales de acceso. 27 5

cajas espe.:iales para tomas de corriente. 275-276 paredes interiores. 275 pro ble mas con alambre y cable , iejos. 276 uso de :i reas no acabadas. 275-2 76 d'. prueba para baja tensión, 255-262 ¡;dici,mes o modificaciones a instalaciones viejas. 260 pruc'ia del alambrado. 255-260 prueha dd circuito completo, 261-262 prutba de con li1; u idad de un ramal, 260 p r u r bas de1 la b ler o de servicio. 256-260 de prueba a pleno voltaje: tomacorrientes de 120 volt, 263 tomacorriente de 240 volts, 264 Pruebas y localización de fallas, 254 equipo de prueba. 254-255 falla, en los circuitos. 264-268 instalaciones nueva, y viejas, 254, 260 probadores de bajo voltaje, 254-255 probadores de ple na potencia. 255 procedim·1entos de prueba a bajo voltaje (véase Procedimientos de prueba para baja tensión) procedimientos de prueba a pleno voltaje, 262-264 secuencia de las pruebas. 254 Quemaduras eléctricas, trata miento de las. 70 Ramales (circuitos derivados), 209-213. 240-242. 260. 264-265 par a a pa ratos eléctricos , 209 , 2 l3 , 248 para aparatos grandes, 209-2 l l. 213 determinación del número, 209-213 ejemplo de la reglamentación, 212 para fines generales. 209. 212-213. 245-246 i nsta!aciones eléctricas ( véase Instalación eléctrica en una casa pequeña) localización de fa Has, 264-268 muh ifilar. 248-251 planificación, 240-242 prueba de continuidad, 260 separado, 209-21 l, 213, 248 tomas de corriente. 240-242 Ranuración de los montantes, 288 Ranuras para tornillos en las orejas de montaje, 164-165 Reactancia. 47-51 capacitiva. 50 desplazamiento capacitivo de fase. 50-51 desplazamiento inductivo de fase, 49-50 inductiva. 48-4\1 Rectificadores, 306-307 Regla (s): plegadiza. 88 de seguridad, 56 Re levadores. 43. 304-305 Resistencia, 9-10 de los conductores, JO l Resucitación. 69-70 boca a boca, 69-70 conducto para aire, 70 Retardo. interruptores de. 158 Roscado del conduit. 124 Sacafusib]es. 84 Selección del conductor: caída de voltaje en !a línea. 100-102 Indice

321

1ista
322

indic'c

modilkacione, al 1ablero de servicio, 2~0-28 l pe rforac ió 11 -40 a islam i~nto, .W autotransformadorn. 40 de baja te n,i Tubos
l Jndnwri ter, Labora torics ( lJI. ). 5 7-60. 60-62 Unidadn de 1m·dici
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pico, 46-47 rms (,.,,,J/-11h'llll·.I
Watt(s). 16-17 ley de Watt. 16-17 en b medición de potencia, 52 Wanime1ro. 81