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Electricidad Residencial
Unidad 3: Instalaciones de Circuitos de Alumbrado y Tomacorriente.
Carta de Instrucción 4: Complementación teórica sobre: Acometida de Baja Tensión. Metrocontador, esquemas de
conexión. Lámparas Fluorescentes, principio de funcionamiento, modo de operación, conexión. Simbología.
Práctica: Montaje Lámpara Fluorescente controlada por un interruptor, con dos tomacorrientes dobles uno de 120
V y otro de 240 V. Montaje de lámpara Fluorescente controlada por dos interruptores simple polo doble tiro y
tomacorriente bifásico de 240 V. Montaje de un metrocontador monofásico bifilar en conexión simétrica y
asimétrica con carga de lámpara fluorescente.
Objetivo: Aplicar las conexiones estudiadas en clase y los empalmes para montar circuitos de alumbrado
controlados por interruptores en diferentes configuraciones y ajustarlo a las necesidades del cliente.
COMPONENTENTE TEÓRICO:
Acometida de Baja Tensión.
Una instalación eléctrica residencia parte del tablero del metrocontador, la energía eléctrica llega a este desde las
líneas de distribución de la CDE por lo que conocemos como acometida. La acometida no es más que la
derivación que se realiza de las líneas de distribución hacia los inmuebles donde se hará uso de la energía
eléctrica. Las acometidas según las necesidades del usuario pueden ser de dos tipos: de baja tensión (BT) o de
alta tensión (AT). La acometida de BT finaliza como dijimos en la caja general de protección del inmueble la cual
contiene básicamente el medidor de consumo o metrocontador y la protección general del inmueble ya sea un
breaker o un machete con fusibles, o si se requiere un interruptor automático de caja moldeada. Las acometidas
de AT finalizan en el centro de transformación del usuario (en la mayoría de los casos no es más que un banco
de transformadores o una pequeña sub estación), la cual se considera el inicio de las instalaciones internas del
inmueble o del usuario.
Acometida
En la Figura vemos la representación de una acometida de BT donde: N es el neutro, F1 y F2 son las líneas de
fase.
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Como apreciamos en la figura luego del interruptor o protección general del inmueble tenemos el centro de
carga o panel de distribución. En el mismo se encuentran las protecciones de los dos sistemas principales de una
instalación residencial:
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El sistema de luces o alumbrado: Comprende todo tipo de lámparas y luminarias empleadas en el
alumbrado de la instalación. Se controlan y protegen con Breakers (interruptores automáticos de baja
tensión), también pueden usarse desconectores manuales (machete).
El sistema de fuerza: Comprende el resto de las cargas de la casa, especialmente, motores, hornos y
cualquier otra carga de alto consumo. Es necesario señalar que los equipos o herramientas de alto consumo
deben protegerse de forma independiente. Esto quiere decir que cada acondicionador de aire, cocina u
horno eléctrico, secadora, etc; tendrá su propio braker protegiendo cada una de las faces con que se
alimenta, si es monofásico de 220 será doble, si trifásico triple, etc. Para esto se emplean Interruptores
automáticos de BT.
Nota: El Breaker o la cuchilla del tablero principal
Algunas consideraciones sobre el cableado:
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Refrescando el tema sobre conductores: en el cableado el blanco o gris, en europa y equipos
electrodomésticos de esta procedencia el azul claro es el color del neutro, el verde o verde y amarillo
(también puede ser uno sin revestimiento aislante) es el conductor de tierra y finalmente los conductores
de fase serán de cualquier color distinto del de tierra y el neutro.
El calibre mínimo empleado en las instalaciones de luz y fuerza debe ser de 14 AWG.
En instalaciones de alumbrado el calibre mínimo de los conductores será 14 AWG. Y en los tomacorrientes
será de 12 AWG.
Si se emplean tubos no metálicos para canalizar los cables se recomienda que las cajas eléctricas sean
también no metálicas. En caso de que los tubos sean no metálicos y las cajas sean metálicos estas deben
ser conectadas a tierra (aterradas) para proteger la vida de los usuarios.
En el caso de instalaciones de alumbrados o aquellas que estén controladas o protegidas por un interruptor,
el conductor de fase se conectará directamente al interruptor y el neutro al portalámparas o a la carga
que se controla o protege.
Los equipos que funcionen en presencia de agua o en ambientes húmedos. Por ejemplo: Lavadoras,
acondicionadores de aire, neveras, etc. Deberán tener una conexión efectiva a tierra, ya sea esta una varilla
de cobre enterrado en lugar idóneo para ello o conectado a una tubería metálica de agua. E estos casos el
calibre mínimo del conductor de tierra debe ser 8 AWG.
Bajo ningún concepto deberá aplicarse pintura metálica a las tuberías y cajas eléctricas, esto provocaría
por inducción electromagnética, calentamiento en el tubo, pequeñas descargas eléctricas entre el tubo y
los conductores que podrían dañar su revestimiento y provocar un corto circuito (en adelante CC) o un
incendio.
En ningún caso se canalizaran por un mismo tubo cables de alta y de baja tensión, están tenciones deben
ser canalizadas físicamente separadas. Esto puede provocar CC entre los conductores de alta y los de baja
tensión.
Los tubos de canalización no deben estar ocupados por los conductores más de un 40%, debido a que el
paso de la corriente eléctrica provoca que los conductores se calienten y el espacio vacío del 60% se emplea
para que se refrigeren por ventilación natural.
Los fusibles y breakers que protegen el circuito deberán tener la misma capacidad en amperes que los
conductores a ellos conectados. Ya que si los conductores tiene menor capacidad pueden ocurrir
sobrecargas y CC y las protecciones no operar, en el caso inverso, se dispararían las protecciones
innecesariamente.
En las cocinas pueden colocarse los tomacorrientes a la altura de los interruptores con el fin de que estén
accesibles desde la meseta.
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Instalación del metrocontador de energía:
El Contador de energía y la protección principal marcan la frontera entre la propiedad de la CDE y el usuario. Es
importante conocer acerca de su instalación, funcionamiento y lectura.
Concepto: Los metrocontadores o contadores eléctricos son dispositivos que sirven para medir el consumo
eléctrico de una vivienda, una empresa o cualquier institución mediante todo un complejo sistema de
funcionamiento.
Existen metrocontadores electromecánicos y electrónicos. Los medidores electromecánicos utilizan bobinados de
corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, bajo la influencia de los campos
magnéticos, produce un giro que mueve las agujas de la carátula. Los medidores electrónicos utilizan
convertidores analógico-digitales para hacer la conversión.
Principio de funcionamiento
Los contadores eléctricos de tipo analógico tienen un disco de aluminio que gira horizontalmente en el
entrehierro de un electroimán. Este electroimán va conectado al circuito en paralelo (como el voltímetro) a ras de
los polos de otro electroimán (que se conecta como un amperímetro), el cual está montado en serie con un hilo
de línea, en el entrehierro de un imán permanente. Así, la corriente inducida en el disco por los electroimanes
produce un par motor proporcional a la potencia consumida, mientras que la inducida por el imán permanente
genera un par resistente, pero proporcional a la velocidad del disco. De este modo el número de vueltas que da el
disco es proporcional a la energía absorbida por el circuito. El eje del disco transmite su movimiento a un
cuentarrevoluciones que indica numéricamente el consumo en hectovatios y kilovatios.
Las tensiones máximas que soportan los metrocontadores son de aproximadamente 600 voltios y las corrientes
máximas pueden ser de hasta 200 amperios. Cuando las tensiones y las corrientes exceden estos límites se
requieren transformadores de medición de tensión y de corriente. Se utilizan factores de conversión para calcular
el consumo en dichos casos.
También es importante indicar que existe una bobina de sombra que es una chapita la cual esta cortocircuitada.
Dicha bobina posee una resistencia despreciable y por ende en esta se generará una corriente muy importante, la
cual al estar sometida a un campo generara un par motor que eliminara el coeficiente de rozamiento de los
engranajes. El medidor comenzara a funcionar con el 1 % de la carga y entre un factor de potencia 0,5 en
adelanto y atraso.
Estructura
El medidor está constituido por las siguientes partes:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Bobina de Tensión
Bobina de Intensidad
Estator
Disco
Freno magnético
Sistema de Transmisión
Cuenta revoluciones
Terminales de conexión
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Los metrocontadores ´pueden ser monofásicos o trifásicos, a continuación veremos el modo de conexión de los
mismos.
De acuerdo a las conexiones internas los
metrocontadores pueden ser: concéntricos (o simétricos)
o excéntricos (también llamados asimétricos).
Estos difieren en el modo de conexión es necesario saber
con qué tipo de metrocontador estamos tratando para
conectarlo adecuadamente. Normalmente su modo de
conexión se encuentra representado en la chapa del
equipo.
Contadores monofásicos:
1. Contadores monofásicos de dos hilos. Se emplean
para medir el consumo de inmuebles que reciben
servicio eléctrico bifilar de 120 V, cuentan con un
conductor de fase y un neutro.
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Conexión contador concéntrico
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Conexión contador excéntrico
2. Contador monofásico de tres hilos, para usuarios que reciben servicio de 120/240 V.
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La contabilización de la energía en sistemas trifásicos la dejaremos para otro tema cuando realicemos una
introducción general sobre los sistemas trifásicos.
Alumbrado con lámpara fluorescentes.
En 1934 se desarrolló la lámpara fluorescente en los Estados Unidos. Esta ofrecía una fuente de bajo consumo de
electricidad con una gran variedad de colores. La luz de las lámparas fluorescentes se debe a la fluorescencia de
ciertos químicos que se excitan por la presencia de energía ultravioleta.
La primer lámpara fluorescente era a base de un arco de mercurio de aproximadamente 15 watts dentro de un
tubo de vidrio revestido con sales minerales fluorescentes (fosforescentes). La eficiencia y el color de la luz eran
determinados por la presión de vapor y los químicos fosforescentes utilizados. Las lámparas fluorescentes se
introdujeron comercialmente en 1938, y su rápida aceptación marcó un desarrollo importante en el campo de
iluminación artificial.
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Concepto: Denominadas en el comercio tubos fluorescentes. Consisten en unos tubos de vidrio con dos
electrodos en sus extremos, en cuyo interior hay pequeñas cantidades de argón y vapor de mercurio; la
superficie interna está revestida de sustancias fluorescentes (fósforos) que transforman las radiaciones
ultravioletas en rojas, por lo que la luz que emiten es blanca.
Funcionamiento
Para poner en funcionamiento una fluorescente hay que calentar unos filamentos de tungsteno (como los de las
bombillas) que se encuentran en ambos extremos del cilindro de vidrio. Estos filamentos al calentarse
desprenden electrones que ionizan (cargan eléctricamente) los gases inertes (argón y neón) haciendo que entren
en un estado de materia llamado plasma (existen 4 estados de la materia, sólido, liquido, gaseoso y plasma).
Cuando los gases se encuentran en su estado de plasma se excitan los átomos de mercurio que producen una luz
visible aunque la mayor parte se muestra como luz ultravioleta, poco útil para nosotros. Sin embargo esta luz
ultravioleta incide en el fósforo que reacciona emitiendo luz visible. Según el tipo de luz deseada (más azul o
más naranja) se usará un tipo de recubrimiento de fósforo u otro.
Componentes eléctricos
Normalmente las lámparas fluorescentes se encuentran listas para montar, con todos sus dispositivos ya
interconectados y fijados en una base y sólo se debe hacer la conexión eléctrica utilizando los siguientes
materiales.
Cebador. El cebador genera el impulso eléctrico necesario para encender la fluorescente, después de ese impulso
y si ha logrado el objetivo de activar el proceso deja de funcionar. Por tanto su misión es corta en el tiempo,
pero vital. Sin cebador no hay posibilidad de iluminación fluorescente.
Reactancia o Balastro. La reactancia tiene como fin controlar que la fluorescente no se destruya. Los gases
cuanto más calientes están menos resistencia eléctrica oponen con lo cual más intensidad absorben. De este
modo si se conectan directamente acabarían destruyéndose. La función de la reactancia es no permitir más
intensidad que la tolerada por la lámpara.
Condensador. En algunas instalaciones encontrarás condensadores. La función del condensador es compensar el
uso de las reactancias que usan un tipo de potencia llamada reactiva. La potencia reactiva obliga a las
compañías eléctricas a inversiones más grandes en materiales y suele estar penalizada. Usando condensadores se
disminuye esa potencia reactiva, con lo cual el consumo no se penaliza. No necesariamente hay que tener
condensadores en las fluorescentes.
En el caso de las Lámparas Fluorescentes de encendido rápido o encendido electrónico no se emplea el cebador
por lo que se simplifica el circuito.
Reactor o Balastro
Porta cebador o base del cebador
Cebador o Encendedor
Porta tubo
Unión para cables tipo prisionero o perrito
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Explicación del funcionamiento paso a paso:
1. Cuando activamos el interruptor de una lámpara de luz fluorescente que se encuentra conectada a la red
doméstica de corriente alterna, los electrones comienzan a fluir por todo el circuito eléctrico, incluyendo
el circuito en derivación donde se encuentra conectado el cebador (estárter).
2. El flujo de electrones de la corriente eléctrica al llegar al cebador produce un arco o chispa entre los dos
electrodos situados en su interior, lo que provoca que el gas neón (Ne) contenido también dentro de la
cápsula de cristal se encienda. El calor que produce el gas neón encendido hace que la plaquita bimetálica
que forma parte de uno de los dos electrodos del cebador se curve y cierre un contacto eléctrico dispuesto
entre ambos electrodos.
3. Cuando el contacto del cebador está cerrado se establece el flujo de corriente eléctrica necesaria para que
los filamentos se enciendan, a la vez que se apaga el gas neón.
4. Los filamentos de tungsteno encendidos provocan la emisión de electrones por caldeo o calentamiento y
la ionización del gas argón (Ar) contenido dentro del tubo. Esto crea las condiciones previas para que,
posteriormente, se establezca un puente de plasma conductor de la corriente eléctrica por el interior del
tubo, entre un filamento y otro.
5. La plaquita bimetálica (se denomina de este modo porque está fabricada de dos metales con distinto
coeficiente de dilatación térmica, esto hace que al calentarse la placa se curve accionando el cebador) del
cebador, al dejar de recibir el calor que le proporcionaba el gas neón encendido, se enfría y abre el contacto
dispuesto entre los dos electrodos. De esa forma el flujo de corriente a través del circuito en derivación se
interrumpe, provocando dos acciones simultáneas:
 Los filamentos de la lámpara se apagan cuando deja de pasar la corriente eléctrica por el circuito en
derivación.
 El campo electromagnético que crea en el enrollado del balasto la corriente eléctrica que también fluye
por el circuito donde éste se encuentra conectado, se interrumpe bruscamente. Esto provoca que en el
propio enrollado se genere una fuerza contraelectromotriz, cuya energía se descarga dentro del tubo de la
lámpara, en forma de arco eléctrico. Este arco salta desde un extremo a otro del tubo valiéndose de los
filamentos, que una vez apagados se convierten en electrodos de la lámpara.
6. Bajo estas nuevas condiciones, la corriente de electrones, que en un inicio fluía a través del circuito en
derivación de la lámpara donde se encuentra conectado el cebador, comienza hacerlo ahora atravesando
interiormente el tubo de un extremo a otro, valiéndose de los dos electrodos.
7. La fuerte corriente que fluye por dentro del tubo provoca que los electrones comiencen a chocar con los
átomos del gas argón, aumentando la cantidad de iones y de electrones libres. Como resultado se crea un
puente de plasma, es decir, un gas compuesto por una gran cantidad de iones y de electrones libres, que
permite que estos se muevan de un extremo a otro del tubo.
8. Esos electrones libres comienzan a chocar con una parte de los átomos de mercurio (Hg) contenidos
también dentro del tubo, que han pasado del estado líquido al gaseoso debido a la energía que liberan
dichos electrones dentro del tubo. Los choques de los electrones libres contra los átomos de mercurio
excitan a sus electrones haciendo que liberen fotones de luz ultravioleta.
9. Los fotones de luz ultravioleta, invisible para el ojo humano, impactan a continuación contra la capa de
fósforo (P) que recubre la pared interior del tubo fluorescente. El impacto excita los electrones de los
átomos fósforo (P), los que emiten, a su vez, fotones de luz visible, que hacen que el tubo se ilumine con
una luz fluorescente blanca.
10. El impacto de los electrones que se mueven por el puente de plasma contra los dos electrodos situados
dentro del tubo, hace que estos se mantengan calientes (a pesar de que los filamentos se encuentran ya
apagados). Mantener caliente esos dos electrodos se hace necesario para que la emisión de electrones
continúe y el puente de plasma no se extinga. De esa forma, tanto el ciclo de excitación de los átomos de
vapor de mercurio como el de los átomos de fósforo dentro del tubo continúa, hasta tanto activemos de
nuevo el interruptor que apaga la lámpara y deje de circular la corriente eléctrica por el circuito.
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Conexión:
La conexión de la lámpara fluorescente con encendido electrónico es mucho más simple:
Simbología:
Metrocontador:
Símbolo multifilar
Símbolo unifilar
Lámpara fluorescente:
Símbolo unifilar
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Símbolo multifilar
Herramientas y materiales a utilizar:
Categoría
Herramientas
Materiales
Nombre
Alicate
Pinza de Corte
Pinza de punta redonda
Destornilladores
Pelacables
Cinta aislante o Teipe
Cajas eléctricas rectangulares
Cajas eléctricas de salida de techo
Cables
Tornillos de sujeción (diablitos)
Tubería eléctrica
Abrazadera para tubería eléctrica
Tomacorriente doble 120 V
Interruptor de tres vías
Interruptor simple
Tomacorriente doble 240 V
Lámpara fluorescente
Metrocontador monofásico bifilar con su caja de
montaje
Breakers bifásico 15-20 A
Cantidad
1
1
1
1
1
1
2
1
10
1
2
1
1
1
1
2
Normas de Seguridad:
1. Asistir a la práctica con la vestimenta adecuada: Bata, casco protector, zapatos cerrados con suela de hule
o plástico pegada o cocida, no claveteada.
2. No traer ninguna prenda o accesorio metálico (anillos, aretes, pulseras, pulsos cadenas, yugos, manillas,
etc.)
3. No traer ropas demasiado holgadas que puedan engancharse o ser aspiradas por máquinas rotatorias.
4. En caso de pelo largo o melenas, el cabello debe estar recogido de forma que quede protegido dentro del
casco, sin mechones sueltos salientes que puedan ser aspirados por máquinas rotatorias, o engancharse en
los equipos o entrar en contacto accidental con partes del circuito energizadas.
5. Nunca trabajar en el montaje, desmontaje o reparación de un circuito o un dispositivo eléctrico con las
líneas energizadas (en caliente).
6. Nunca energizar un circuito o maquinaria sin la previa supervisión y aprobación del profesor.
7. En cada conexión o empalme comprobar la solides y limpieza del contacto eléctrico de la unión realizada.
8. En todos los casos las conexiones de alimentación del circuito montado se realizará desde los contactos
de salida de la protección general del panel.
9. Ante cualquier duda o laguna, no invente, pregunte.
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Simbología.
La estudiada en clases anteriores más la nueva de tomacorrientes.
Distribución de cajas:
Esquema eléctrico:
Se representará en clase como parte de un ejercicio.
El esquema arquitectónico también comenzaremos a partir de esta clase a realizarlo poco a poco hasta poderlo
diseñar por nuestros medios.