ANALISIS Y DISENO DE UNA INSTALACION ELECTRICA PARA UN DESARROLLO URBANO EN MISANTLA, VER.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA

MECANICA Y ELÉCTRICA

ANÁLISIS Y DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN

ELECTRICA PARA UN

DESARROLLO URBANO EN MISANTLA, VER.

TESIS PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO ELÉCTRICISTA

PRESENTA

EMILIO BASILIO CÓRDOVA

ASESORES: ING. GILBERTO ENRÍQUEZ HARPER ING. ANASTACIO ONTIVEROS ORTEGA

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AGRADECIMIENTOS

En memoria a mi abuelita Emma Martínez que sin duda ha sido y será mi más bella inspiración.

A mis padres Emilio y Mercedes que han sido el pilar de este logro y que he sido tan afortunado de contar con su apoyo incondicional hasta el día de hoy que difícilmente podría negar la intervención del Gran Creador Jehová.

A mi hermano Paulo Salvador por creer en este proyecto.

A mis hijos Gerardo y Moisés por ser mi alegría y mi esperanza que cada día va creciendo.

A Rosa Hernández Patiño por su ayuda invaluable en el diseño de este trabajo.

A mis tías y tíos que influyeron siempre con ideas positivas el cual son mi motivación para hacer frente a cualquier desafío como lo es este trabajo, espero con la ayuda de Dios y lo vean construido.

A mis maestros que me brindaron sus conocimientos que Dios les de fuerza para seguir enseñando a las demás generaciones.

A las personas que considero amigos y que me siento afortunado de contar con ellos en especial a:

Lic. Josefina Vázquez Mota por su oportuna intervención el cual me ha permitido llegar hasta aquí.

M en C. Sergio Baruch Barragán por su impulso, guía y apoyo que siempre me ha brindado.

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Arq. Diego Ramos que sin duda le dio una imagen fresca a este desarrollo pero sobretodo por aportar ideas clave para llevar a cabo este proyecto.

Arq. Víctor Manuel Murrieta Pérez. Por permitir que mis estudios no se truncaran, por enseñarme desde muy pequeño que los estudios son la mejor herramienta para enfrentar la vida.

A la los licenciados Hortensia Olivares Hernández y al Lic. Alberto García por sus consejos constructivos, por confiar en este proyecto y sobre todo por su ayuda incondicional hasta el día de hoy.

A mis asesores:

M en C. Gilberto Enríquez Harper. Por su tiempo para la revisión y corrección del presente trabajo, por transmitirme sus conocimientos no solo en el aula también en sus libros y por darme la mejor de las lecciones la humildad.

Ing. Anastacio Ontiveros Ortega. Por sus consejos para mejorar este proyecto.

Indudablemente agradezco al jurado:

Ing. Pedro Avelino Pérez y al Ing. José Luis Carranza Santana. Por sus conocimientos, apoyo y guía pero sobre todo por el tiempo que le dedicaron a la revisión de este trabajo.

Al director de mi escuela E.S.I.M.E Unidad profesional Zacatenco.

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Los que no están con nosotros:

A mis abuelos: Gumercindo Basilio Agatón, Sebastiana Díaz Arroyo, Emma Justina Martínez Guevara y Gerardo Córdova Álvarez. Saben que los llevo dentro de mi corazón mi más profundo reconocimiento de valor, gallardía, para enfrentar la vida. Sin duda siempre serán un ejemplo a seguir.

La escuela es la mejor herramienta para contribuir con un granito de arena al bienestar de mi México. Por ello, me lleno de orgullo al decir que pertenezco al Instituto Politécnico Nacional. Al cuál le debo mi formación académica.

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ANÁLISIS Y DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN ELECTRICA PARA UN DESARROLLO URBANO EN MISANTLA, VER.

ÍNDICE

Pág.

INTRODUCCIÓN . . . 004

OBJETIVO GENERAL . . . 006

OBJETIVOS ESPECIFICOS . . . 007

JUSTIFICACIÓN . . . 008

CAPITULO 1. CONSIDERACIONES PARA UN SISTEMA DE ALUMBRADO . . . 009

1.1. Distribución del flujo por hemisferios . . . 010

1.2. Método del flujo luminoso . . . 011

1.3. Método de cavidad zonal .. . . 012

1.4. Ley de la inversa de los cuadrados . . . 015

1.5. Ley de coseno . . . 015

CAPITULO 2. CARACTERÍSTICAS DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA . . . 017

2.1. Tuberías y canalizaciones . . . 019

2.2. Cajas de conexión . . . 019

2.3. Conductores eléctricos . . . 019

2.4. Accesorios de control . . . 019

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2.6. Barras neutra y de conexión a tierra . . . . . . 029

2.7. Características del centro de carga . . . 030

CAPITULO 3. PROYECTO ELECTRICO PARA ZONAS A, B, Y C, Y SERVICIOS GENERALES . . . 033

3.1. Ubicación del desarrollo urbano . . . 033

3.2. Utilidad del desarrollo urbano . . . 034

3.3. Clasificación de las áreas . . . 034

3.3.1. Área A. Los cafetales . . . 034

3.3.2. Área B. Los capulines . . . 035

3.3.3. Área C. Los cañaverales . . . 036

3.4. Proyecto eléctrico por áreas . . . 038

3.4.1. Área A. Los cafetales . . . 038

3.4.1.1. Local A1. Estética . . . 039

3.4.1.2. Local A2. Tienda de abarrotes . . . 052

3.4.1.3. Local A3. Lavandería . . . 063

3.4.1.4. Local A4. Cafetería . . . 074

3.4.1.5. Servicios generales . . . 086

3.4.2. Área B. Los capulines . . . 098

3.4.2.1. B1. Casa Unifamiliar . . . 098

3.4.2.2. B2. Casa Dúplex . . . 111

3.4.3. Área C. Los cañaverales . . . 130

3.4.3.1. Local C1. Salón de juegos infantiles . . . 130

3.4.3.2. Local C2. Bodegas . . . 141

3.4.3.3. Local C3. Salón de usos múltiples . . . 151

3.4.3.4. Local C4. Laboratorio fotográfico . . . 170

3.4.3.5. Local C5. Cibercafé . . . 180

(8)

3.4.3.7. Local C7. Papelería . . . 200

GLOSARIO . . . . . . 213

ANEXOS . . . . . . 217

CONCLUSIONES . . . . . . 253

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INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se realizan procedimientos para distribuir la energía eléctrica en baja tensión en servicios comercial y habitacional tales como: cálculos para el dimensionamiento del calibre del conductor y de los circuitos derivados. También encontraremos los tipos de cargas continuas y no continuas en cualquiera de los dos servicios mencionados anteriormente y desde luego se explica la importancia de los equipos de protección tales como: interruptor termomagnético, sistema de protección a tierra, contacto con interruptor de circuito por falla a tierra GFCI (ground-fault circuit-interrupter) y contacto con tierra aislada.

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OBJETIVO GENERAL

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OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Aplicar la Norma Oficial Mexicana NOM 001 SEDE 2005 de instalaciones eléctricas en éste desarrollo urbano.

 Calcular el número de luminarias de acuerdo con el método del lumen.

 Determinar el calibre del conductor e indicar la protección contra sobrecorriente.

 Calcular el número de circuitos derivados de acuerdo a la carga por instalar.

 Realizar diagrama unifilar y plano eléctrico así como indicar su simbología.

 Instalar contactos (GFCI: ground-fault circuit-interrupter) para proteger a las personas contra descargas eléctricas.

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JUSTIFICACIÓN

Los fenómenos naturales que nos aquejan actualmente como son; tsunamis, temblores, tornados, así como el calentamiento global son sólo unos ejemplos de los cambios climáticos que están ocurriendo drásticamente no sólo en nuestro país, sino en el planeta entero. Estos cambios que afectan negativamente a nuestro medio ambiente se deben en una parte al uso de termoeléctricas (que funcionan por medio de combustibles fósiles para generar energía eléctrica) pues este tipo de plantas generadoras produce alrededor del 70 u 80% de la energía eléctrica. Por ello, el diseño del proyecto eléctrico en éste desarrollo urbano se utilizan lámparas que ahorren el consumo de la energía eléctrica como son: lámparas compactas fluorescentes pues en comparación con las lámparas incandescentes ayudan a ahorrar costes en facturas de electricidad en compensación a su precio de adquisición dentro de las primeras 500 horas de uso. También se tendrá un ahorro energético del 75% menos de lo que comúnmente consumirá una lámpara incandescente.

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CAPITULO I

CONSIDERACIONES PARA UN SISTEMA DE

ALUMBRADO

Obtener una buena distribución de la luz en un área sobre la cual se va a trabajar a fin de evitar deslumbramientos directos o reflejados. Son algunas de las consideraciones que se deben de tomar en cuenta al proyectar un sistema de alumbrado.

Siempre se tendrá especial cuidado cuando en un área por iluminar debe proyectarse de forma tal que ni la suciedad de las luminarias, paredes y techos ni la disminución normal de la emisión luminosa de las propias lámparas hagan descender la iluminación en ningún momento por debajo del nivel recomendado. Esto no significa que la iluminación sobrepase este nivel ya que se puede llegar a un exceso y cause irritabilidad en los ojos y hasta dolor de cabeza debido al deslumbramiento ocasionado por las intensidades de iluminación de las luminarias.

Por ello, deben tomarse precauciones para asegurar que las relaciones de brillo en el campo de la visión se mantengan dentro de los límites deseables, así como, considerar cuidadosamente la calidad de la luz.

La siguiente (tabla 1) servirá de apoyo para darnos una idea de los niveles luminosos recomendados según el trabajo a realizar.

ALUMBRADO GENERAL DE INTERIORES

NIVELES RECOMENDADOS (MINIMOS EN CUALQUIER

MOMENTO) EN LUX.

AUDITORIO (Asambleas) 150

AUDITORIO(Exposiciones) 300

OFICINA(Lectura o transcripción de

manuscritos a tinta o lápiz sobre papel) 700

OFICINAS (corredores, escaleras) 200

RESTAURANT DE TIPO INTIMO:

Con alrededores oscuros 30

RESTAURANT DE TIPO INTIMO: Con

alrededores claros 100

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DISTRIBUCIÓN DEL FLUJO POR HEMISFERIOS

Se clasifica según la distribución del flujo luminoso por encima o por debajo de la horizontal; es decir, se toma en cuenta la cantidad de flujo luminoso proyectado directamente a la superficie que se va a iluminar y la que llega a la superficie después de reflejarse por techo y paredes. Esto implica que si la mayor cantidad de flujo luminoso se envía hacia abajo se produce una iluminación directa; por el contrario, si la mayor parte del flujo luminoso se envía hacia el techo para que llegue a la superficie iluminada después de proyectarse en el mismo y en las paredes, se tiene una iluminación indirecta.

Los demás sistemas que se pueden tener son formas intermedias en las cuales la luz emitida (flujo luminoso) se radia tanto hacia arriba como abajo. A continuación se presentan estos sistemas de iluminación según la CIE.

El hemisferio inferior comprende desde la posición de nadir (0°) hasta la horizontal (90°), mientras que el superior, desde la horizontal (90°) hasta la posición del cenit (180°). Como se observa a continuación. (Tabla 2).

Tabla 2. Distribución del flujo por hemisferios

TIPO DE ILUMINACIÓN

DISTRIBUCIÓN DEL FLUJO POR HEMISFERIOS % ��

% ��

CARACTERISTICAS

DIRECTA 0−10

100−90

ALTA EFICIENCIA ENERGETICA. POSIBILITA BUENA UNIFORMIDAD Y BALANCE DE CLARIDADES EN EL CAMPO VISUAL. POR LO ANTERIOR, ES EL SISTEMA MÁS UTILIZADO Y SUS APLICACIONES SON VARIADAS SE APLICAN EN TALLERES, NAVES INDUSTRIALES, ALMACENES FABRICAS ETC. ESTE TIPO DE ILUMINACIÓN SE LOGRA POR MEDIO DE REFLECTORES DE CHAPA ESMALTADA O DE ALUMINIO PULIDO ANODIZADO ABRILLANTADO. ESTOS REFLECTORES SON ANCHOS Y PROFUNDOS.

SEMIDIRECTA 10−40

90−60

SIMILARES A TIPO DIRECTO PERO CON MENOR EFICIENCIA ENERGETICA.REDUCE EL CONTRASTE DEL LUMINANCIAS CON EL CIELO RASO. LA LUZ REFLEJADA (DIFUSA) SUAVIZA SOMBRAS Y MEJORA LAS RELACIONES DE CLARIDAD.NO DEBEN INSTALARSE DEMASIADO CERCA DEL CIELO RASO PARA EVITAR ÁREAS DE ALTA LUMINANCIA QUE PODRÍAN RESULTAR DISTRACTIVAS, PERTURBADORAS Y AFECTAR LA ESTETICA DEL AMBIENTE. POR LO TANTO, PARA TENER UNA MAYOR EFICACIA LUMINICA SE REQUIEREN LOS TECHOS A UNA CORTA ALTURA.

DIFUSA 40−60

60−40

COMBINA LOS TIPOS DE LUZ DIRECTA Y SEMI-INDIRECTA DEBIDO A QUE LA MITAD DEL FLUJO LUMINOSO SE DIRIGE HACIA EL TECHO PARA LLEGAR A LA SUPERFICIE POR ILUMINAR DESPUÉS DE REFLEJARSE VARIAS VECES POR TECHO Y PAREDES, POR LO QUE SE RECOMIENDA QUE EL TECHO Y LAS PAREDES ESTÉN PINTADOS DE COLORES CLAROS, CON EL OBJETO DE DISMINUIR EN LO POSIBLE LAS PERDIDAS DE ABSORCIÓN DEL FLUJO LUMINOSO. ESTOS FACTORES NOS DAN UNA MENOR EFICIENCIA ENERGETICA AUNQUE PRODUCE BUENAS RELACIONES DE CLARIDAD Y SUAVIZADO DE SOMBRAS.

SEMI

INDIRECTA

60−90 40−10

LA MAYOR PARTE DEL FLUJO LUMINOSO SE ENVIA HACIA EL TECHO, DONDE SE REFLEJA HASTA LLEGAR A LA SUPERFICIE POR ILUMINAR.SOLO DE UN 10% AL 40% SE RECIBE DIRECTAMENTE, ESTO SIGNIFICA QUE EL RENDIMIENTO ES BAJO. POR LA ABSORCIÓN DEL FLUJO LUMINOSO QUE SE EXPERIMENTA EN TECHOS Y PAREDES CON PINTURA DE ELEVADO PODER DE REFLEXIÓN. ESTE TIPO DE ILUMINACIÓN REDUCE EL DESLUMBRAMIENTO POR LO QUE LAS SOMBRAS SON MUY SUAVES. ORIGINANDO AL ESPECTADOR UNA VISION AGRADABLE.

INDIRECTA 90−100

10−0

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MÉTODO DEL FLUJO LUMINOSO

Existen varios métodos para el cálculo de iluminación, tanto para interiores como para exteriores. En este trabajo se verá el método aplicable en interiores. La finalidad es determinar el número de luminarias requeridas para obtener el nivel de iluminación adecuado a la labor a realizarse en el local a considerar o en cualquier área siempre y cuando sea en interior. Este método se llama método del flujo luminoso o también llamado método del lumen.

Para determinar el flujo total luminoso es necesario conocer los siguientes parámetros:

1. Conocer la superficie del local

2. Conocer el factor de mantenimiento y el coeficiente de utilización. 3. La altura del montaje de las luminarias,

4. Las reflectancias de paredes, techo y piso.

Todos estos parámetros serán explicados a continuación mediante las siguientes fórmulas.

La fórmula del método del lumen es la siguiente.

F= �∗ � ( �.� )(�.�)

En donde:

F = Flujo total requerido para el nivel de iluminación promedio

E = intensidad de iluminación promedio

S = superficie. Se refiere al área por iluminarse. Se considera en metros cuadrados si el nivel de iluminación se maneja en luxes, o bien en pies cuadrados si se toman valores de foot-candles.

C.U = Coeficiente de utilización. Es una relación entre los lúmenes que llegan al plano de trabajo y los lúmenes totales generados por la lámpara.

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Este factor puede estimarse considerando los siguientes porcentajes: Para locales limpios: 10 %

Para locales de limpieza regular: 15 a 20 % Para locales sucios: 25 a 35 %

El factor de depreciación de la lámpara (D).

Está en función de la depreciación sufrida por la lámpara a lo largo de su vida y es obtenida en el laboratorio del fabricante.

El factor de depreciación por suciedad de luminaria (d).

Es obtenido por pruebas directas hechas a la luminaria en diferentes ambientes y clasificado en forma de tablas.

Método de cavidad zonal

Para calcular el alumbrado en interiores con distribuciones con luz directa, semidirecta y mixta se calcula por medio de la siguiente fórmula:

I.C = K = �∗�

(_�+�)_�

En donde:

I.C = K = Índice del local toma en consideración las dimensiones del local, es decir, el ancho, largo, y altura del local así como la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo. Los valores se expresan en metros.

a = Ancho del local en metros. b = Largo del local en metros.

H= Altura de las luminarias sobre el plano de trabajo dado en metros. El análisis del método implica lo siguiente.

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hcc = Altura de cavidad de techo. Es el área medida desde el plano de la luminaria

al techo. Cabe señalar que en las luminarias que sean colgantes sí existe cavidad de techo pero para las luminarias que están empotradas en el techo no existe cavidad de techo.

hrc = Altura de cavidad del local. Es el espacio entre el plano de trabajo y la altura

de montaje de las luminarias. Cabe señalar que el espacio del plano de la luminaria al piso también se considera como cavidad del local.

hfc = altura de cavidad de piso. Es la distancia entre el plano de trabajo y el piso.

Para áreas de oficina esta distancia es de aproximadamente 76cm (2.5 pies) en industrias deberá considerarse de 92 cm (3 pies). Si el trabajo se desarrolla en el piso entonces no existe cavidad de piso. Como se muestra en la (fig. 1)

Figura 1. Posición de las respectivas cavidades, los planos de la luminaria y de trabajo así como techo y piso.

El método de los lúmenes para calcular el nivel de iluminación se basa en el flujo luminoso emitido por las fuentes y en la distribución del mismo dentro de la zona considerada.

La siguiente tabla muestra la relación que existe entre la densidad del flujo luminoso y los luxes; así como el brillo fotométrico y las candelas.

ALTURA DE CAVIDAD DE TECHO (hcc)

ALTURA DE CAVIDAD DE PISO (hfc)

ALTURA DE CAVIDAD DEL LOCAL O ALTURA DE MONTAJE (hrc)

PISO PLANO DE

TRABAJO PLANO DEL LUMINARIO

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MAGNITUD SIMBOLO UNIDAD DEFINICIÓN

ILUMINACIÓN

Densidad de flujo luminoso sobre una superficie.

E LUX (lx) Un lux es la iluminación en un punto A sobre una superficie que dista, en dirección perpendicular, un metro de una fuente puntual uniforme de una candela.

Fuente Puntual

A 1 candela

1m

De la definición de lumen se deduce que un lumen uniformemente distribuido en un metro cuadrado de superficie produce una iluminación de un lux.

Número de lux incidentes sobre una superficie = _árealúmenes_en_m_²

LUMINANCIA

BRILLO FOTOMETRICO. (El término técnico es brillo fotométrico o luminancia, pero en el lenguaje ordinario se usa frecuentemente la palabra brillo).

Intensidad luminosa de una superficie en una dirección dada por unidad de área proyectada de la misma.

El ojo ve brillo, no iluminación. Todos los objetos visibles tienen brillo, que normalmente es independiente de la distancia de observación.

B (Stilb) Candela por centímetro cuadrado) o bien Lambert (lumen por centímetro cuadrado)

La luminancia se expresa en dos formas en candelas por unidad de superficie o en lúmenes por unidad de superficie.

Una superficie que emite o refleja luz en una dirección determinada a razón de una candela por cm² de área proyectada tiene un brillo en dicha dirección de stilb (candela por cm²). Una superficie que tiene un brillo en una dirección dada igual al brillo uniforme de una superficie perfectamente difusora que emite o refleja un lumen por pie cuadrado, tiene en dicha dirección un brillo de un footlambert (lambert-pie ), unidad utilizada en los países de habla inglesa)

Un lambert es la luminancia o brillo de una superficie que emite o refleja un lumen por centímetro cuadrado.

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LEY DE LA INVERSA DE LOS CUADRADOS.

Esta Ley se enuncia de la siguiente manera:

La iluminación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la fuente de luz y la superficie iluminada. (Fig. 2)

Fuente puntual.

1 CANDELA

Figura 2. Aplicación de la ley de los cuadrados inversos.

Ley de Coseno

La iluminación es proporcional al coseno del ángulo de incidencia (ángulo formado por la dirección del rayo incidente y la perpendicular a la superficie).Fig. 3.

E =� cos �

�² E =

� �²

Figura 3. Ley del coseno.

NOTA: Para un ángulo de incidencia de 0° y, por tanto, Cos 0° = 1

E = Iluminación en lux

I = Intensidad luminosa en candelas

D = Distancia en metros

x FUENTE

SUPERFICIE D

FUENTE

SUPERFICIE

D 1/9 lux

1 lux

¼ lux

1 m 2 m

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X = Ángulos de incidencia

Dada la curva normal de distribución luminosa, el ángulo más conveniente es el que forman la vertical y la dirección de la luz incidente que se puede determinar a partir de las relaciones siguientes. (Figura. 4)

Ehoriz = � cos �_�

² Evert =

��

�²

Figura 4. Ángulos de incidencia de la luz.

Características de la lámpara incandescente.

Una lámpara incandescente es un dispositivo que produce haz de luz mediante el calentamiento por efecto Joule.

La lámpara incandescente es la de más bajo rendimiento luminoso de las lámparas utilizadas: de 12 a 18 lm/W (lúmenes sobre watts de potencia) y la que menor vida útil o durabilidad tiene: unas 1000 horas, pero es la más difundida, por su bajo precio y el color cálido de su luz. No ofrece muy buena reproducción de los colores, ya que no emite en la zona del espectro de colores fríos, pero tener un espectro de emisiones continuo logra contener todas las longitudes de onda en la parte que emite del espectro. Su eficiencia es muy baja, ya que solo convierte en trabajo (luz visible) alrededor del 15% de la energía consumida.

Lámpara de bajo consumo

La lámpara compacta fluorescente o CFL (sigla del inglés compact fluorescent lamp) es un tipo de lámpara fluorescente que se puede usar con casquillos de rosca Edison normal (E27) o pequeña (E14). También se le conoce como:

Lámpara ahorradora de energía, Lámpara de bajo consumo.

Ventajas de la lámpara fluorescente a la, de las lámparas incandescentes. θ

D

SUPERFICIE FUENTE

θ D

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Las lámparas fluorescentes utilizan entre un 50 y 75% menos de energía que una bombilla normal incandescente para producir la misma cantidad de luz.

Una lámpara de bajo consumo (fluorescentes) de 22 watts equivale a una bombilla incandescente que consume 100 watts.

Una lámpara de bajo consumo (fluorescentes) de 18 watts utilizada en lugar de una lámpara incandescente de 75 watts supone un ahorro de 570 kWh. Lo que también significa reducir en más de media tonelada el CO2 (dióxido de carbono) arrojado a la atmosfera.

Las lámparas fluorescentes duran hasta 10 veces más que las incandescentes. Las diez veces significan que duran de 10 a 12,000 horas, esto a su vez equivale entre 5 y 10 años para un uso medio de tres horas al día a lo largo de todo un año. En la siguiente tabla 4, se muestran algunas equivalencias en watts de las lámparas fluorescentes con las lámparas incandescentes.

LAMPARA INCANDESCENTE DADO EN WATTS ( W)

LÁMPARA FLUORESCENTE OFRECIENDO LA MISMA INTENSIDAD DE LUMENES/m2.

40 w 9w

60w 11w

75w 15w

100w 20w

150w 32w

Tabla 4. Equivalencias dado en watts de las lámparas fluorescentes y de las incandescentes.

Características del kilowatt-hora (kwh)

El equivalente de 3600 Joules de energía es lo que conocemos como un kilo-watt-hora (kWh). Es la energía necesaria para mantener encendida una lámpara de 100W de potencia durante 10 horas.

POTENCIA: Es la rapidez con la cual se transforma la energía. Su unidad de medida es el watt (o vatio). Es decir, un Watt es un Joule que se consume en un segundo: 1W = 1 J/s.

1 kilo-watt-hora (kwh) = 3600 Joules / segundo. El costo del consumo de los (kwh) estará en función de:

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Si el kilowatts (1000 watts) por hora cuesta $0.66 centavos (en México) y tenemos focos incandescentes de 60w y los tenemos prendidos 5 horas al día, se estaría pagando $11.88 bimestralmente, si tengo 20 focos de estos gastaría bimestralmente $ 237.6 , pero si tengo un foco de bajo consumo de 11 watts ( que tiene la misma intensidad luminosa pero como si fuera una lámpara de 60 w ) y lo tengo prendido las mismas horas al día, estaría pagando $ 2.17 bimestralmente, si tengo 20 focos de éstos se gastaría bimestralmente $ 43.5.

LAMPARA INCANDESCENTE 5 hrs X 60 W = 300 W diarios

300W X 30 días (un mes) =9000 W mensuales lo que equivale a 9 kw 9 KW X 0.66 centavos = $ 5.94 al mes.

Pero como se paga bimestralmente entonces lo multiplicamos por 2 y tenemos: $5.94 X 2 = 11.88 bimestralmente.

$ 11.88 X 20 FOCOS = 237.6 bimestralmente. LAMPARA FLUORESCENTE.

5 horas X 11 W = 55 W diarios.

55 W X 30 días (un mes) = 1650 W mensuales lo que equivale a 1.65 Kw Esto debido a que:

Si un kw es igual a 1000w. Entonces.

1

1000 =

� 1650

(1)(1650) = (X) (1000) X = 1650

1000 = 1.65 kw

1.65 kw X 0.66 centavos = $ 1.089 al mes. Pero como en México se cobra bimestralmente entonces lo multiplicamos por 2:

$ 1.089 X 2 = $ 2.17 bimestralmente. $ 2.17 X 20 focos = 43.5 bimestralmente.

Observamos que: los focos incandescentes gastan bimestralmente $237.6 mientras que los focos fluorescentes gastan bimestralmente $ 43.5

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CAPITULO II

CARACTERÍSTICAS DE UNA INSTALACIÓN ELECTRICA

Una instalación Eléctrica, en general, puede definirse como un conjunto de aparatos y circuitos relacionados que sirven para producir, convertir, transformar, transmitir, distribuir o utilizar la energía eléctrica. De acuerdo a su uso se clasifican en:

1. Instalaciones residenciales: en el interior de edificaciones destinadas a la vivienda (casa, departamentos, etc.)

2. Industriales: en el interior de edificaciones destinas a la fabricación de productos determinados (textileras, ensambladoras, etc.)

3. Singulares: en el interior de edificaciones que cumplen funciones sociales especiales (teatros, hospitales, colegios, etc.)

La instalación eléctrica de una vivienda representa el eje central del cual dependen todos los demás elementos o cargas que se conectan a la misma y proporcionan a sus habitantes un alto grado de confort. Para ello, una instalación debe ser realizada de modo que su uso no represente ningún peligro para las personas ni los inmuebles mismos.

CARACTERISTICAS DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA.

Una instalación eléctrica consiste en: distribuir la electricidad a todos los equipos eléctricos conectados a la misma de la forma más eficiente, segura y ordenada posible. Por su facilidad de producción y transporte, la energía eléctrica generada es siempre alterna.

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fase y un neutro, que es el más comúnmente utilizado en casas habitación y el Trifásico: Dos fases y un neutro. Utilizado en edificios, fábricas, hospitales.

La mayoría de acometidas aéreas utilizan cables triples, constituidos por dos conductores aislados trenzados alrededor de un conductor desnudo que les sirve de soporte. Este último corresponde al neutro y los dos primeros a las fases. El cable de entrada ingresa a la vivienda a través de una pieza metálica o plástica en forma de U llamada mufa o cabezal de acometida. Muchas veces, en lugar de un cable de entrada compacto se utilizan tres conductores separados. De todas formas los conductores deben llegar primero al MEDIDOR. Después de pasar por el medidor, los conductores del cable de entrada llegan al centro de distribución, que es el corazón y centro de control del sistema eléctrico de la vivienda, fábrica o local.

Generalmente como mecanismo de desconexión se utilizan los breaker de dos secciones (una para cada fase) especificado por la máxima cantidad de corriente que puede entregar el panel, por ejemplo 100 A, 125A, 150 A, 200 A.etc.

Dentro del centro de distribución, los dos conductores del cable de entrada que llevan las fases se conectan al mecanismo de desconexión general. El conductor del neutro se conecta directamente a una barra colectora metálica. Esta barra, a su vez, se conecta a una varilla metálica larga enterrada físicamente en el suelo, constituyendo el llamado sistema de protección a tierra de la instalación.

En el centro de distribución están los fusibles o breakers que controlan y protegen los circuitos derivados de la vivienda, fábrica o cualquier área destinada para el suministro de la energía eléctrica.

Tuberías y canalizaciones.

Incluyen a todos los tipos de tuberías, ductos, charolas, trincheras etc., que son utilizables para introducir, colocar o simplemente apoyar los conductores eléctricos para protegerlos contra esfuerzos mecánicos y medio ambiente desfavorable como son los húmedos, corrosivos, oxidantes, explosivos, etc.,

Cajas de conexión

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Entre las cajas de conexión exclusivas para las instalaciones eléctricas, podemos mencionar las siguientes:

1. Cajas de conexión negras o de acero esmaltado. 2. Cajas de conexión galvanizadas

3. Cajas de conexión de pvc, conocidas como cajas de conexión plásticas.

Conductores eléctricos

Sirven como elementos de unión pero sobre todo para transmitir la energía eléctrica entre las fuentes o tomas de energía eléctrica, como son los transformadores, líneas de distribución, interruptores, tableros de distribución, contactos, accesorios de control y protección con los receptores.

Accesorios de control

Son los siguientes.

1. Apagadores sencillos, apagadores de tres vías o de escalera, apagadores de cuatro vías o de paso, etc.

2. Cuando por alguna circunstancia se tienen contactos controlados con apagador.

3. Además de los controles antes descritos se dispone de los interruptores termomagnéticos conocidos como pastillas, que se utilizan para controlar el alumbrado de medianas o grandes áreas a partir de los tableros. 4. Las estaciones de botones para el control manual de motores, equipos y

unidades completas.

5. Interruptores de presión de todo tipo.

Accesorios de control y protección

Se pueden considerar los de uso más frecuente.

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través de los elementos fusibles, cuando se presentan sobrecorrientes (sobrecarga) peligrosas.

2. Los interruptores termomagnéticos que, además de que suelen ser operados manualmente, proporcionan protección por sobrecargas en forma automática.

3. Arrancadores a tensión plena y arrancadores a tensión reducida, para el control manual o automático de motores, equipos y unidades complejas.

Cabe señalar que, tanto los interruptores termomagnéticos como los fusibles se usan para proteger las instalaciones eléctricas y al usuario, esto implica también a sus cargas para protegerlos contra sobrecorrientes y contra corto circuito.

Operan básicamente abriendo los circuitos en los que están conectados antes de que los valores de corriente excedan la corriente permisible en los conductores.

Características de los interruptores termomagnéticos y fusibles.

Recordemos que la protección contra sobrecorriente está orientada para prevenir el daño a conductores y aislamientos, por las corrientes excesivas que pueden circular debido a corto circuito de fase a tierra o entre fases. Una corriente excesiva, también conocida como sobrecorriente o corriente de falla, puede alcanzar valores desde una pequeña sobrecarga, hasta valores de corriente de cortocircuito dependiendo de la localización de la falla en el circuito.

Cuando ocurre un cortocircuito las pérdidas RI2_{se incrementan}

notablemente de manera que, en pocos segundos se pueden alcanzar temperaturas elevadas, hasta llegar al punto de ignición de los aislamientos de los conductores o materiales cercanos que no sean a prueba de fuego, esto puede ser peligroso, ya que puede producir incendios en la instalación eléctrica. Así pues, la protección contra sobrecorriente garantiza que la corriente se interrumpirá antes de que un valor excesivo pueda causar daño al conductor o a la carga que alimenta.

Existen dos tipos de dispositivos de protección contra sobrecorrientes: los

(27)

Los fusibles

Son elementos de protección que consta de un alambre o cinta de una aleación de plomo y estaño con un bajo punto de fusión, que se funde cuando se excede el límite para el cual fue diseñado interrumpiendo de esta forma el circuito. Se fabrican para su operación en los siguientes:

Fusible de tapón con rosca. Este tipo de fusible se encuentra encerrado un

listón fusible para prevenir que el metal se disperse cuando el listón fusible se funda. Este tipo de fusible no se debe usar en circuitos con voltaje superior a 127 volts entre conductores y se deben instalar en el lado de la carga del circuito en que se van a localizar. Artículo 240-50 de la NOM

Fusible tipo tapón (Fig.5). Se encuentran montados en bases o zócalos de

porcelana asociados a desconectadores de navajas de dos polos y su principal característica es que cuando se funden se deben reemplazar, se encuentran en el mercado con capacidades de 10, 15, 20 y 30 A. A continuación se muestra físicamente el fusible tipo tapón y sus partes.

Figura 5. Fusible tipo tapón

Fusibles tipo cartucho (Fig. 6). Esto a su vez pueden ser tipo casquillo con

capacidades de 3 a 60 A y tipo navaja para capacidades de 75 a 600 A estos fusibles son renovables ya que si se funde el elemento fusible puede ser reemplazado. Los fusibles pueden ser de tipo normal y de acción retardada. El tipo normal está formado por cinta o alambre, el de acción retardada tiene formas diversas para retardar el tiempo de fusión. Por ejemplo, existen condiciones en las que un fusible debe tener un punto de fusión elevado, pero a la vez permitir el paso de sobrecorrientes por periodos de tiempo definidos, este es el caso de los fusibles usados para la protección de motores, que deben permitir sobrecargas y las corrientes de arranque. Estos fusibles se les conoce como de: retardo de tiempo y tienen dos elementos en serie.

(28)

de sobrecarga ( 33 A ) se debe fundir en algunos minutos, con una sobrecarga del 20 % (36 A ) se funde en menos de un minuto y si alcanza una sobrecarga del 100% ( 60 A ) el fusible se funde en fracciones de segundo, es decir, que a mayor sobrecarga menor tiempo de fusión, es decir de interrupción del circuito.

Figura 6. Fusible tipo cartucho de navajas renovable (a) y Fusible tipo cartucho de casquillo renovable (b).

Localización de fallas en fusibles.

Cuando se observa que la energía eléctrica se va en una instalación eléctrica, lo primero que se hace es verificar el estado de los fusibles antes de reemplazarlos; esto se puede hacer por medio de un probador de voltaje en caso de que exista voltaje en la alimentación se procede a verificar el estado de los fusibles ; este procedimiento indica los pasos de verificación de voltaje en la línea y el estado de los fusibles, como se muestra en la figura 7.

Figura 7. Pasos de verificación de voltaje en la línea y el estado de los fusibles.

Interruptores termomagnéticos.

Los interruptores termomagnéticos, (Fig.8) están diseñados para abrir el circuito en forma automática, ahora bien cuando ocurre una sobrecarga este se acciona gracias a que existe una combinación de un elemento térmico y un elemento magnético. El elemento térmico consta de la unión de dos elementos

(29)

metálicos de diferente coeficiente de dilatación conocido también como par térmico, el cual al paso de la corriente se calienta y por lo tanto se deforma, habiendo un cambio de posición que es aprovechado para accionar el mecanismo de disparo del interruptor.

Figura 8. Forma gráfica de un interruptor termomagnético.

Operan desde el punto de vista de tiempo de apertura con curvas características de tiempo- corriente. Lo cual significa que se pueden interpretar mediante curvas que muestran los tiempos de fusión a distintos valores de corriente.

Una característica importante en los interruptores termomagnéticos es que debe de transcurrir tiempo para que el elemento bimetálico se caliente por lo que el disparo o desconexión de los interruptores termomagnéticos no ocurre precisamente en el instante en que la corriente excede a su valor permisible. Por lo general el fabricante suministra la curva característica de operación del interruptor y, desde luego no se recomiendan para instalaciones en donde se requiere protección instantánea contra cortocircuito.

Se fabrican de la siguiente manera. 1. Un polo. 15 A, 20 A, 40 A, 50 A.

2. Dos polos. 15 A, 20 A, 30 A, 40 A, 50 A, 70 A.

3. Tres polos. 100 A, 125 A, 150 A, 175 A, 200 A, 225 A, 250 A, etc. Comparación entre interruptores termomagnéticos y fusibles

(30)

Por ello, mencionaré tres diferencias, las cuales son:

1. A diferencia del interruptor termomagnético el fusible se funde en fracciones de segundo, es decir, que a mayor sobrecarga menor tiempo de fusión, lo cual, significa también que, interrumpen el circuito. Mientras que el interruptor termomagnético tarda para abrir el circuito.

2. A diferencia del fusible el interruptor termomagnético después de abrir el circuito puede cerrar nuevamente el circuito mientras que el fusible deberá ser sustituido por otro.

3. Cuando en un sistema trifásico unos motores están protegidos solo por fusibles, al desconectarse sólo la fase fallada quedan sujetos a la operación en dos fases, si estos continúan operando se originará un incremento de corriente además de desbalancear el sistema por lo que si los motores continúan trabajando de esta manera ocasionará que estos se quemen, mientras que si están protegidos por interruptores termomagnéticos estos producirán la apertura de todas las fases del circuito, cortando la alimentación evitando así daños a las cargas.

Sistema a tierra.

Está integrado por varillas de metal galvanizado o revestido de cobre cuyo diámetro es de 5/8 de pulgada (1.58 cm) y miden por lo común 8 pies (2.43 m) de largo o más. Un buen sistema a tierra puede incluir varias varillas de conexión a tierra. Un solo electrodo de conexión a tierra constituido por una varilla debe tener una resistencia a tierra que no exceda los 25 ohms. Véase la

NOM-001-SEDE-2005. Artículo 250. De lo contrario es necesario utilizar dos o más varillas de conexión a tierra.

Las varillas se colocan al menos con una separación entre sí de 6 pies (1.82 m) y se conectan a la barra neutra mediante un conductor continuo de cobre. Este tipo de instalación es importante pues al contar con una conexión a tierra efectiva se garantiza el funcionamiento de un regulador supresor de sobrevoltaje. La figura 9 muestra el sistema de conexión a tierra. El sistema de conexión a tierra conduce electricidad mediante el conductor electrodo a la varilla de conexión a tierra depositándola en el suelo donde se disipa sin causar daño.

(31)

Figura 9. Sistema de conexión a tierra.

El siguiente subtema muestra la importancia de la conexión a tierra y los dispositivos que se conectan a ella y cuáles no, por ejemplo los contactos sencillos que no necesitan de la conexión a tierra y que sin duda en este trabajo no su utilizaran ya que para evitar la destrucción total o parcial del equipo debido a sobretensiones se requieren instalar contactos para la protección contra dichas sobretensiones por eso se utilizan en este proyecto contactos con tres ranuras esto con la finalidad de tener una conexión a tierra y de esta forma garantizar la protección contra sobretensiones. A continuación se muestran contactos que se utilizarán en este proyecto eléctrico en el desarrollo urbano.

Tipos de contactos

Contactos dobles.

Existen diferentes tipos de contactos o receptáculos se fabrican dependiendo de la carga a suministrar. Por ejemplo, los contactos dobles ordinarios son el tipo más común disponible, se utilizan para suministrar energía a accesorios fijos, aparatos eléctricos y equipo residencial clasificado para 110 a 127 V. Este tipo de contacto doble tiene una ranura neutra larga, una ranura corta de energía y un agujero de conexión a tierra en forma de arco. Esta configuración de ranuras garantiza que un enchufe pueda insertarse en el contacto de un sólo modo, por lo que estará apropiadamente polarizado y conectado a tierra.

Contactos sin conexión a tierra.

Este tipo de contactos (fig. 10) solamente tiene dos ranuras y ningún agujero de conexión a tierra. Si las dos ranuras son idénticas, entonces el contacto

(a)

(32)

ni está conectado a tierra ni esta polarizado.

Si una ranura es larga y la otra corta, entonces el contacto no está conectado a tierra, pero sí esta polarizado. En un contacto no polarizado, los alambres neutro y de energía pueden conectarse a una u otra terminal del tornillo.

Figura 10. Contacto sencillo.

Es evidente que este tipo de contacto, (figura 10) no está conectado a tierra y, solamente cuenta con un conductor fase (color negro) y otro conductor neutro, (color blanco).Por lo que, no se usará en este desarrollo urbano.

Configuración de ranuras para los contactos eléctricos

Este tipo de contacto, (fig.11) tiene ranuras en forma de T y sirve para suministrar energía a un aparato de 20 A mientras que las ranuras de energía y neutra de un contacto para un acondicionador de aire, son horizontales en lugar de verticales. Así pues, los aparatos eléctricos, que utilizan mucha corriente para su funcionamiento como las secadoras de ropa y las estufas utilizan un contacto con cierta configuración.

Esto significa que según la carga y por supuesto la tensión con la cual se trabaja se tendrá con una configuración de ranuras diseñada solamente para el aparato particular, es decir su carga al que se le suministrará energía. Observe la siguiente grafica.

(33)

Por lo anterior, es importante identificar cada contacto según su amperaje y voltaje al momento de comprarlos (figura 11)mismos que se encuentran marcados en cada contacto junto con el número asignado por la Asociación de Fabricantes Eléctricos ( NEMA: National Electrical Manufactures Assosiation) y la marca de lista de los Laboratorios de Certificación ( UL: Underwriters Laboratories ).El código NEMA asegura que, se está comprando el contacto correcto para cada tipo de aparato eléctrico, según su carga, amperaje y voltaje como ya se menciono. De la misma manera el rótulo de lista UL indica que el contacto ha pasado normas rigurosas de prueba.

Contactos para tierra aislada y con interruptor de circuito por falla a tierra.

Un contacto para tierra aislada es un dispositivo especializado de color anaranjado. Tiene un tornillo de conexión a tierra aislado y se utiliza para proteger equipo electrónico sensible, como computadoras contra sobrevoltaje perjudicial.Fig.12 (b).

Un contacto con interruptor de circuito por falla a tierra (o contacto GFCI: ground-fault circuit-interrupter) es un contacto doble especial que protege al usuario contra una descarga eléctrica. Cuando las corrientes entrante y de regreso son desiguales, el interruptor de circuito por falla a tierra corta el circuito en una fracción de segundo, antes de que la persona pueda sentir una descarga eléctrica. Este tipo de contactos es requerido por la NOM en lugares húmedos, como cuartos de baño, cocinas, sótano y exteriores. Ver figura 12 inciso a.

De acuerdo con el Artículo 210-8 de la NOM-001-SEDE-2005.

Protección de las personas mediante interruptores de circuito por falla a tierra.

1) Unidades de vivienda. Todos los receptáculos en instalaciones eléctricas monofásicas de 120 V o 127 V de 15 A y de 20 A instalados en los lugares que se especifican a continuación, deben ofrecer protección a las personas mediante interruptor de circuito por falla a tierra:

a) Los de los cuartos de baño.

b) Los de las cocheras y partes de las construcciones sin terminar situadas a nivel del piso, que se utilicen como zonas de almacén o de trabajo.

2) Edificios que no sean viviendas. Todos los receptáculos en instalaciones monofásicas de 120 V o 127 V y de 15 A y 20 A, instalados en los lugares que se especifican a continuación deben proteger a las personas mediante interruptor con protección de falla a tierra.

a) Cuartos de baño b) Azoteas c) Cocinas

d) En exteriores con acceso al público

(34)

Figura 12. Receptáculo con interruptor de circuito por falla a tierra (a) y receptáculo con tierra aislada (b).

En el inciso a de la figura 12 se muestra un contacto con interruptor de circuito por falla a tierra el cual protege a las personas contra una descarga eléctrica, mientras que un contacto con tierra aislada (inciso b) protege al equipo sensible contra sobrevoltajes.

Barras neutra y de conexión a tierra.

La tensión se define como una diferencia de potencial eléctrica; por convenio se toma como potencial cero, y por lo tanto eléctricamente neutra a La Tierra, es decir, el suelo tiene siempre potencial cero, se puede afirmar entonces que la tierra eléctrica es el potencial cero con respecto al cual se miden todas la tensiones. Todas las carcasas, armarios y soportes metálicos que contengan equipos eléctricos deberán ir conectados eléctricamente a la tierra.

De acuerdo al Artículo 250-1 Puesta a tierra de la NOM

NOTA 1: Los sistemas y los conductores de circuito son puestos a tierra para limitar las sobretensiones eléctricas debidas a descargas atmosféricas, transitorios en la red o contacto accidental con las líneas de alta tensión, y para estabilizar la tensión eléctrica a tierra durante su funcionamiento normal. Los conductores de puesta atierra del equipo se unen al conductor puesto a tierra del sistema para que ofrezcan un camino de baja impedancia para las corrientes eléctricas de falla, y que faciliten el funcionamiento de los dispositivos de protección contra sobrecorriente en caso de falla a tierra.

NOTA 2. Los materiales conductores que rodean a conductores o equipo eléctricos o que forman parte de dicho equipo, son puestos a tierra para limitar la tensión a tierra de esos materiales y para facilita el funcionamiento de los dispositivos de protección contra sobrecorriente en caso de falla a tierra. Véase 110-10.

De acuerdo a lo anterior y para prevenir una posible electrocución o un choque eléctrico en cualquier instalación eléctrica se debe contar con un sistema de conexión a tierra. Por ejemplo, una fuga a tierra puede ocurrir en un aparato eléctrico en cualquier momento que una corriente en exceso o mal dirigida (un cortocircuito como el de la figura 11) cause que el aparato se vuelva

(35)

eléctricamente energizado, es por ello de suma importancia, la instalación de un conductor a tierra, pues tiene como finalidad proporcionar a la corriente una ruta de baja resistencia, de regreso a su fuente, previniendo con ello una posible electrocución. Como se observa en la siguiente figura 13.

Figura 13. El sistema de conexión a tierra ofrece una instalación segura.

En el inciso (a) de la figura 13 se observa que la estructura metálica de un aparato eléctrico, en este caso la estufa conectado a tierra se energiza, la corriente por fuga a tierra regresará al centro de carga a través del conductor de conexión a tierra del equipo. De esta forma se da a la corriente de fuga a tierra una ruta de baja resistencia pues dicha corriente es dirigida a través del conductor de conexión a tierra a la varilla de conexión a tierra previniendo con ello una posible electrocución.

En el inciso (b) de la figura 13 si la estructura metálica de la estufa no conectado a tierra se energiza, entonces la corriente por fuga a tierra no será suficiente para abrir el breaker afectado en el panel. Como resultado, la estructura del aparato seguirá eléctricamente energizada, y quién la toque mientras haga contacto con una superficie conectada a tierra puede electrocutarse.

Características del centro de carga

De acuerdo a lo anterior en una instalación eléctrica se instalará un centro de carga lo cual consta entre otras cosas de dos barras una neutra y otra con conexión a tierra. Todos los alambres neutros blancos aislados se conectan a la barra neutra, mientras que todos los alambres de color verde (tierra) se conectan a la barra de conexión a tierra.

(36)

En el panel principal, el NEC señala también que el bastidor metálico del panel esté conectado a las barras neutras y de conexión a tierra. Por eso cuando se instalan los interruptores termomagnéticos llamados también breaker deben de ir conectados a las barras de energía que por supuesto están dentro del centro de carga esto mediante conductores de color negro ( fase ), mientras que el conductor a tierra debe ser de color ( verde ) el cuál debe ser instalado a la barra de conexión a tierra, cuando el breaker se cierra, se dice que se produce una caída de tensión la cual suministra energía a todas las cargas que comande este breaker de tal forma que sale del conductor negro ( fase ) y regresa a través del conductor blanco ( neutro ) esto por supuesto a la barra neutra.

El voltaje de una barra a otra es igual a 220 V y es el mismo nivel de voltaje que proviene del transformador de servicio.

Código Eléctrico Nacional (NEC: National Electric Code) Reglamentos que gobiernan la instalación segura mínima de sistemas y componentes eléctricos en Estados Unidos de América.

Esto con fundamento en Artículo.220-2 de la NOM 001 SEDE 2005

Tensiones eléctricas. Si no se especifican otras tensiones eléctricas, para el cálculo de cagas del alimentador y de los derivados, deben aplicarse las tensiones eléctricas nominales de 120 V, 127 V, 120/240 V, 220Y/127 V, 208Y/120 V, 220 V, 440 V, 460 V, 480Y/277 V, 480 V, 600Y/347 V y 600V.

Figura 14. Ejemplos de diferentes tensiones con un interruptor termomagnético unipolar a 120 V y otro bipolar a 120/240 V.

En el inciso a de la figura 14, la energía eléctrica clasificada a 120 V viaja por el conductor de fase (color negro o rojo) hacia el interruptor termomagnético unipolar y regresa por el conductor neutro (color blanco) hasta la barra neutra en el centro de carga y también se conecta a la barra a tierra.

En el inciso b de la figura 14, la energía eléctrica de 240 V fluye de los dos polos del interruptor termomagnético y regresa por el conductor neutro (color

(a)

(37)

blanco) hasta la barra neutra en el centro de carga y también se observa que está conectado a la barra a tierra.

Artículo.230-94 de la NOM.

Ubicación relativa del dispositivo de protección contra sobrecorriente respecto a otros equipos de acometida. El dispositivo de protección contra sobrecorriente debe proteger a todos los circuitos y dispositivos

Todos los equipos eléctricos son puestos a tierra para facilitar el funcionamiento de los dispositivos de protección contra sobrecorriente en caso de falla a tierra.

De acuerdo al Artículo 250-1. Puesta a tierra de la NOM.

(38)

CAPITULO III

PROYECTO ELÉCTRICO PARA ZONA A, B, Y C, Y

SERVICIOS GENERALES

UBICACIÓN Y UTILIDAD DEL DESARRROLLO URBANO

En la ciudad de Misantla Ver, se construirá un desarrollo urbano llamado La Rivera del Palchán en el corazón de la colonia Rafael Ramírez Lavoignet el cuál, estará rodeado de escuelas desde el nivel pre-escolar hasta el nivel medio superior, y una carretera principal (Miguel Hidalgo) que comunica con nuestra capital Xalapa, Además próximamente se construirá muy cerca del lugar un tecnológico por lo que se convierte en una gran opción para estar bien comunicado. Su calle al norte: Venustiano Carranza, al Sur: Vicente Guerrero, al Este: Francisco I Madero y al Oeste: Venustiano Carranza. Como se muestra en el siguiente croquis de localización. Como se muestra a continuación en el Plano 1.

Plano 1. Ubicación

28.2 m

.

40 m.

8.3 m.

(39)

UTILIDAD DEL DESARRROLLO URBANO

La arquitectura de este desarrollo urbano está diseñada de tal manera que está en equilibrio con la naturaleza pues lejos de dañar la naturaleza se conservan árboles y respetan las áreas verdes, obteniendo con ello una mejor imagen urbana. Así mismo, se generarán fuentes de empleo temporales y permanentes dando oportunidad a gente de iniciar su propio negocio ofreciendo locales con servicios completos de agua, drenaje, electricidad, y calles pavimentadas así como la iluminación que va de acuerdo al tipo de servicio tales como: laboratorio fotográfico, papelería, cibercafé, etc. Por ello, se clasifican las áreas de la siguiente forma.

Clasificación de las áreas

Área A. Los cafetales

El área A (Plano 2) está integrada por cuatro locales, un baño para hombres y un baño para mujeres. Los locales se encuentran distribuidos de la siguiente forma.

Local A1. Estética

Local A2. Tienda de abarrotes Local A3. Lavandería

Local A4. Cafetería

Los locales están distribuidos en el plano 2 de la siguiente forma.

Plano 2. Área A. Los cafetales

LOCALES ZONA A

LOCAL A1 _{LOCAL A2} LOCAL A3

LOCAL

(40)

Área B. Los capulines

La segunda área B, llamada los Capulines (Plano 3), está integrada por dos casas unifamiliares y dos casas dúplex con cuatro cajones para estacionamiento.

Como se muestra a continuación gráficamente.

Plano 3. Área B. Los capulines 13m

9

6

RECAMARA

SALA-COMEDOR _B

COCINA PATIO DE _SERVICIO

AREAS VERDES

SALA-COMEDOR

RECAMARA

RECAMARA COCINA

PATIO DE SERVICIO

BAÑO

(41)

Área C. Los cañaverales

La tercera área o zona C llamada LOS CAÑAVERALES, está integrada por una planta baja (Plano 4) que tiene un salón de juegos infantiles, dos bodegas y cuatro locales. En el primer piso está el salón de usos múltiples que está equipado para ser utilizado para todo tipo de eventos sociales, culturales, conferencias o como un salón de baile; este cuenta con una cocina equipada para abastecer dichos eventos así como un segundo piso con un área donde se controlarán luces, ventiladores, equipo de audio y proyectores. Cuenta también con doce cajones para estacionamiento ubicados en la planta baja. Ahora se mostrará la planta baja, la cual está integrada de la siguiente forma. Como se muestra en el plano 4.

Plano 4. Área C. Los cañaverales. Planta baja.

Plano 5 Área C. Los cañaverales. Estacionamiento de 12 cajones. SALON DE JUEGOS

INFANTILES

BODEGA 1

BODEGA 2

(42)

SALON DE USOS MULTIPLES PRIMER PISO. (Plano 6 C) integrado por un baño de hombres y uno de mujeres, el salón de eventos, la cocina y la entrada principal y la de emergencia, como se muestra gráficamente a continuación.

Plano 6. Área C. Los cañaverales. Salón de usos múltiples

LA BODEGA Y LA CABINA DEL D.J. (Plano 7 C). Estarán ubicadas en el segundo piso como se muestra gráficamente a continuación.

Plano 7. Área C. Los cañaverales. Segundo piso. SALON DE USOS MULTIPLES

BAÑO DE

HOMBRE

COCINA BAÑO DE

MUJERE

ENTRADA PRINCIPAL

SALIDA DE EMERGENCIA PRINCIPAL

CABINA D.J BODEGA

CDs

ENTRADA PRINCIPAL

COCINA

SALIDA DE

(43)

A continuación se presenta el cálculo del proyecto eléctrico área por área. Proyecto Eléctrico por áreas

Área A. Los cafetales

El área A, está integrada por cuatro locales, un baño para hombres y un baño para mujeres. Los locales se encuentran distribuidos de la siguiente forma. Local A1. Estética

Local A2. Tienda de abarrotes Local A3. Lavandería

Local A4. Cafetería

Local A1. Estética

Censo de carga

Como es notable la diferencia del requerimiento de electricidad para cada uno de los locales es conveniente apoyarse en un censo de carga, para determinar que la capacidad de conducción de corriente (ampacidad) de los conductores alimentadores puedan suministrar energía a las cargas conectadas.

Véase la NOM 001 SEDE 2005, (artículo 220-10)

1. CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DE CORRIENTE Y CÁLCULO DE CARGAS. Los conductores de los alimentadores deben tener una capacidad de conducción de corriente suficiente para suministrar energía a las cargas conectadas. En ningún caso la carga calculada para un alimentador debe ser inferior a la suma de las cargas de los circuitos derivados conectados, tal como se establece en la parte A de este artículo y después de aplicar cualquier factor de demanda permitido en las partes B, C, o D.

La ampacidad o corriente del circuito alimentador (el circuito alimentador recibe este nombre porque alimenta grupos de cargas) monofásico a 127 V que alimenta una carga de 2858 VA se calcula con la siguiente fórmula:

I = ��

� =

��

�� = 22.5 A Valor de la corriente de la estética

Como tenemos un valor de corriente para la estética de 22.5 podemos utilizar un valor de los fusibles de 25 A.

De acuerdo al Artículo 240-6. Capacidades nominales de corriente eléctrica normalizadas. De la NOM

(44)

15 A, 20 A, 25 A, 30 A, 35 A, 40 A, 45 A, 50 A, 60 A, 70 A, 80 A, 90 A, 100 A, 110 A, 125 A, 150 A, 175 A, 200 A, 225 A, 250 A, 300 A, 350 A, 400 A, 450 A, 500 A, 600 A, 700 A, 800 A, 1000 A, 1200 A, 1600 A, 2000 A, 2500 A, 3000 A, 4000 A, 5000 A y 6000 A.

El censo de carga es de gran importancia ya que nos proporciona información para no sobrepasar la conducción de corriente del conductor alimentador y de esta forma evitar que la carga calculada del alimentador sea menor que las cargas de los circuitos derivados alimentados, por lo que, lo primero es realizar el censo de carga para la estética como a continuación se describe.

2 Secadoras de cabello ATMA SP822 2 Maquina de corte de cabello WAHL

2 Maquina de corte de cabello WAHL patillas 1 Grabadora

1 televisión

1 ventilador condesa

6 Luminarias MONTALE YD-300 C/B

NOTA: Para conocer ficha técnica de los equipos eléctricos, consultar anexo 5. El censo de carga nos permite utilizar el dispositivo de protección de acuerdo a dicha carga y desde luego los aparatos eléctricos que se utilizarán, en cada circuito derivado sin embargo falta conocer el número de luminarias necesarias de acuerdo a la actividad que se va a desarrollar en este local.

Calculo del número de luminarias en el local A1 estética.

Por el uso de trabajo que se le dará a esta área se requiere una iluminación de 300 luxes (Véase anexo 2. Catalogado como una tarea visual concreta) tomando en cuenta también que se tiene una superficie de 9 m2.

Como se muestra en la siguiente figura 15. PASO 1. Calcular el índice del local.

Datos: a = 3.0m b = 3.0 m h =2.25 m

Figura 15. Posición de las Cavidades, techo, cuarto y piso.

ALTURA DE CAVIDAD DE PISO (hfc) 50cm

ALTURA DE CAVIDAD DE TECHO (hcc). 25cm

ALTURA DE CAVIDAD DE CUARTO O ALTURA DE MONTAJE (hrc) 2.25m

PISO PLANO DE

TRABAJO PLANO DEL LUMINARIO.

TECHO

(45)

Método de cavidad zonal

Para calcular el alumbrado en interiores con distribuciones con luz directa, semidirecta y mixta se calcula por medio de la siguiente fórmula:

I.C = _��∗�

(�+�)

En donde:

I.C = Índice del local toma en consideración las dimensiones del local, es decir, el ancho, largo, y altura del local así como la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo. Los valores se expresan en metros.

a = Ancho del local en metros. b = Largo del local en metros.

H= Altura de las luminarias sobre el plano de trabajo dado en metros. Sustitución:

�.�= 3∗3 2.25(3 + 3) =

9 2.25∗6=

9

13.5= 0.6

PASO 2. Calcular el factor de mantenimiento.

Se tiene una luminaria tipo MONTALE YD-300 C/B de 52 W, que utiliza 2 lámparas fluorescentes de 26 W cada una y que proporciona un flujo luminoso de 1700 lúmenes y un factor de depreciación de la lámpara de 0.8 y de acuerdo a la siguiente tabla. (Factor de degradación por suciedad de luminaria) tiene un factor de suciedad de 0.82 por lo que:

D = Depreciación de la lámpara se obtiene de acuerdo a tablas del fabricante. En este caso es Tecno Lite (0.8)

d= se obtiene de tablas. De acuerdo al mantenimiento que se le dará durante su vida útil. Como lo muestra la tabla 5. Factor de degradación por suciedad de la luminaria.

NOTA: La (d) se considera como categoría V, teniendo un factor de suciedad regular y dándole un mantenimiento cada 12 meses. Como se puede apreciar en la tabla. (Factor de degradación por suciedad de luminaria). Por lo que, se considera un valor de: 0.82. Su fórmula es:

(46)

Tabla 5. Factor de degradación por suciedad de luminaria.

F. M=�.��.��=�.��

El valor del factor de mantenimiento (F.M)=0.65. Se observa en la siguiente tabla 6, (Coeficiente de utilización) que pertenece a la letra J. por lo que, ahora revisaremos el anexo 3.Tablas de coeficiente de utilización. Pero ahora se trata de la tabla 7, dada directamente por el fabricante Tecno Lite, y como se podrá notar se trata del modelo YD-300C/B.

INDICE

DE

C

UA

RT

O

Piso _30% _10%

Techo 80% 50% 80% 50%

Pared 50% 30% 50% 30% 50% 30% 50% 30%

J0.6 0.33 0.28 0.32 0.27 0.32 0.27 0.31 0.27

I0.8 0.42 0.37 0.40 0.36 0.41 0.36 0.39 0.35

H1.0 0.49 0.43 0.46 0.41 0.46 0.41 0.45 0.40

G1.25 0.55 0.49 0.52 0.47 0.51 0.47 0.49 0.46

F1.5 0.59 0.53 0.56 0.51 0.55 0.51 0.53 0.49

E2.0 0.65 0.60 0.61 0.57 0.60 0.56 0.57 0.54

D2.5 0.70 0.64 0.64 0.60 0.63 0.59 0.60 0.57

C3.0 0.72 0.68 0.66 0.63 0.65 0.61 0.62 0.59

B4.0 0.76 0.72 0.70 0.67 0.67 0.64 0.64 0.62

A5.0 0.79 0.76 0.72 0.70 0.69 0.67 0.66 0.64

(47)

El valor del factor de mantenimiento (F.M)=0.65. Se observa en la siguiente tabla; Anexo 3.Tablas de coeficiente de utilización. Que este valor pertenece a la letra J en consecuencia recae en el número 10 de esta tabla, por lo tanto, su coeficiente de utilización será de 0.19. Como se muestra en la tabla7.

J = 0.6

Tabla 7. Coeficiente de utilización. Proporcionada por el fabricante.

PASO 3. Seleccionar el coeficiente de utilización.

De acuerdo a la tabla proporcionada por el fabricante para la lámpara YD-300 C/B (Ver anexo 3) instalada en un local de techo blanco y paredes claras su coeficiente de utilización es de:

µ = 0.19

PASO 4. Calcular el flujo luminoso total requerido para el local. La fórmula del método del lumen es la siguiente.

F= �∗ �

( _�.� )(�.�)

En donde:

F = Flujo total requerido para el nivel de iluminación promedio

(48)

S = superficie. Se refiere al área por iluminarse. Se considera en metros cuadrados si el nivel de iluminación se maneja en luxes, o bien en pies cuadrados si se toman valores de foot-candles.

C.U = Coeficiente de utilización. Es una relación entre los lúmenes que llegan al plano de trabajo y los lúmenes totales generados por la lámpara. Es un factor que considera la distribución de la luminaria, su altura de montaje, las dimensiones del local y las reflectancias de las paredes, techo y piso. Los valores correspondientes de las reflectancias se obtienen de tablas.

F.M = factor de mantenimiento. Se obtiene multiplicando el factor de depreciación de la lámpara (D) que está en función de la depreciación sufrida por la lámpara a lo largo de su vida y es obtenida en el laboratorio del fabricante. Y el factor de

depreciación por suciedad de luminaria y es obtenido por pruebas directas hechas

a la luminaria en diferentes ambientes y clasificado en forma de tablas. Se utiliza la siguiente nomenclatura (d).

Este factor puede estimarse considerando los siguientes porcentajes: Para locales limpios: 10 %

Para locales de limpieza regular: 15 a 20 % Para locales sucios: 25 a 35 %

F.T = Flujo total requerido para el nivel de iluminación promedio.

�.�= 300∗9

�.�� ∗0.656= 2700

0.123= 21951.2195 �

PASO 5. Calcular el número de luminarias. De acuerdo a la siguiente formula.

��.�� = ��

��á��

El valor 3400 lúmenes se obtiene de los datos del Anexo 4. Especificaciones técnicas de luminarias. (2) (1700) = 3400 lúmenes.