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  • 1. TEMA 53. INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN VIVIENDAS: ELEMENTOS, COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO. CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS. 1. INTRODUCCIÓN. El considerable incremento de consumo de energía eléctrica que se produce a partir de los años 50 hace necesario establecer normas que regulen el uso de ese tipo de energía en viviendas, edificios, industrias, etc., normas que garanticen la seguridad de las personas y los aparatos, la fiabilidad de las instalaciones, la calidad, etc. La norma fundamental que regula las condiciones y garantías que deben reunir las instalaciones eléctricas es el Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión. El RBT califica como instalación eléctrica de baja tensión todo conjunto de aparatos y de circuitos asociados en previsión de un fin particular: producción, conversión, transformación, transmisión, distribución o utilización de la energía eléctrica, cuyas tensiones nominales sean iguales o inferiores a 1000 V para corriente alterna y 1500 V para corriente continua. El sistema eléctrico de un país lo forma el conjunto de empresas generadoras de energía eléctrica (EE) que se dedican a la producción, transporte y distribución de la energía. - Sistemas de producción: conjunto de centrales productoras de E. eléctrica. - Sistemas de transporte: va de los centros de producción a las sub-estaciones de transformación mediante líneas de alta tensión. - Sistemas de distribución: Va de las sub-estaciones hasta los enlaces con abonados. Instalación eléctrica de Baja Tensión (BT) como el conjunto de aparatos y circuitos asociados que sirven para la producción, conversión, transformación, transmisión, distribución o utilización de la EE cuyas tensiones nominales sean iguales o inferiores a 1000 V. Se dividen en dos partes: - Instalaciones de enlace: une la red de distribución con la vivienda - Instalaciones receptoras: Instalación interior de la vivienda. La instalación eléctrica de una vivienda requiere un conjunto de elementos para que su funcionamiento sea seguro y eficaz. Deba ser realizada por personal técnico competente (ingenieros o instaladores). Para determinar los equipos o instalaciones previamente se determina la potencia (o carga) del edificio y sobre ella se dimensionan los equipos. (Se regula en el reglamento electrotécnico de BT) Diseño cualitativo (elegir equipos) y cuantitativo (dimensionamiento). 1
  • 2. 1.1. GRADO DE ELECTRIFICACIÓN DE LA VIVIENDA. A efecto de previsión de carga por vivienda, se establecen los siguientes grados de electrificación: a) Electrificación mínima: alumbrado, lavadora sin calentador y pequeños electrodomésticos. Demanda máxima 3.000 W – 80 m . 2 b) Electrificación media: alumbrado, lavadora con calentador y electrodomésticos varios. Demanda máxima 5.000W – 150 m2. c) Electrificación media: lo anterior más calefacción eléctrica y aire acondicionado. Demanda máxima 8000W – 200 m2. d) Electrificación especial: lugares de gran consumo. > 200 m2. El grado de electrificación de las viviendas será el que determine el propietario del edificio, sin embargo, como mínimo, dependerá de la superficie de la vivienda según el cuadro: Grado de electrificación Superficie (m2) Previsión demanda Potencia Máxima Mínima Hasta 80 m2 3.000 W Media Hasta 150 m2 5.000 W Máxima Hasta 200 m2 8.000 W 1.2. CÁLCULO DE LA CARGA TOTAL DE UN EDIFICIO (DE VIVIENDAS). La carga total de un edificio destinado principalmente a viviendas es la suma de la carga correspondiente al conjunto de viviendas, servicios del edificio y locales comerciales. a) Carga correspondiente al conjunto de viviendas (Pv). Se obtiene multiplicando el nº de viviendas por la demanda máxima prevista en cada una de ellas. Para corregir el hecho de que no todas demandan a la vez se aplica un “coeficiente de simultaneidad” que varía según el nº de viviendas. b) Carga correspondiente a los servicios generales del edificio (PSG). Aquí hay que calcular la potencia necesaria para: ascensores y montacargas, alumbrado del portal y escaleras, calefacción centralizada, aire acondicionado centralizado, otros. A cada uno de ellos se le da una potencia de cálculo (tablas) y su suma nos da el total de potencia por este concepto. c) Carga correspondiente para locales comerciales y oficinas: (PL, PO). En ausencia de datos sobre potencia se asegura como mínimo 100 W/m2. Además, como mínimo para un local será 3KW y para una oficina de 5 KW. La potencia total del edificio será la suma de los conceptos anteriores PT= Pv + PSG + PL + PO Con la PT se calcula la instalación de enlace. 2
  • 3. 2. INSTALACIONES DE ENLACE E INSTALACIONES RECEPTORAS. La instalación de enlace es aquella que une la red de distribución de la empresa suministradora con las interiores (o receptoras) del abonado. Consta de las siguientes partes: Línea de acometida – Caja general de protección – Línea repartidora – Contadores - Derivaciones individuales - Cuadros de mando y protección - Instalaciones interiores o receptoras. 2.1. LÍNEAS DE ACOMETIDA. Es el punto de entrega de EE por parte de la compañía suministradora. Es la comprendida entre la red de distribución pública y la(s) caja(s) general(es) de protección(es). CGP. - Se instalará una sola acometida por cada 160 KW (o fracción). Conductores de Cu y Al. - Podrá ser subterránea (zonas urbanas con conductores de Cu y Al) aérea (zonas rurales con los conductores en zanjas, tubos o galerías). Se calcularán teniendo en cuenta:  La demanda máxima prevista P  La tensión de suministro M  Las densidades máximas de corriente admisible para cada tipo de conductores (S)  La caída de tensión máximas admisibles (∆M) 2.2. CAJA GENERAL DE PROTECCIÓN (CGP). Es la caja que aloja los elementos de protección de la línea repartidora. Se utilizará para la protección del edificio contra sobreintensidades de corriente (fusibles). Marca el principio de la propiedad de las instalaciones del abonado. Su emplazamiento se fijará por común acuerdo entre la Compañía distribuidora y la propiedad (fachada del inmueble o lugares de uso común), separándolas de otras instalaciones como agua, gas, teléfono,… Se instalará en un nicho mural de dimensiones normalizadas por la compañía. No habrá más de 2 CGP por cada nicho. CPG. Envolvente: material aislante y termoestable. Límite temporal: como mínimo clase A, caras laterales y fondo aislante. 3
  • 4. 2.3. LÍNEA REPARTIDORA. Es la línea que une la CGP con la centralización de contadores que alimenta. Si está instalada verticalmente recibe también el nombre de “columna montante”. Trazado: En edificios destinados a un solo abonado, la CGP enlazará directamente con el contador del abonado. Si los contadores se colocan por plantas la línea repartidora se instalará siguiendo la caja de la escalera. La potencia máxima a transportar será de 150 KW. Si es mayor que esto, se instalarán líneas repartidoras prefabricadas. Los conductores serán de cobre y aislados para 1000V, y circularán bajo tubo. Serán de 3 fases y uno de neutro. Capacidad máxima: 250A (calibre máximo de los fusibles a instalar en la CPG). Las líneas repartidoras podrán estar constituidas de la siguiente forma: a) Conductores aislados dentro de tubos empotrados. b) Conductores aislados dentro de tubos de montaje superficial c) Canalizaciones prefabricadas. d) Conductores aislados con cubierta metálica, en montaje superficial. La caída máxima de tensión será del 1 ó 0,5 % según los casos: 1% en contadores concentrados por plantas y 0,5% en contadores totalmente centralizados. Cálculo de la sección de la línea repartidora S = (2Pl) / (γ e µ) 2.4. CONTADORES. El contador es el aparato capaz de medir la energía eléctrica suministrada al usuario en un período determinado, existen dos tipos fundamentales de contadores: - Contador de energía activa, registra la cantidad de esta energía que la empresa suministradora ha recibido al usuario en un período determinado. Unidad Kilovatio- hora. - Contador de energía reactiva, se instala a partir de cierta potencia instalada, cuando el usuario tiene receptores inductivos, utiliza para su cálculo el factor de potencia medio. Condiciones generales. Con independencia de las protecciones correspondientes a la instalación interior el abonado, se colocará fusibles de seguridad, estos fusibles se colocarán en cada uno de los hilos de fase o polares que van al contador, tendrá la adecuada capacidad de corte en función de la máxima corriente de cortocircuito que pueda presentarse y estarán precintados por la Empresa distribuidora. 4
  • 5. Constitución. Los contadores de energía eléctrica deben reunir una serie de condiciones, tanto constructivas como de precisión en la medida, establecidas en el reglamento de Verificaciones Eléctricas. El contador de inducción es un pequeño motor eléctrico en el que la velocidad del inducido es proporcional a: - La tensión del sistema al que está conectado. - La intensidad de la corriente de los receptores instalados. - Al ángulo de desfase entre las dos magnitudes anteriores. Los contadores medirán energía activa, reactiva o aparente. Colocación en forma individual. Los contadores se fijarán sobre la pared, nunca sobre tabique, sobre sus bases podrán colocarse los fusibles de seguridad, las dimensiones y forma de dichas bases corresponderán a diseños Adoptados por las empresas distribuidoras en sus normas particulares y sobre ellas podrán colocarse cajas o cubiertas precintadas que permitan la lectura de las indicaciones de los contadores y den carácter jurídico a la inaccesibilidad del aparato para el abonado.El abonado será responsable del quebrantamiento de los precintos que coloquen los organismos oficiales o empresas. Colocación en forma concentrada. Los contadores podrán concentrarse en uno o varios puntos, para cada uno de los cuales habrá de preveerse en el edificio un local o espacio adecuado a este fin donde se colocarán elementos necesarios para su instalación, el local será de fácil y libre acceso, tal como portal, recinto del portero o un departamento. Los contadores deberán colocarse de forma que se hallen a una altura mínima del suelo de 0,5 metros y máxima de 1,8 metros, entre el contador más saliente y la pared opuesta deberá respetarse un pasillo de 1,10 metros. El propietario del edificio tendrá, en su caso, la responsabilidad del quebranto de los precintos que coloquen los organismos oficiales o las empresas. Centralización de contadores. Es el conjunto destinado a la medida del consumo de EE por los usuarios. Los distintos tipos se ajustarán a los esquemas: a) En la planta baja o sótano: Edificios de hasta 12 plantas. b) En la planta baja o sótanos y en una o más plantas intermedias. > 12 plantas. c) En cada una de las plantas. Nº de viviendas por planta > 14. 5
  • 6. Local de contadores: El local de contadores destinado sólo a la localización contendrá los contadores de las viviendas, locales comerciales y oficinas y servicios generales del edificio. Estará ventilado, construido con materiales no inflamables y no expuesto a vibraciones y humedades. Las puertas se abrirán hacia el exterior y dispondrá los sumideros de desagües. La centralización de contadores se compone de 3 partes (o unidades funcionales) que son: - Unidad funcional de embarrado y fusibles: se descompone la línea repartidora en tantas líneas individuales como abonados hayan. Lleva un fusible de seguridad. - Unidad funcional de medida. Contadores propiamente dichos. - Unidad funcional de bornes de salida: de ella parten las derivaciones individuales y el conductor de protección. Caja de contadores: será un conjunto prefabricado con material aislante clase A resistente a álcalis, con dispositivos de ventilación interna para evitar la condensación). 2.5. DERIVACIONES INDIVIDUALES. Son las líneas que enlazan el contador de cada abonado con los dispositivos privados de mando y protección. Estarán constituidos por Monofásico (1 conductor de fase, 1 neutro y 1 de protección). Trifásico (3 conductores de fase, 1 neutro y 1 de protección). Las derivaciones individuales podrán realizarse de las siguientes formas: a) Conductores aislados en tubos empotrados. b) Conductores aislados en tubos superficiales. c) Conductores aislados con cubierta metálica en montaje superficial. d) Canalizaciones prefabricadas. Los tubos que se destinen a contener los conductores de una derivación individual, deberán ser de un diámetro nominal que permita ampliar la sección de los conductores inicialmente instalados en un 50 por 100. En los edificios comerciales destinados a una concentración de industrias, se instalarán dos tubos por abonado, que deberá ser, como mínimo de 29 mm. de diámetro. Se recomienda alojar las derivaciones individuales en el interior de una canaladura, preparada exclusivamente con ese fin en la caja de la escalera que tenga una sección de 30*30 cm, esté cerrada convenientemente, pero de forma que sea practicable en todas las plantas desde lugares de uso común. Siempre que se pueda, las derivaciones individuales discurrirán por lugares de uso común. Se recomienda alojarlas en el interior de una canaladura realizada en la caja de escalera, cerrada pero practicable, y desde ella acometer a cada vivienda. Cada 3 plantas se colocará una placa cortafuegos en dicha canaladura. Conductores: Cobre rígido Aislamiento para 750V 6
  • 7. Colores: azul claro = neutro amarillo-verde = protección negro- marrón – gris = fases La sección se calculará según la demanda prevista por cada abonado y la caída máxima de tensión admisible (0,5-1%) Fórmula Instalaciones en edificios destinados a un solo abonado. No existen derivaciones individuales, la caja general de protección enlazará directamente con el contador o contadores del abonado. Cada contador enlazará con el correspondiente dispositivo privado de mando y protección. Conductores. El número de conductores vendrá fijado por el de fases para la utilización de los receptores del abonado, así como por la importancia del suministro. Los conductores utilizados serán de cobre y para el calculo de su sección se tendrá en cuenta: - La demanda prevista de cada abonado. - La máxima caída de tensión admisible. La caída de tensión se entiende el punto de arranque de la derivación individual en una línea repartidora hasta el punto de conexión del dispositivo privado de mando y protección. Interruptor de control de potencia (ICP). Es un dispositivo automático que forma parte del equipo de medida y que se instala de acuerdo con la potencia contratada. Se situará en una caja normalizada antes del cuadro general de mando y protección, a la entrada de viviendas y locales. 2.6. CUADRO GENERAL DE MANDO Y PROTECCIÓN (CGMP) Situación y composición. Se situarán lo más cerca posible del punto de entrada de la derivación individual en el local o vivienda del abonado, se establecerá un cuadro de distribución de donde partirán os circuitos interiores y en el que se instalará un interruptor general automático (I.G.A.) de corte omnipolar que permita su accionamiento manual y que esté dotado de dispositivos de protección contra sobrecargas y cortocircuitos. Cuando en la instalación interior de la vivienda o local del abonado no existan circuitos diferentes bajo tubos o cubiertas de protección comunes a ellos, podrá instalarse el interruptor general automático, en cuyo caso servirá como dispositivo general de mando el interruptor diferencial, quedando asegurada la protección contra sobreintensidades. Características principales de los dispositivos de protección. El interruptor general automático de corte omnipolar tendrá capacidad de corte suficiente para la intensidad de cortocircuito que pueda producirse en el punto de su instalación. En otro caso, será preciso la 7
  • 8. instalación en el mismo cuadro de distribución de cortocircuitos fusibles adecuados, cuyas características estarán coordinadas con las del interruptor automático general y con las corrientes de cortocircuito prevista en el punto de su instalación. Los interruptores diferenciales deberán resistir las corrientes de cortocircuito que puedan presentarse en el punto de su instalación y de no responder a esta condición estarán protegidos por cortocircuitos fusibles de características adecuadas. Interruptor diferencial. Se emplea como dispositivo de protección contra los contactos indirectos asociado a la puesta a tierra de las masas, también puede proteger contra los contactos directos. Interruptor magnetotérmico. Está constituido por dos sistemas de protección, uno de tipo térmico y otro magnético. El sistema de protección térmica está formado por un bimetal por el que pasa la corriente del circuito, se encarga de la protección contra sobrecargas. El sistema de protección magnética consta de una bobina, por la que pasa corriente del circuito, arrollada sobre un núcleo, se encarga de la protección contra cortocircuitos. 3. INSTALACIONES INTERIORES. CIRCUITOS CARACTERÍSTICOS. Es la parte de la instalación eléctrica propiedad de cada abonado, que partiendo del CGPyP enlaza con todos los receptores. Las tensiones a emplear serán de < 250V respecto a tierra. Todas las edificaciones nuevas tendrán una toma de tierra de protección. Los conductores serán de Cu para tensión nominal de 750V (rígidos) ó 440V (flexibles). - Las secciones mínimas empleadas serán: 1,5 mm2 – circuito de alumbrado 2,5 mm2 –circuito de tomas de corriente en viviendas. 4 mm2 – circuitos de lavadoras y calentador eléctrico de agua. 6 mm2 – circuitos de alimentación a cocina. 6 mm2 – circuitos de aire acondicionado. - Números de circuitos: Dependerá del grado de electrificación de la misma: Grado de electrificación mínimo (2 circuitos): alumbrado y otros usos. Grado de electrificación medio (4 circuitos): alumbrado, tomas de corriente normales, lavadoras, calentador de agua y cocina eléctrica. Grado de electrificación elevado (6 circuitos): 2 de alumbrado, 2 tomas de corriente normales, lavadoras, calentador de agua y cocina eléctrica. Grado de electrificación especial (6 circuitos + especiales). 8
  • 9. Ejemplo: electrificación de una cocina. La cocina es el lugar donde concurren todos los circuitos existentes en la misma, así como donde se reúnen todos los aparatos de mayor potencia. Al planificarla hay que tenerlo en cuenta y disponer una toma de corriente para cada electrodoméstico. 4. CIRCUITO DE PUESTA A TIERRA. 4.1. PUESTAS A TIERRA. Toda instalación de puesta a tierra constará de: - Tomas de tierra. - Línea principal de tierra - Derivaciones de la línea ppal de tierra ESQUEMA - Conductores de protección Tomas de tierra. Constan de: 1. Electrodos. Es una masa metálica en contacto con el terreno para facilitar el paso a este de las corrientes de defecto. Pueden ser naturales (estructura metálica del edificio) o artificiales (placas o picas). 2. Líneas de enlace con tierra. Son los conductores que unen los electrodos con el punto de puesta a tierra. 3. Punto de puesta a tierra (arquetas de conexión). Es un dispositivo de conexión (bornes, regletas,…) que une la línea de tierra con la línea de enlace con tierra. Línea principal de tierra. Las líneas de enlace con tierra se establecerán dé acuerdo con la situación y número previsto para los puntos de puesta a tierra, la naturaleza y sección de estos conductores estará de acuerdo con lo indicado para ellos en las Instrucción MI BT 039. La resistencia de tierra de un electrodo depende de sus dimensiones, de su forma y de la resistividad del terreno en el que se establece. Esta resistividad varía frecuentemente de un punto a otro del terreno, y varía también con la profundidad. 9
  • 10. Derivaciones de las líneas principales de tierra. Estarán constituidas por conductores que unirán la línea principal de tierra con los conductores de protección o directamente con las masas. Las líneas principales de tierra estarán constituidas por conductores de cobre, de igual sección que la fijada para los conductores de protección en la instrucción MI BT017 y como mínimo de 16 mm². No podrán utilizarse como conductores de tierra las tuberías de agua, gas, calefacción, desagüe, conductos de evacuación de humos o basuras, ni las cubiertas metálicas de los cables, tanto de la instalación eléctrica como de teléfonos o de cualquier otro servicio similar. Elementos a conectar a tierra. Se conectarán todo el sistema de tuberías metálicas accesible, destinadas a la conducción, distribución y desagüe de aguas o gas del edificio, toda la masa metálica importante existente en la zona de la instalación, y las masas metálicas accesibles de los aparatos receptores, cuando su clase de aislamiento o conducciones de instalación así lo exijan. Puntos de puesta a tierra. Los puntos de puesta a tierra se situarán: a) En los patios de luces destinados a cocinas y cuartos de aseo, etc. b) En el local o lugar de centralización de contadores, si la hubiere. c) En la base de las estructuras metálicas de los ascensores y montacargas, si lo hubiere. d) En el punto de ubicación de a caja general de protección. e) En cualquier local en el que se prevea la instalación de elementos destinados a servicios generales o especiales, y que por su clase de aislamiento o condiciones de instalación, deban ponerse a tierra. 4.2. SISTEMAS DE PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS. En toda instalación se dispondrá uno de los siguientes sistemas de protección contra contactos indirectos: Puesta a tierra de las masas y dispositivos de corte por intensidad de defecto. Este sistema de protección es admitido exclusivamente cuando la capacidad nominal del interruptor automático sea como máximo de 6 amperios. Puesta a neutro de las masas y dispositivos de corte por intensidad de defecto. Este sistema de protección podrá ser utilizado cualquiera que sea la capacidad nominal del interruptor automático, debiendo este interruptor, así como la red de alimentación, cumplir los requisitos fijados en la Instrucción MI BT 021. Puesta a tierra de las masas y empleo de interruptores diferenciales. Cuando no sea de aplicación los sistemas de protección anteriormente citados, deberá instalarse un interruptor 10
  • 11. diferencial que proteja la instalación en su conjunto y que tendrá para la corriente de defecto a tierra, una sensibilidad que dependerá del valor máximo de la resistencia obtenida a puesta de tierra, según lo indicado en la Instrucción MI BT 021. Dispositivo de corte por tensión de defecto. Este sistema de protección podrá ser utilizado siempre que se cumplan para el mismo los requisitos señalados en la Instrucción MIBT 021. Elección del sistema de protección. Para la protección de viviendas no podrá utilizarse, en una misma red de distribución, los sistemas de protección por puesta a neutro y por puesta a tierra, de las masas. Las empresas distribuidoras de energía eléctrica fijarán en sus normas particulares el sistema o sistemas de protección admisibles en sus redes. Cuadro general de distribución. El instalador colocará sobre el cuadro de distribución una placa metálica impresa con caracteres indelebles, en las que conste su nombre o marca comercial, fecha en que se realizó la instalación así como el grado de electrificación que corresponda a la vivienda. Conductores. Los conductores rígidos que se emplean en las instalaciones, deberán ser de cobre o aluminio, los flexibles serán únicamente de cobre. Los conductores desnudos o aislados, de sección superior a 16 mm cuadrado, que sean sometidos a tracción mecánica de tensado, se emplearán en forma de cables. Sección de los conductores. Caídas de tensión. La sección de los conductores a utilizar se determinará dé forma que la caída de tensión entre el origen de la instalación y cualquier punto de utilización sea menor del 3% de la tensión nominal en el origen de la instalación, para alumbrado, y del 5% para los demás usos. El número de aparatos susceptibles de funcionar simultáneamente se determinará en cada caso particular, de acuerdo con las indicaciones facilitadas por el usuario de la energía, o según una utilización racional de los aparatos. Cables flexibles para alimentación de aparatos electrodomésticos o similares. Los cables flexibles aislados con policloruro de vinilo no deben emplearse en aparatos cuyas partes metálicas exteriores puedan alcanzar una temperatura superior a 75 ºC y puedan entrar en contacto con el cable en servicio normal, a menos que sea un cable especialmente concebido para resistir dicha temperatura sin deterioro. 11
  • 12. Conductores de protección. Los conductores de protección tendrán una sección igual a la fijada en la siguiente tabla, en función de la sección de los conductores de fase o polares de la instalación, los valores de esta tabla son válidos cuando los conductores de protección están constituidos por el mismo metal que los conductores de fase o polares. Secciones de los conductores de fase o Secciones mínimas de los conductores polares de la instalación (mm²) de protección (mm²). S (con un mínimo 2.5 mm² sí los S ≤ 16 conductores de protección no forman parte de la canalización.) 16 < S ≤ 35 16 S > 35 S/2 Conductores activos. Naturaleza. Secciones. Se considerarán como conductores activos, en toda instalación, los destinados normalmente a la transmisión de energía eléctrica, esta consideración se aplica a los conductores de fase y al conductor neutro en corriente alterna y a los conductores polares y al compensador en corriente alterna. Los conductores activos serán de cobre, estarán aislados, como mínimo para la tensión nominal de 750 voltios los rígidos, y de 440 voltios los flexibles. Conductores de protección. Sirven para unir eléctricamente las masas de una instalación a ciertos elementos con el fin de asegurar la protección contra los contactos indirectos. Serán de cobre y presentarán el mismo aislamiento que los conductores activos, se instalarán por la misma canalización que éstos y su sección estará de acuerdo con lo dispuesto en la Instrucción MI BT 017. ANEXO. PROTECCIÓN DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS. 12

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