Unidad 3

La seguridad y la eficacia de una instalación eléctrica la determina, en gran medida, la cantidad y el acierto en
la elección de sus componentes.

Esta elección, en función de estos criterios de eficacia y seguridad,
dependerá de varios factores, entre ellos es importante destacar, a priori, aquellos que se refieren a los tipos de instalaciones y a la protección de las envolventes de los equipos eléctricos.

Conductores eléctricos

Los conductores eléctricos son los elementos que facilitan el transporte de la energía
eléctrica entre el generador y los receptores.

Los materiales conductores ofrecen una baja resistencia de paso de las cargas eléctricas.

Esta cualidad la presentan los metales y dentro de éstos los mejores conductores son:
el oro, la plata, el cobre y el aluminio.

Llamados cables, están compuestos básicamente por el alma del conductor en sí, el aislamiento y en muchos casos cubiertas protectoras,

Aislamiento

Es el material encargado de impedir el contacto directo entre las personas y los conductores o entre varios conductores de un cable.

Se fabrican de diferentes materiales atendiendo principalmente a la tensión y a las condiciones de trabajo.

Los componentes más utilizados en el aislamiento de conductores eléctricos de baja y alta tensión, por su buen comportamiento frente a los agentes climatológicos, a la abrasión y al fuego, son el neopreno, el etileno propileno, el butil y las siliconas.

Cubiertas Protectoras

Las cubiertas protectoras son las encargadas de proteger al conjunto de los conductores y su aislamiento de los agentes externos.

A algunos cables se les dota de una envolvente
conductora llamada pantalla, que aísla al cable contra los efectos electromagnéticos, pues se conectan con la red de tierras de la instalación.

Cables para baja tensión

Está compuesto por uno o varios conductores de cobre y materiales que componen el aislamiento o la chaqueta

Diseñados para soportar las condiciones específicas tanto de instalación como de distribución de energía eléctrica

Cables para construcción

La solución más práctica, técnica y económica para el alambrado de instalaciones comerciales, industriales y residenciales

Son diseñados para un voltaje de 600 voltios, con conductores de cobre

Cables Flexibles

Usados generalmente para conectar equipos y aparatos móviles

Son fácilmente maniobrables durante su instalación y operación

Cables para instrumentación y control

Cables multiconductores que transportan señales eléctricas de baja potencia, usados para monitorear y controlar sistemas eléctricos

Cables para media y alta tensión

Utilizados en sistemas de distribución subterránea de energía eléctrica

Los cables de fabricación estándar para media tensión de 5 a 46kV y de alta de 69kV hasta 115kV

Cables para comunicaciones

Cumplen con lo establecido por el RITEL (Reglamento Técnico para Redes Internas de Telecomunicaciones)

Los cables y alambres para comunicaciones se clasifican en dos grandes grupos: para uso exterior y interior

Alambre Magneto

Son utilizados para la fabricación, reparación, servicio o mantenimiento de equipos y maquinaria eléctrica, embobinado de motores, transformadores, balastos y similares

Aluminio Desnudo

Usados para transmisión y distribución de energía eléctrica en líneas aéreas

Cables para tensión media

Conectan transformadores de subestaciones con los transformadores para baja tensión a niveles de
usuario final. Su instalación puede ser al aire, en ductos subterráneos, canaletas, enterrado directo. Están formados por un conductor un blindaje sobre el conductor (semiconductor), el aislante con su respectivo blindaje, una pantalla metálica (cinta de cobre) y la cubierta exterior.

Conductor

Transporta la corriente eléctrica. Es el elemento central del cable. Los conductores son de sección circular y están constituidos por alambres cableados en capas concéntricas (clase 2). Se fabrican de cobre electrolítico recocido o aluminio electrolítico, de alta pureza.

Pantalla semiconductora interna

Recubre totalmente el conductor. Su función es mejorar la distribución del campo eléctrico en la superficie del conductor. Se realiza con compuestos poliméricos con alta concentración de negro de humo para obtener la propiedad semiconductora. Este material está reticulado y totalmente adherido al aislamiento.

Aislamiento

Es el componente crítico del cable, ya que ha de soportar el elevado campo eléctrico presente en el interior.

Pantalla semiconductora externa

Recubre totalmente el aislamiento. Se realiza con compuestos poliméricos con alta concentración de negro de humo para obtener la propiedad semiconductora. Este material está reticulado y en perfecto contacto con el aislamiento.

Pantalla metálica

Los cables de media tensión llevan una pantalla metálica en contacto con la semiconductora externa. Esta
pantalla está constituida por fibras de cobre colocadas en hélice recubriendo uniformemente todo el perímetro del cable.

Protección contra el agua (sólo cables tipo -ol y -2ol)

En cables con Obturación Longitudinal (tipo -OL) se coloca bajo la cubierta una cinta de material higroscópico, que impide la propagación longitudinal del agua. En cables con Doble Obturación se coloca además una serie de hilos de material higroscópico en el conductor (tipo -2OL).

Es una maquinaria compleja la cual permite abastecer de electricidad a un local (casa, oficina o empresa) en caso de que el suministro de corriente falle parcial o totalmente.

Una planta de emergencia es básicamente un generador eléctrico u otros sistemas para generar y almacenar energía para un plazo medio o largo

Se le llama planta de emergencia a aquel sistema que está diseñado para operar en el momento en el que la energía de un lugar comience a hacer insuficiente o inclusive haya un fallo total en el sistema.

Las plantas de emergencia se pueden clasificar dependiendo del tipo de combustible que emplean, pudiendo ser:

Plantas de gas

Emplean gas comprimido tanto natural como LP.

Plantas de gasolina

Emplean la gasolina tradicional, pudiendo emplear de una gran cantidad de
octanajes.

Plantas de Diésel

Son las más conocidas y de mayor rendimiento, emplean diésel en lugar de
gasolina.

Plantas de biodiesel

Son desarrollos nuevos los cuales buscan emplear fuentes alternas de energía, en este caso se emplean combustibles orgánicos.

Plantas móviles

Las cuales se pueden transportar y hasta cierto punto montar fácilmente. Se usan en lugares donde el abastecimiento de reserva es temporal.

Plantas Estacionarias

Se emplean de forma permanente en un lugar con el propósito de garantizar el
abasto energético en caso de alguna falla.

Reducción de huella ambiental

El uso de plantas de emergencia a gas natural se ha incrementado en los últimos años ya que son ideales para compañías que buscan reducir su huella de carbono

Continuidad Operativa

Una planta es necesaria tanto en el hogar como en sectores comerciales e industriales para garantizar la continuidad operativa

Rapido Respaldo

Son capaces de tomar carga hasta en 10 segundos luego de la caída del sistema público

Beneficios de mantenimiento

Además de mantener la operación continua durante mayor tiempo, un buen programa de mantenimiento puede ayudar a reducir costos por el ciclo de vida del equipo

Protección

El 62% de los apagones son generados por tormentas y huracanes. Sin embargo, no podemos controlar los efectos del cambio climático, peero si prever el respaldo energético que brinde seguridad y confort

UPS también conocido por las iniciales SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida), es la forma abreviada del
inglés de Uninterruptible Power Supply.

Un Sistema de Alimentación Ininterrumpida es un conjunto de dispositivos estáticos (eléctricos y electrónicos)
que aseguran el suministro sin interrupción de una energía eléctrica de calidad.

Una UPS suministrará electricidad a una PC o servidor cuando se produzca un fallo en el suministro de energía
eléctrica, permitiendo que los usuarios continúen trabajando durante varios minutos (los que permita la reserva de la batería de la UPS), dando tiempo a éstos a cerrar sus archivos y apagar la red de una forma ordenada hasta que se restablezca el suministro eléctrico.

El funcionamiento básico de estos equipos es que, ante un fallo del suministro eléctrico, se utiliza la energía
eléctrica almacenada en las baterías.

El UPS permite que los materiales reciban alimentación de una batería de emergencia durante varios minutos en
caso de que se produzcan problemas eléctricos, en especial durante:

Interferencias en la red eléctrica; es decir, un corte de electricidad de un segundo que puede provocar que el
ordenador se reinicie

Cortes de electricidad, correspondientes a una interrupción en la fuente de alimentación por un tiempo
determinado

Sobrevoltaje; es decir, un valor nominal mayor que el valor máximo previsto para el funcionamiento normal de los
aparatos eléctricos

Baja tensión, es decir, un valor nominal menor al valor mínimo previsto para el funcionamiento normal de los
aparatos eléctricos

Picos de voltaje; es decir, sobrevoltajes transitorios (de corta duración) de amplitud alta. Estos picos ocurren
cuando se apagan y se encienden dispositivos que demandan mucha alimentación. Con el tiempo, esto puede
ocasionar daños a los componentes eléctricos

Descargas de rayos, las cuales constituyen una fuente extrema de sobrevoltaje que se produce repentinamente
durante el mal tiempo (tormentas)

Los sistemas de informática toleran la mayoría de las interrupciones eléctricas. Sin embargo, a veces pueden
causar la pérdida de datos, la interrupción de los servicios, e incluso daños materiales.

El UPS contribuye a la "disminución" del voltaje, es decir, elimina los picos que sobrepasan ciertos niveles.

Tipos de UPS

Fuera de Línea

Se conectan a través de un relé eléctrico. Cuando todo funciona de manera adecuada, se utiliza el voltaje de la red eléctrica para recargar las baterías. Cuando la batería supera o se encuentra debajo de cierto nivel (máximo o mínimo), el relé se abre y el voltaje se regenera mediante el uso de la energía almacenada en la batería. Debido al tiempo que se necesita para que el relé se abra y se cierre, este tipo de UPS no ofrece protección contra interferencias en la red eléctrica.

En línea

se conectan en serie y regulan el voltaje constantemente.

Interactivos en línea

Cuentan con tecnología híbrida. Los UPS interactivos en línea se conectan en forma paralela a través de un relé, pero cuentan con un microprocesador que controla el voltaje constantemente.
En caso de una caída de voltaje leve o una interferencia en la red eléctrica, el UPS puede inyectar voltaje para compensar. Sin embargo, en los casos en que se produzca un corte total de electricidad, el UPS funcionará como un UPS fuera de línea.

El tiempo de protección eléctrica que brinda un UPS se expresa en VA (voltios-amperios). Generalmente, para
contar con protección eléctrica durante un corte de electricidad de 10 minutos, es necesario un UPS con una capacidad equivalente a la alimentación de todos los materiales conectados al UPS multiplicada por 1.6.

Estas cámaras están generalmente equipadas con decenas o incluso cientos de UPS capaces de proporcionar
alimentación eléctrica durante un corte de electricidad de varias horas. Las cámaras de autosuficiencia también pueden incluir un generador que continúe proporcionando electricidad una vez agotada la energía de los UPS.

El concepto tierra física, se aplica directamente a un tercer cable o conductor, este tercer cable va conectado a la tierra propiamente dicha, o sea al suelo, este se conecta en el tercer conector en los tomacorrientes del tipo polarizados y aterrados.

En una sencilla instalación eléctrica, existen tres conductores:

Fase o positivo de la línea

Neutro o negativo de la línea y

Tierra Física.

La tierra física es una conexión de seguridad humana y patrimonial que se diseña en los equipos electrónicos y eléctricos para protegerlos de disturbios o transitorios imponderables como descargas electrostáticas, interferencia electromagnética, o fenómenos naturales o artificiales y errores humanos por lo cual pudieran resultar dañados.

La tierra física es esencial en un cuarto de comunicaciones, ya que por éste medio se drena toda la energía estática que se produce en los equipos, así como de las personas. No contar con tierra produce que los equipos activos se quemen o dañen, muchas veces sin saber por qué pasa.

Se llama así porque literalmente la instalación eléctrica se conecta a la tierra, esto se hace mediante una varilla normalmente de cobre o aluminio, aunque puede ser cualquier metal y aleación que sea altamente conductivo.

En si la eficacia de la tierra eléctrica no cae en la varilla o su instalación que son relativamente fáciles de implementar, sino en el cableado eléctrico adecuado que hace que todas las cargas eléctricas no deseadas se dirijan hacia la tierra física.

Si no existiera la tierra física y cae un rayo en una instalación eléctrica toda la corriente recaería sobre los equipos eléctricos y se quemarían fácilmente.

De igual manera si una casa no tiene tierra física con el
tiempo los aparatos eléctricos se van fundiendo poco a poco debido a estar recibiendo pequeñas pero constantes cargas eléctricas, al igual que podrían dar descargas eléctricas a las personas cuando los toquen, y estas pueden llegar a ser muy peligrosas.

Objetivos de la Tierra Física

Proporcionar Seguridad a las Personas.

Proteger Infraestructura. de:

Equipos eléctricos y/o Electrónicos

Instalaciones. (Garantizando la operación de protecciones)

Estabilizar el Voltaje. (Establecer el potencial de referencia)

Disipar la corriente del rayo.

Limitar las sobretensiones transitorias. (Picos de Voltaje).

Drenar cargas estáticas.

Aumenta la vida de los equipos electrónicos y eléctricos

Disminuye las radiaciones que emiten los equipos electrónicos

Baja su temperatura de funcionamiento

Mejora los factores de potencia

Distorsión armónica

Ruido en equipo de audio

Aumenta la velocidad de trabajo, para los equipos.

Protegen zonas de alto riesgo o zonas con manejo de alto voltaje como edificios públicos o privados como hospitales, hoteles, cines, donde hay personas que pudieran resultar lesionadas sin el sistema de tierra física.

Atenuación de radiación de campos magnéticos al mejorar el efecto de apantallamiento en su blindaje.

Sistemas de tierra física

No todos los sistemas de puesta a tierra gozan de buena calidad y su durabilidad es escaza, otros tienen un rendimiento mínimo y hay que darles mantenimiento constantemente. En fin, existen algunos factores que deben considerarse al momento de adquirir un sistema de tierra fisca o pararrayos.

Por ejemplo, un sistema tradicional de puesta a tierra como los electrodos de varilla (varilla copperweld) presentan condiciones desfavorables para su desempeño como variables no controlables entre las que destacan la humedad, la temperatura del ambiente o el terreno, la época del año, etcétera, además su método de instalación y operación así como los materiales de construcción tienen un tiempo de vida corto y al ser un sistema bidireccional logra disipar corrientes de falla pero a la vez recibe impulsos electromagnéticos del subsuelo.

Electrodo

Entre los elementos que se deben usar para la instalación del sistema de tierra física destaca el electrodo, que por lo general es una pieza de metal, cobre la mayoría de las veces que debe ser resistente a la corrosión por las sales de la tierra, esta pieza va enterrada a la tierra a una profundidad variable para servir como el elemento que tendrá como función disipar la corriente a tierra en caso de alguna sobrecarga o falla de la instalación o incluso un rayo.

Sistemas convencionales de Tierra Física

Varilla

Este tipo de electrodo se forma por un perfil de acero galvanizado puede tener forma de cruz, t o ángulo recto.

Rehilete

Se forma de dos placas de cobre cruzadas, las cuales van soldadas. Es usado en terrenos donde es difícil excavar, ya que tiene un área mayor de contacto.

Placa

Se usa en terrenos con alta resistividad ya que tiene una gran área de contacto. Debe tener un área de por lo menos 2000cm cuadrados y un espesor aprox. de 6.4mm en materiales ferrosos y 1.52mm en materiales no ferrosos.

Electrodo en estrella

se utilizan en el campo porque por la longitud del cable se obtiene un valor de resistencia menor.

Malla

se forma armando una red de conductores de cobre desnudos y se mejora con algunos electrodos.

Electrodo de anillos

es un espiral de cable de cobre desnudo

Placa estrellada

placa con varias puntas en sus contornos, su ventaja principal es que ayuda a disipar la enría a través de sus puntas.

Electrodo de varilla de hierro o acero

estas varillas deben tener por lo menos 16mm de diámetro.

Electrodo de tubo metalico

es de acero o hierro y tiene que tener una cubierta de otro metal para que lo proteja de la corrosión, la tubería debe estar enterrada por lo menos 3 metros.

Electrodo de aluminio

el aluminio se corroe al estar en tierra por lo que no son permitidos y menos recomendados.

Electrodo empotrado en concreto

se debe encontrar en una cimentación enterrada y con una longitud de por lo menos 6m.

Electrodo horizontal

es un conductor de cobre desnudo enterrado en forma horizontal, la forma más utilizada es la línea recta, sin embargo, su excavación es costosa.

Electrodo profundo

se utiliza en terrenos donde hay mucha roca y se realiza una perforación profunda hasta las capas húmedas de la tierra porque la humedad aumenta la conductividad.

Electrodo químico

se le agrega alguna sustancia química al electrodo para aumentar la conductividad.

A medida que el consumo de electricidad aumenta en todo el mundo, también aumenta la necesidad de una tecnología segura con miras al futuro que ayude a proporcionar fiabilidad a las redes eléctricas. De hecho, el futuro de la sociedad actual depende de un suministro de electricidad eficiente y fiable.

Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es atraer un rayo ionizado del aire para conducir la descarga hacia tierra, de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones. Fue inventado en 1752 por Benjamín Franklin.

Las instalaciones de pararrayos consisten en un mástil metálico (acero inoxidable,
aluminio, cobre o acero) con un cabezal captador.

El cabezal

tiene muchas formas en función de su primer funcionamiento: puede ser en punta, multipuntas, semiesférico o esférico y debe sobresalir por encima de las partes más altas del edificio para evitar que una gran cantidad de carga eléctrica provoque daños, como incendios o incluso la muerte de animales o
personas.

está unido a una toma de tierra eléctrica por medio de un cable de cobre conductor.

La toma de tierra se construye mediante picas de metal que hacen las funciones de electrodos en el terreno o mediante placas de metal conductoras también enterradas.

un pararrayos protege una zona teórica de forma cónica con el vértice
en el cabezal; el radio de la zona de protección depende del ángulo de apertura de cono, y éste a su vez depende de cada tipo de protección.

Las instalaciones de pararrayos se regulan en cada país por guías de
recomendación o normas.

Sistema de protección pasivo

Es un sistema de protección que no realiza ningún tipo de acción previa a la caída del rayo, su funcionalidad se ejecuta cuando cae un rayo en la estructura encargándose de conducir y disipar la energía del rayo hasta la toma de tierra.

Sistema de protección activo

Realiza una acción previa a la caída del rayo, el sistema de cebado emite una ionización creando una descarga de retorno a la nube canalizando y dirigiendo el rayo a un punto seguro y
preparado para su descarga.

Ventajas

Protección no solo de la estructura sino también de sus alrededores o zonas abiertas.

Facilidad de instalación, reduciendo el precio de mano de obra.

Menos impacto visual; al tener una instalación menos voluminosa, el edificio protegido no resulta alterado estéticamente de forma importante.

Aislamiento de goma siliconada para pararrayos

Los pararrayos de alto rendimiento juegan en ello un papel imprescindible. El aislamiento de goma siliconada (SR: Silicone Rubber) para envolventes de pararrayos muestra excelentes características cuando se forma una capa de contaminación.

Ni la lluvia ni el polvo pueden causar cebados de arco, lo que es un factor significativo en la fiabilidad de un descargador.

Los pararrayos con envolvente de goma siliconada mantienen sus características de aislamiento durante toda su vida útil.

Goma siliconada: no hay ningún material aislante comparable Hidrofobicidad fiable a largo plazo, muy resistente a radiaciones UV Alta rigidez dieléctrica Retardante de llama

Larga vida útil

Aproximadamente un 50 % más ligero que la porcelana No tóxico y ecológicamente sostenible

Sólido y resistente, inmune en general al vandalismo.