Instalación eléctrica�Guía de cálculo��(anteproyecto para vivienda)

• Pedro Jesús Villanueva Ramírez
• Lic. Arquitectura
• Depto. Tecnología y Producción
• UAM-X
• 20-I y 20-P

Contenido

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En el proyecto de cualquier instalación eléctrica de alumbrado o fuerza es conveniente tomar en consideración que debe cumplir con los siguientes requisitos:

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CAPACIDAD.- En general cada sistema eléctrico debe estar diseñado, para satisfacer la demanda de servicio que se preste y considerar también el pronóstico de carga para ampliaciones futuras, esta medida es conveniente y necesaria en algunos casos debido a que el uso de la electricidad tiende a incrementarse en forma general en todo tipo de edificios.

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FLEXIBILIDAD.- Dependiendo del tipo de instalación eléctrica que se trate, se debe proyectar para que tenga una flexibilidad adecuada para la distribución de circuitos y para el entubado y alambrado, por lo dependiendo de la localización física de los elementos de la instalación por alimentar, se debe procurar que permita hacer cambios o modificaciones en la instalación sin que esto represente problemas técnicos complejos o gastos excesivos por las modificaciones.

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ACCESIBILIDAD.- Cualquier instalación eléctrica, en forma independiente de las salidas y aparatos por alimentar, se debe proyectar en forma tal que sea accesible en su instalación, manteniendo el servicio en general.

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CONFIABILIDAD.- Dependiendo de la naturaleza de la instalación, ya sea un edificio, industrial, almacén, casa habitación , hospital, varía el grado de seguridad en el suministro de la energía eléctrica, entendiéndose éste desde el punto de vista de planeación como la probabilidad de que éste un determinado tiempo dentro de servicio esto en forma independiente de la garantía o confiabilidad que se tenga en el suministro de la energía eléctrica por parte de las compañías suministradoras. Esto trae como necesidad el estudio de varias alternativas de soluciones posibles, considerando la contabilidad de cada una de ellas y desde luego la influencia que cada solución tiene en el aspecto económico.

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En la primera aproximación de un proyecto es necesario analizar el sistema el eléctrico desde el punto de vista general que considere características del tipo de construcción como son dimensiones generales, si es de uno o varios niveles, altura de oficinas, salas, naves, etc.

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Otro aspecto preliminar que afecta el diseño y el procedimiento a seguir, es el aspecto del suministro de la energía eléctrica en cuanto a las características que tenga. El suministro de energía eléctrica en nuestro país se hace generalmente por la compañía suministradora única que es la Comisión Federal de Electricidad. Por lo que se deben conjugar las características de la energía eléctrica que se compara con las características del equipo a instalar, esto es, la frecuencia, niveles de voltaje, etc. En algunos casos la distribución de la energía dentro de un área considerable requiere de comparar la energía y distribuirla internamente mediante sistemas de distribución y es frecuente encontrar diferentes niveles de voltaje en estos casos, por lo que se requiere el uso de

subestaciones para la distribución.

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Introducción

Una instalación eléctrica residencial es un conjunto de obras e instalaciones realizadas con el fin de hacer llegar electricidad a todos los aparatos eléctricos de una casa habitación.

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El anteproyecto de una instalación eléctrica residencial es el paso “previo” a la elaboración de un plano formal, es por decir así un borrador bien hecho del proyecto de la instalación, de tal manera que inmediato a su realización pueda elaborarse el plano con toda seguridad después de haberse cubierto -y aprobado- todos los requisitos administrativos y de orden técnico que dictan las diferentes instancias oficiales a las que se acudiera.

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Claro esta que también es indispensable considerar la normatividad. En este punto la norma que rige las instalaciones eléctricas residenciales, comerciales e industriales, entre otras, es la NOM-001-SEDE-2018, la cual contempla los requerimientos técnicos y de seguridad que deben considerarse en el diseño y construcción de las instalaciones eléctricas, con la finalidad de ofrecer las condiciones adecuadas de seguridad para las personas y sus propiedades.

Introducción

El anteproyecto de instalación eléctrica residencial incluye la solución del esquema de la instalación eléctrica, el cuadro de simbología, el cuadro de cargas, el o los diagramas unifilares y el diagrama de conexiones.

En general, basándose en el Código de Edificación de Vivienda (CONAVI2010) y el Manual de Proyecto Estructural e Ingenierías del INVI los pasos a seguir para realizar un anteproyecto de instalación eléctrica residencial son:

1. Llevar a cabo la distribución espacial, así como sus medidas (largo, ancho, alto). Para esto, basándose en las plantas arquitectónicas, calcar el contorno (a eje) de los espacios respetando la escala de dibujo y, posteriormente, acotar las dimensiones (largo y ancho) de cada uno de estos espacios y etiquetar cada uno de estos. Hacer esto para la PB y demás plantas tipo.
2. Acometida – ubicación y tipos. La acometida es la derivación de cables eléctricos, desde la red de distribución urbana que proporciona la CFE, hasta la protección principal o medidor de energía de la edificación o propiedad donde el usuario utilizará la energía eléctrica. Lo anterior permite interpretar que la conexión de la acometida se divide en un lado exterior que proporciona CFE y un lado interior, proporcionado por el propietario de la vivienda. El servicio a una edificación se proporciona a un voltaje de 127 a 220 Voltios

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Partes de una acometida eléctrica

Lado exterior

1. Transformador eléctrico
2. Mufa

Lado interior

3. Tubo conduit
4. Cable eléctrico THW
5. Cable desnudo AWG
6. Tierra física
7. Interruptor termomagnético
8. Interruptor de fusibles

Fuente:https://es.wikipedia.org/wiki/Acometida#/media/File:ACOMETIDA_MONOFASICA.svg)

Tipos de acometida

La acometida por su forma de instalación se puede dividir en: Aérea, subterránea

Fuente: Medición al inicio de la acometida para servicios bifásicos. CFE.

Esquemas de una acometida eléctrica monofásica aérea en baja tensión.

Verificar si la acometida es subterránea o área. Sí es aérea, tomando de referencia la fachada principal (fachada de acceso) ubicar el poste desde el cual se dará el servicio, y sí es subterránea, ubicar el registro de CFE más cercano. En ambos casos, se debe considerar una distancia de 35 metros como máximo entre el poste o registro, respectivamente, y la preparación de la acometida.

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Acometidas aéreas: A fachada, Murete y Barda. Fuente: Medición al inicio de la acometida para servicios monofásicos. Especificación CFE DCMIA100

Acometida aérea: Se refiere a la conexión del servicio eléctrico con la entrada de cables de CFE, que se hace por lo alto de la construcción, utilizando una mufa y tubo. Esta puede ser por muro de la fachada de acceso, muro de colindancia y por columna.

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Acometida subterránea: Es la conexión del servicio eléctrico con CFE, que se hace por debajo de la construcción desde un registro o pozo de visita. Esta puede ser por muro o por columna.

Cable Fase

Cable Neutro

Acometidas subterráneas: A fachada y Murete. Fuente: Medición para acometidas monofásicas. Especificación CFE DCMBT100

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3. Llevar a cabo una distribución de lámparas (luminarias). Hay métodos de cálculo que permiten conocer la distribución adecuada de las luminarias de los espacios interiores de una edificación, sin embargo, para ello se necesita conocer diversos conceptos que se deben considerar como el tipo de iluminación: directa, indirecta, semi-directa, difusa, entre otras, el tipo de lámpara, su distribución de intensidad luminosa, sus características y propiedades ópticas como iluminancia, luminancia, flujo luminoso, potencia, etc., además de la función del espacio, el ángulo de apertura del haz de luz y de la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo y más; tópicos que se estudian en un curso específico de iluminación artificial o de alumbrado.

¿Cuánta luz se necesita para iluminar una habitación?

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

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3.a. Introducción al Estudio de iluminación artificial

Emplazamiento de luminarias

Para espacios pequeños como los que se presentan usualmente en la vivienda de interés social, popular y, en algunos casos, de interés medio, quizás solo se necesite una sola lámpara para iluminar el recinto (como se menciono, esto dependerá de varios factores a considerar como el flujo luminoso de la lámpara y la iluminancia del recinto, pero para lámparas incandescentes o de las llamadas ahorradoras de energía, esta consideración es suficiente).

En este caso, sí el espacio es de forma cuadrada, rectangular o cualquier forma geométrica cuyo centroide coincide con el centro, se recomienda colocar la lámpara en dicho punto.

Sí el área del recinto es un poco mayor, se recomienda colocar 2 luminarias. Sí el espacio es rectangular estos deben distribuirse a lo largo, teniendo una misma separación entre las luminarias. Es importante tomar en cuenta que las luminarias próximas al muro necesitan estar más cerca para iluminarlo (normalmente la mitad de la distancia entre luminarias). Para ello, considerando lo anterior se puede aplicar las siguientes ecuaciones generales para el emplazamiento de las luminarias, tanto en dirección horizontal como en dirección vertical. Es importante aclarar que esto solo aplica para formas rectangulares, sin embargo para formas compuestas, como la L, C, H, se puede descomponer en n rectángulos necesarios.

En las siguientes imágenes se muestran algunos ejemplos de emplazamiento de luminarias en forma rectangular, así de algunas distribuciones en formas compuestas

* Para espejos de baño y mesas de estudio se refiere únicamente al área de la mesa y el área cercana al espejo. No es la cantidad de luz para toda la estancia, es sólo la luz para una zona muy concreta de 1 m2 o menos cantidad.

Iluminancias típicas en vivienda. Fuente: Elaboración propia

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

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A continuación se muestra la clasificación de las lámparas y una comparativa entre la potencia (en watts) de las lámparas tradicionales y las de tipo led.

Fuente: https://www.barcelonaled.com/blog/informacion-led/que-bombilla-led-elegir-para-sustituir-a-las-tradicionales/

Fuente: Elaboración propia

3.a. Introducción al Estudio de iluminación artificial

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

4. Uso de la simbología estandarizada. Tanto para la distribución de las lámparas y colocación de los demás componentes eléctricos en cada uno de los espacios que comprende la vivienda se deben emplear los símbolos correspondientes en un esquema de la planta arquitectónica. Para esto se aconseja utilizar una simbología lo más estandarizada posible como la indicada en la norma NMX-J-136-ANCE-2007. Sin embargo si no se encuentra algún símbolo que identifique algún componente eléctrico, entonces es valido (inclusive legal) dibujar uno propio; solo es necesario agregar en el cuadro de símbolos, al lado derecho del símbolo, la sigla NE, que significa No Estandarizado, o bien: NS, Not Standard. A continuación se muestra la simbología propuesta por la ANCE y de otra fuente de consulta.

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Símbolos establecidos en la norma NMX-J-136-ANCE-2007

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Simbología descrita en el libro: Instalaciones eléctricas práctica. 12va ed. 2005. Autor: Diego Onésimo Becerril L.

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

5. Ubicación de apagadores y tomacorrientes. A partir del estudio de consumo eléctrico y la distribución de lámparas (luminarias) mediante el uso de los símbolos, ubicar los apagadores y tomacorrientes, también conocidos como contactos o enchufes (en la NMX-J-136-ANCE-2007 se le llama Receptáculo). También se aconseja emplear los símbolos estandarizados.

En este punto, antes de continuar con el proceso de anteproyecto, es conveniente hacer un paréntesis para describir las cuatro partes básicas de un circuito eléctrico que todo aparato eléctrico necesita para funcionar. Estas son: 1) Una fuente de energía eléctrica que pueda forzar el flujo de electrones (corriente eléctrica) a fluir a través del circuito. 2) Conductores que trasporten el flujo de electrones a través de todo circuito. 3) La carga, que es el dispositivo o dispositivos a los cuales se suministra la energía eléctrica y 4) Un dispositivo de control que permita conectar o desconectar el circuito.

La carga puede estar representada por una amplia variedad de dispositivos como lámparas, aparatos eléctricos y electrodomésticos, motobombas, entre otros que para su funcionamiento requieren de dos cables para su conexión; uno de ellos lleva la corriente o fase y el otro es llamado neutro o tierra. Por ejemplo, en el caso de una lámpara se conecta el cable neutro directamente, y la fase se lleva hasta el interruptor o apagador y desde allí se lleva el cable con corriente a la lámpara, el cable que va del interruptor a la lámpara se llama regreso de fase. Cuando el interruptor (apagador) está en posición abierto no hay circulación de corriente o flujo de electrones; la circulación de corriente por los conductores ocurre cuando se cierra el interruptor. Por tanto, los apagadores son componentes eléctricos cuya función es suministrar energía eléctrica a un aparato, equipo o motor para que funcionen.

Los apagadores generalmente se colocan en muro y estos se pueden clasificar en:

• Apagadores de polaridad sencilla, más conocidos como apagadores sencillos: Éstos tienen dos terminales (es por ello que también se les conoce como apagadores de 2 vías) de tornillo y son usados para controlar lámparas en un solo lugar. Estas pueden ser de doble o triple pastilla.

apagadores sencillos. Fuente: https://instalacioneselctricasresidenciales.blogspot.com/2010/01/3-tipos-de-apagadores-de-pared.html y Portal Amazon.

Fuente: Portal Amazon

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Los apagadores deben colocarse estratégicamente; por ejemplo en recámaras se aconseja que los apagadores sencillos se coloquen a la entrada. Si se colocan apagadores de 3 vías, uno de ellos se colocará a la entrada de la recámara y otro en donde estará la cabecera de la cama. En las escaleras, igualmente se recomienda colocar apagadores de 3 vías, uno de ellos ubicado en la PB y el otro en el nivel superior. En los baños se colocarán a la entrada (ya sea por dentro o fuera) y tener un apagador sencillo exclusivo para la lámpara tipo arbotante ubicada arriba del lavabo. De igual manera, se recomienda iluminar los patios, jardines y, en general, espacios exteriores mediante arbotantes o de algunas otras luminarias que sean para exterior.

• Apagadores de tres vías, también conocidos como apagadores de 3 vías, tienen tres tornillos, sirven para controlar un juego de lámparas en dos diferentes lugares. Cabe decir que los apagadores siempre deben ser instalados en pares. Estos tipos de apagadores también pueden configurarse de 2 o más pastillas. la conexión se hace de forma similar al apagador de 2 vías, es decir, se conecta el neutro directamente a la lámpara y la fase se lleva a uno de los apagadores. Es importante aclarar que este tipo de apagadores tiene tres polos por lo que la fase debe de conectarse en el polo del centro; en los polos de los extremos se conectan cables que comunican con el otro apagador, los cuales también se conectarán con los polos extremos, y el polo central del interruptor 2 se conecta a la lámpara.
• Los apagadores de cuatro vías tienen cuatro tornillos y son usados en combinación con un par de apagadores de tres vías para controlar juegos de luces de tres o más localizaciones.

Apagadores de 3 vías. Fuente: https://instalacioneselctricasresidenciales.blogspot.com/2010/01/3-tipos-de-apagadores-de-pared.html y

Apagadores de 4 vías. Fuente: https://instalacioneselctricasresidenciales.blogspot.com/2010/01/3-tipos-de-apagadores-de-pared.html

Conexión apagador de 3 vías. Fuente. Elaboración propia

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Los contactos (tomacorrientes) deben colocar buscando abarcar todas las necesidades posibles de alimentación de energía, además de considerar el posible uso de artefactos eléctricos que necesiten mayor voltaje o amperaje. Por ejemplo para la cocina se aconseja colocar tomacorrientes dobles polarizados a la altura de la barra de cocina, los cuales deben ser de 120 V de 20 o 30 amperes, pero también pueden ser de 220 V a 20 o 30 amperes, en casos especiales en el que el electrodoméstico lo requiera como el caso del horno eléctrico o de microondas. Otros casos de este tipo son la motobomba, ya sea para la cisterna o para bañeras o la secadora de cabello o la lavadora. Para los demás electrodomésticos, en los espacios, se utilizan tomacorrientes sencillos o dobles a una altura promedio de 30 cm a partir del piso de 120 V, 20A. Cabe decir que existen contactos de falla a tierra, de 1.5A, 4A y 10 A, que se deben colocar el lugares que haya humedad.

Los contactos se pueden dividir en 2 grandes grupos.

Por uso pueden ser: residencial comercial o industrial.

Por su nivel de protección, se clasifican en:

• contactos polarizados o contactos simples: tienen 2 ranuras, una de ellas es más ancha respecto a la otra, destinada para el cable neutro y la otra ranura es para el cable de fase.
• contactos aterrizados: además de tener las mismas ranuras que el contactos sencillos, también tienen un orificio que está conectado al cable de tierra física, que no forma parte del circuito de corriente.
• contactos para espacios exteriores: pueden ser polarizados o aterrizados a tierra, integrados a una caja metálica que tiene una o dos tapas del mismo material que sirven para proteger los contactos de agentes externos como polvo, lluvia, insectos, entre otros.
• contactos para piso: éstos están aterrizados a tierra, que, igualmente, están integrados a una caja metálica para evitar la contaminación de agentes externos.

*, **Fuente: https://uapa.cuaieed.unam.mx/sites/default/files/minisite/static/a5795037-2834-4079-b9aa-265963d70213/Tipos-de-Contactos-Usados-para-Instalaciones-Electricas/index.html

Fuente: Izq. Mercado libre. Der. *

Fuente: Izq. Mercado libre. Der. **

Fuente: Izq y Der. Mercado libre

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

6. Ubicación del centro de cargas e interruptor de seguridad. Posteriormente a la ubicación de la acometida, las luminarias, apagadores y tomacorrientes y, antes de llevar a cabo la propuesta de conexión de estos (paso 7), se deben ubicar el centro de carga e interruptor de seguridad.

1.- Acometida

2.- Medidor

3.- Interruptor Principal

4.- Centro De Carga

N / T.- A la varilla de tierra física (Neutro aterrizado)

Detalle de una línea de acometida bifásica

i.- Acometida: como ya se comentó, la línea acometida son los cables eléctricos que van desde poste o registro que dará el servicio (donde se hace llegar la electricidad) hasta una edificación. Para más detalle, ver en este material díctico el paso 2 del proceso de anteproyecto de una instalación eléctrica.

Fuente: Propia

Fuente: https://electrotecnicocr.wordpress.com/tag/capacitacion/

En los baños, se deben instalar muy cerca del lavabo, generalmente a unos 20 cm. Para la conexión de aparatos portátiles, los contactos deben tener una capacidad nominal de cuando menos 15 amperes

En resumen, para viviendas, en el esquema en planta, primero se ubican los apagadores que son los que van a interrumpir el paso de corriente a las lámparas. Estos deben instalarse en un lugar muy visible. Posteriormente se colocan los contactos, considerando una distancia continua mínima entre ellos de 1.80 m y no debe ser interrumpida por puertas y ventanas. En cocinas se deben instalar cuando menos dos contactos de 20 amperes.

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

ii.- Medidor: Es el dispositivo instalado por la compartía suministradora del servicio (en México este servicio lo da la Comisión Federal de Electricidad [CFE]) pata registrar el consumo de electricidad (en kw/hr) que se haga en el predio y según se requiera puede ser para alta o baja tensión. En el caso que el suministro sea en baja tensión pero de tipo trifásico, CFE puede decidir, poner un medidor, por cada fase o colocar uno de tipo trifásico

iii.- Interruptor general: Dispositivo de seguridad que permite abrir y cerrar un circuito eléctrico. Su función principal es proteger al cableado de los circuitos alimentadores de una sobrecarga. Este dispositivo puede ser de cuchillas y fusibles o térmicos o de interruptores termomagnéticos. Estos 2 últimos son los más utilizados actualmente ya que son los más recomendados por la CFE. Para viviendas de interés social, popular, media e, inclusive, residencias pequeñas por lo general se utilizan cajas de seguridad NEMA 1, ND NEMA 1, o LD.

También conocidos como de seguridad, son interruptores de navaja con puerta y palanca exterior para la operación del interruptor.

Medidores proporcionados por la CFE. Izquierda: Medidor analógico. Medio: Medidor digital. Derecha: Carcasa

Fuentes: Izq. https://decisiones.com.mx/pais/mexico/incrementara-costo-de-luz-en-noviembre/. Medio. https://www.e-xxi.com/index.php/blog/15-e-xxi-blog/106-desplaza-cfe-medidor-digital-ahora-sera-por-internet. Der. Mercado libre

Catalogo de distribución y control Eaton´s. Fuente: https://euroelectrica.com.mx/wp-content/uploads/2018/12/Distribucion_y_Control_2018.pdf

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

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iv. Centro de carga: Dispositivo utilizados para la protección, distribución e interrupción de cargas eléctricas y/o alumbrado dentro de la edificación, este dispositivo debe indicar el número de circuitos lo que ayuda en caso de tener algún problema en uno de los circuitos, no tener que dejar de nutrir de electricidad las otras áreas de la construcción), la capacidad «leí interruptor termo magnético, y las salidas.

A la varilla de tierra física (Neutro aterrizado: Es un sistema de protección de todas las instalaciones eléctricas, consiste en enterrar en el subsuelo una varilla de cobre para dispersar cargas eléctricas accidentales, como la de los rayos, que pueden provocar la muerte del usuario. Esta varilla debe ser para una resistencia máxima de 25 Ohms, 16 mm de diámetro y 2.44 m de longitud, como mínimo, según el artículo 250 de la NOM-001-SEDE. (ver esquemas en el paso 2 del proceso de anteproyecto de este material didáctico).

Catalogo de distribución y control Eaton´s. Fuente: https://euroelectrica.com.mx/wp-content/uploads/2018/12/Distribucion_y_Control_2018.pdf

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Puesta_a_tierra

Neutro y tierra física

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

7. Propuesta de conexión del circuito alimentador y circuitos derivados e indicación de la colocación de las canalizaciones (tuberías).

a). El circuito alimentador es el conjunto de elementos eléctricos que conecta el medidor al Interruptor general y que se conoce como circuito alimentador general; del interruptor general al centro de cargas, conocido como circuito alimentador de carga. Dependiendo del tipo de conexión, serán el número de conductores, esto es, para monofásica, 1 fase, 1 neutro, bifásica, 2 fases y 1 neutro o la conexión trifásica que Incluye 3 fases y un neutro, además del cable de protección (tierra física).

En este punto es conveniente comentar que todos los circuitos que se montan en una edificación como en el caso de una vivienda, se alimentan mediante conductores, la fase que es el conductor por el que entra la corriente eléctrica a los distintos puntos de luz y tomas de corriente de la instalación y el neutro, que cierra el circuito, permitiendo la vuelta de la corriente desde los puntos de las lámparas y tomas de corriente. La corriente alterna que transportan para vivienda es de 120 V y 127 V (CDMX). No olvidar, que estos conductores deben estar acompañados del conductor de tierra que es el conductor que normalmente no lleva corriente si el circuito eléctrico funciona correctamente. Está conectado a la red de tierra de la edificación, y sirve para desalojar posibles fugas o derivaciones de corriente hacia los electrodos de tierra. También es conveniente conocer que los circuitos se pueden conectar en serie, en paralelo o mixto.

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Cabe señalar que en el esquema, el orden en el trazo de los circuitos alimentadores y derivados y de la canalización es indistinto; esto es, se puede iniciar primero con los circuitos y después con la canalización o viceversa. Esto no altera el proceso del anteproyecto de instalación eléctrica. Sin embargo, tomar en cuenta que en una instalación eléctrica, primero se instala la canalización y, a través de un cable guía, se introducen los cables o alambres. Por otro lado, para en el cálculo de instalación eléctrica, primero se calcula el número de conductores y su calibre, para, después proponer el diámetro y material de la canalización

Fuente: https://iguerrero.wordpress.com/2008/11/28/topicos-de-instalaciones-electricas-45/comment-page-3/

N

N

TF

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

b). En el anteproyecto se debe trazar las curvas que indican las tuberías/canalizaciones por donde se realizará el cableado de la Instalación Eléctrica. Iniciar agregando la simbología de la acometida, medidor, Interruptor de seguridad y Centro de carga. Los alimentadores principales -si es posible- se colocan por el centro y a lo largo de toda la residencia hasta el fondo. Es necesario evitar curvas pronunciadas y exceso de las mismas y evitar canalizaciones dobles en “chalupas”. Se debe indicar la colocación de calibre, número de conductores y capacidades de fusibles e interruptores termomagnéticos. Cabe decir que La motobomba de la cisterna debe estar conectada preferentemente a un circuito independiente.

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Cada canalización debe especificar el número de conductores y su calibre, además los diferentes diámetros de tubería a utilizarse (mínimo 3/4″), por lo que dichas indicaciones deben estar soportadas por el cálculo correspondiente, basado en cualquiera de los métodos existentes. Para esto, primero es necesario conocer diferentes tipos de corriente eléctrica.

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Se clasifican según el tipo de material con que son fabricadas: Metálicas y no metálicas (PVC- Policloruro de vinilo). A su vez se subdividen en rígidas y flexibles.

Los circuitos derivados constituyen la última parte del anteproyecto de instalación eléctrica. Su función es el de llevar la energía desde el centro de cargas hasta el último elemento conectado a él mediante diversos circuitos con el propósito de independizar cada una de ellos. Se caracterizan por ser el último elemento de la instalación que tiene un dispositivo de protección contra sobre corrientes. Entre las varias clasificaciones de los circuitos, de acuerdo al servicio que estos prestan, se dividen en:

• Circuitos de iluminación artificial, también conocido como de lámparas o de alumbrado: son los circuitos utilizados para alimentar las lámparas de uso general y algunos aparataos eléctricos de poca potencia, conectados directamente o por medio de tomacorrientes (contactos).
• Circuito de Tomacorrientes, es utilizado para alimentar a los artefactos portátiles de poco o mediana potencia. Los artefactos se conectan por medio de tomacorrientes y enchufes.

Tubo metálico, rígido y flexible. Fuente: https://www.espaciohonduras.net/canalizaciones-electricas-tipos-y-usos

Tubo de PVC, rígido y flexible. Fuente: https://www.adsmexicana.com/tuberia-telecom-pead-corrugado-aplicacion-subterranea-ads-mex/

Sistema monofásico. Elaboración propia

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Como ya se comentó, los circuitos eléctricos se conectan en distinta manera. En la instalación eléctrica de una vivienda normalmente se utiliza el circuito tipo paralelo, sin embargo también esta los circuitos en serie y mixta. Antes de describirlas, primero se explicará que es un circuito eléctrico y las partes que lo componen

Se puede definir como el conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica. Para que pueda pasar la corriente eléctrica (electrones) por el circuito, este debe estar cerrado.

Los elementos que intervienen en un circuito en general son de conducción que son los conductores de la instalación que pueden ser alambres o cables; de consumo, que puede ser cualquier equipo o aparato que consuma electricidad; de control que son aquellos que permitan encender o apagar cualquier aparato eléctrico; y de protección que son los Interruptor de seguridad como cajas de cuchilla, centro de carga, entro otros.

Fuente: https://www.areatecnologia.com/electricidad/circuitos-electricos.html

Los componentes de un circuito eléctrico son:

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• Generador: produce y mantiene la corriente eléctrica por el circuito. Es la fuente de energía, como por ejemplo las baterías (generadores de corriente continua) o los alternadores (generadores de corriente alterna).
• Conductor : es por donde pasa la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito. El material de los conductores usualmente son de cobre o aluminio y pueden ser cables o alambres.
• Receptor: Es el elemento que transforma la energía eléctrica. Por ejemplo las lámpara transforma la energía eléctrica en energía luminosa, los radiadores en energía de calor, los motores en energía de movimiento, etc.

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Además de estos componentes básicos, en el circuito eléctrico también se tiene el elemento de control que permite dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito. Como ejemplo de este componente estan los interruptores, pulsadores, entre otros. El elemento de seguridad que protege el circuito y a las personas cuando hay peligro como cuando la corriente es muy elevada y puede haber algún riesgo.

Circuitos en serie, paralelo y mixto

Proceso del Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Circuitos en serie, paralelo y mixto

• Circuito básico o de un receptor: En este circuito solo se conecta un solo receptor: lámpara, motor, timbre, etc. que consume toda la corriente eléctrica ofrecida por el generador que es el que proporciona la corriente eléctrica. Para abrir o cerrar el circuito eléctrico se necesita un interruptor

Fuente: https://www.espaciohonduras.net/instalaciones-residenciales/circuitos-electricos

• Circuito en serie: En este circuito el receptor se conecta uno a continuación del otro, es decir, el final del primer receptor con el principio del segundo y así sucesivamente. Esto presenta ocasiona que los receptores (por ejemplo, lámparas) no reciban la misma corriente eléctrica, siendo el primer receptor el que reciba más y el último receptor, menos. Por ejemplo en un circuito en serie de 3 lámparas, la primera brillara con más intensidad que la segunda lámpara y esta brillará con más intensidad que la tercera, siendo esta última la de menos brillo.

• Circuito en paralelo: En este circuito cada receptor se conecta uniendo, por un lado, su entrada con cada una de las entradas de los demás receptores involucrados en el circuito, y por el otro lado, su salida con cada una de las salidas de los demás receptores. Esta conexión ocasiona que cada receptor tenga la misma corriente eléctrica. Retomando el mismo ejemplo de un circuito con 3 lámparas, pero en este caso conectados de forma paralela; cada una de las 3 lámparas brillarán con la misma intensidad. Por esta razón este tipo de circuitos son los más utilizados en una instalación eléctrica residencial.

• Circuito mixto: Este tipo e circuitos combinan los circuitos en serie y paralelo. Cabe aclarar que estos circuitos deben tener más de 2 receptores, ya que si tuvieran solo 2 receptores, estarían en el caso de ser o un circuito en serie o en paralelo. Además al tener el circuito una parte en serie, ocasionara que ciertos receptores tengan menos corriente eléctrica que otros. Solo los receptores conectados en paralelo tendrán la misma corriente eléctrica.

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Conexiones de lámparas

Conexiones de apagadores

En paralelo

Conexiones de lámparas con apagadores sencillos

Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

A continuación se presentan diversas conexiones considerando los apagadores y contactos, tanto, independientes, en paralelo como en serie, así como un ejemplo de aplicación.

Diversos tipos de conexiones

Fuente: Propia

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Conexiones de lámparas con apagadores de 3 y 4 vías

F

V1

V2

Independiente

Conexiones de lámparas con apagadores y contactos

En paralelo

Anteproyecto de instalación eléctrica residencial

Diversos tipos de conexiones

Fuente: Propia

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Cálculo del calibre de los conductores

Para el cálculo exacto del calibre de los conductores eléctricos, deben tomarse en consideración principalmente la corriente por transportar y la caída de tensión máxima permisible según el caso.

Es necesario tener conocimiento de las fórmulas correspondientes a los cuatro sistemas para el suministro de energía eléctrica; para la interpretación de dichas fórmulas, se dan a continuación las literales empleadas.

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​

DIFERENTES TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA

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Sistema Monoico a 2Hilos ( 1 F 2 H ) - Fase y neutro -

Se utiliza en Instalaciones eléctricas de alumbrado y contactos, cuando todas las cargas son monofásicas y la carga total Instalada no es mayor a 4,000 wts, que multiplicado por un factor de demanda de 0.6 se obtiene una demanda máxima de 2 wts.

Fórmulas para el cálculo de conductores en este sistema:

Sistema Monofásico a 2 Hilos o Bifásico; ( 2 F 3H, 2 Fases y 1 neutro )

También conocido como sistema bifásico, e utiliza en instalaciones de alumbrado y contactos sencillos, cuando todas las cargas son monofásicas y la carga total instalada es mayor de 4,000 wts pero menor de 2000 x 0.6 = 4,800 wts., que repartido en 2 circuitos derivados corresponden a 2,400 wts.

Fuente: Propia

Fuente: Propia

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Fórmulas para el cálculo de conductores en este sistema:

Por corriente

7.a. Cálculo del calibre de los conductores

Sistema trifásico a 3 Hilos de Corrientes o Trifásico (3 Fases 3Hilos )

Utilizado solamente en los siguientes casos:

- En instalaciones eléctricas en las que se dispone únicamente de cargas trifásicas, independientemente de la carga total instalada.

- En alimentaciones generales o derivadas que proporcionen la energía eléctrica o cargas trifásicas.

- Para suministrar energía eléctrica a instalaciones con servicio contratado en alta tención.

- En redes de distribución primaria a tensiones de 13,200 ó de 20,000 volts entre fases.

- En líneas de trasmisión a tensiones entre fases mayores de 20,000 volts.

Fuente: Propia

CAPACIDAD DE CORRIENTE EN AMPERES SECCIONES EN mm.² y cm.

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Cálculo del calibre de los conductores

Áreas de los conductores, tipos TW y THW en mm2 y Diámetro del Tubo Conduit

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Cálculo del calibre de los conductores

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Ejemplo de aplicación

Calcular la corriente, calibre de los conductores eléctricos con aislamiento tipo 1W y diámetro de la tubería Conduit pared delgada para alojar los alimentadores generales, si en una instalación eléctrica se tiene una carga total instalada de 3,800 watts, resultado de sumar sus cargas parciales monofásicas( alumbrado y contactos).

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DATOS

W = 3,800 Watts

En = 127 Volts

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SOLUCION

Como sólo son cargas monofásicas y la suma total no sobrepasa el valor de 4000 watts, el sistema escogido debe ser un monofásico a dos hilos (1 fase - 1hilos), por tanto se tiene:

Cuando no se da el factor de potencia (f. p. o CosΦ) como dato, se supone un valor que normalmente varía de 0.85 a 0.90, ya que en ningún caso la carga total instalada es puramente resistiva.

Como en ninguna instalación eléctrica se utiliza la carga total instalada en forma simultánea, es aplicable un FACTOR DE­ UTILIZACION F.U .o FACTOR DE DEMANDA F.D., que varía de

0.6 a -0.9 (del 60 al 90%).

Para este caso en que no se especifica si­ se trata de una casa habitación, comercio, oficinas, etc., se aplicará un F.U . = F.O.= 0.70,en consecuencia, al multiplicar la corriente calculada por 0.70, se obtiene l a corriente máxima efectiva, conocida corno corriente

corregida lc.

lc = 35.20 X 0.70 = 24.64 Amp.

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Para una corriente de 24.64 Amp. , se necesitan conductores eléctricos con aislamiento tipo TW calibre # 10 que transportan­ hasta 30 Amp. en condiciones normales (ver tabla No. 2 ) .

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Dos conductores sólidos calibre # 10 (alambres), ocupan una área total de 27.98 mrn2 según la tabla No. 6.

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Tomando en consideración el factor de relleno en los tubos­ cónduit (40% de su área interior según l a tabla No.4), DOS con­ ductores calibre # 10 deben alojarse en tubería c6ndui t pared delgada de 13 mm. de diámetro ya que de ésta pueden ocuparse hasta 78 mm 2

Cálculo del calibre de los conductores

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Ejemplo de aplicación

del proceso de Anteproyecto de Instalación Eléctrica residencial

Ejemplo: Siguiendo los pasos descritos anteriormente, llevar a cabo el anteproyecto de instalación eléctrica de la vivienda de un nivel mostrada en las imágenes de abajo, considerando un servicio monofásico con carga hasta 5 kw en baja tensión, área urbana

SOLUCIÓN

Paso 1. Se realiza el trazo de los espacios interiores. Este trazo se recomienda que sea a ejes.

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​

​

​

Paso 2. La ubicación de la acometida, así como de los interruptores y centro de carga, considerando que el poste que dará el servicio eléctrico será en la esquina inferior derecha.

Ubicación de la acometida

SOLUCIÓN

Paso 3.

Distribución de lámparas.

A partir de la aplicación de la fórmula para obtener el flujo luminoso (Fl) de un modelo de lámpara ya elegida y considerando el área de la habitación y su respectiva iluminancia (Em), se obtendrá el número de lámparas necesarias en cada habitación.

Se considera para este ejemplo una lámpara marca PHILLIPS LUXSPACE 2 COMPACT LOW HEIGHT - 840 blanco neutro con un flujo luminoso (Fl_lámp) de 2,200 lm y una potencia: 14.8 watts = 15 w.

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Para las iluminancia de cada habitación se tomará el promedio entre el valor mínimo y máximo:

ii

i

iii

a

iv

SOLUCIÓN

• Vii.a y vii.b) Cocina: Se divide en 2 áreas. El área vii.a = 4.45*5.20 = 23.14 m2

Área vii.b = 1.2*3.82 = 4.584 m2. área total de la cocina = 27.724 m2

Iluminancia = 250 lux

emplazamiento

v

vi

iii

a

vii

emplazamiento

Paso 3.

Distribución de lámparas.

• Ix y x). Para el caso del jardín y cochera, al ser lugares abiertos (no techados), solo se proponen arbotantes para iluminar los espacios.

emplazamiento

v

vi

iii

a

viii

ix

x

SOLUCIÓN

Paso 3.

Distribución de lámparas.

SOLUCIÓN

• Paso 4

La propuesta final de lámparas (y luminarias), utilizando la simbología correspondiente es la que se muestra a continuación:

• Paso 5

Colocación de apagadores y contactos:

• Paso 6

Colocación del medidor, centro de carga e interruptor de seguridad :

6

piezas

17

piezas

2

piezas

9

piezas

4

Piezas (3 en cocina y 1 en baño)

16

piezas

Acometida medidor tierra física interruptor de seguridad centro de carga

SOLUCIÓN

• Paso 7

Propuesta de conexión del circuito alimentador y circuitos derivados y de la canalización.

Para este ejemplo, primero se propondrá el trazo de la canalización. Como se utilizará tubo de PVC flexible, el trazo se indica mediante líneas curvas (no importa que la línea sea recta, la tubería a emplear es flexible); línea continua para la canalización que pasa por el plafón y línea discontinua para la canalización en piso.

1. Para facilitar la indicación de la canalización, primero se inicia conectando las lámparas y apagadores respetando la nomenclatura auxiliar (líneas azules)
2. Posteriormente, se conectan las lámparas de cada sección de nomenclatura; es decir, una lámpara de la sección a con una de la sección b y una de la sección b con una de la sección c, así sucesivamente (líneas verdes)
3. Se generaron 2 circuitos en una instalación eléctrica monofásica, uno para alumbrado (lámparas) y otro para tomacorrientes (contactos).

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

C2

SOLUCIÓN

4. Cuadro de distribución cargas de la instalación eléctrica. Es un resumen en forma de tabla que indica las cargas de los componentes eléctricos que consumen energía eléctrica en una instalación eléctrica como lámparas, aparatos eléctricos, motobombas, ventiladores, clima, entre otros. En la tabla se indica, mediante simbología las lámparas (no apagadores) y contactos considerados en el anteproyecto, incluyendo las características de estos.

En el caso del ejemplo, las lámparas empleadas tienen una potencia de 15 watts; se emplearon 2 tipos de contactos, de 180 watts y de 250 watts.

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La tabla de distribución de cargas para el ejemplo queda de la siguiente manera:

5. Desbalanceo o desequilibrio entre las cargas de fases. Este  provoca un desfasamiento entre el voltaje y corriente provocando un atraso de la corriente con respecto al voltaje y por consiguiente, un bajo factor de potencia y un aumento de potencia reactiva induciendo a un mal funcionamiento de los equipos eléctricos y mal aprovechamiento de la energía eléctrica.

​

Es importante considerar que sólo aplica para servicios de alimentación bifásica y trifásica, en los que existen 2, 3 fases o más. El porcentaje de desbalanceo entre fases no debe exceder de 5.

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Sin embargo, para este ejemplo en particular, a pesar de existir una fase, los circuitos 1 y 2 están desequilibrados dado que el circuito 1, al ser lámparas ahorradoras de energía consumen poca carga; por otro lado, en el circuito 2 se encuentran todos los contactos de 180 y 250 w. Aunque en estricto esto no es problema por ser una sola fase, en este caso, redistribuir la carga de mejor manera, entre los circuitos. Además, el artículo 210-52, inciso b), punto 3 de la NOM-001-sede-2018, indica los contactos que conectarán los electrodomésticos pequeños en cocina al ser de una carga mayor (250 watts), deben estar integrados en un circuito derivado independiente. Además, cuando se realizo el cálculo del No. de circuitos derivados el resultado fue de 2.1; si consideramos que se recomienda redondear hacia el valor mayor, entonces, el No. de circuitos derivados es de 3.

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En este sentido, se proponen 3 circuitos (ver cuadro de cargas y replanteamiento de conexión en la siguiente página)

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