Práctica 6 Lieye-instalaciones Eléctricas

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Departamento de Ingeniería Química Industrial Academia de Ingeniería Química y Polímeros

Laboratorio de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Práctica 6 “Instalaciones Eléctricas Residenciales.” Equipo: 2 Integrantes: García Mendoza Erika Jazmín Jaimes Montes de Oca Kenia Candelaria López Soto Libni Galilea Medina Gómez Jacqueline Olvera Ramírez Matthew

2020320155 2020321186 2020320201 2020320968 2020320366

Grupo: 2IM37 Profesor: Liliana Luisa Victoria Hernández Ciclo escolar: 20-1

Fecha de entrega: 15/12/20

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Contenido Objetivo General ............................................................................................................................ 2 Introducción .................................................................................................................................. 3 Diagrama de bloques- Experimentación ......................................................................................... 6 Experiencia 1.............................................................................................................................. 6 Experiencia 2.............................................................................................................................. 6 Experimento 3............................................................................................................................ 7 Desarrollo experimental- Simuladores ........................................................................................... 8 Cuestionario ................................................................................................................................ 16 Conclusión ................................................................................................................................... 20 Trabajos citados ........................................................................................................................... 21

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Objetivo General Conocer el tipo de corriente y dispositivo que se utilizan en una industria residencial, así como las medidas de seguridad que se deben tomar para no tomar riesgos de mal funcionamiento o de corto circuito, además saber identificar los tipos de instalaciones. Conocer los dispositivos de seguridad que se emplean para abrir los circuitos y evitar sobrecalentamiento o un posible comienzo de incendio. Además, se determinarán las corrientes que consumen lámparas incandescentes de distintas potencias, tener la capacidad suficiente para armar circuitos en Instalaciones Residenciales.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Introducción Las instalaciones eléctricas de cualquier naturaleza, ya sea residenciales, industriales o comerciales, están constituidas por un gran número de dispositivos eléctricos disponibles, herrajes, conductores, materiales y equipo para formar un sistema completo de alambrado. Una Instalación Eléctrica Residencial es un conjunto de obras e instalaciones realizadas con el fin de hacer llegar electricidad a cada uno de los aparatos eléctricos y electrónicos en una casa habitacional. Hoy en día es muy importante tener conocimientos en esta área ya que existe una gran demanda para cubrir las necesidades de clientes que requieren una instalación eléctrica a nivel residencial, modificación, ampliación, detección y corrección de fallas eléctricas, por lo que se requiere conocer el cómo interconectar cada una de los dispositivos eléctricos tales como: tableros de distribución, interruptores, sensores, luminarias, porteros eléctricos, alarmas, cercos eléctricos, control de accesos, entre otros, por lo que se ha visto la necesidad de brindar una capacitación técnica, la misma que ofrece mejorar sus oportunidades laborales. Para llevar a cabo una instalación eléctrica residencial es necesario conocer los fundamentos técnicos para el diseño de la instalación de la misma, la norma (NCT) 2050 establece ciertos parámetros que se presentaran, así como los elementos que son necesarios para llevar a cabo la instalación; Circuitos ramales; Están constituidos por: Protección de sobre corriente, el conductor y el aparato de salida. Los conductores, es un hilo (alambre) o una combinación de hilos (cable) no aislados entre sí, adecuados para que por ellos circule una sola corriente eléctrica. El cual su capacidad de corriente no podrá ser menor que la de la máxima carga a alimentar. EQUIPO 2

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Alumbrado: El nivel de iluminación residencial se puede seleccionar sin obedecer a un estudio especializado. Esto aunque no es técnicamente adecuado, se debe a la facilidad de disponer en el mercado lámparas de diferentes lúmenes con el fin de encontrar el nivel de iluminación deseado. En viviendas la salida de iluminación central es la más aconsejable. Las salidas laterales sobre muro casi siempre requieren una fuente adicional de alumbrado (lámpara de mesa). Los interruptores (suiches) no deben conectarse al conductor neutro: éste siempre pasa derecho. Alumbrado: En las alcobas, en las escaleras y en otros espacios que requieran control de iluminación en dos o más puntos diferentes, se deben colocar suiches conmutables (suiche escala). Toda entrada a una vivienda debe tener alumbrado exterior. Los interruptores cuando se instalan para accionamiento vertical, deben encender hacia arriba y apagar hacia abajo. Cuando se instalan para accionamiento horizontal, deben encender a la derecha y apagar a la izquierda. Cajas: se utilizan para empotrar o para colocar a la vista en muros, techos y se utilizan para colocar las diferentes salidas de la instalación o como cajas de paso. Plafones (rosetas): accesorio para roscar las bombillas, deben tener rosca universal. Tablero de distribución: Es aquel en donde se ubican las protecciones para cada uno de los circuitos ramales, normalmente son de tipo enchufable, es decir la protección (breaker) se conecta al barraje sin necesidad de tornillos (se montan a presión). Dispositivos de protección (breakers): Son de tipo termomagnético. Dispositivo térmico: constituido por una banda bimetálica para soportar sobre cargas de corriente. Dispositivo magnético: constituido por un electroimán, para soportar cortocircuitos.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Canalizaciones: sistema empleado para soportar los conductores y protegerlos contra averías mecánicas y contaminación Contador: existen de uno, dos y tres elementos. Un elemento es un conjunto de una bobina de corriente y una bobina de tensión Contadores de un elemento: para sistemas monofásicos, tres hilos (dos conductores activos y un neutro). Contadores de dos elementos: para derivaciones monofásicas de un transformador trifásico, cuatro hilos, uno de los cuales es el conductor neutro, es decir para acometidas que usen dos fases y un neutro de sistema trifásico cuatro hilos. Las bobinas de tensión se conectan entre cada fase y el neutro y las de corriente en las fases. Comúnmente se denominan contadores con neutro incorporado o tipo parrilla. Contadores de tres elementos: para derivaciones trifásicas, cuatro hilos, es decir para acometidas que usan las tres fases y el neutro de un sistema trifásico.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Diagrama de bloques- Experimentación Experiencia 1 Construir el circuito correspondiente

Tomar las intensidades de las corrientes y llenar la tabla 1, según sea foco o focos que correspondan.

Además de colocar en el circuito las terminales hembra mostrada para medir la intensidad de corriente y llenar la tabla según corresponda.

Experiencia 2 Realizar el circuito correspondiente

Realizar mediciones experimentales de los parámetros señalados en el circuito

De igual manera ejecutar cálculos teóricos y llenar la tabla 2

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Experimento 3 Realizar el circuito correspondiente

Realizar las respectivas mediciones del circuito

Ejecutar cálculos teóricos de dicha instalación eléctrica y llenas la tabla 3

Realizar la comprobación para el valor de la corriente total, mediante el cálculo de la resistencia equivalente

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Desarrollo experimental- Simuladores Experimento 1 Ya que no se pueden ajustar los valores exactos del consumo de los focos, se han modificado conforme a las unidades que permite el simulador acercándose lo mas posible a los valores teóricos: F1: 400 Ω F2: 300 Ω F3: 200 Ω Construir el circuito mostrado en la figura 5, y tomar las intensidades de corrientes, para llenar la tabla 1, según sea el foco o focos que correspondan, aislando perfectamente los amarres realizados, para evitar accidentes, además de colocar en el circuito las terminales hembra mostradas, para medir la intensidad de corriente total. Para F1

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Para F2

Para F3

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Para F1 y F2

Para F1 y F3

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Para F2 y F3

Para F1, F2 y F3

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Tabla 1. Mediciones de la intensidad de corriente Tabla de resultados F1 (40 W) F2 (60 W) F3 (100 W) ☼ ☼ ☼ ☼ ☼ ☼ ☼ ☼ ☼ ☼ ☼ ☼

Medición 1 2 3 4 5 6 7

I (A) 0.32 0.42 0.63 0.74 0.95 1.06 1.38

Experimento 2 Realizar experimentalmente las mediciones de los parámetros señalados en los circuitos de la figura 6, de las instalaciones eléctricas residenciales, así como también sus cálculos teóricos, y llenar la tabla 2. Cálculos RT = RF + RR = 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω IT =

𝑉𝑇 𝑅𝑇

%EF =

128 𝑉

= 300 Ω = 0.4266 A 𝑉 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝑉 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑉 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

x 100 =

|85.32 𝑉 − 85.33 𝑉| 85.32 𝑉

x 100

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%EF = 0.01214% %ER =

𝑉 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝑉 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑉 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

x 100 =

|42.66 𝑉 − 42.67 𝑉| 42.66 𝑉

x 100

%ER = 0.0234 % %ET =

𝐼 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝐼 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

x 100 =

|0.4266 𝐴 − 0.43 𝐴| 0.4266 𝐴

x 100

%ET = 0.7969 % Tabla 2. Resultados obtenidos del experimento 2

VF VR IT

Tabla de resultados Teórico Experimental 85.32 𝑉 85. 33 𝑉 42.66 𝑉 42.67 𝑉 0.4266 𝐴 0.43 𝐴

%Error 0.01214% 0.0234 % 0.7969 %

Experimento 3 Determinar experimentalmente las respectivas mediciones de la figura 7, de los siguientes parámetros y sus cálculos teóricos de dicha instalación eléctrica, y llenar tabla 3.

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Cálculos RT = IT =

1 1 1 1 + + 𝑅𝐹1 𝑅𝐹2 𝑅

𝑉𝑇 𝑅𝑇

=

128 𝑉 64 Ω

=

1

= 64 Ω

1 1 1 + + 200 1600 100

=2A

𝐼 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝐼 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙

%EIT =

𝐼 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

|2 𝐴 − 2 𝐴|

x 100 =

2𝐴

x 100

%EIT = 0 % %EF1 =

𝐼 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝐼 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

x 100 =

|0.64 𝐴 − 0.64 𝐴| 64 𝐴

x 100

%EF1 = 0 % %EF2 =

𝐼 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝐼 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

x 100 =

|0.8 𝐴 − 0.8 𝐴| 0.8 𝐴

x 100

%EF2 = 0 % %ER =

𝐼 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝐼 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝐼 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

x 100 =

|1.28 𝐴 − 1.28 𝐴| 1.28 𝐴

x 100

%ER = 0 % %EV =

𝑉 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜−𝑉 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑉 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

x 100 =

|128 𝑉 − 128 𝑉| 128 𝑉

x 100

%EV = 0 % Tabla 3. Resultados obtenidos del experimento 3 EQUIPO 2

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IT IF1 IF2 IR VT

Tabla de resultados Teórico Experimental 2A 2A 0.64 A 0.64 A 0.8 A 0.8 A 1.28 A 1.28 A 128 V 128 V

%Error 0% 0% 0% 0% 0%

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Cuestionario 1. Dadas las siguientes cargas monofásicas alimentadas a 127 volts para una casa habitación, calcular la carga para el servicio. Alumbrado general: 4465 VA 𝐼=

𝑃 4465 𝑉𝐴 = = 35.1575 𝐴 𝑉 127 𝑉

𝐼=

𝑃 4000 𝑉𝐴 = = 31.4961 𝐴 𝑉 127 𝑉

𝐼=

𝑃 6790 𝑉𝐴 = = 53.4646 𝐴 𝑉 127 𝑉

Contactos: 4000 VA

Aparatos fijos: 6790 va

Bomba de agua: 27v 𝐼=

𝑃 27 𝑉𝐴 = = 0.2126 𝐴 𝑉 127 𝑉

2. Como se determina el tamaño de los conductores del servicio de entrada a una casa habitación o a una habitación en general, así como el número de circuitos derivados que se requieren para alimentar las cargas y que normas se utilizan.

Para saber el tamaño adecuado para la instalación de una habitación, es necesario que se determine mediante su potencia general (en México es de 127v) y la potencia que consume cada aparato o componente siendo determinada por su resistencia R, la cual en este caso a la temperatura de operación es: 𝑃 =𝐼∗𝑉 =

𝑉2 = 𝐼2 ∗ 𝑅 𝑅

También se debe de tener a consideración la caída de tensión que se puede tener con respecto a las distancias y longitud del cable EQUIPO 2

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En las viviendas más habituales suele haber 5 circuitos independientes: C1. Circuito destinado a alimentar todos los puntos de luz de la vivienda. C2. Circuito destinado a alimentar tomas de corriente de uso general y del frigorífico. C3. Circuito destinado a alimentar tomas de corriente de cocina y horno. C4. Circuito de las tomas de corriente de la lavadora, lavavajillas y calentador (termo eléctrico). C5. Circuito de las tomas de corriente de los baños, y tomas auxiliares de cocina. Pero mantener un mejor manejo de la cantidad de circuitos que puede tener cada casa habitación se sigue la Norma Oficial Mexicana NOM-063-SCFI2001 que dice:

𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑟𝑖𝑣𝑎𝑑𝑜𝑠 =

𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 𝑒𝑛

3. Calcular la carga de alumbrado general para una casa habitación de 18 m x 15 m (Nota- Según la tabla 6.1 de cargas de alumbrado general en locales es de 20 Watt/m2). 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒖𝒎𝒃𝒓𝒂𝒅𝒐 = 𝑨𝒓𝒆𝒂 ∗ 𝒒 𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂 𝐴 = 18𝑚 ∗ 15𝑚 = 270𝑚2 Carga de alumbrado = 270 m2 × 20

Watts = 5400 VA m2

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 4. Suponiendo un local en el que, por razones de trabajo se tienen 4 cargas colocadas sin guardar lineamiento alguno. Calcular el centro de carga y la distancia de este a la toma de corriente de acuerdo con la figura 8.

𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒖𝒎𝒃𝒓𝒂𝒅𝒐 = 𝑨𝒓𝒆𝒂 ∗ 𝒒 𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂

𝒒 𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂 =

𝑊2 = 4000𝑤𝑎𝑡𝑡

𝑊1 = 5000𝑤𝑎𝑡𝑡 𝐴 = 20 𝑚 × 25 𝑚 = 500 𝑚 𝑞1 =

5000𝑤𝑎𝑡𝑡 500𝑚 2

= 10

𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒍𝒖𝒎𝒃𝒓𝒂𝒅𝒐 𝑨𝒓𝒆𝒂

2

𝑤𝑎𝑡𝑡

𝐴 = 50 𝑚 × 30 𝑚 = 1500 𝑚 2 4000𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑞2 = = 2.67 1500𝑚 2 𝑚2

𝑚2

𝑊4 = 4000 𝑤𝑎𝑡𝑡 𝐴 = 70 𝑚 × 40 𝑚 = 2800 𝑚 2 4000𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑞4 = = 1.43 2800𝑚 2 𝑚2

𝑊3 = 6000 𝑤𝑎𝑡𝑡 𝐴 = 60 𝑚 × 15 𝑚 = 900 𝑚2 𝑞3 =

6000𝑤𝑎𝑡𝑡 90𝑚 2

= 6.67

𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑚2

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Conclusión Al concluir esta práctica notamos que las instalaciones de una residencia a una gran industria son muy diferentes y trabajan con diferentes materiales y voltajes de base. Para hacer la instalación de una habitación se tiene que tomar en consideración la determinación de la potencia general, en México es de 127 V y la potencia que consume cada componente o dispositivo siendo determinada por su resistencia, de igual forma se toma en consideración la caída de tensión que se puede tener con respecto a la distancia, longitud y calibre del cable. Habitualmente existen 5 circuitos independientes, esto para que no exista una sobre carga en un solo circuito y cada uno tenga una distribución de energía correcto. Una instalación electica ya sea residencial, industrial o comercial, esta regida por una gran variedad de depósitos eléctricos disponibles, herrajes, conductores, materiales y equipo para formar un sistema completo de alambrado.

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS Trabajos citados Enríquez Harper, G. (2004). Manual practico de instalaciones electricas / Practical electrical installation manual. En G. Enríquez Harper , Manual practico de instalaciones electricas / Practical electrical installation manual (pág. 82). DF: Limusa. Hernán Mejía, J. (S/N). Instalaciones Electricas Residenciales. S/N: S/N. Obtenido de https://cetarq.com/wp-content/uploads/2016/05/instalacioneselectricas.pdf

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