INSTALACIONES ELECTRICAS / CONCEPTOS BASICOS Y DISEÑO

CONTENIDO

Capítulo 1. Introducción a las Instalaciones Eléctricas.

Descripción. .................................................................................................................. 1
Objetivos de una instalación. .................................................................................. 1
 2.1. Seguridad.
 2.2. Eficiencia.
 2.3. Economía.
 2.4. Flexibilidad.
 2.5. Accesibilidad.
Clasificación de instalaciones eléctricas. ............................................................ 2
 3.1. Nivel de voltaje.
 3.2. Lugar de instalación.
Códigos y normas. ...................................................................................................... 3
Especificaciones. ....................................................................................................... 4
Vida de una instalación eléctrica. ............................................................................ 4
 6.1. Proyecto y construcción.
 6.2. Materiales aislantes.
 6.3. Mantenimiento.
 6.4. Medio ambiente.
Factores de calidad de servicio. ............................................................................. 6
 7.1. Continuidad del servicio.
 7.2. Regulación de voltaje.
 7.3. Control de la frecuencia.
 7.4. Contenido de armónicas.
 7.5. Desbalance del voltaje.
Capítulo 2. Elementos que Constituyen una Instalación Eléctrica.

Acometida. .................................................................................................................. 11
Equipo de medición. .................................................................................................. 11
Interruptores. ............................................................................................................... 11
 3.1. Interruptor general.
 3.2. Interruptor derivado.
 3.3. Interruptor termomagnético. ................................................................................ 13
Arrancador. .................................................................................................................. 14
Transformador. .......................................................................................................... 14
Tableros. ....................................................................................................................... 15
 6.1. Tablero general.
 6.2. Centros de control de motores.
 6.3. Tableros de distribución o derivados.
Motores y equipos accionados por motores. ....................................................... 15
Estaciones o puntos de control.
Capítulo 3. Especificación y Cálculo de Alumbrado.

Alumbrado de interiores.
Método de cálculo de los lúmenes.
2.1. Determinación del nivel de iluminación requerido. (página 27)
2.2. Determinación del coeficiente de utilización (CU).
2.3. Determinación del factor de pérdidas totales (FPT).
2.4. Cálculo del número de luminarias.
2.5. Determinación del acomodo de las luminarias.
2.6. Ejemplo de cálculo.
Curvas isolux.
Método punto por punto para alumbrado de exteriores.
3.1.
3.2. Subdivisión de la superficie en áreas elementales.
3.3. Ejemplo de cálculo. (página 38)
Alimentación y control. (página 45)
4.1. Apagador de dos vías (tipo escalera).
4.2. Control de encendido temporal.
4.3. Control de la intensidad luminosa.
4.4.
4.5. Anexo A.
Control automático por fotocelda.
Apagador de tres vías.
Tablas. (páginas 48 y 53)
Capítulo 4. Determinación de la Carga de una Instalación Eléctrica.

Estimación de carga por similitud.
1.1. Carga de los equipos relacionados con el tipo de usuario.
1.2. Carga de alumbrado para diferentes tipos de usuarios.
Cálculo analítico.
2.1. Carga o potencia instalada.
2.2.
2.3. Demanda máxima.
Factor de demanda. (páginas 75 y 76)
Determinación de carga para equipos específicos.
Capítulo 5: Cálculo y Especificación de Conductores Eléctricos

Criterios para el cálculo de conductores:
Capacidad de conducción de corriente
Caída de voltaje
Pérdidas por efecto Joule
Capacidad para soportar la corriente de cortocircuito
Calibre mínimo permitido
Fuerza de tiro en el proceso de cableado
Diferencia de secciones
Cálculo de alimentadores con cargas distribuidas:
Densidad de corriente constante
Sección constante en todo el alimentador
Ejemplo de cálculo
Cálculo de alimentadores por computadora
Ductos y tuberías:
Cálculo y especificación de tuberías y ducto cuadrado
Arreglos en charolas
Tablas
Capítulo 6: El Factor de Potencia

El capacitor
La inductancia
Potencia activa
Potencia reactiva
Potencia aparente
Analogía mecánica
Definición del factor de potencia
Consecuencias de un factor de potencia bajo:
Incremento de pérdidas en las líneas de transmisión o distribución
Deficiente regulación de voltaje
Inversión inicial alta
Penalizaciones por bajo factor de potencia
Compensación del factor de potencia
Ubicación de los capacitores
Capítulo 7. Criterios para la Especificación de Centros de Carga

Tablero de circuitos derivados - página 117
Centro de carga con derivaciones individuales en caja - página 117
Centro de carga a prueba de explosión - página 117
Centro de control de motores - página 118
Tableros generales - página 118
Distribución de la carga por tableros - página 119
Distribución de la carga por circuitos - página 120
Localización de los centros de carga - página 121
Ejemplo de especificación de un tablero de alumbrado y contactos - página 122
Ejemplo de especificación de un centro de control de motores - página 124
Capítulo 8. Cálculo de la Corriente de Cortocircuito

Protección contra cortocircuito - página 130
Fuentes alimentadoras de corrientes de falla - página 130
Ideas fundamentales en el cálculo de la corriente de cortocircuito - página 131
3.1. Fallas trifásicas equilibradas
3.2. Relación entre reactancia y resistencia
3.3. Componente de corriente directa
3.4. Restricciones implícitas y correcciones necesarias
Metodología para el cálculo de la corriente de cortocircuito - página 134
4.1. Diagrama unifilar y de impedancias
4.2. Reactancias en por unidad
4.3. Cálculo de la impedancia o reactancia equivalente
4.4. Cálculo de la corriente de cortocircuito
Impedancias o reactancias típicas de elementos de una instalación - página 138
5.1. Máquinas eléctricas rotatorias
5.2. Elementos de impedancia o reactancia constante
5.3. Reactancia inductiva de los conductores
5.4. Reactancia equivalente de la red de alimentación
5.5. Resistencias de magnitud considerable
Ejemplos de cálculo - página 144
6.1. Cálculo de la corriente de falla en tensión media
Conclusiones - página 156
Tablas - página 158
Capítulo 9. Fallas y Protecciones Eléctricas

Contenido

Voltajes peligrosos (pág. 161)
1.1. Sobrevoltajes de origen atmosférico
1.2. Sobrevoltajes por maniobras de conexión y desconexión
1.3. Voltajes peligrosos por falla de aislamiento
1.4. Voltajes provocados por fricción
1.5. Ondas de voltaje en sistemas de tierra
1.6. Voltaje de paso

Cortocircuito (pág. 165)

Sobrecargas (pág. 165)
3.1. Sobredemanda de potencia
3.2. Sobrecargas por deficiencias del alimentador o del equipo

Altas temperaturas (pág. 166)

Operación en áreas peligrosas (pág. 167)

Uso inadecuado de la energía eléctrica (pág. 167)
6.1. Inyección de armónicas a la red
6.2. Eliminación de protecciones
6.3. Uso inadecuado de extensiones
6.4. Operación y mantenimiento deficientes

Inversión de la secuencia de fases (pág. 168)

Pérdida de excitación (pág. 169)

Cargas desequilibradas (pág. 169)

Medidas de seguridad (pág. 169)
10.1. Conexión a tierra
10.2. Apartarrayos
10.3. Sistema de pararrayos
10.4. Neutro aislado
10.5. Distancias mínimas de seguridad
10.6. Bloqueos cruzados o interlocks
10.7. Desenergización automática
10.8. Conexión automática a tierra

Dispositivos de protección (pág. 173)
11.1. Características de un sistema de protección
11.2. Calibración
11.3. Fusibles
11.4. Interruptores termomagnéticos
11.5. Relevadores térmicos o bimetales
11.6. Relevadores electromagnéticos
11.7. Relevador de presión súbita (pág. 183)

Interruptores de potencia
12.1. Interruptor en aceite
12.2. Interruptor en pequeño volumen de aceite
12.3. Interruptor en aire para bajo voltaje
12.4. Interruptor con fusibles
12.5. Interruptor de seguridad
12.6. Interruptor de tres vías o doble tiro
12.7. Restauradores
Capítulo 10. Sistema de Tierras.

El concepto de resistencia a tierra
1.1. Valores aceptables
1.2. Cálculo de la resistencia a tierra.
Tablas.
Tratamiento del suelo.
Corriente en
Corriente en
Corriente em
Fuerza entre
Información
jaula de arc
Ejemplo de Bibliografía
Capítulo 11. Pruebas para las Instalaciones Eléctricas.

Inspección visual.
Pruebas de operación.
Pruebas de aislamiento.
3.1. Prueba de aislamiento con megger.
3.2. Ejemplo de análisis de prueba con megger.
3.3. Prueba de voltaje aplicado.
Otras pruebas.
Tablas
Capítulo 12. Costo y Posibilidades de Ahorro de Energía Eléctrica

Introducción
Costo y tarifas
Factor de demanda
Factor de pérdidas
Beneficio del control de la demanda horaria
5.1. Pago por servicio eléctrico.
5.2. Pérdidas
Beneficios del uso eficiente de la energía eléctrica
6.1. Transformador y conductor económico.
6.2. Iluminación, aire acondicionado y motores.
Diagnóstico de una instalación eléctrica
Tabla
Apéndice: Fórmulas Básicas y Valores Típicos

Ley general de Ohm.
Cálculo de corriente en alimentadores.
Potencia en circuitos trifásicos desequilibrados.
Corriente en transformador de dos voltajes de salida.
Corriente en motores trifásicos - página 212
Corriente en motores monofásicos - página 213
Corriente en conexiones especiales - página 214
Fuerza entre dos conductores rectos de sección circular - página 215
Información para la instalación de motores trifásicos tipo jaula de ardilla - página 216
Ejemplo de proyecto de una instalación eléctrica - página 217
Bibliografía - página 227

En la segunda edición de INSTALACIONES ELECTRICAS, Conceptos Básicos y Diseño se eliminan los errores presentes en la primera edición.

Además del contenido original donde se explica detalladamente el procedimiento para el cálculo de instalaciones eléctricas y los principios fundamentales en los que se basa, se incluyen los siguientes temas adicionales:

• Un capítulo del costo de la energía eléctrica y de las posibilidades de ahorro por concepto de tarifas y por la mejoría en la eficiencia con que se usa.

• Información típica de motores que permite avanzar en el proyecto aunque no se cuente con todos los datos de los equipos que estarían instalados.

• Un ejemplo de proyecto de instalación para una supuesta empresa en el que se resuelven los problemas de distribución de carga, selección del centro de control de motores y cálculo del alumbrado en la nave industrial y en una bodega.

Los temas están planteados de tal manera que cubren tanto los requerimientos de un libro de texto donde se describe la aplicación de las leyes de la física en la obtención del método para diseñar instalaciones eléctricas; así como un libro de consulta para ingenieros y proyectistas, ya que reúne la información necesaria para la especificación de un proyecto de instalación eléctrica.

Se mantienen de la primera edición los siguientes temas: pruebas en instalaciones, aplicación de la norma del IEEE Std 141-1986 para el cálculo de la corriente de cortocircuito, cálculo de alimentadores con cargas distribuidas, formatos para el desarrollo de proyectos y el índice alfabético que facilita la consulta y remite de inmediato al tema de interés del lector.

NEAGU BRATU SERBAN es Ingeniero Electricista egresado del Instituto Politécnico de Bucarest. Ha trabajado en instituciones privadas y de gobierno en la realización de proyectos eléctricos y desde 1979 es profesor de tiempo completo en la Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco.

EDUARDO CAMPERO LITTLEWOOD es Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Facultad de Ingeniería de la UNAM. En 1977 obtuvo el grado de Maestro en Ciencias del Imperial College de la Universidad de Londres, es miembro titular de la Academia Nacional de Ingeniería, trabajó siete años en la iniciativa privada en proyectos relacionados con instalaciones eléctricas. Desde 1977 es profesor de tiempo completo en la Universidad Autónoma Metropolitana-Azcapotzalco.

Ingeniería Eléctrica

Ingeniería Electromecánica