Instalaciones Eléctricas

Introducción

No se puede afirmar a ciencia cierta a partir  de qué momento el hombre descubrió el fenómeno llamado electricidad, pero existen evidencias de que  600 años antes de Cristo (630-550AC), quién descubrió un misterioso poder de atracción y de repulsión cuando frotaba un trozo de ámbar amarillo con una piel o una tela. Esta sustancia resinosa, denominada “Elektrón” en griego, dió origen al nombre de la partícula atómica denominada Electrón, de la cual se deriva el termino Electricidad.

Sin embargo fue el filósofo Griego Theohratus (374-287AC) que dejó constancia del primer estudio científico de la electricidad, al descubrir, que otras sustancias tienen también el mismo poder de atracción.

El fenómeno de la electricidad se ha investigado desde tiempos remotos, pero su estudio científico sistemático comenzó en los siglos XVII y XVIII.

Benjamín Franklin, en 1747 inició sus experimentos de electricidad. Adelantó una posible teoría de la botella de Leyden, defendió la hipótesis de que las tormentas son fenómenos eléctricos y propuso un método efectivo para demostrarlo. Su teoría, se publicó en Londres, ensayándose en Inglaterra y Francia, antes incluso de que él mismo, ejecutara su famoso experimento con una cometa. En 1752, inventó el pararrayos y presentó la llamada teoría del fluido único para explicar los dos tipos de electricidad, positiva y negativa.

En el siglo XVIII, Nikola Tesla, fue considerado el padre del sistema eléctrico, algunos de sus patentes más importantes fue el Motor de corriente alterna y el Generador eléctrico.

La generación de electricidad, industrialmente comenzó, cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica de las calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones de la energía eléctrica, produjo las principales fuerzas motrices de la Segunda Revolución Industrial. Este fue un tiempo de grandes inventores como Gramme, Westinghouse, Von Siemens o Alexander Graham Bell. Cabe destacar que, en la primera Revolución Industrial no se hizo énfasis en la energía eléctrica.

Tratado de la Carta de Energía eléctrica

Es un acuerdo internacional, que establece un esquema multilateral para la cooperación transfronteriza en la industria de la energía. El Tratado, cubre todos los aspectos de las actividades relativas a la energía incluyendo comercio, tránsito, inversión y eficiencia energética. El Tratado es legalmente vinculante, incluyendo las disposiciones sobre resolución de conflictos.

Originalmente, el proceso de la Carta de la Energía, buscó la integración de los sectores energéticos de la Unión Soviética y Europa Orienta, con los mercados europeos y del resto del mundo al final de la Guerra Fría.

La misión actual de la Carta de la Energía, se extiende más allá de la cooperación Este-Oeste. Esta, busca promover los principios de apertura de los mercados globales de energía y no discriminación comercial a través de instrumentos legales vinculantes para estimular la inversión extranjera directa y el comercio transfronterizo a nivel global.

Aplicaciones de la Energía Electrica

En las Fábricas. La electricidad tiene muchos usos, se utiliza para mover motores, obtener calor y frío para procesos de tratamiento de superficies mediante electrólisis, etc. Una circunstancia reciente, la industria no sólo es una gran consumidora de electricidad, sino que, gracias a la cogeneración energética, también empieza a ser productora.

En el Transporte. Gran parte del transporte público, dentro de él, los ferrocarriles y los metros, emplea energía eléctrica. No obstante, se lleva tiempo trabajando en versiones eléctricas de los vehículos de gasolina, pues se ha de suponer que es una buena solución para los problemas de contaminación y ruido que genera el transporte en las ciudades. Incluso, es posible más no común utilizar la energía eléctrica para hacer volar un avión.

En el Hogar. Los principales usos son alumbrados, electrodomésticos, calefacción y aire acondicionado. Recientes investigaciones, buscan producir indumentaria eléctrica que tengan la mayor eficiencia energética posible, así como es necesario mejorar el acondicionamiento de los hogares en cuanto a aislamiento del exterior para disminuir el consumo de electricidad en el uso de la calefacción o del aire acondicionado, que son los aparatos de mayor consumo eléctrico, en competencia con otros combustibles como el butano, el gasóleo, el carbón y el gas natural.

En la Agricultura. Especialmente para los motores de riego, usados para elevar agua desde los acuíferos, y para otros usos mecánicos.

En el comercio, De forma análoga a como se utiliza en el hogar. En estos sectores, se ha ampliado su uso con la cada vez mayor aplicación de sistemas de procesamiento de la información y de telecomunicaciones, que necesitan electricidad para funcionar.

En la Medicina: Aceleran la curación de heridas utilizando la electricidad.  Se han equipado los quirófanos y unidades de rehabilitación y cuidados intensivos (UVI) o (UCI) con equipos electrónicos e informáticos de alta tecnología.

Recientemente, se ha logrado un gran avance en los robots dedicados a la medicina que utiliza procedimientos de cirugía invasiva mínima. La automatización de laboratorios, también es un área en crecimiento. Por último, la electricidad ha permitido mejorar los instrumentos y técnicas deanálisis clínico, por ejemplo mediante microscopios electrónicos de gran resolución.

Energía Eléctrica

Es la forma de energía, basada, en la propiedad fundamental de la materia que, se manifiesta por la atracción o repulsión entre sus partes. Originada por la existencia de electrones con carga negativa o protones con carga positiva. Puede manifestarse en reposo, como electricidad estática y en movimiento como corriente eléctrica, dando lugar a tres efectos, luminoso, magnético y térmico.

Instalación Eléctrica

Es el conjunto de equipos y materiales que, permiten, distribuir la energía eléctrica partiendo desde el punto de conexión de la compañía suministro. La misma, viaja hasta cada uno de los equipos conectados de una manera eficiente y segura, garantizando al usuario flexibilidad, comodidad y economía en la instalación.

Sistema de Suministro Eléctrico

Comprende el conjunto de medios y elementos útiles para la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica. Este conjunto, está dotado de mecanismos de control, seguridad y protección. Constituye, un sistema integrado que además, de disponer de sistemas de control distribuido, está regulado por un sistema de control centralizado que, garantiza una explotación racional de los recursos de generadores. y una calidad de servicio apegada a las necesidades de los usuarios, compensando así, las posibles incidencias y fallas producidas.

Con este objetivo, tanto la red de transporte como las subestaciones asociadas a ella, pueden ser propiedad, en todo o en parte y, estar operadas y gestionadas por un ente particular de las compañías o centrales eléctricas y, de las distribuidoras o comercializadoras de electricidad.

Asimismo, el sistema precisa de una organización económica centralizada para planificar la producción y la remuneración a los distintos agentes del mercado. Así como ocurre actualmente en muchos casos. Existen múltiples empresas participando en las actividades de generación, distribución y comercialización de energía eléctrica.

Tipos de Corriente Eléctrica

La energía electrica se transmite de dos formas:

Corriente Continua: Los electrones viajan siempre en un solo sentido. Esto origina una polaridad en los circuitos, positiva y negatica que no varían en el tiempo. Su aplicación principal es en motores de traccion, telefonia, equipos electronicos y procesos electroquimicos como refinacion de cobre.

Corriente alterna: los electrones oscilan en ambos sentidos dependiendo de la polaridad de una onda que cambia en el tiempo. La corriente eléctrica, permite cambiar sus niveles de voltaje, mediante dispositivos denominados transformadores.

La electricidad llega al servicio de la sociedad  a traves de un sistema de transmicion. Para poder transportar gran cantidad de energía a la salida de las centrales, los transformadores elevan el voltaje. La transmición se hace por líneas sujetas por torres metálicas. En algunos casos se utilizan cables subterráneos.

Voltaje: es la magnitud física que en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica con mayor o menor potencia. Voltaje y voltio son términos en homenaje a Alessandro Volta, que en 1800 inventó la pila voltaica y la primera batería química.

Para llevar la energía hasta las industrias, centros comerciales u hogares,  las compañias distribuidoras lo hacen con líneas de media tension de 13.000 o 23.000 voltios.

Circuitos Eléctricos

Un circuito eléctrico es la interconexión de dos o más componentes que contiene una trayectoria cerrada. Dichos componentes pueden ser resistencias, fuentes, interruptores, condensadores, semiconductores o cables.

Entre las partes de un circuito eléctrico, se pueden distinguir:

Los conductores (cables que unen los elementos para formar el circuito).

Los componentes (dispositivos que posibilitan que fluya la carga).

Los nodos (puntos del circuito donde concurren dos o más conductores).

Las ramas (conjunto de los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos).

Existen tres tipos de circuito eléctrico que se encuentran en forma común.

Circuito en Serie. Se caracterizan por tener las resistencias conectadas en la misma línea existente entre los extremos de la batería o la pila. Es decir, situados uno a continuación del otro. Por tanto, la corriente fluye por cada resistor uno tras otro.

Circuito Paralelo. Los circuitos en paralelo se caracterizan por tener conectadas varias vías alineadas paralelamente entre sí. De tal forma que cada vía tiene una resistencia y estas vías están conectadas por puntos comunes.

Circuito Mixto. Como su terminología hace referencia, son circuitos que mezclan resistencias conectas en serie y en paralelo. Es decir, dentro de uno de las vías paralelas, podemos encontrar un mini circuito en serie, como el que podemos ver en la imagen.

Principalmente los circuitos en paralelo se diferencian de los circuitos en serie en dos aspectos fundamentales:

  1. Los circuitos en paralelo presentan mayor número de vías que un sistema en serie.
  2. Los circuitos en paralelo tienen una configuración diferente, de tal forma que afecta a la corriente que fluye a través del circuito en cada uno de los casos.

Para realizar la instalación de cualquier mecanismo eléctrico en condiciones de seguridad total, es necesario tomar las siguientes precauciones:

Cortar el suministro eléctrico, desconectando el interruptor general. Respetar la normativa vigente recogida en el RBT. (Reglamento electrotécnico de baja tensión).

Utilizar siempre herramientas y productos homologados

Cables. El color del aislamiento del cable permite su fácil identificación. Se emplean cables rígidos, aunque es aconsejable utilizar cables flexibles porque se manejan mejor. Ejemplo: el color de cable verde con amarillo representa el conductor de tierra. El color azul, en cable representa el conductor neutro. El color rojo representa el conductor de fase.

Secciones. Todas las tomas de corriente se conectan al conductor de fase, al neutro y al de tierra. La actual normativa obliga a conectar el cable de tierra a todos los circuitos, incluido el de alumbrado.

Tubos. Los tubos flexibles son los más recomendables para viviendas. Su diámetro depende del número y secciones de los conductores que deben alojar.

Para permitir el acceso de los cables por los tubos, se puede utilizar un diagrama de referencia, anudando los cables en uno de sus extremos. Conviene situar los tubos empotrados en las paredes en recorridos horizontales a 50 cm, como máximo, del suelo y del techo. En cuanto a los tubos verticales, no se deben separar más de 20 cm de los ángulos de las esquinas.

Estas distancias máximas de seguridad tienen como finalidad que los tubos no interfieran con otras canalizaciones. También se evitan  posibles inconvenientes a la hora de usar  taladros en las paredes.

Cajas. Sirven para alojar los mecanismos (interruptores, tomas de teléfono y televisión, enchufes, pulsadores, etc.).

Las extensiones, se colocan dentro de las cajas y se fijan con tornillos o con unas grapas que los sujetan por presión. Para permitir el paso de los tubos, las cajas de los mecanismos se perforan por los laterales o por la parte de atrás.

Cajas de derivación. Estas también se perforan para permitir el paso de los tubos y se colocan siempre de 30 a 50 cm del techo. El tamaño de la caja se decide en función del número de tubos que lleguen hasta ella. Los empalmes en el interior de las cajas se realizan utilizando regletas de conexión o clemas.

Mecanismos. La altura de colocación de los mecanismos difiere según la habitación de la que se trate y del tipo de mecanismo.

En la siguiente tabla se presentan las distancias sugeridas respecto al suelo:

Instalación. Trazar en la pared la posición exacta de la caja y el recorrido del tubo, teniendo en cuenta las distancias recomendadas. Con el martillo y el cortafrío, se pica la pared para preparar el cajeado de la caja y la roza para el tubo.

Presentar la caja en el cajeado y el tubo en la roza. Con la ayuda de bridas o mediante clavos sostener el tubo, para que no se mueva de su posición. Introducir los cables con la guía, procurando dejar suficiente longitud de cable para su posterior conexión al mecanismo.

Recibir la roza y la caja del mecanismo con una paleta y un poco de yeso de construcción. Una vez terminada la instalación, habrá que dar una capa de yeso blanco y las manos necesarias de pintura para igualar la pared.

Una vez pelados los cables, conectarlos a los terminales del mecanismo.

Para finalizar la instalación, colocar el mecanismo en el interior de la caja fijándolo mediante los tornillos o las grapas del propio mecanismo.

Cuartos de baño. En los cuartos de baño hay que tener especial cuidado a la hora de realizar una instalación eléctrica, distinguiendo entre los volúmenes de prohibición y de protección.

Volumen de prohibición. Se denomina así al espacio del cuarto de baño en el que no puede existir instalación eléctrica alguna.

Volumen de protección. En el interior de este espacio sólo se pueden instalar aparatos de iluminación con protección especial, sin interruptores ni tomas de corriente. En cuanto a los radiadores eléctricos, deben estar equipados con una protección diferencial de 30 mA.

El calentador de agua o termo se debe instalar siempre fuera del volumen de prohibición. La conexión de este aparato, se tiene que realizar mediante un interruptor bipolar.

Circuitos. El circuito sencillo permite encender un punto de luz mediante un interruptor. El interruptor siempre se conecta al conductor de fase.

Con circuito conmutado se puede encender un mismo punto de luz desde dos interruptores, de forma independiente.

Centrales de Energía Total

Una central eléctrica, es una instalación capaz de convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Las principales fuentes de energía son el agua, el gas, el uranio, el viento y la energía solar. Estas fuentes de energía primaria, para mover los álabes de una turbina a su vez están conectadas en un generador eléctrico.

Hay que tener en cuenta que, hay instalaciones de generación en donde, no se realiza la transformación de energía mecánica en electricidad como, por ejemplo:

Los parques fotovoltaicos, en donde la electricidad se obtiene de la transformación directa de la radiación solar. Las pilas, de combustible o baterías, en donde la electricidad se obtiene directamente a partir de la energía química.

Tipos de centrales eléctricas

Centrales hidroeléctricas. Son aquellas que transforman el agua de corriente natural o artificial, por el efecto de un desnivel; las cuales, actúa sobre las palas de una turbina hidráulica.

Centrales térmicas convencionales: el combustible fósil (carbón, fueloil o gas) es quemado en una caldera para generar energía calorífica que se aprovecha para generar vapor de agua. Este vapor (a alta presión), acciona las palas de una turbina de vapor, transformando la energía calorífica en energía mecánica.

Centrales Térmicas de ciclo combinado. Combina dos ciclos termodinámicos. En el primero se produce la combustión de gas natural en una turbina de gas y en el segundo, se aprovecha el calor residual de los gases para generar vapor y expandirlo en una turbina de vapor.

Centrales Nucleares. La fisión de los átomos de uranio, libera una gran cantidad de energía que se utiliza para obtener vapor de agua que, a su vez, se utiliza en un grupo turbina-alternador para producir electricidad.

Centrales eólicas. La energía cinética del viento se transforma directamente en energía mecánica rotatoria mediante un aerogenerador.

Centrales termoeléctricas solares. La energía solar calienta un fluido; el cual, transforma en vapor en otro segundo fluido, que acciona la turbina-alternador que consigue el movimiento rotatorio y así, generar electricidad.

Centrales de biomasas o de residuos sólidos urbanos (RSU). Utilizan el mismo esquema de generación eléctrica que una central térmica convencional. La única diferencia es el combustible utilizado en la caldera, que proviene de nuestros residuos.

Sistema de alumbrado de Emergencia

El alumbrado de emergencia es utilizado al detectar fallas del alumbrado normal. Este alumbrado puede ser:

El alumbrado de reserva es la parte del alumbrado de emergencia prevista para permitir la continuidad de las actividades del establecimiento. El alumbrado de reserva, no es de uso obligatorio. Si en un establecimiento se previera la instalación de dicho alumbrado, la falla del mismo, pondrá automáticamente en servicio el alumbrado de escape.

El alumbrado de escape es utilizado para gestionar una evacuación rápida y segura de las personas a través de los medios de escape, facilitando las maniobras de seguridad e intervenciones de auxilio. El alumbrado de escape es de uso obligatorio.

El alumbrado de escape de ambiente es el destinado a facilitar la orientación de las personas desde los locales del establecimiento hacia los medios de escape. Este alumbrado, también es de uso obligatorio. El alumbrado de seguridad, es el previsto para asegurar la conclusión de las tareas en puestos de trabajo con riesgos potenciales. Ejemplo: quirófanos, salas de terapia intensiva, trabajo con sierra circular, etc.

Equipos más comunes en un sistema de alumbrado de emergencia

Seguridad Eléctrica. Es el campo de la ingeniería responsable del buen uso de la energía del mantenimiento de sistemas eléctricos y electrónicos para que sean seguros para las personas. En ésta área, el personal tiene el deber de garantizar un sistema eléctrico limpio evitando daños colaterales como por ejemplo una electrocución.

Sistema de alarma contra incendio. Un sistema de alarmas contra el fuego y alerta a las personas de un incendio en sus edificios. La mayoría de los sistemas de alarmas por incendio, notificarán de manera automática al personal de emergencia para que puedan ocuparse del fuego. Las alarmas contra incendio, pueden ser disparadas por los detectores de humo, los detectores de calor o de manera manual.

Sistema de Seguridad de Bomberos. La profesión de bombero  es una de las más peligrosas en general, pues en esta área se exponen muchos riesgos tanto para ellos como para el civil. Para evitar pérdidas humanas, es necesario prevenir los accidentes que las causan.

Un buen sistema de seguridad de bomberos, se emplea en la aplicación de normativas para reducir daños o alguna pérdida de vida; evitar sufrimiento humano, muertes, lesiones, enfermedades, exposición entre otros. Según el país en donde se encuentren.

Protección Civil. Es una organización con apoyo gubernamental, que opera en la mayoría de los países, y tiene como objetivo apoyar a las poblaciones que habitan en zonas vulnerables para hacer frente a los desastres naturales o de carácter antrópico.

Tratamiento y normativas de la energía eléctrica

Realizar periódicamente el mantenimiento de las instalaciones eléctricas salva vidas, mejora el rendimiento de los equipos, ahorra considerables sumas de dinero y disminuye el consumo de energía. Sin embargo, su puesta en marcha no es tan común como se prevé y los accidentes consecuentes de su omisión siguen en aumento.

De acuerdo con estudios, a escala mundial, más de 20 por ciento de los incendios registrados, ya sean dentro de viviendas u otro tipo de instalaciones, se deben a la falta de revisiones consecutivas o, reparaciones inadecuadas dentro del sistema eléctrico.

La energía eléctrica presenta riesgos en su utilización hacia las personas y hacia las instalaciones. Por ejemplo, una corriente eléctrica a través del cuerpo humano que supere las 25 milésimas de amperios puede ocasionar lesiones y puede ser fatal.

El mantenimiento de instalaciones eléctricas integra diversas acciones que efectivizan el rendimiento de los equipos; entre ellas, se destacan la inspección, el ensayo, la medición, la sustitución  y la limpieza.

Para evitar desgracias es recomendable evitar el contacto con cables sueltos en artefactos o agarrarlos con las manos húmedas. Si observa una falla inmediatemente notificar a un ente competente con el área eléctrico para evitar fallas peligrosas o que coloque en riesgo la vida de ciudadanos.

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