Indice
1.
Introducción
2. Máquinas
Hidráulicas
3. Generación
Hidráulica
4. Tipos de Turbinas
5. Elementos Principales de una Planta
Hidroeléctrica
6. La Presa o Azud
7. Túnel de Conducción y
Tubería de Presión
8. Concepto de Instalación
Eléctrica.
9. Normalización de Proyectos de
Instalaciones Eléctricas.
10. Propiedades que debe cumplir una
Instalación Eléctrica.
11. Elementos de una
Instalación Eléctrica.
12. Clasificación de los
Circuitos Ramales
13. Bibliografía
El desarrollo de
las Microcentrales Hidroeléctricas, ha de jugar un
papel
importante en el abaratamiento de los costos y
accesibilidad a las fuentes de
energía, así como en la sustitución de los
combustibles fósiles debido a sus altos costos.
Aunque el desarrollo de una Microcentral Hidroeléctrica
requiere costos de inversión inicial relativamente elevados,
comparadas con las plantas
térmicas de igual capacidad, se ha demostrado que a largo
plazo las microplantas hidroeléctricas son
económicas respecto al consumo, con
una mayor vida útil, sin estar sujetas a los incrementos
en los precios de
combustibles y mantenimiento
durante su operación.
Es por ello que esencialmente la Empresa EDELCA
se ha avocado en los últimos años a la construcción y a la elaboración de
proyectos de
desarrollos hidroeléctricos en la región sur del
país (Edo. Bolívar y Amazonas), con el objetivo
fundamental del desarrollo hidroeléctrico y
conservación integral de la cuenca del Río
Caroní, tanto para grandes como para pequeños
potenciales de energía. (FERNÁNDEZ, S. 1992)
Entre los principales proyectos y desarrollos
hidroeléctricos encontrados en los estados sur del
país, tenemos:
En operación:
- La microcentral de Kavanayén: es la más
antigua (1957). Ubicada en la Misión
de Kavanayén cerca del río Apacairao, posee una
turbina Francis de fabricación Suiza, que transforma la
caída nominal de 44 mts., con un caudal de 0,35
mts3/seg., en 110 kw de potencia,
para una población de 376 habitantes
aproximadamente. - Microcentral hidroeléctrica de Kamarata:
puesta en servicio en
1962, ubicada en la Misión de Kamarata (Edo.
Bolívar), cerca de la quebrada Tapere, posee una turbina
Francis de fabricación Española, con una
caída de 7 mts., y un caudal de 1,5
mts3/seg., de agua,
permitiendo generar 125 kw de potencia para servir a una
población de 571 habitantes aproximadamente. - Microcentral de Wonken: instalada en 1983, ubicada en
la misión que lleva su nombre en el Edo. Bolívar,
entre los ríos Caruay y Macarupuey en la cuenca del alto
caroní posee una turbomáquina del tipo Banki
diseñada y construida por EDELCA, con una caída
de 7 mts. De altura es capaz de generar 60 kw de potencia para
una población de 350 pobladores
aproximadamente. - En Microcentral la Ciudadela: instalada en 1988, este
es un caso típico a los planteados anteriormente, ya que
no sirve a un pueblo o comunidad
indígena, sino a una instalación militar del
Ejército (Batallón de Selva G/D. Mariano
Montilla), se encuentra ubicada en el extremo oriental del Edo.
Bolívar, hidrológicamente se encuentra a 3 km.
Del río Tarotá y a 18 km., del río
Aponguao. - Microcentral de San Ignacio y San Francisco de
Yuruaní: inauguradas en 1988, en las poblaciones del
mismo nombre en el Municipio Urdaneta del Edo. Bolívar,
hidrológicamente ubicados cercanos al río
Yuruaní, permitirá servir a una población
mayor de 500 habitantes aproximadamente.
En construcción:
- La microcentral de Santa Elena de Uairén:
ubicada en la población del mismo nombre en el Edo.
Bolívar, hidrológicamente ubicada en la cuenca
del río Uairén, tributario del río
Kukenan. - Microcentral de Ikabarú: ubicada en la
población de Ikabarú en el Municipio de Pedro
Cova del Edo. Bolívar, hidrológicamente se ubica
en la cuenca del río Ikabarú, afluente directo
del río Caroní. - Microcentral de Kamoirán: ubicada en la
comunidad indígena Pemón de Kamoirán, al
noreste de la Gran Sabana en el Edo. Bolívar,
hidrológicamente se encuentra en la cuenca del
río Kamoirán.
2. Máquinas
Hidráulicas
Una máquina es un dispositivo que produce
movimiento. En
general, se busca que la máquina haga girar un eje o
flecha, de manera que ésta accione algún
dispositivo cuya utilización nos interesa. Cuando la
máquina es accionada por la fuerza del
agua o transmite a ella su energía se dice que es una
máquina hidráulica. En el primer caso se habla de
una turbina y en el segundo una bomba, que son los dos tipos de
máquinas hidráulicas.
Las turbinas al ser accionadas por la energía del agua,
produce energía mecánica que es transformada en
eléctrica al transmitir su movimiento a un generador, tal
como se muestra en la
figura siguiente:
Figura 1. Proceso de
funcionamiento hidráulico de una turbina. Fuente: Gardea
V, H. (1992). "Aprovechamientos Hidroeléctricos y de
Bombeo"
Este tipo de planta de generación de electricidad
utiliza la energía de las aguas para impulsar una turbina
que a su vez hace girar al generador eléctrico.
La generación de electricidad a partir de la
energía contenida en las aguas es quizá la
más antigua de las conversiones de energía. Las
centrales de tipo hidroeléctrico son preferidas, debido a
su bajos costo en la
producción de la energía, características que son siempre atractivas
aunque algo opacada por el hecho de los elevados costos de
instalación y el prolongado tiempo de
construcción, en especial en obras de ingeniería para la construcción de
presas, pero en los actuales momentos resulta aún
más favorables la utilización en este tipo de
fuente primaria, frente a las de tipo térmico.
Tipos de Generación Hidráulica
Hay dos tipos de plantas hidroeléctricas, las plantas
convencionales (convetional plants) y las plantas de almacenaje y
bombeo (pumped storage plantas).
Plantas Hidroeléctricas (Hydroelectric Plants) |
Fuente: El Autor
Plantas Convencionales
Las plantas convencionales usan de una sola vez el flujo para
generar electricidad. Los dos tipos convencionales de plantas
son: Plantas de río (Run-of-River Plants) y las plantas de
almacenamiento
(Storage Plants). Las plantas de río usa muy poca o casi
ningún almacenamiento de agua y por ello no requiere de
represas o reservorios, por lo que son menos costosas que las
plantas de almacenamiento. Pero los cambios de clima y los
cambios de estaciones provocan que estas plantas posean grandes
cambios en la potencia de salida.
Las plantas de almacenaje (storage plants) poseen suficiente agua
almacenada para compensar todas las flucturaciones temporales del
flujo de agua. Estas plantas también proveen el mismo
valor de
energía a lo largo del año. El agua es
normalmente almacenada durante el período de alto flujo y
luego es liberada durante los períodos de bajo flujo. La
mayoría de las plantas de almacenamiento operan en un
ciclo anual de relleno, pero algunas poseen suficiente capacidad
de almacenamiento para regular el flujo durante períodos
prolongados de sequía.
Plantas de Almacenaje y Bombeo
La plantas de almacenaje y bombeo (Pumped Sstorage Plants) reusa
el agua que ellas requieren. Estas están diseñadas
específicamente para suplir energía durante los
picos de demanda. Como
las plantas convencionales, una planta de almacenaje y bombeo usa
el flujo de agua natural cayendo a través de su entrada
para producir electricidad, pero una pequeña parte del
agua usada es bombeada durante las horas fuera del pico desde el
lago de abajo hacia arriba para reusarse durante el
próximo período de pico en la demanda. Aunque este
tipo de planta consume más energía en bombear que
lo que provee en energía
eléctrica de salida, esta da una ventaja
económica debido al bajo costo de la energía fuera
del pico comparada con el valor convertida para el período
de demanda pico.
El desarrollo de la unidad de turbina reversible, la cual puede
ser usada tanto para bombeo como para generación de
electricidad, ha hecho de los proyectos de plantas de almacenaje
y bombeo factibles y económicas. Cuando la electricidad es
generada, el agua desde el reservorio más alto provee la
energía a la unidad turbina generador, y descarga al
reservorio más bajo. Durante los períodos de carga
eléctrica fuera del pico, la noche o los fines de semana,
una planta eléctrica a vapor usualmente es empleada como
fuente de energía para bombear el agua desde el reservorio
de mas bajo de nuevo al más alto. Durante el
período de bombeo, el generador actúa como motor; recibiendo
electricidad desde una planta eléctrica, y este
energía mecánica de salida en la turbina, hace que
esta actúa como una bomba forzando que el agua retorne
dentro del reservorio más alto.
Hay dos tipos principales de instalaciones de almacenaje y
bombeo: la planta combinada de almacenaje y bombeo y la pura
planta de almacenaje y bombeo. En una proyecto de
planta combinada, la unidad de turbina generador reversible
están instaladas en una sitio hidroeléctrico
convencional para expandir la capacidad de generación. En
este caso, parte de la potencia eléctrica de salida es
producida por el agua bombeada desde el reservorio más
alto y parte por de la salidas es producido desde el flujo normal
de agua en el sitio. En una planta pura de bombeo la
energía eléctrica es generado por el uso del agua
recirculada que es repetidamente bombeada desde el reservorio
más bajo al más alto.
Microcentrales
En ocasiones, se hace necesario el empleo de la
electricidad en zonas muy remotas, pero aledañas a
ríos, las pequeñas-hidro (Small-Hydro) o
denominadas también microcentrales; son de una capacidad
de generación que se encuentra entre el rango de los 100
Kwatt a 1 MW. Estas requieren de muy poco o casi nulo
represamiento de las aguas, además de turbinas de muy bajo
tamaño. En el caso particular de Venezuela, la
empresa EDELCA
ha instalado algunas de estas microcentrales con éxito
en la Gran Sabana.
Las centrales de tipo hidráulica, requieren de la
energía de las aguas, las cuales solo son potencialmente
alcanzable en específicos ríos, cuya
ubicación raramente coincide con la disposición de
los centros de consumo, por el contrario, por lo general se
ubican a grandes distancias, siendo necesario asociar a estas
centrales mecanismos para trasladar la energía generada
hasta los centros de consumo, siendo este uno de los pocos
factores en contra de este tipo de generación.
Según Gonzalez, F. (1999): Las turbinas
utilizadas en la generación hidroeléctrica, son de
varios tipos entre las que destacan: Turbinas Pelton, Fracis
(Reacción) y Kaplan, existiendo otros tipos menos
difundidos, y encuentra aplicación práctica en
situaciones particulares; especialmente en
microcentrales.
1.- Turbinas Francis
La turbina Francis debe su nombre al ingeniero estadounidense
nacido en Gran Bretaña James B. Francis, quien
diseñó una turbina en la que el flujo se
producía hacia el interior. La llamada turbina de
reacción o turbina Francis se convirtió en la
turbina hidráulica más utilizada con presiones de
agua, o alturas de caída, equivalentes a una columna de
agua de 10 a 100 m. Este tipo de turbina funciona debido a la
expansión del agua mientras fluye a través de los
espacios entre las palas, lo que produce una fuerza neta, o
reacción, con una componente tangencial que pone la rueda
en movimiento.
2.- Turbina Pelton
La turbina Pelton, cuyo nombre proviene del ingeniero
estadounidense Lester Allen Pelton, se empezó a aplicar
durante la segunda mitad del siglo XIX, en instalaciones donde la
presión
del agua era equivalente a una columna de agua de entre 90 y 900
m. En este tipo de turbinas el agua se conduce desde un
depósito a gran altura a través de un canal o una
tubería forzada hasta una boquilla eyectora que convierte
la energía cinética del agua en un chorro a
presión. Dado que la acción de la turbina Pelton
depende del impulso del chorro sobre ella, en lugar de la
reacción del agua en expansión, este tipo de
turbina se denomina también turbina de
acción.
3.- Turbina Kaplan
El aumento de las necesidades de energía
hidroeléctricas durante los albores del siglo XX puso de
manifiesto la necesidad de turbinas que pudieran aprovechar
caídas de agua de 3 a 9 m, que podrían utilizarse
en muchos ríos construyendo pequeños embalses de
agua. En 1913, el ingeniero austriaco Víctor Kaplan
planteó por primera vez la turbina de hélice, que
actúa al contrario que la hélice de un barco.
Kaplan mejoró la turbina haciendo que las palas pudieran
pivotar sobre su eje. Los distintos ángulos de las palas
aumentaban el rendimiento ajustando el ángulo al volumen de la
caída de agua.
Para mantener una salida fija del generador en una
instalación hidroeléctrica la velocidad de
la turbina debe mantenerse constante, independientemente de las
variaciones de la presión del agua que las mueve. Esto
requiere gran número de controles que, tanto en la turbina
de Francis como en la de Kaplan, varían el ángulo
de las palas. En las instalaciones de turbinas Pelton, el flujo
del agua se controla abriendo y cerrando las boquillas
eyectoras.
La tendencia en las turbinas hidráulicas modernas es
utilizar caídas mayores y máquinas más
grandes. Según el tamaño de la unidad, las turbinas
Kaplan se utilizan en caídas de unos 60 m, y en el caso de
las turbinas Francis de hasta 610 m. La instalación de
caída más alta del mundo (1.770 m) se encuentran en
Reisseck, en Austria, y las turbinas más grandes del mundo
están en una planta generadora de la presa de
Itaipú, entre Paraguay y
Brasil, donde
se utilizan 18 turbinas de tipo Francis de 700 MW de potencia
cada una, que consiguen un total de 12.600 MW.
En Venezuela las turbinas instaladas en la central
Hidroeléctrica Gurí, son del tipo Francis, en
cambio las de
la Planta José Antonio Páez, son del tipo Pelton y
las Kaplan encuentran su utilización en la central Macagua
II.
4.- Turbina Michell – Banki
Según Bracamonte, E. (1996):
La Turbina Michell – Banki es una turbina de acción
de flujo transversal, de admisión parcial y de doble
efecto, que posee como elemtos principales un inyector o tobera,
que regula y orienta el flujo de agua que ingresa a la turbina; y
un rodete que genera potencia al eje de la turbina al recibir el
impulso del flujo de agua que circula por la misma. (p:55)
Según Barei, J. (1989): El rango de aplicación de
la turbina Banki esta comprendido dentro del rango de
aplicación de la turbina Francis, siendo la primera
más eficiente cuando opera a cargas parciales.
5. Elementos Principales
de una Planta Hidroeléctrica
En la figura 2 se representa esquemáticamente una
planta hidroeléctrica con sus elementos principales, la
función
de cada uno de ellos se explicará
posteriormente.
Figura 2. Elementos Principales de una Planta
Hidroeléctrica. Fuente: Gardea V, H. (1992).
"Aprovechamientos Hidroeléctricos y de Bombeo"
Es el primer elemento encontramos en un aprovechamiento
hidroeléctrico, la cual se encarga de atajar el río
y remansar las aguas. Las presas, por lo regular cumple la
especialidad de embalsar el agua, y los azudes de desviar el
río. Con estas construcciones se nombra un determinado
nivel de agua antes de la contención, y otro nivel
diferente después de la misma, ese nivel se aprovecha para
producir energía.
Vaso
Constituye los niveles mínimos normales y máximos
del agua en la presa, de manera tal que pueda operar
eficientemente el sistema
hidroeléctrico. Este volumen almacenado se determina en
función de la magnitud de las aportaciones del río
y del tipo de operación que se asigne a la planta. Estos
niveles de operación o cotas de operación
están estrechamente también con la altura de la
entrada de la obra de toma.
Tomas de agua
Son construcciones adecuadas que permiten recoger el
líquido para llevarlo hasta las máquinas por medio
de canales o cañerías. Estas obras son muy
variadas, según los requerimientos y tipos de presas. En
todos los casos de tomas de agua, es preciso colocar
órganos de cierre para detener el paso de la misma cuando
es menester, estos órganos son llamados
compuertas.
Cortina
Son utilizadas como elementos artificiales diseñados o
construidos de manera tal de poder represar
un determinado caudal de agua para poder posteriormente poder
reiniciar el proceso de la obtención de la
hidroenergía. Son construidos generalmente de tierra,
arcilla, arena, grava u otros materiales
análogos, también es utilizado el concreto.
7. Túnel de
Conducción y Tubería de
Presión
Son utilizados para la conducción o
canalización del agua desde la toma hasta la turbina
específicamente. Los espesores o diámetros de estos
canales o tuberías son calculados a través de
fórmulas en función de las diferentes presiones
necesarias para proporcionar un golpe positivo a los arietes de
las turbinas para así poder hacer girar el rotor del
generador con las revoluciones por minutos necesarias para poder
generar energía eléctrica.
Pozo de Oscilación
Es una conducción destinada a la limitación de la
presión, que por causa del cierre de la conducción,
puede tomar valores
elevados. Esto es debido a que este tipo de instalación,
con una larga conducción de agua al cerrarse las válvulas
de entradas del agua a las turbinas, la masa del líquido
circulante tiene una elevada energía cinética, que
es menester desarrollar para evitar elevados golpes de ariete. El
pozo de oscilación no es más que un adecuado
depósito que permite elevar el nivel de agua,
transformando la energía cinética en energía
potencial.
Casa de Máquinas
Es la construcción donde se ubican las máquinas y
los elementos de regulación y comando. Puede ser exterior
o subterráneo y posee generalmente dos niveles que son la
planta o piso de generadores y planta baja o piso de turbina. En
el piso de generadores se encuentran estos aparatos con sus
reguladores de velocidad y en la parte superior de este nivel se
instala generalmente una grúa viajera que se utiliza
durante el montaje y también para hacer reparaciones,
tanto de los generadores como de los rodetes. Por esta
última razón el techo de la casa de máquinas
debe ser suficientemente alto para que la grúa pueda
transportar libremente los rotores o los rodetes por encima de
los que están ya colocados.
En el piso de las turbinas se encuentra la aspiral de alimentación, el
distribuidor y el rodete de las máquinas. Las dimensiones
de la casa de las máquinas están estrechamente
relacionadas con el piso de turbina a utilizar.
Generador
Es una máquina eléctrica generadora de corriente alterna
que consiste en un dinamo cuyo inducido es un carrete abierto que
gira entre uno o varios pares de polos alternados (norte-sur), o
bien, inversamente, en un electroimán multipolar que gira
dentro del inducido. Se encuentra ubicado dentro de la casa de
máquina.
Turbina
Como ya se mencionó anteriormente la turbina no
es más que una máquina que aprovecha directamente
la fuerza de un fluido, generalmente agua o vapor, mediante la
reacción que produce una rueda de paletas helicoidales. Se
encuentra acoplada al generador dentro de la casa de
máquinas.
Desfoque
Es llamado también tubo de aspiración, y sirve como
conducto de salida del agua, que pasa por el ariete de la turbina
y produce el movimiento de la misma.
8. Concepto de
Instalación Eléctrica.
Según Gonzalez, F. (1999):
Una instalación eléctrica es un conjunto de
elementos y equipos que tiene como finalidad llevar la
energía eléctrica desde el punto de
alimentación o fuente de energía, hasta los
elementos o equipos eléctricos que requieren de este tipo
de energía para su funcionamiento. (p:6)
Las instalaciones
eléctricas pueden ser clasificadas desde muy variados
puntos de vista. Si se toma en consideración el tipo de
consumidor el
cual es servido las instalaciones quedan agrupada en tres grandes
grupos:
- Instalación Residencial: Destinada a permitir
solo la utilización de artefactos y equipos
eléctricos domésticos o del hogar
(lámparas, radio, Televisión, plancha, entre
otros). - Instalación Industrial: Esta se encarga de
hacer llegar la energía eléctrica a equipos con
una mediana o gran exigencia de energía
eléctrica. (motores,
hornos, entre otros) - Instalaciones Comerciales: Comprende una
categoría entre las dos anteriores, en la que se utiliza
la energía eléctrica entre los limites
anteriores.
Otra clasificación de las instalaciones
eléctricas puede ser lograda si se toma en cuenta al tipo
de ambiente que
se alimenta con la energía eléctrica.
- Instalación Pública: Utilizada para
alimentar sectores de uso público, como por ejemplo
avenidas, urbanizaciones, salas de espectáculos, campos
deportivos, escuelas, hoteles,
bancos,
áreas comunes de edificios residenciales,
etc. - Instalación Privada: Es aquella a la que solo
son utilizada por un muy reducido y especifico grupo de
personas.
Las instalaciones eléctricas residenciales
corresponden al tipo de instalación eléctrica que
lleva un Comando de la Guardia Nacional, y son las más
sencillas de las instalaciones debido a los bajos valores de
carga que tienen que servir, son los casos más comunes y
abarcan todos los equipos necesarios para el suministro de
electricidad a las instalaciones residenciales, unifamiliares o
multifamiliares.
9. Normalización de Proyectos de Instalaciones
Eléctricas.
Los proyectos de instalaciones eléctricas son
necesarios ya que involucra los elementos que hacen llegar la
electricidad desde la fuente hasta la carga. Con el objetivo que
las instalaciones eléctricas que se proyecten y construyan
posean un criterio único, se han diseñado una serie
de protocolos o
normativas que rigen la esencia del diseño
de instalaciones eléctricas. En el ámbito
internacional son muy conocidas las normativas IEEE: Institute of
Electrical and Electronic Engineer, la ANSI: American National
Standard Institute, VDE: Verband Deustsher Elektrotechniker,
entre otras. En Venezuela se ha adoptado algunas normativas
norteamericanas e internacionalmente aceptadas, constituyendo lo
que se conoce como CODIGO
ELÉCTRICO NACIONAL (CEN) que rige los lineamientos a
seguir en toda obra eléctrica. Este Código
Eléctrico fue editado por primera vez en al año de
1968 pro el Comité de Electricidad (CODELECTRA). Hacia
1974 la Comisión Venezolana de Normas
Industriales (COVENIN) establece un convenio con el Ministerio de
Fomento y Codelectra, cuyo objetivo fue crear las Normas
Venezolanas para el Sector Eléctrico, hasta que finalmente
se reconoce el Código Eléctrico Nacional, siendo
aprobado por COVENIN en 1981, denominado Conenin 200-81.
En Venezuela desde el 16 de Abril de 1974, por decreto
presidencial es obligatorio el uso del Código
Eléctrico Nacional en todo tipo de obra
eléctrica.
Es importante dejar claro, que el CEN no es propiamente un
manual de
diseño, sino que es un manual de seguridad,
los valores
que se establecen en él son los mínimos aceptados
para garantizar la seguridad deseada en las instalaciones
eléctricas, vidas y bienes
materiales. Por encima de los valores establecidos en el CEN
pueden ser aceptados.
En lo sucesivo en esta investigación, debido a la obligatoriedad
de la utilización del Código Eléctrico
Nacional, se hará referencia y hasta citas textuales de
este, para sustentar todas y cada una de las decisiones en el
diseño de instalaciones eléctricas.
El CEN en su contenido tan amplio, establece lo
siguiente:
- Las reglas para el diseño de las instalaciones
eléctricas. - Las reglas para las especificaciones de
construcción de las instalaciones eléctricas en
general, y todo lo concerniente al montaje de maquinarias y
equipos eléctricos. - Las reglas elaboradas específicamente para los
fabricantes de materiales, equipos y maquinarias
eléctricas que se elabora en Venezuela o bien que son
del uso local, aunque sea de importancia. Estas se refieren a
dimensiones, proceso de fabricación y controles de
calidad que
deben tener.
Por otra parte además del CEN, existen otras
reglas y normas que suelen establecer otras instituciones
que son de ayuda en los proyectos de instalaciones
eléctricas, reglamentaciones establecidas por organismos
como: Ministerio de Desarrollo Urbano, Ministerio del Trabajo y
Comunicaciones, CADAFE, CANTV, INOS, entre
otros.
10. Propiedades que debe
cumplir una Instalación Eléctrica.
Según Penissi, O. (1995): Existen una serie de
propiedades que debe poseer una instalación
eléctrica cualquiera, estas son:
- Seguridad.
- Economía.
- Previsión a futuro.
- Simplicidad.
- Flexibilidad.
- Confiabilidad.
- Factibilidad de Mantenimiento.
Estas propiedades se pueden definir como; seguridad: una
instalación eléctrica, debe proporcionar seguridad,
y una salvaguarda real a las personas y propiedades de los
peligros que implica el uso de la electricidad. Economía: se refiere
a realizar un balance técnico y de seguridad que permita
realizar una inversión que posea el menos costo inicial.
Previsión a futuro: Se refiere a que las instalaciones
eléctricas deben tener un diseño que permita
absorber las ampliaciones a futuro de la carga. Simplicidad:
esto se refiere a que la instalación debe poseer un
diseño lo más simple y fácil, que permita
concretar el proyecto al menor costo pero con la mayor cantidad
de ventajas que se pueda. Flexibilidad: esto implica que la
instalación puede sin mayor dificultad aceptar
modificaciones o alteraciones súbitas que tengan lugar,
tales como reubicación de cargas, etc. Confiabilidad: la
confiabilidad es un término delicado de emplear, pero se
puede interpretar de forma muy sencilla como el hecho de que se
interrumpa en la menor cantidad de veces posible el servicio
eléctrico; y facilidad de mantenimiento: esto implica que
la instalación eléctrica en todo momento sea
fácilmente accesible, para realizar tareas de
mantenimiento.
11. Elementos de una Instalación
Eléctrica.
La instalación eléctrica esta constituida
por la agrupación de una serie de elementos que
ínteractúan para llevar a cabo el transporte de
la energía eléctrica desde el punto de suministro
hasta las cargas. Las instalaciones eléctricas, como ya se
menciono, poseen una amplia clasificación, y evidentemente
cada una de ellas ha de poseer elementos específicos a su
tipo, pero por otra parte existe una gran cantidad de elementos
que son comunes a las instalaciones de tipo residencial,
comercial e industrial.
Los elementos básicos de una instalación
eléctrica son:
- Acometida
- Equipos de medición.
- Interruptor principal.
- Tablero principal.
- Subtableros.
- Alimentadores
- Circuitos ramales.
- Canalizaciones eléctricas.
Figura 3. Esquema Típico de una
Instalación Eléctrica Residencial. Fuente:
González L, F. (1999). "Instalaciones
Eléctricas".
1.- Acometida
La acometida es el punto de comienzo de la instalación
eléctrica, de hecho es la conexión entre la
compañía de servicio eléctrico (o el sistema
de generación propio) y la instalación
eléctrica.
El Código Eléctrico Nacional (CEN) en su
sección 100, definiciones, establece el concepto de una
acometida como "… Los conductores y el equipo para dar
energía desde un sistema de suministro eléctrico,
al sistema de alambrado de la propiedad
servida…" (p:999)
El CEN dedica completamente una sección a la
especificación de las acometidas, Sección 23, donde
se establece todos lo requerimientos mínimos para
garantizar la seguridad que debe proveer la acometida.
Una instalación eléctrica debe poseer una acometida
o varias, (CEN sección 230-2) pudiendo ser esta desde dos
puntos de vista: aéreas o
subterráneas.
2.- Equipos de Medición e Interruptor
principal.
Las empresas que
prestan el servicio eléctrico, deben contabilizar por
algún mecanismo la cantidad de energía que es
comprada por el suscriptor, y es donde tiene aplicación
los equipos de medición.
Los equipos de medición son muy variados, pudiendo ser
desde muy simplistas como los de las instalaciones residenciales,
hasta muy complejos en los industriales.
En las instalaciones eléctricas de tipo residencial, el
equipo de medición de energía es único,
siendo pudiendo ser el caso de un medidor mecánico
constituido por un Watt-horimetro (vatiohimetro medidor de Kwh)
de disco o mecánico o en el caso más modernos de
estado
sólido digitales.
En el caso particular de Venezuela, la acometida es responsabilidad de la empresa eléctrica que
presta el servicio al igual que el medidor de energía y el
interruptor principal (vulgarmente llamado cuchilla en el caso
residencial) llegando su responsabilidad hasta el punto de
conexión interna de la instalación
eléctrica. De hecho el calculo de los conductores que
salen del interruptor principal son responsabilidad del
suscriptor.
El contador eléctrico o comunmente denominado medidor, es
propiedad de la empresa eléctrica, por lo cual cualquier
alteración o desperfecto que se le ocasiones (en el caso
de Venezuela), puede provocar inconvenientes legales.
En el presente proyecto no se emplearán equipos de
medición, ya que el suministro de energía es propio
(autogeneración) y no genera ningún tipo de
pago.
3.- Interruptor.
Un interruptor debe ser interpretado en su forma más
sencilla, como un dispositivo diseñado para abrir o cerrar
un circuito por medios no
automáticos y que puede actuar en forma automática
en condiciones de operación anormal del circuito (su
utilización se encuentra más detallado en el
estudio de protecciones contra sobrecorrientes, que el CEN asigna
la sección 240).
4.- Tablero principal.
En toda instalación eléctrica han de existir, uno o
varios tableros principales, punto central de la
instalación, el cual tiene tres funciones:
- Distribuir la energía eléctrica a
varios circuitos
ramales. - Proteger cada circuito ramal de fallas
(cortocircuitos o sobrecorrientes). - Proveer la posibilidad desconectar de la
instalación cada uno de los circuitos.
El tablero principal contiene una serie de elementos que
garantizan el cumplimiento de las tres funciones antes
mencionadas tales como: interruptores automáticos o
manuales,
fusibles, etc.
El CEN en su sección 100 establece que un tablero es
"…un panel o grupo de paneles individuales
diseñados para constituir un solo panel: incluye barras,
dispositivos de protección, y puede tener o no swiches
para controlar los circuitos…" (p:998)
5.- Subtableros y
Alimentadores.
En aquellas instalaciones eléctricas de una
extensión considerable, es común utilizar varios
tableros como apoyo al principal, cumpliendo las mismas funciones
de distribución, maniobra y protección
de los circuitos.
Estos subtableros se suelen ubicar a una distancia equilibrada de
cada una a las cargas que sirven (centro de cargas o área
de distribución), los conductores con lo cual son
alimentados estos subtableros desde el tablero principal recibe
el nombre de alimentadores (feeder).
El CEN dedica la sección 240 a los requisitos completos de
los alimentadores en una instalación
eléctrica.
6.- Circuitos ramales.
Los circuitos ramales están constituidos por conductores
que parten de los tableros de distribución y transportan
la energía hasta los puntos de alimentación. Los
circuitos ramales pueden ser compartidos o individuales, es
decir, exclusivos para una carga. Un ejemplo de un circuito
ramal, lo constituyen los conductores que alimentan los
tomacorrientes en una instalación residencial, siendo de
tipo compartido, y un circuito ramal exclusivo, lo puede
constituir la alimentación de un motor de gran potencia en
sistemas
industriales.
El CEN en su sección 100, define un circuito ramal como
"… los conductores del circuito entre el último
dispositivo contra sobrecorriente que protege el circuito y las
salidas…" (p:998)
Por su parte la sección 225 del CEN se dedica a los
requisitos para los circuitos ramales y circuitos de
instalación exterior.
7.- Canalizaciones Eléctricas.
Las canalizaciones eléctricas son los elementos utilizados
para conducir los conductores eléctricos entre las
diferentes partes de la instalación eléctrica. Las
instalaciones eléctricas persiguen proveer de resguardo,
seguridad a los conductores a la vez de propiciar un camino
adecuado por donde colocar los conductores.
12. Clasificación de
los Circuitos Ramales
Los circuitos ramales, han sido clasificados
inicialmente en dos grandes tipos: individuales o exclusivos y
uso variado. Pero por otra parte de acuerdo al uso más
común que se le suele dar a los ramales se suelen
distinguir:
Circuitos de alumbrado:
Son los circuitos utilizados para alimentar las luces de uso
general y algunos artefactos de poca potencia, conectados
directamente o por medio de tomacorrientes o enchufes.
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.
El CEN en su sección 100, establece que un tomacorriente
es un dispositivo de contacto instalado en una salida para la
conexión de un solo enchufe.
Por otra arte, el CEN
(sección 100) define un enchufe …"como el dispositivo
que, por su inserción en un tomacorriente, establece la
conexión entre los conductores de un cordón
flexible….." (p: 998)
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Autor:
Juan Carlos Marrufo