Dispositivo de seguridad en la acometida eléctrica

El dispositivo de seguridad en la acometida eléctrica, tiene 2 funciones principales, protección contra sobre corrientes y facilitar el mantenimiento de la instalación. 

Dispositivo de seguridad en la acometida eléctrica

Toda alimentación eléctrica ante una eventualidad peligrosa por sobre corriente, debe contar con algún dispositivo, que actué e interrumpa el suministro.

De los pioneros con este fin, es el interruptor de seguridad.

El interruptor de seguridad de seguridad, está formado por un gabinete (armario), que protege contra contacto directos de partes “vivas” (energizadas).

Tiene una palanca para operar desde su exterior, y que se utiliza para abrir un interruptor interno, que desconecta el suministro de energía.

Interruptor de seguridad 

En su interior bajo el interruptor se localizan fusibles, que protegen contra sobre intensidades, interrumpiendo el circuito, ya que se funde, si la corriente alcanza valores superiores a los marcados en el fusible.

Para tener acceso a su interior, cuenta con una puerta frontal, en sus lados tiene círculos metálicos, que hacen la función de ventanas, para introducir los conductores.

 

Va de cuento.

Los elementos de protección en sistemas eléctricos, datan desde el año 1674, y aparecen aplicados de forma regular en 1880, para proteger las instalaciones telegráficas.

Cuentan que, el fusible tipo tapón roscado, fue inventado en los laboratorios de Thomas Alva Edson.

Interruptor de cerámica y foco con rosca Edison

Las primeras instalaciones comerciales de Edison, tenían la intención de proteger los 2 polos (polo positivo y polo negativo de corriente directa).

Este tipo de fusible casi desaparece hoy en día, la rosca tipo Edison, también es empleada en otros tipos de elementos de la instalación, en particular en portalámparas.

Las bases roscadas E 26 y E 27 (E = Edison) son intercambiables, es decir un foco con rosca con diámetro de 26 milímetros, puede colocarse correctamente en una base de 27 milímetros. 

Antiguos tomacorrientes con rosca Edison

La invención del interruptor de seguridad 1895 se le atribuye a Bryson Dexter Horton, de la Detroit Fuse and Manufacturing.

En 1902 se empezó a utilizar interruptores de seguridad, en la distribución eléctrica y el control industrial en los Estados Unidos de Norteamérica.

Interruptor de seguridad Square D

En 1917 la empresa Detroit Fuse and Manufacturing cambio a “Square D”, Horton señalo que la D corresponde a su origen Detroit.

En México los interruptores “Square D”, fueron muy populares, decir square D fue sinónimo de un interruptor de seguridad.

Hay la ceencia  popular que el nombre  "D cuadrada", se debe a que se formaba en la puerta del gabinete del interruptor, debido a que cuenta con un abultamiento, que permitir trabajar a los interruptores tipo navaja, de forma que, de lado se ve una “D” y de frente un cuadrado.

Aunque, por otro lado, al interruptor de seguridad junto a otros dispositivos de seguridad ( como los centros de carga y los centros de distribución) por su forma física se les nombra “cuadro eléctrico”.

En 1991 “Square D” fue adquirida por Schneider Electric.

Función del medidor de energía eléctrica

 La función del medidor de energía eléctrica es señalar la energía  consumida en KiloWatts hora (KWh), su lectura es necesaria para  determinar un costo en un periodo determinado.

Función del medidor de energía eléctrica

El medidor de energía eléctrica también llamado “Watthorímetro”, forma la parte central de la acometida eléctrica.

 En México para recibir el suministro de la red, la instalación  de acometida debe cumplir  requisitos técnicos, elaborados por la CFE (Comisión Federal de Electricidad).

Ubicación del Watthorímetro

Va de cuento.

Hace ya algunos años, el ingeniero escoses James Watt, fabricante de máquinas de vapor, para señalar lo que eran capaces de hacer sus máquinas, las comparo con la cantidad de caballos que se requerían para obtener la potencia equivalente.

Señalan también que en un inicio sus maquinas las hacia  muy ruidosas, argumentando que la gente pensaba falsamente, que a mayor ruido se obtenía mayor potencia.

Más tarde. se utilizó un equivalente  de la potencia mecánica de caballos de fuerza (Horse power (HP ), para determinaren otros tipos de energía.

En México  la unidad de potencia eléctrica utilizada en el Watts.

Y su consumo en un determinado tiempo, sirbe para determinar la energia suministrada y su costo.

Tipos de medidores de energía eléctrica

Los medidores analógicos utilizan medios electromecánicos, tienen manecillas giratorias, que señalan el consumo de energía eléctrica, y funcionan basados en el principio de motor eléctrico.

Por cierto, el primer diseño del motor de corriente alterna polifásico (fase dividida en la siguiente imagen), en 1885 se le atribuye al ingeniero eléctrico  italiano Galileo Ferraris. aunque señalan que no lo patento.

 Watthorímetro electromecánico

Su estator es una bobina de potencial (voltaje) y una bobina de corriente (amperaje), también tiene un sistema de ajuste por imanes, y su rotor es un disco de aluminio, cuyo eje por medio de engranajes hacen girar las manecillas. 

Medidores de energía eléctrica con indicador de color

En México la gran mayoría de los medidores de consumo de energía eléctricos son del tipo electrónico, medidores digitales que utilizan las ventajas de la electrónica de estado sólido.

Incluso algunos,  incorporar la internet, algunas de sus ventajas son lecturas remotas,  notificaciones de corte y de reconexión remoto y el monitoreo del consumo en tiempo real.

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Alimentación con energía eléctrica de corriente alterna

La alimentación con energía eléctrica de corriente alterna, es  empleada de manera universal, llegando a casas, edificios comerciales e industrias, recorriendo grandes distancias, por medio de líneas de trasmisión.

Alimentación con energía eléctrica de corriente alterna

Va de cuento.

Dos grandes inventores, Nikola Tesla y Thomas Alva Edison se enfrentaron con la finalidad de imponer sus sistemas de comercialización de la electricidad.

Sistema de alimentación con energía eléctrica de corriente alterna

Por eficacia (mucho más económico) el sistema de corriente alterna de Nikola Tesla, se impuso.

 En 1983 fue elegido en la feria mundial utilizando las cataratas del Niágara como fuente primaria de energía.

Los sistemas de alimentación de Edison, utilizaban carbón en sus centrales termoeléctricas para mover sus generadres de C.C., con vapor de agua.

Sistema de alimentación con energía eléctrica de corriente alterna

Una diferencia es que el sistema de corriente alterna, trabajan con valores de energía altos “Megawatts”. Para recorrer grandes distancias utilizan alta tensión del orden de kilovoltios. Principal razón que le dio supremacía sobre el sistema de corriente continua.

Thomas Alva Edison, afirmaba con razón,  que su sistema de corriente continua era  mas seguro, sin embargo, su energía se perdía en el camino.

Señalan, que, en aquel entonces, sus generadores de CC. Solo eran capaz de alimentaban alrededor de 600 metros.

Valores de tensión de alimentación eléctrica domiciliaria en México

Los niveles de tensión de servicio normalizados por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) en México. proviene de un sistema trifásico con salida de 3 o 4 hilos se representa “220 Y 127 V”.

 La “Y” señala una conexión de salida de transformador conocida como estrella o “Y”.  del que salen 4 conductores. A nuestros hogares solo llegan 2, un conductor llamado línea viva “L1” y otro conductor   llamado neutro “N”.

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Polaridad eléctrica

 La polaridad eléctrica es una cualidad que permite distinguir las terminales de una pila, una batería o un generador de corriente continua.

Polaridad eléctrica

Sirve para identificar las terminales (positiva y negativa) de una fuente de alimentación de corriente continua.

Cuentan que:

El político, científico e inventor estadunidense, Benjamín Franklin, para describir el rayo (como electricidad natural), utilizo términos desde su concepción religiosa,  de que venía de un punto positivo (el cielo) y caía en uno negativo, (la tierra). 

Sentido de la corriente eléctrica

Esto fue utilizado por mucho tiempo para definir el sentido de la corriente y fue nombrado como “sentido convencional” es decir que el movimiento se da con carga positiva, desde el polo positivo al negativo.

En sentido real actual de la corriente eléctrica es el paso de electrones desde el polo negativo al positivo.

Identificación de polaridad de una pila

Las pilas (y otras fuentes de energía eléctrica), suelen tener identificada la polaridad de sus terminales.

Las regulaciones establecen colocar en la fuente de alimentación de corriente continua, el signo + (mas) para señalar la terminal positiva y el signo – (menos) para la terminal negativa.

También señalan para identificar bornes y la continuación de polos (los conductores), utilizar el color rojo para positivo y el negro para negativo.

 Para verificar la polaridad se utiliza un medidor eléctrico (multímetro).

Relevancia del sentido de la corriente eléctrica en la electrónica

La importancia del sentido de la corriente toma relevancia, en la electrónica, los dispositivos utilizados en esta rama de la electricidad, si no están polarizados correctamente no funcionan correctamente.

Pilas para propósitos específicos

Las pilas contaminan funcionan por reacción química, de soluciones salinas o acidas, si bien no se ha encontrado remedio, el uso de pilas recargables, eliminando en gran medida la proliferación de las pilas desechables (de un solo uso).

Existen pilas externas portátiles, llamadas en lengua inglesa “power bank” (banco de energía o poder), utilizan materiales modernos (litio), tienen puertos Universal Serial Bus (USB).

La batería portátil es utilizada para transferir carga a algunos dispositivos electrónicos,  como teléfonos móviles, laptop, etcétera.

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Alimentación eléctrica

 La alimentación eléctrica tiene la función de suministrar de energía, a la instalación, las hay de diversos tipos y características, puede ser desde un dispositivo a un sistema muy complejo.

Alimentación eléctrica

La fuente alimentación puede estar en nuestra mano, como la pila en un teléfono celular, O un sistema cuya “fuente original, puede estar localizada a cientos de kilómetros y que por lo general no vemos.

Las primeras fuentes comerciales fueron las pilas.

Alessandro  Volta

En 1800 Alessandro Volta construyo y desmostro su invento la pila, si apilando discos metálicos y cartón con salmuera (agua con sal).

Alimentación eléctrica de corriente continua

Cuentan que:

En México, a mediados de los años 60s del siglo pasado, se fabricaban pilas con la marca, “águila negra” de “Super Winchester de México”.

La marca fue vendida a la empresa alemana VARTA, hoy en día, dichas pilas se venden por internet, más que bonitas antigüedades, sorprenden que algunas aún todavía contienen carga.

Antiguas pilas mexicanas

Los generadores de corriente continua, resultaron poco prácticos, la razón, después de distancias de 3 kilómetros tienen grandes pérdidas de energía.

Cuentan que el científico, inventor e empresario, Thomas Alba Edison, fue un apasionado de la corriente directa, y que por no cambiar a corriente alterna, perdió contratos de iluminación. 

Circuitos eléctricos

Si bien la fuente original en corriente alterna, se puede encontrar a cientos de kilómetros.

Llega a todos los puntos de una instalación. Es importante localizarla y en la practica puede estar representada por diversos elementos.  Un contacto, un tablero de distribución, centro de carga o una acometida, incluso de manera industrial puede ser la subestación.

Fuente de alimentación eléctrica de corriente alterna

Todo circuito eléctrico al menos tiene una fuente de alimentación. Suele ser el primer punto de estudio, cuando sospechamos que algo no está funcionando bien. 

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Cinta de aislar

 La cinta aislar se usa para envolver uniones de conductores eléctricos, el encintado evita que existan partes conductoras que propicien que la corriente circule por caminos no deseados.

Cinta de aislar

El termino de “aislamiento de conductores eléctricos”, se refiere a colocar un recubrimiento sobre las partes sin aislante de conductores, con la finalidad de evitar fugas de corriente.

Cuentan que:

En 1857, Jhon Chatterton y Willoughby Smith patentaron un compuesto adhesivo, aislante e impermeable, a partir de materiales naturales, con la que se impregno a cintas de tela, utilizándose en los primeros cables telefónicos submarinos.

Cinta de aislar de tela

La llamada cinta de fricción para aislar, casi ha desaparecido del mercado, se fabrica de tela algodón e impregnada por ambos lados con caucho, protege también mecánicamente contra filos de los conductores.

En enero de 1946 inventores de la Minnesota Mining and Manufactuting Co, hoy conocida como 3M, dieron a conocer la cinta de vinilo. 

Cinta de aislar de plástico

Las modernas cintas aislantes termoplásticas de PVC, resiste la humedad, tiene alta elasticidad que le permite adaptarse a superficies irregulares, soporta tensiones de picos de 6000 voltios, y resiste temperaturas hasta de 95°C.

La cinta aislante plástica de color negro es la más utilizada, para cubrir uniones de conductores, pero hay una gran variedad de colores, en los EE.UU. hay un código de color de cinta aislante para identificar conductores.

Código de color de cinta aislante de los EE.UU.

La cinta aislante recubre el cableado, inpide que la gente (instalaciones y equipos)  tengan contra contactos directos con la energía eléctrica, evita perdidas de energìa, al asegurar  que la corriente sigue un camino prestablecido. 

Y en algunos casos, tambièn  se emplean para identificar conductores.

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Representación simbólica de arrancadores de motores eléctricos

 La representación simbólica de arrancadores de motores eléctricos, se utiliza para señalar de forma simple, el tipo de arrancador se está utilizando.

Representación simbólica de arrancadores de motores eléctricos

Continuamos analizando aspectos de regulaciones, empleadas en equipos de control de motores, utilizados en Europa, y en particular en Francia.

Un arrancador de motor eléctrico es un sistema diseñado para procesos de paro y arranque de un motor eléctrico, lo hace forma segura y eficiente.

Representación desarrollada y símbolo genérico   de arrancadores de motores eléctricos tipo arranque directo.

Se suele representar de forma desarrollada para interpretar su funcionamiento, o de manera genérica con un solo símbolo para señalar su tipo.

En planos electricos, incluso los conductores de alimentación se pueden señalar, en una sola fila, la representación es llamada, forma unifilar (los tres conductores de fases en una línea). 

Representación simbólica americana y francesa de un arrancador del  tipo arranque directo un sentido de giro

De manera clásica existen tres tipos de arrancadores.

1.   Arrancador directo con un sentido de giro.

2.   Arrancador directo de 2 sentidos de giro

3.   Arrancador estrella delta

Símbolos de arrancadores de motores eléctricos con simbología francesa

Existen muchos tipos de arrancadores de motores, los arrancadores modernos, incorporación de la electrónica, y son nombrados de estado sólido, para resaltar que sus principios de funcionamiento ya no utilizan bobinas electromagnéticas.

Símbolos de arrancadores electrónicos para motores eléctricos

sobresalen en el mercado los arrancadores suaves, los arrancadores variadores de velocidad, incluso los hay inteligentes, donde con el uso de microprocesadores y sensores, les dan cualidades a situaciones particulares.

Centro Mexicano Francés del Conalep, en Gómez Palacio, Durango.

Representación francesa de arrancadores de motores eléctricos

  En la representación francesa de arrancadores eléctricos, para interpretar su funcionamiento, utilizado diagramas lineales,  el diagrama de control se lee de arriba hacia abajo.

Representación francesa de arrancadores de motores eléctricos

Continuamos analizando aspectos de regulaciones, empleadas en equipos de control de motores, utilizados en Europa, y en particular en Francia.

Un arrancador de motor eléctrico es un sistema diseñado para procesos de paro y arranque de un motor eléctrico, lo hace forma segura y eficiente. 

En este artículo se analizara  como primer paso, solo el sistema de arranque directo.

Arrancador de motor eléctrico tipo arranque directo, representación lineal sistema americano

El tipo de  arranque directo es el más simple, y se aplica en motores de baja potencia.

En México nos hemos acostumbrado al sistema americano, donde los diagramas de control se leen de izquierda a derecha, similar a como escribimos y leemos algún texto.

En el circuito de control líneal  con normas francesas, la distribución de componentes es diferente.

Diagrama de control lineal con normas francesa

Los diagramas franceses se leen de arriba hacia abajo, de la línea viva, que por cierto se marca  su aislante con el color rojo, hasta el conductor neutro, marcado con aislante de color blanco.

En este blog, he señalo que, por motivos visuales, lo sustituyo por otro color en este caso celeste.

Arrancador de motor eléctrico tipo arranque directo, representación lineal sistema francés

En la práctica el sistema frances de representación de un diagrama de control de motores es mas didáctico,  que el sistema americano.

Los alumos al ver el conductor neutro conectado en las bobinas del circuito de control,  les facilita la interpretación, disminuyendo  errores cuando se realizan practicas.

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La bobina del contactor en un diagrama francés

 La bobina del contactor en un diagrama francés, va al final del escalón del circuito de control, y cumple con las normas que señalan, que las cargas van conectadas al conductor neutro.

La bobina del contactor en un diagrama francés

Continuamos analizando aspectos de regulaciones, empleadas en equipos de control de motores, utilizados en Europa, y en particular en Francia.

En México nos hemos acostumbrado al sistema americano, a ver el contacto auxiliar del relevador de sobrecarga (OL = Over load), al lado derecho de la bobina del contactor.

Es decir conectado al conductor neutro.

Diagrama con simbología americana

Un contactor electromagnético es un interruptor operado por medio de una bobina.

Se utiliza para conectar y desconectar cargas eléctricas grandes, alimentadas con alto voltaje (circuitos de potencia), por ejemplo, para arrancar y parar un motor eléctrico trifásico.

Contactor

Cuando la bobina se alimenta con bajo voltaje (110 voltios de corriente alterna), hace que se cierren  tres contactos de dimensiones robustas, y que son adecuado para interrumpir corrientes altas. 

Un contactor tienen al menos un contacto auxiliar normalmente abierto, de dimensiones más pequeñas, y se utiliza en el circuito de control.

 Algunos se diseñan para agregarles más contactos auxiliares, normalmente abiertos o normalmente cerrados.

Diagrama de control con simbología francesa y sus dispositivos 

En práctica de taller de control de motores eléctricos,  en los diagramas franceses, es fácil verificar si el neutro está bien instalado, y ordenar probar el circuito.

De ser correcto, luego  se autoriza el cableado de la potencia.

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