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INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES. Las instalaciones eléctricas industriales, industriales, son el conjunto de elementos, aparatos y equi pos que se encargan de la recepción, conducción, conducción, transformación, control, medición, protección, distribución distribución y utilización de de la energía eléctrica. eléctrica. Algunas instalaciones eléctricas industriales cuentan con su propia planta de generación de energía eléctrica, eléctrica, constituida por por los turbogeneradores, turbogeneradores, tal es el caso de los ingenios azucareros, refinerías de PEMEX, complejos petroquímicos, plataformas petroleras, etc. Actualmente debido a los altos costos de la energía eléctrica por parte de las empresas suministradoras, algunas empresas utilizan sus plantas de emergencia para su autoabastecimiento de energía eléctrica en las horas de demanda máxima (hora peak), tal es el caso de una importante cadena de supermercados a nivel nacional.
CANALIZACIONES CANALIZACIONES ELÉCTRICAS Se entiende por canalizaciones eléctricas a los dispositivos que se emplean en las instalaciones eléctricas para contener a los conductores de manera que queden protegidos contra deterioro mecánico y contaminación, y que además protejan a las instalaciones contra incendios por arcos eléctricos que se presentan en condiciones de cortocircuito. Los medios de canalización más comunes en las instalaciones eléctricas son: - Bandejas - Tubos conduit. - Ductos. - Charolas. - Canalizaciones flexibles.
BANDEJA PORTACABLES
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La bandeja porta cables es simplemente una estructura tipo puente que lleva cables eléctricos y de datos durante todo un proyecto. La bandeja porta cables está disponible en una gran variedad de materiales y con diseños finales correspondientes a la ubicación, carga y requisitos estéticos. Usando bandejas porta cables, todos los tipos de cableado pueden ser instalados en una forma eficiente, manejable y cómoda. La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) fija las normas para la construcción, construcción, pruebas e instalación de bandejas porta cables metálicas. Todas las bandejas deben cumplir o satisfacer las normas NEMA.
ELECCIÓN DE BANDEJAS PORTACABLES La mejor forma de elegir un sistema de bandejas porta cables es considerando el lugar, la carga y el medio ambiente. Tomando en cuenta algunos factores priorizando el siguiente orden:
ELEGIR EL DISEÑO DE LA BANDEJA PORTACABLES. El diseño depende de muchos factores, incluyendo la naturaleza de los cables a ser instalados, condiciones condiciones del lugar, y estética. Algunas opciones de bandejas son: • Escalera.- Usada en aplicaciones con espacios intermedios a lo •
largo del soporte.
Ducto Perforado.- Características de la parte inferior ventilada. Usado en aplicacio-
nes en las que se genera calor moderado. • Ducto Sólido.- Típicamente usada en lugares que se
genera poco calor, como proyec-
tos de telecomunicaciones y eléctricos. • Bandejas de Aluminio.- Para aplicaciones de trabajo ligero donde se requiere insta-
laciones rápidas. • Malla de cable.-
Para voltaje bajo, telecomunicación, y cables de fibra óptica sopor-
tados en cortos espacios.
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ELECCIÓN DEL METAL Y ACABADO Su elección depende del ambiente en el cual la bandeja va a ser usada. No todos los acabados están disponibles para todos los tipos de bandejas. • Aluminio.- Resistente a la corrosión. De bajo peso, usado en exteriores o al aire libre. • Acero Galvanizado en caliente luego de su fabricación. -
Principalmente para aplica-
ciones al aire libre, porque provee excelente protección a la intemperie. • Acero inoxidable. - Inherentemente resistente a la corrosión, pero demasiado caro.
TIPO DE CARGA Y ESPACIO Haciendo referencia a las “NEMA Class” ésta designación define la capacidad de ca r-
ga y las distancias de los espacios de los soportes en un sistema de bandejas porta cables. Al igual que un ingeniero civil debe conocer la carga en los soportes de un puente, así se debe conocer la carga y el espacio entre soportes de una bandeja porta cables. Una “NEMA Class” consiste en dos partes: Un número y una letra. El número indica el
espacio del soporte mientras la letra corresponde a la carga de trabajo.
DETERMINACIÓN DEL ESPACIO DEL PELDAÑO Aplicable solamente a bandejas tipo escalera, la separación del peldaño debería corres ponder a la naturaleza de los cables a ser instalados. Las separaciones normalizadas indican que 225 mm es el espaciado más común entre peldaños.
PROFUNDIDAD DE CARGA Significa la distancia entre el tope del miembro soporte del cable (peldaño o base corrugada) hasta el tope del riel (nivel superior).
ANCHO DE LA BANDEJA
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Este es el ancho nominal interior o área transversal interna de las bandejas disponibles para cables. De acuerdo a los requerimientos del usuario se pueden tener diferentes anchos de bandeja.
RADIOS DE PRUEBA Determinan el cambio de dirección o plano de un sistema de bandejas porta cables y está gobernado por el radio de curva mínimo permisible de los cables que se instalaran en la bandeja.
REQUISITOS DIMENSIONALES Tabla 1. Longitudes de secciones rectas sin incluir los conectores.
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En el caso de bandejas metálicas éstas deberán presentar continuidad y deberán conectarse a tierra cada 50 m. o fracción, no permitiendo su uso como conductor de neutro o de tierra.
No se admite en una misma bandeja la coexistencia de circuitos para tensiones de aislación menores de 750 V con cables para tensiones mayores. Para estos últimos los conductores se tenderán en bandejas separadas y con línea de tierra independiente a los de baja tensión.
Se admite la coexistencia de canalizaciones de distintas tensiones en una misma bandeja, siempre que éstas sean iguales o menores a los 750 V y que los circuitos queden debidamente identificados.
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TUBOS CONDUIT El tubo conduit es usado para contener y proteger los conductores eléctricos usados en las instalaciones. Estos tubos pueden ser de aluminio, acero o aleaciones especiales. Los tubos de acero a su vez se fabrican en los tipos pesado, semipesado y ligero, distinguiéndose uno de otro por el espesor de la pared.
TUBO CONDUIT DE ACERO PESADO Estos tubos conduit se encuentran en el mercado ya sea en forma galvanizada o bien con recubrimiento negro esmaltado, normalmente en tramos de 3.05 metros de longitud con rosca en ambos extremos. Se usan como conectores para este tipo de tubo los llamados coples, niples (corto y largo), así como niples cerrados o de rosca corrida. El tipo de herramienta que se usa para trabajar en los tubos conduit de pared gruesa es el mismo que se utiliza para tuberías de agua en trabajos de plomería. Estos tubos se fabrican en secciones circulares con diámetros que van desde los 13 mm (0.5 pulgadas) hasta 152.4 mm (6 pulgadas). La superficie interior de estos tubos como en cualquiera de los otros tipos debe ser lisa para evitar daños al aislamiento o a la cubierta de los conductores. Los extremos se deben limar para evitar bordes cortantes que dañen a los conductores durante el alambrado. Los tubos rígidos de pared gruesa del tipo pesado y semipesado pueden emplearse en instalaciones visibles u ocultas, ya sea embebido en concreto o embutido en mampostería, en cualquier tipo de edificios y bajo cualquier condición atmosférica. También se pueden usar directamente enterrados, recubiertos externamente para satisfacer condiciones más severas. En los casos en que sea necesario realizar el doblado del tubo metálico rígido, éste debe hacerse con la herramienta apropiada para evitar que se produzcan grietas en su parte interna y no se reduzca su diámetro interno en forma apreciable. Para conductores con aislamiento normal alojados en tubo conduit rígido, se recomienda que el radio interior de las curvas sea igual o mayor que el diámetro exterior del tubo multiplicado por seis. Cuando los conductores poseen cubierta metálica, el radio de curvatura debe ser hasta 10 veces el diámetro exterior del tubo.
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El número de curvas en un tramo de tubería colocado entre dos cajas de conexiones consecutivas o entre una caja y un accesorio, o bien, entre dos accesorios, se recomienda que no exceda a dos de 90º (180º en total).
TUBO CONDUIT METÁLICO DE PARED DELGADA (THIN WALL) A este tubo se le conoce también como tubo metálico rígido ligero. Su uso es permitido en instalaciones ocultas o visibles, ya sea embebido en concreto o embutido en mampostería en lugares de ambiente seco no expuestos a humedad o ambiente corrosivo. No se recomienda su uso en lugares en los que, durante su instalación o después de ésta, se encuentre expuesto a daños mecánicos. Tampoco debe usarse directamente enterrado o en lugares húmedos, así como en lugares clasificados como peligrosos. El diámetro máximo recomendable para esta tubería es de 51 mm (2 pulgadas) y debido a que la pared es muy delgada, en estos tubos no debe hacerse roscado para atornillarse a cajas de conexión u otros accesorios, de modo que los tramos deben unirse por medio de accesorios de unión especiales.
TUBO CONDUIT FLEXIBLE
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En esta designación se conoce al tubo flexible común fabricado con cinta engargolada (en forma helicoidal), sin ningún tipo de recubrimiento. A este tipo de tubo también se le conoce como Greenfield. Se recomienda su uso en lugares secos y donde no se encuentre expuesto a corrosión o daño mecánico. Puede instalarse embutido en muro o ladrillo, así como en ranuras. No se recomienda su aplicación en lugares en los cuales se encuentre directamente enterrado o embebido en concreto. Tampoco se debe utilizar en lugares expuestos a ambientes corrosivos, en caso de tratarse de tubo metálico. Su uso se acentúa en las instalaciones de tipo industrial como último tramo para conexión de motores eléctricos. En el uso de tubo flexible el acoplamiento a cajas, ductos y gabinetes se debe hacer utilizando los accesorios apropiados para tal objeto. Asimismo, cuando este tubo se utilice como canalización fija a un muro o estructura, deberá sujetarse con abrazaderas que no dañen al tubo, debiendo colocarse a intervalos no mayores a 1.50 metros.
TUBO CONDUIT DE PLÁSTICO RÍGIDO (PVC)
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Este tubo está fabricado de policloruro de vinilo (PVC), junto con las tuberías de polietileno se clasifican como tubos conduit no metálicos. Esta tubo debe ser autoextingui ble, resistente a la compresión, a la humedad y a ciertos agentes químicos. Su uso se permite en: Instalaciones ocultas Instalaciones visibles donde el tubo no se encuentre expuesto a daño mecánico. Ciertos lugares donde se encuentren agentes químicos que no afecten al tubo y a sus accesorios. Locales húmedos o mojados instalados de manera que no les penetren los líquidos y en lugares donde no les afecte la corrosión que pudiera existir Directamente enterrados a una profundidad no menor de 0.50 metros a menos que se proteja con un recubrimiento de concreto de 5 centímetros de espesor como mínimo. El tubo rígido de PVC no debe ser usado en las siguientes condiciones:
Locales o áreas considerados como peligrosos
Soportando luminarias y otros equipos
En lugares en donde la temperatura del medio ambiente más la producida por los conductores exceda los 70 ºC
Con relacion a la instalación de los tubos rígidos de PVC, se deben soportar a intervalos que no excedan a los que se indican a continuación:
CAJAS Y ACCESORIOS PARA CANALIZACIÓN CON TUBO CONDUIT
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Todas las conexiones o uniones entre conductores deben ser realizadas dentro de cajas de conexión diseñadas y aprobadas para este fin. Estas cajas deben estar instaladas en lugares en los que resulten accesibles para poder realizar cambios y modificaciones en el cableado. Además, todos los apagadores y salidas para lámparas, así como los contactos, deben encontrarse alojados en cajas. Estas cajas se construyen de metal o de plástico, según su uso. Las cajas metálicas se fabrican con acero galvanizado en cuatro formas: cuadradas, octagonales, rectangulares y circulares. Las hay en varios anchos, profundidades y perforaciones que faciliten el acceso de las tuberías. Estar perforaciones se localizan en las paredes laterales y en el fondo.
DIMENSIONES DE CAJAS DE CONEXIÓN TIPO RECTANGULAR (CHALUPAS): 6 X 10 cms de base y 3.8 cms de profundidad con perforaciones para tubería conduit de 13 mm. REDONDAS: Diámetro de 7.5 cms y 3.8 cms de profundidad para tubo conduit de 13 mm. CUADRADAS: Tienen distintas medidas y se designan o clasifican de acuerdo con el diámetro de sus perforaciones, por ejemplo, cajas cuadradas de 13, 19, 25, 32 mm, etc. En instalaciones residenciales se utilizan principalmente cajas cuadradas de 13 mm, cuyas medidas son 3 x 3 pulgadas con 1.5 pulgadas de profundidad. Estas solamente sujetan tuberías de 13 mm. Otros tipos de cajas cuadradas como la de 19 mm ienen base de 4 x 4 pulgadas con profundidad de 1.5 pulgadas y con perforaciones para tuberías de 13 y 19 mm. Las de 25 mm son de 12 x 12 cm de base con 55 mm de profundidad y perforaciones para tubos de 13, 19 y 25 mm. Cuando se utilicen cajas metálicas en instalaciones visibles sobre aisladores o con cables con cubierta no metálica, o bien, con tubo no metálico, es recomendable que
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dichas cajas se instalen rígidamente a tierra. En los casos de baños y cocinas, este requisito es obligatorio. En este caso debe tenerse cuidado que los conductores queden protegidos contra la abrasión. Las cajas no metálicas se pueden usar en: instalaciones visibles sobre aisladores, con cables con cubierta no metálica y en instalaciones con tubo no metálico.
REGISTROS CONDULET Estos registros se utilizan en instalaciones visibles, tienen una o varias salidas para acoplamiento con las tuberías, así como una tapa removible para realizar las conexiones. Sudenominación depende del número o tipo de salidas que posea. Por su tipo de fabricación se clasifican en: -Ordinario -A prueba de polvo y vapor -A prueba de explosión Por su tipo de tapa se pueden clasificar en: -De paso: tapa ciega -De cople exterior: tapa con niple macho -De contacto: tapa de contacto doble, sencillo o salida especial
ALOJAMIENTO
DE
CONDUC-
TORES EN TUBERÍAS CONDUIT. Normalmente los conductores en las instalaciones eléctricas se encuentran alojados ya sea en tubos conduit o en otro tipo de canalizaciones. Como se ha mencionado, los
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conductores se encuentran limitados en su capacidad de conducción de corriente debido al calentamiento, ya que se tienen limitaciones para la disipación del calor y tam bién porque el aislamiento mismo representa limitaciones de tipo térmico. Debido a estar restricciones térmicas, el número de conductores dentro de un tubo conduit se limita de manera tal que permita un arreglo físico de conductores de acuerdo a la sección del tubo conduit o de la canalización, facilitando su alojamiento y manipulación durante la instalación. Para obtener la cantidad de aire necesaria para disi par el calor, se debe establecer la relación adecuada entre la sección del tubo y la sección ocupada por los conductores. Si A es el área interior del tubo y Ac es el área total ocupada por los conductores, el factor de relleno es: F
F=
Ac
A
0.53 para 1 conductor 0.51 para 2 conductores 0.43 para 3 conductores 0.40 para 4 o más conductores
DUCTOS Estos son otros medios para la canalización de conductores eléctricos. Se usan solamente en las instalaciones eléctricas visibles ya que no pueden monterse embutidos en pared, ni dentro de lazos de concreto. Los ductos se fabrican en lámina de acero acanalada de sección cuadrada o rectangular. Las tapas se ontan atornilladas. Su aplicación más común se encuentra en instalaciones industriales y laboratorios. Los conductores se colocan dentro de los ductos en forma similar a los tubos conduit. Pueden utilizarse tanto para circuitos alimentadores como para circuitos derivados. Su uso no está restringido a los que se mencionaron en el párrafo anterior, ya que también pueden emplearse en edificios multifamiliares y oficinas, por ejemplo. La instalación de ductos debe hacerse tomando algunas precauciones, como evitar su cercanía con tuberías transportadoras de agua o cualquier otro fluido. Su uso se restringe para áreas consideradas como peligrosas
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Los ductos ofrecen muchas ventajas en comparación con la tubería conduit: ofrecen mayor espacio para el alojamiento de conductores, también son más fáciles de cablear. En un mismo ducto se pueden tener circuitos múltiples, así se aprovecha mejor la ca pacidad conductiva de los cables al tenerse una mayor disipación de calor. La desventaja es que necesitan mayor mantenimiento. Se permite un máximo de 30 conductores hasta ocupar un 20% del interior del ducto. En el caso de empalmes o derivaciones puede ser hasta un 75%. El empleo de ductos en instalaciones industriales, de laboratorios, edificios de viviendas o edificios de oficinas tienen ciertas ventajas como: •
Facilidad de instalación.
•
Se vende en tramos de diferentes medidas, lo que hace su instalación más versátil.
•
Facilidad y versatilidad para la instalación de conductores dentro del ducto, teniéndose la posibilidad de agregar más circuitos a las instalaciones ya existentes.
•
Son 100% recuperables: al modificarse una instalación se desmontan y pueden ser usados nuevamente.
•
Fáciles de abrir y conectar derivaciones.
•
Ahorro en herramienta y en mano de obra para la instalación.
•
Facilitan la ampliación de las instalaciones.
CHAROLAS •
En el uso de charolas se tienen aplicaciones parecidas a las de los ductos con algunas limitantes propias de los lugares en los que se hace la instalación.
•
En cuanto a la utilización de charolas se dan las siguientes recomendaciones:
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•
Procurar alinear los conductores de manera que queden siempre en posición relativa en todo el trayecto, especialmente los de grueso calibre.
•
En el caso de tenerse un gran número de conductores delgados, es conveniente realizar amarres a intervalos de 1.5 a 2 metros aproximadamente, procurando colocar etiquetas, procurando colocar etiquetas de identificación cuando se trate de conductores pertenecientes a varios circuitos. En el caso de conductores de grueso calibre, los amarres pueden hacerse cada 2 ó 3 metros.
•
En la fijación de conductores que viajan a través de charolas por trayectorias verticales largas es recomendable que los amarres sean hechos con abrazaderas especiales.
ELECTRODUCTO Un electroducto es un método modernoy económico de distribuir la electricidad en un edificio. Un electroducto es similar a los rieles sobre los cuales se desplaza un tren eléctrico a escala,tanto en cuanto a su apariencia como a su función.
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Secciones de rieles pueden ser unidas juntas para formar diferentes carriles para el tren. De la misma manera, secciones de electroducto pueden conectarse en casi cualquier configuración para llevar la energía donde se requiere. Debido a esta flexibilidad, el electroducto es frecuentemente menos costoso de instalar. Es particularmente cierto en el caso de una aplicación en la cual es probable que cam bien las ubicaciones de las cargas.
Sin embargo, existe una diferencia principal entre un ferrocarril y un electroducto: La tensión. El ferrocarril tiene conductores expuestos. Puesto que la tensión es relativamente baja, no hay peligro de choque eléctrico. Un electroducto lleva una tensión mucho más alta y por consiguiente debe ser protegido. Por esta razón, los conductores están aislados con un revestimiento epóxico y cu biertos con una envoltura para evitar un contacto accidental. Específicamente, la envoltura es de aluminio de calibre 14 ó 16. Tiene un acabado protector y generalmente esmaltado con revestimiento acrílico. Un electroducto hace el mismo trabajo que un conducto y alambre, conectando secciones. El proceso de conexión es diferente, pero análogo para los dos sistemas de distri bución. Después de la conexión, el punto de unión es cubierto para su protección. Secciones de Unión de Electroducto Vs. Secciones de Unión de Conducto y Alambre
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Existen dos tipos básicos de electroducto: • Electroducto Alimentador, que se emplea para
alimentar energía eléctrica aun punto
distante. • Electroducto de Tipo de Enchufe , que tiene varias salidas
para enchufar dispositivos.
Este tipo de electroducto es más costoso que el electroducto alimentador. Alimentador vs. deEnchufe Un electroducto alimentador es análogo a una extensión. Supongamos que usted desea colocar una lámpara (o bien otra carga) en una ubicación lejana de una salida en su sala. Puesto que no puede enchufar directamente la lámpara, tiene que utilizar una extensión para suministrar electricidad a la lámpara. Existen dos tipos de electroducto alimentador: para interiores y para exteriores. La diferencia principal entre los dos tipos es el proceso de ensamblaje. Un electroducto para interiores ofrece un alojamiento extruido de dos piezas con cubiertas de junta estándares. Un electroducto para exteriores ofrece un sello a prueba de la intemperie alrededor de todos los componentes ensamblados. Un electroducto para exteriores tiene también una junta especial y cubiertas de empalme para proteger las conexiones contra la intemperie. Un electroducto de enchufe es análogo al extremo de una extensión. Un electroducto para enchufe ofrece salidas cada dos pies para enchufar aparatos. Supongamos que usted desea colocar una lámpara, un radio y un ventilador en una ubicación lejana de una salida en su sala. En vez de colocar tres extensiones hacia la ubicación, usted puede enchufar las tres cargas en el extremo de una
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extensión. Estos tres tipos de electroducto son diseñados de tal manera que
La longitud más común de electroducto es diez pies. Secciones de diez pies se utilizan en caso posible para llevar la energía eléctrica a una ubicación. Sin embargo, longitudes más pequeñas están disponibles para satisfacer los requerimientos de instalación específicos del cliente.
CONEXIONES: De la misma manera que herrajes eléctricos se utilizan para las esquinas, para hacer conexiones en forma de T y de cruz, Herrajes para Electroductos, codos, tees y cruces – están disponibles. Estos herrajes de acoplamiento ofrecen la flexibilidad de dirigir
el
bus para distribuir la energía eléctrica en cualquier ubicación en un edificio. Se utilizan también herrajes para terminar el electroducto. Algunos ejemplos de herrajes de terminación son cajas de derivación de cable de extremo, tapas de extremo, bridas para su conexión con switchboards o MCCs y conexiones para transformador.
Secciones de
Elec-
ciones
troducto
Vs.
de Conducto
Sec-
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La mayoría de los herrajes pueden utilizarse en los tres tipos de electroducto (alimentador para interiores, alimentador para exteriores y de enchufe). Esto incrementa la flexibilidad en el caso en el cual el cliente debe reconfigurar la trayectoria del electroducto. Codos, Tees y Cruces incrementan la Flexibilidad
ANEXO
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INSTALACION DE BANDEJAS – MONTAJE