Módulo de Aprendizaje 14: Serie Básica 101 Electroducto Electroducto Temario En este módulo, estudiaremos con detalles cada uno de estos temas: Introducción Distribución de la Electricidad ¿Que es un Electroducto? ¿Cómo se utiliza un Electroducto? 4 4 4 5 Tipos de Electroducto Alimentador vs. de Enchufe 5 5 Componentes y Valores Nominales Longitudes de Electroducto Colgadores Conexiones Conectores de Bus Especificaciones de Electroducto 6 6 6 7 7 8 Instalación de un Electroducto Sample Layout Croquis al Lápiz Dibujo Esquemático Formal Manejo Eficiente de Costo de la Aplicación Cotización de una Instalación de Electroducto 11 11 11 12 13 13 Ayuda al Cliente Información Requerida 15 15 Repaso 16 Glosario 18 Respuestas del Repaso 19 Página 2 Electroducto Bienvenido Bienvenido al Módulo 14, que trata de electroducto, un sistema para distribuir la electricidad. Figura 1. Electroducto Típico Como los demás módulos en esta serie, este módulo presenta secciones de material nuevo seguidas por una serie de preguntas sobre este material. Estudie el material cuidadosamente y conteste después las preguntas sin hace referencia a lo que acaba de leer. Usted es el mejor juez de su asimilación del material. Repase el material tan frecuentemente como lo considere necesario. Lo más importante es establecer una base sólida sobre la cual construir conforme pasa de tema en tema y de módulo en módulo. Nota sobre Estilos de Fuentes Los puntos esenciales se muestran en negritas. Viendo el Glosario Las versiones impresas tienen el glosario al final del módulo. Usted puede también hojear el Glosario seleccionando con el mouse la marca de Glosario en el margen izquierdo. Los elementos de Glosario se presentan en cursivas y subrayados la primera vez que aparecen. Página 3 Electroducto Introducción La compañía de suministro de energía eléctrica es responsable de suministrar la energía eléctrica desde la planta de energía a la Acometida de cada edificio. Después de la acometida, es responsabilidad del propietario del edificio suministrar un sistema de distribución interno para llevar la energía eléctrica a las varias cargas dentro del edificio. Distribución de la Electricidad Durante muchos años, la electricidad fue distribuida con alambre de cobre cubiertos con hule ordinarios. Por razones de seguridad, esta práctica fue suspendida. Un alambrado aislado fue después pasado a través de conducto o cables. Figura 2. Antiguos Métodos de Distribución Pero el sistema de conducto y cables presentaba una desventaja importante: la falta de flexibilidad. Una vez instalados estos tipos de sistemas, era difícil y costoso modificarlos. ¿Que es un Electroducto? Entonces llegó el concepto de Electroducto. Un electroducto es un método moderno y 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. 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 cambien las ubicaciones de las cargas. Figura 3. Un Electroducto es como un Ferrocarril a Escala Página 4 Electroducto 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 cubiertos 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. ¿Cómo se utiliza un Electroducto? 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 distribución. Después de la conexión, el punto de unión es cubierto para su protección. Figura 4. Secciones de Unión de Electroducto Vs. Secciones de Unión de Conducto y Alambre Tipos de Electroducto Alimentador vs. de Enchufe Existen dos tipos básicos de electroducto: • Electroducto Alimentador, que se emplea para alimentar energía eléctrica a un 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. 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 extensión. Estos tres tipos de electroducto son diseñados de tal manera que Página 5 Electroducto puedan conectarse entre ellos sin utilizar Placas de Empalme especiales, ni juntas de puente. Figura 5. Electroducto Alimentador y Electroducto de Enchufe Vs. Extensión Componentes y Valores Nominales Longitudes de Electroducto 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. Figura 6. Colocación de un Electroducto hacia un lugar Colgadores En la compra de un electroducto está incluido un colgador para cada diez pies horizontales. Aún cuando no se muestran en la Figura 6 por razones de claridad, los Colgadores son críticos para una instalación apropiada de electroducto. Colgadores de electroducto soportan el peso del electroducto, manteniéndolo recto. Imagine un tramo de 100 pies de electroducto horizontal en una fábrica a una altura de 10 a 15 pies. Considere ahora que el electroducto puede pesar hasta 100 libras por pie lineal. Puede ver que un electroducto no soportado presentaría pandeo (y hasta ruptura) debido a su propio peso. Figura 7. Colgadores Típicos para Electroducto, mostrados con Soportes suministrados por el Cliente Página 6 Electroducto Los colgadores se requieren también cuando un electroducto se coloca verticalmente. (Colgadores para electroductos verticales no están incluidos en la compra del electroducto). Un colgador con suspensión de resorte especial se utiliza, igualando el peso soportado por cada colgador. Mientras que lo ideal sería utilizar un colgador cada diez pies, si la distancia entre pisos no rebasa 16 pies, un solo colgador por piso es necesario. El tipo de colgador que se requiere depende de los requerimientos de montaje específicos del ducto. Los Soportes deben ser suministrados por el 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. Figura 8. Secciones de Electroducto Vs. Secciones de Conducto 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. Figura 9. Codos, Tees y Cruces incrementan la Flexibilidad Conectores de Bus Ahora vamos a ver los dispositivos enchufados en las salidas de electroducto de tipo de enchufe. Existen tres tipos de dispositivos de Conectores de Bus: • Conector de Bus de Interruptor de Fusible • Conector de Bus de Interruptor de Circuito Página 7 Electroducto • Conector Especial El conector de bus de interruptor de fusible y el conector de bus de interruptor de circuito son muy similares. Ambos dispositivos se utilizan para conectar una carga al electroducto, ofreciendo al mismo tiempo una protección contra Sobrecorriente (o Sobrecarga). El conector de bus de interruptor de fusible contiene un Fusible. En caso de sobrecarga, el Elemento en el fusible se derrite, removiendo la alimentación de energía eléctrica a la carga antes de que ocurra un daño. Para restaurar el suministro de energía eléctrica a la carga, el fusible debe ser reemplazado. Los fusibles son suministrados por el cliente. El interruptor de circuito funciona de la misma manera. En caso de sobrecarga, el interruptor de circuito dispara, interrumpiendo la alimentación de energía eléctrica a la carga antes que ocurra un daño. Para restaurar la alimentación de energía eléctrica a la carga, se debe reinicializar el interruptor de circuito. Figura 10. Dispositivo de Enchufe montado en un Electroducto El tercer tipo de conector de bus es el conector especial. Incluye dispositivos, como por ejemplo interruptor de circuito especiales, unidades como por ejemplo fuga a tierra, unidades de interruptor Optim. unidades TVSS, contactores de combinación así como arrancadores, y dispositivos atornillados. Figura 11. Gabinete de Receptáculo de Enchufe Típico (para uso en Electroducto de 100 Amperes) Especificaciones de Electroducto Ahora podemos conectar nuestras secciones de electroducto y llevar la energía eléctrica virtualmente en cualquier ubicación. Podemos proporcionar energía eléctrica a cargas empleando los conectores de bus. Página 8 Electroducto ¿Pero que energía se requiere? Es una preocupación primaria cuando se planea una instalación. Aún cuanto todos los electroductos pueden manejar hasta 600 volts, las barras bus varían en cuanto a tamaño según el amperaje que puede llevar. Barras Bus de electroducto – las barras metálicas que llevan realmente la corriente – están disponibles en aluminio y cobre. El aluminio es un material más ligero, pero el cobre conduce la electricidad con mayor eficiencia. Asimismo, una sección de electroducto con barras bus de cobre será siempre más costosa que una sección idéntica con barras bus de aluminio. Página 9 Electroducto El cliente tendrá que seleccionar un material con base en el aspecto más importante para la aplicación. Material de Barra Bus Aluminio conductividad mínima del 55% Cobre puro conductividad mínima del 98% Amperajes Nominales Disponibles 225 400 600 800 1000 1200 1350 1600 2000 2500 3200 4000 225 400 600 800 1000 1200 1350 1600 2000 2500 3200 4000 5000 Los valores nominales de los electroductos varían según la temperatura. En la medida en que no se rebasa la temperatura ambiente de 40°C (104°F), los amperajes nominales de los electroductos son precisos. Sin embargo, conforme se eleva la temperatura, baja el valor nominal del electroducto. Por ejemplo, a 70°C (158°F), un electroducto de 600 amperes tiene solamente una capacidad del 67% de su pleno valor, o sea 402 amperes. Temperatura Ambiente °F (°C) Multiplicador de Amperaje Nominal 104°F (40°C) 113°F (45°C) 122°F (50°C) 131°F (55°C) 140°F (60°C) 149°F (65°C) 158°F (70°C) 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.74 0.67 Página 10 Electroducto Instalación de un Electroducto Sample Layout Ahora que hemos repasado los componentes que conforman un sistema de electroducto, vamos a armarlos. Consideremos esta distribución de planta. Figura 12. Distribución de Planta En esta instalación, se observan secciones de electroducto alimentador y secciones de electroducto de tipo de enchufe. Codos, tees y cruces se utilizan para conectar las secciones de electroducto. El electroducto suministra la energía eléctrica para un centro de control de motor, un panelboard de alumbrado, una maquinaria y un motor de bomba. Supongamos que el propietario del edificio desea modificar las ubicaciones de las cargas. La mayor parte del electroducto puede desarmarse y reacomodarse sin pérdida. Croquis al Lápiz Para distribuir un sistema de electroducto de este tipo, lo único que se requiere es elaborar un croquis al lápiz sencillo con dimensiones precisas. Indique las longitudes de electroducto que se requieren, y las ubicaciones y tipos de cargas alimentadas por el electroducto. Un croquis al lápiz para el sistema de electroducto mostrado arriba se presenta en la Figura 13. A partir de este croquis, usted puede determinar el precio de la instalación del electroducto. Más adelante veremos el asunto de la determinación del precio. Figura 13. Croquis al Lápiz para Distribución en una Fábrica Página 11 Electroducto En Campo Este cliente desea instalar un electroducto en una fábrica desde el exterior a través de un switchboard existente en el sótano. El objetivo es proporcionar entradas de tipo enchufe en una pared de la estructura de tres pisos. El cliente proporcionó las distancias entre los componentes y las longitudes aproximadas. A partir de esta información, usted puede diseñar un plan de instalación. A continuación se presenta una forma de diseñar dicha distribución. Después de terminar el dibujo, platique con el cliente. También lo que pueda ser necesario. Verifique que esta distribución cumple con las necesidades de la aplicación antes de planeación, cotización y pedido. Dibujo Esquemático Formal Cuando usted coloca el pedido, se creará un dibujo esquemático más formal que contiene dimensiones precisas a escala. Este dibujo esquemático es utilizado para la aprobación del cliente y la instalación. Un dibujo esquemático formal para el croquis al lápiz aparece en la Figura 14. Note que está en tamaño reducido en comparación con el documento real presentado al cliente. Página 12 Electroducto Figura 14. Dibujo Esquemático Formal para Distribución en Fábrica Manejo Eficiente de Costo de la Aplicación Además de poder preparar un croquis al lápiz, usted debe entender algunas otras cosas para poder proporcionar a un cliente una solución efectiva en cuanto a costo. Como ya lo hemos establecido, el electroducto reemplaza conducto y alambre. Se especifica un alambre en volts y amperes. Como un alambre, un electroducto es estandarizado para manejar un máximo de 600 volts. Los amperajes nominales están dentro de un rango de 225 a 5,000, proporcionándole flexibilidad cuando trabaja con un cliente. En caso posible, trate de estandarizar un trabajo en un amperaje nominal. Los costos de reposición serán mínimos si el cliente desea hacer cambios en su distribución en el futuro puesto que más material puede reutilizarse. La selección de dispositivos enchufables es como la selección de interruptores de seguridad individuales que interruptores de circuito. Vea su catálogo para información de precios. Cotización de una Instalación de Electroducto Ahora vamos a ver como cotizar la distribución presentada en las Figuras 13 y 14. Sume el número de cada componente en la distribución. Usted tendrá: 142 pies de electroducto alimentador 42 pies de electroducto de tipo enchufe 3 interruptores de 50 amperes de tipo enchufable 4 secciones de codo 1 sección de T 1 sección de cruz 1 acometida 3 bridas 3 tapones de extremo En el caso del ejemplo, consideremos que toda la distribución de electroducto tiene un valor nominal de 600 amperes. Consideremos la siguiente lista de precios: Electroducto alimentador $20/pie Electroducto de tipo enchufe $22/pie Interruptor enchufable de $100 cada uno 50 amperes Codo $120 cada uno Página 13 Electroducto T $140 cada uno Cruz $160 cada uno Acometida $170 cada uno Brida $130 cada uno Tapón de Extremo $20 cada uno NOTA: Cerciórese que la longitud total en su lista de materiales incluye los segmentos a través de todos los herrajes, tales como cajas de derivación, gargantas de derivación, gargantas de transformador y codos. El cálculo es bastante sencillo: (142 x $20) + (42 x $22) + (3 x $100) + (4 x $120) + $140 + $160 + $170 + (3 x $130) + (3 x $20) = $5,464 Es el precio de los materiales especificados en la distribución en una Fábrica de la Figura 14. Observe que este precio no incluye entrega ni distribución. Página 14 Electroducto Ayuda al Cliente Ahora está usted suficientemente familiarizado con los sistemas de electroducto para ayudar a un cliente para seleccionar productos para una aplicación. Información Requerida Cuando usted está con el cliente, lleve a cabo una pequeña entrevista para obtener la información siguiente: • Especificaciones eléctricas, en caso disponible, para el sistema de electroducto/distribución • Tipo de servicio eléctrico presente • Ubicaciones de todos los dispositivos a conectar con electroducto, incluyendo acometida, paneles de distribución, y cargas • Amperaje de cada carga a conectar • Tensión nominal para cada segmento de electroducto • Barras bus preferidas: aluminio o cobre • Alambrado requerido: 3 hilos o 4 hilos • Tierra: 50% de conexión a tierra en bastidor o 50% de conexión a tierra interna o 100% de conexión a tierra o 50% de conexión a tierra aislada • Neutro: 100% neutro o 200% neutro • Entornos: electroducto requerido para interiores y/o exteriores • Tipos y números de dispositivos enchufables requeridos • Método de colgado, para pedir el(los) estilo(s) de colgador(es) • Temperatura ambiente a lo largo del electroducto, para tomar en cuenta una baja de amperaje nominal en áreas de altas temperaturas • Lista de materiales para la instalación del electroducto, en caso disponible. Si las especificaciones eléctricas no están disponibles, cerciórese que obtenga la información siguiente: • Caída de tensión máxima permitida • Valor nominal de cortocircuito mínimo permitido para bus y conectores • Para unidades de fusibles: tipo(s) de fusible(s) requerido(s). Los fusibles son suministrados por el cliente. Usted puede también preguntarle a su cliente sobre sus planes de remodelación o expansión a futuro. Esto puede ayudar a planear el sistema de electroducto para necesidades futuras. Con esta información usted puede elaborar un croquis de la instalación propuesta. Después de afinar con el cliente, puede revisar en su catálogo para establecer una cotización. Página 15 Electroducto Repaso Conteste las siguientes preguntas sin hacer referencia al material que se le acaba de presentar. 1. La ventaja principal del electroducto sobre el conducto y cableado es: _____________. 2. Explique por qué un electroducto está cubierto con una envoltura de aluminio. ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 3. Nombre los tres herrajes de electroducto especiales que se utilizan para llevar un electroducto a cualquier ubicación en un edificio. _______________________________ _______________________________ _______________________________ 4. Nombre los dos tipos básicos de electroducto. _______________________________ _______________________________ 5. Nombre los dos tipos de conectores de bus que se utilizan para conectar cargas al electroducto. _______________________________ _______________________________ Página 16 Electroducto 6. Escriba una lista de materiales y una cotización para la siguiente instalación de electroducto en una agencia de automóviles: Lista de Precios: Electroducto alimentador $20/pie Electroducto de Tipo $22/pie Enchufe Brida de Switchboard $130 cada una Caja de Derivación de Cable de Extremo $150 cada una Codo $120 cada una Tapón de Extremo $20 cada uno T $140 cada uno Interruptor de 50 amperes de enchufe $100 cada uno Cruz $160 cada una Interruptor de 100 amperes de enchufe $125 cada uno Lista de Materiales: Electroducto alimentador __________ pie x $20/pie = $___________ Electroducto de tipo de __________ pie x $22/pie enchufe = $___________ Codo __________ x $120 cada uno = $___________ Tees __________ x $140 cada una = $___________ Cruces __________ x $160 cada una = $___________ Bridas de Switchboard __________ x $130 cada una = $___________ Cajas de Derivación de __________ Cable de Extremo x $150 cada una = $___________ Tapones de Extremo __________ x $20 cada uno = $___________ Interruptor de 50 amperes de enchufe __________ x $100 cada uno = $___________ Interruptor de 100 amperes de enchufe __________ x $125 cada uno = $__________ TOTAL GENERAL $___________ Página 17 Electroducto Glosario Electroducto Un método moderno y económico para distribuir la energía eléctrica en un edificio. Es similar en función y apariencia a los ferrocarriles de un tren eléctrico a escala. Herrajes para Electroducto Secciones de electroducto especiales que permiten que un electroducto de vuelta, se ramifique, etc., permitiendo que el electroducto vaya virtualmente a todas partes. Se utilizan también herrajes para terminar un tramo de electroducto. Barras Bus Fabricadas de cobre o aluminio, estas barras son los conductores reales de energía eléctrica en un segmento de electroducto. Conectores de Bus Dispositivo utilizado para conectar cargas al electroducto. Interruptor de Circuito Un dispositivo eléctrico de seguridad. Cuando la corriente que pasa a través del interruptor de circuito rebasa un cierto amperaje, el interruptor dispara, abriendo el circuito. Soporte Un dispositivo utilizado para montar un colgador en un techo, pared o bien otra superficie. El cliente debe suministrar los soportes para la instalación del electroducto. Elemento La parte de un fusible que se derrite para romper el circuito. Típicamente es una tira delgada de metal. Electroducto Alimentador Un tipo de electroducto utilizado para alimentar energía eléctrica a un punto distante. Fusible Un dispositivo eléctrico de seguridad. Cuando la corriente que pasa a través del fusible rebasa un cierto amperaje, el elemento se derrite, abriendo el circuito. Interruptor de Fusible Un interruptor con un fusible integrado. Colgador Un dispositivo utilizado para soportar el peso del electroducto, manteniéndolo recto. El tipo de colgado requerido es determinado por los requerimientos específicos de montaje del ducto. Sobrecorriente (o Sobrecarga) Una condición en la cual la corriente rebasa la carga normal tomada. Una sobrecorriente constante puede causar daños. Electroducto de Tipo Un tipo de electroducto que tiene varias salidas de Enchufe cercanas. Conectores de bus se instalan en estas salidas. Este tipo de electroducto es más costoso que el electroducto de tipo alimentador. Acometida El punto en el cual la energía eléctrica ingresa a un edificio. Conector Especial Un conector de bus para propósito especial, por ejemplo un interruptor Optim o una unidad TVSS. Placas de Empalme Dispositivo para unir dos secciones de electroducto. Página 18 Electroducto Respuestas del Repaso 1. flexibilidad 2. La respuesta debe decir básicamente “Un electroducto lleva una tensión alta. El personal debe ser protegido contra la posibilidad de choque”. 3. codo, T, cruz 4. alimentador, de enchufe 5. interruptor de fusible, interruptor de circuito 6. Lista de materiales: Electroducto alimentador 70 pies x $20/pie = $1400 Electroducto de tipo de enchufe 90 pies x $22/pie = $1980 Codos 4 x $120 cada uno = $480 Tees 2 x $140 cada una = $280 Cruces 0 x $160 cada una = $0 Bridas de Switchboard 1 x $130 cada una = $130 Cajas de Derivación de Cable de Extremo 1 x $150 cada una = $150 Tapones de Extremo 2 x $20 cada uno $40 Interruptor de 50 amperes de enchufe 10 x $100 cada uno = $1000 Interruptor de 100 amperes de enchufe 3 x $125 cada uno = $375 TOTAL GENERAL = $5835 Página 19