CONDUCTORES Materiales en forma de alambre y/o cable a través del cual se desplaza fácilmente la corriente eléctrica. Normalmente son de cobre y deben tener baja resistencia eléctrica, ser mecánicamente fuertes y flexibles y llevar un aislamiento acorde al uso que se le va a dar. CLASES DE CONDUCTORES En las instalaciones eléctricas domiciliarias, normalmente se usan los siguientes tipos de conductores: ALAMBRE: hilo o filamento de metal, trefilado o laminado, para conducir corriente eléctrica. En instalaciones domiciliarias normalmente son de cobre.
CABLE: conjunto de alambres sin aislamiento entre sí y entorchado en capas concéntricas. Se emplea cuando se requiere un conductor mucho más flexible que el alambre.
CABLE PARALELO O DUPLEX: está conformado por dos cables, los cuales se encuentran unidos o pegados únicamente por sus aislamientos. Se usan mucho para conectar electrodomésticos y lámparas.
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ENCAUCHETADO: cuando dos o más alambres o cables independientes vienen dentro de otro aislamiento común.
COAXIAL: cables especialmente fabricados para conectar las antenas de los televisores.
TELEFÓNICO: conductores que se emplean para líneas telefónicas. Tienen mucha similitud con los conductores encauchetados (ya que son varios conductores independientes y debidamente aislados dentro de un aislamiento común), diferenciándose de éstos por el calibre, pues son alambres muy delgados (calibre 22) y van retorcidos por pares. Se encuentran de un par (dos conductores), dos pares (cuatro conductores), etc. CABLE POLARIZADO: son usados para conectar los parlantes a un equipo de 2 INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
sonido. Es similar al cable paralelo o duplex, pero son normalmente calibre 22 y uno de los dos cables lleva alguna identificación, por ejemplo una línea roja a lo largo de todo el conductor.
CARACTERÍSTICAS CONDUCTORES
SOBRESALIENTES
QUE
DEBEN
TENER
LOS
Los alambres y cables que se usan en instalaciones domiciliarias deben ser rotulados, el cual se hace en alto relieve o impreso con tinta indeleble. También se acepta en bajo relieve siempre y cuando no se reduzca el espesor del aislamiento por debajo del mínimo establecido en el RETlE. Información que debe consignarse en el rotulado: • • • • • •
Calibre del conductor en AWG o mm2. Material del que está hecho el conductor. Tipo de aislamiento (TW, THW, THHN, etc.). Tensión nominal: (300 V, 600 V). Nombre del fabricante Tipo de conductor (Alambre, cable)
El rotulado se debe repetir a intervalos no mayores de 63 cm. CLASIFICACIÓN Según el RETlE los conductores se clasifican por clases: • Clase A: utilizado para conductores a ser recubiertos con materiales impermeables, retardantes al calor y para conductores desnudos donde se requiere mayor flexibilidad que la proporcionada por los conductores de la clase AA. • Clase AA: utilizado para conductores desnudos normalmente usados líneas aéreas. • Clase B: utilizado para conductores que van a ser aislados con materiales tales como cauchos, papel, telas barnizadas y para conductores como los indicados en la clase A, pero que requieren mayor flexibilidad que la proporcionada por los conductores de clase A. • Clases C y D: para conductores donde se requiere mayor flexibilidad que la proporcionada por la clase B. Según esta clasificación, podemos decir que los conductores más usados en instalaciones domiciliarias son de la clase A y B.
AISLAMIENTO 3 INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
El aislamiento de los conductores se fabrica con materiales plásticos, aunque para usos especiales se usan aislamientos de asbesto, nailon o silicona (para elementos calefactores), que evitan los cortocircuitos y las fugas de corriente ocasionados por el calor. Los tipos de aislamiento (ver espesor mínimo en la tabla de calibre de conductores) termoplástico a los que hace alusión el RETlE son: • TW: resistente a la humedad • THW: resistente al calor (750C) y a la humedad • THHN: resistente al calor (900C) y a la abrasión CODIGO DE COLORES Con el objeto de evitar accidentes, por la mala interpretación de los niveles de tensión y unificar los criterios para instalaciones eléctricas, es necesario cumplir con el siguiente código de colores que debe tener el aislamiento del conductor, de acuerdo con el RETlE, las normas internacionales y la norma NTC 2050 de ICONTEC. El neutro (puesto a tierra): Los conductores que se usan como neutro deben llevar un aislamiento de color blanco o gris natural. Fases (conductores activos o líneas vivas): Para el aislamiento de estos conductores es necesario tener en cuenta las siguientes situaciones: • Sistema monofásico 120 V: negro • Sistema trifásico tetrafilar 208/120 V: amarillo, azul y rojo. Puesta a tierra: El conductor de puesta a tierra y el conductor de puesta a tierra de los equipos de un circuito ramal se debe identificar con un color verde continuo o un color verde continuo con una o más bandas amarillas. En lugar de un conductor aislado, con las características señaladas, puede emplearse un conductor desnudo. Cuando no se encuentren conductores con los colores requeridos, es necesario realizar la marcación correspondiente en las partes visibles del conductor (normalmente en los extremos) empleando pintura, cinta o rótulos adhesivos del color respectivo. Este requisito también debe cumplirse cuando se usan conductores desnudos. Este caso se presenta particularmente con los conductores de mayor calibre, que por lo general los fabrican en un solo color (negro o rojo). CALIBRE O SECCIÓN 4 INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
Es la sección o área transversal que tienen los conductores. Tiene relación directa con la naturaleza y resistencia de los conductores. De acuerdo a la AWG el calibre de los conductores se identifica mediante un número: los números más altos hacen referencia a los calibres más delgados y los números más bajos a calibres más gruesos, como puede apreciarse en la siguiente tabla. Tabla No 1 Espesor promedio del aislamiento Diámetro Sección No AWG en mm en mm2 TW–THW THHN en mm en mm 24 0,50 0,20 22 0,64 0,32 20 0,81 0,52 18 1,02 0,82 16 1,29 1,31 14 1,63 2,08 0,76 0,38 12 2,05 3,31 0,76 0,38 10 2,59 5,26 0,76 0,51 8 3,26 8,37 1,14 0,76 6 4,11 13,30 1,52 0,76 4 5,19 21,15 1,52 1,02 3 5,83 26,70 1,52 1,02 2 6,54 33,63 1,52 1,02 1 7,33 42,41 2,03 1,27 1/0 8,25 53,51 2,03 1,27 2/0 9,27 67,44 2,03 1,27 3/0 10,40 85,03 2,03 1,27 4/0 11,68 107,22 2,03 1,27
R a 20 ºC en Ω/Km 84,10 53,20 33,30 21,00 13,20 8,29 5,21 3,28 2,06 1,32 0,83 0,66 0,522 0,417 0,328 0,261 0,207 0,164
En la tabla anterior podemos apreciar: • Los conductores hasta el No 10 son alambres y del No 6 en adelante corresponde a cables. El conductor No 8 puede ser cable o alambre. • El diámetro y la sección del conductor está dado sin tomar en cuenta el aislamiento, es decir como conductor desnudo. • El espesor del aislamiento es el valor promedio que nos indica el RETIE. En la NTC 2050 encontramos además las siguientes normas especificas: • 210 - 19c: el calibre más pequeño que se permite en circuitos ramales que alimenten a cargas distintas de artefactos de cocina deben tener una sección transversal no menor de 2,08 mm2 (14 AWG).
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• 402 - 6: Lámparas y electrodomésticos menores: las lámparas portátiles, esquineras y electrodomésticos menores como radios, televisores, equipos de sonido, etc. pueden emplear conductores con una sección transversal no menor a 0,82 mm2 (18 AWG). La cantidad de corriente que puede pasar por un conductor depende principalmente del calibre que éste tenga. Sin embargo existen otros aspectos (temperatura, número de conductores). CORRIENTE QUE PUEDEN CONDUCIR Tabla No 2 CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN DE CORRIENTE EN LOS CONDUCTORES DE COBRE AISLADO EXPRESADA EN A y DE 0 A 2000V (ver las tablas 310-16 y 310-17 de la NTC 2050) CALIBRE POR DUCTO AL AIRE LIBRE AWG TW THW THHW TW THW THHW 14 20 20 25 25 30 35 12 25 25 30 30 35 40 10 30 35 40 40 50 55 8 40 50 55 60 70 80 6 55 65 75 80 95 105 4 70 85 95 105 125 140 3 85 100 110 120 145 165 2 95 115 130 140 170 190 1 110 130 150 165 195 220 1/0 125 150 170 195 230 260 2/0 145 175 195 225 265 300 3/0 165 200 225 260 310 350 4/0 195 230 260 300 360 405 Cuando la temperatura es mayor de 200C, la capacidad de conducción de los conductores para transportar determinada cantidad de corriente, empieza a verse afectada. En la siguiente tabla de la NEC 2050 (310-16) encontramos los factores de corrección que hay que tener en cuenta cuando la temperatura empieza a subir por encima de este valor. Tabla No 3 FACTORES DE CORRECCIÓN PARA TEMPERATURAS MAYORES DE 20 0C TEMPERATURA TEMPERATURA TW THW TW THW AMBIENTE (ºC) AMBIENTE (ºC) 21 – 25 1,08 1,05 41 – 45 0,71 0,82 26 – 30 1,00 1,00 46 – 50 0,58 0,75 31 – 25 0,91 0,94 51 – 55 0,41 0,67 36 – 40 0,82 0,88 56 – 60 0,58 6 INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
De igual manera, cuando por un ducto pasan cuatro o más conductores, la capacidad de conducción del conductor empieza a disminuir, ya que la temperatura interna en el dudo empieza a subir. En la tabla adjunto (310-19 de la NEC 2050) encontramos los factores de corrección que se deben usar cuando por el mismo ducto pasan más de tres conductores. Tabla No 4 NÚMERO DE FACTOR DE CONDUCTORES CORRECCIÓN 4–6 0,80 7–9 0,70 10 – 20 0,50 21 – 30 0,45 31 – 40 0,40 41 y más 0,35 EJEMPLOS PRÁCTICOS 1) ¿Cuál debe ser la capacidad máxima de corriente admisible en cada uno de los 6 conductores, que van por el mismo dudo para alimentar varios circuitos, bajo las siguientes condiciones: conductores No 8 AWG con aislamiento THW y temperatura ambiente de 42 0C? Un conductor N0 8 AWG con aislamiento THW puede conducir por ducto, en condiciones normales, hasta 50A. Como los conductores que pasan por el mismo dudo son 6, la capacidad de conducción se reducirá 0,80, y como la temperatura es de 420C, disminuirá 0,82 más, de acuerdo a los dos factores de corrección que se debe aplicar. Por consiguiente tendremos: 50A x 0,80 x 0,82 = 32,8 A Es decir que por estos conductores N0 8 AWG, con aislamiento THW, sólo podemos hacer circular hasta 32,8 A para que no se recalienten y se dañen. 2) ¿Cuál debe ser el calibre de 4 conductores con aislamiento THW, que van por ducto, a través de los cuales se desea transportar 140 A, si la temperatura ambiente es de 38 0C.? En condiciones normales el calibre correcto sería el N0 1/0 AWG, pero como van por el mismo ducto y están a una temperatura ambiente de 38 0C, el calibre adecuado, con base en los dos factores de corrección es: 140 A x 100/80x 100/88 = 198,86A Por consiguiente, para cumplir con las exigencias del circuito, y de acuerdo con el cálculo realizado, es necesario emplear un conductor N0 3/0 AWG, el cual puede transportar hasta 200A. 7 INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
DUCTOS Y CANALIZACIONES CANALIZACIÓN: es el sistema diseñado y empleado para contener (alojar) los conductores, mediante la utilización de ductos o tuberías. DUCTO o TUBERÍA: cuerpo cilíndrico y cerrado, diseñado especialmente para que pasen por su interior los conductores. DUCTOS METÁLICOS; Mas conocidos simplemente como tubos conduit. En las instalaciones domiciliarias su uso es cada vez más restringido, limitándose a casos en los cuales existe la posibilidad de daños mecánicos, o cuando esté expresamente indicado. En general los tubos metálicos tienen mayor resistencia mecánica a los golpes, conductividad eléctrica y resistencia térmica. Para usarlos es conveniente tener en cuenta los siguientes aspectos: • Cuando se emplea, tubería conduit, ésta debe ser de acero galvanizado. • Los extremos de los tubos deben estar debidamente roscados, sin rebabas o filos que pueden dañar el aislamiento de los conductores en el momento en que se introduzcan. • La unión entre tubos y con las cajas, debe hacerse mediante las correspondientes uniones, terminales y contratuercas, para que queden sólidamente unidos y se garantice una buena conductividad eléctrica, de manera que la misma tubería sirva como conductor de continuidad o puesta a tierra. • Cuando se requieran curvas, es necesario usar codos estandarizados, y en ningún caso las curvas deben realizarse en obra. • No es conveniente pasar por un tubo un solo conductor o un haz de conductores de la misma fase, ya que se pueden producir en el ducto corrientes inducidas, que generen calor hasta dañar el aislamiento de los conductores, sino que deben colocarse conductores pertenecientes a diferentes fases, que anulen mutuamente sus campos magnéticos, eliminando así el peligro señalado. • No es aconsejable que estos ductos queden incrustados en muros que se han fabricado con escoria de carbón, porque existe el peligro de corrosión. De igual manera no se puede usar este tipo de tubería cuando ha de quedar directamente enterrada en tierra o recebo. DUCTOS NO METÁLICOS; Conocidos simplemente como TUBOS PVC: son tubos elaborados en material no metálico a base de cloruro de polivinilo. Deben ser de color VERDE. 8 INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
CARACTERÍSTICAS MAS SOBRESALIENTES • Peso liviano: más o menos seis veces inferior al peso del conduit metálico. Fácil instalación: el corte y curvado de los tubos, en obra, es más fácil y no se necesita roscarlos. • Resistente a la corrosión: no se producen problemas de oxidación en ambientes húmedos, y además es resistente a los ácidos, productos alcalinos y al agua salada. • Resistente al impacto: se han logrado tubos que pueden soportar la caída de objetos de hasta seis kilogramos de peso, desde unos cuatro metros de altura, sin sufrir mayor daño. • Resistente al fuego: porque en su fabricación se emplean materiales autoextinguibles, los cuales impiden la propagación del fuego. • Fácil alambrado: por cuanto su superficie interior es totalmente lisa. Esto facilita la introducción de los conductores, al mismo tiempo que hay menos riesgo de dañar los conductores en el proceso de alambrado. • Seguridad: no sólo es un material no conductor, sino que además es un magnífico aislante contra posibles descargas eléctricas accidentales. • Economía: se desprende de los factores enunciados anteriormente, y de los aspectos que ellos conllevan, especialmente por el ahorro de tiempo en la instalación y poco mantenimiento. Por estos y otros aspectos más, en instalaciones domiciliarias se está empleando casi en un ciento por ciento la tubería PVC. ELECCIÓN Y MANEJO * PVC liviano: se usa en lugares donde no hay riesgos de daño mecánico, especialmente en las paredes. * PVC pesado: se utiliza en placas de concreto o donde hay posibilidad de daño mecánico, como pueden ser los pisos. * Si se instalan en pisos hay que ubicarlos a unos 46 cm de profundidad, protegidos por una capa de concreto de por lo menos 5cm de espesor. * En instalaciones residenciales, los ductos deben ir incrustados o empotrados (salvo casos especiales), teniendo la precaución de que un tramo entre caja y caja nunca tenga más de tres codos de 90 º. * Cuando por alguna razón especial es necesario usar tuberías a la vista o sobrepuesta, se debe usar tubería conduit. * Los ductos nunca deben tener un diámetro inferior a media pulgada. INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
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* Para telefonía, sonido, antenas de TV y timbres se permite el uso de tuberías menores de media pulgada, siempre y cuando los conductores no ocupen más del 40% del área total del ducto. * La tubería PVC debe emplearse con sus correspondientes accesorios: codos o curvas (se fabrican de 90º y 45º con su correspondiente campana y espigo), uniones, terminales, tuercas, adaptadores (hembra y macho), etc.
* Como este tipo de tuberías no es conductor, debe instalarse dentro de ellas el conductor de puesta a tierra, que se conecta sólidamente a todas tas cajas usadas en la instalación y también al tablero de distribución. * Después de cortar un tubo es necesario eliminar todas las rebabas que hayan quedado, para no dañar el aislamiento de los conductores. UNIÓN DE LOS TUBOS PVC * Los tubos PVC deben unirse empleando una soldadura líquida. * Para que el trabajo quede correctamente realizado, es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos: • Antes de aplicar la soldadura se debe probar la unión entre el tubo y el accesorio, para asegurarse que aquel entre en éste sin quedar flojo. • Es necesario limpiar siempre, con removedor limpiador, tanto el extremo del tubo como el interior de la campana del accesorio. • La soldadura es conveniente aplicarla con una brocha que tenga cerda natural, en forma abundante pero sin excesos, para no entorpecer el alambrado que se realice posteriormente. • Una vez introducido el tubo en el accesorio, es conveniente girar el tubo un cuarto de vuelta, a fin de distribuir uniformemente la soldadura. • Todo el proceso de unión no debe sobrepasar el minuto. Después de unos cinco minutos la unión estará lista para ser usada. • Por ningún motivo se debe realizar una unión si el tubo o el accesorio están húmedos. • El recipiente de lo soldadura líquida debe mantenerse siempre cerrado. DOBLADO DE LOS TUBOS PVC INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
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Cuando no es posible utilizar las curvas de 90º y 45º, sino que hay que curvar el tubo con un ángulo diferente, es necesario tener en cuenta: * No calentar demasiado el tubo, ni aplicarle llama directamente. Para obtener que el calentamiento del tubo sea uniforme, se recomienda insertar el tubo PVC dentro de un tubo metálico, con un diámetro mucho mayor, el cual se coloca sobre la fuente de calor y se gira constantemente.
* Cuando el tubo esté lo suficientemente caliente se procede a realizar la curva, valiéndose de un caucho doblatubos , que tengo un diámetro de acuerdo al tubo que se va a doblar y tensionado los extremos. Una vez curvado, se enfría el tubo usando un trapo mojado en agua fría. * Si no fuera posible conseguir el caucho, se puede rellenar el interior del tubo con arena, para evitar de esta manera arrugas, aplastamientos o reducción del diámetro interior. Para evitar que se introduzca en los ductos arena o cemento, es conveniente tapar sus extremos durante el trabajo de albañilería. NÚMERO DE CONDUCTORES QUE SE PUEDEN INTRODUCIR EN LOS TUBOS PVC El diámetro interno de los tubos tiene que estar de acuerdo con el número de conductores que se introducirán en ellos, ya que, como lo indica la NTC 2050, si se introduce 1 solo conductor éste puede ocupar hasta un 53% de la sección interna del ducto, si se introducen 2 conductores hasta un 31%, y si se introducen 3 o más conductores hasta un 40%. La tabla 5, no siempre puede aplicarse exactamente en instalaciones domiciliarias, porque hay que tener en cuenta una serie de factores que no figuran en ella, como puede ser el espesor del aislante del conductor, si el tubo es conduit o PVC, la sección interna del tubo, si todos los conductores tienen el mismo calibre o no, etc. A modo de ejemplo vemos a continuación la tabla C9 de la NTC 2050: Tabla 5 11 INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO
NÚMERO MAXIMO DE CONDUCTORES THW EN TUBOS PVC SCHEDULE 80 CALIBRE DIAMETRO DEL TUBO O DUCTO AWG ½” ¾” 1” 1 ¼” 1 ½” 2” 2 ½” 14 4 8 13 23 32 55 79 12 3 6 10 19 26 44 63 10 2 5 8 15 20 34 49 8 1 3 5 9 12 20 29 6 1 1 3 7 9 16 22 4 1 1 3 5 7 12 17 3 1 2 4 4 10 14 2 1 1 3 3 8 12 1 1 1 2 2 6 8 1/0 1 1 1 1 5 7 2/0 1 1 1 1 4 6 3/0 1 1 1 3 5 4/0 1 1 1 3 4
3” 123 99 77 46 35 26 22 19 13 11 10 8 7
DIAMETRO Y SECCIÓN INTERNA DE LOS TUBOS PVC Los datos que se consignan a continuación son medidas aproximadas, solamente para orientarnos, porque pueden variar dependiendo del fabricante.
Diám. Nomin. En pulgadas ½ ¾ 1 1¼ 1½ 2 3
Tabla 6 DUCTOS DE PVC Diám. Interno En Área Interior En mm mm2 18 254 23 415 30 707 38 1133 44 1519 55 2374 82 5278
Tabla 7 CONDUCTORES TW y THW CONDUCTOR MAS AISLAMIENTO
No AWG 14 12 10 8 6 4 2 1/0 2/0
Diámetro en mm 3,15 3,57 4,11 5,54 7,15 8,23 9,58 12,31 13,33
Sección en mm2 7,80 10,00 13,30 24,10 40,20 53,20 72,00 119,00 140,00 12
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Tabla 8 DUCTOS PVC PARA ACOMETIDAS MONOFÁSICAS y TRIFÁSICA TETRAFILAR DIÁMETRO % DE ÁREA DE CONDUCTORES OCUPACIÓN NOMINAL FASES NEUTRO TIERRA 8 8 10 ¾” 16,2 3x8 10 10 1” 17,0 3x6 8 10 1 ¼” 15,7 3x4 6 8 1 ¼” 21,5 3x2 4 8 1 ½” 22,1 La tabla que encontramos arriba, puede facilitarnos la elección de un ducto, no solamente para acometidas, sino también para situaciones semejantes. EJEMPLO PRACTICO Debemos pasar por un ducto 3 conductores N0 10 AWG y 2 conductores N0 12 AWG. ¿Qué diámetro nominal debe tener el ducto correcto? Área de los conductores: • Conductores N0 10: 3 x 13,30 = 39,90 mm2 • Conductores N0 12: 2 x 10,00 = 20,00 mm2 • Área total de los dos conductores: 39,90 mm2 + 20,00 mm2 = 59,90 mm2 Como son cinco conductores, el área total hallada debe corresponder al 40% del área interna del ducto. Este porcentaje en un ducto de 1/2” es: 254 x 0,40 = 101,60 mm2 En consecuencia un dudo de 1/2”, en principio es suficiente, aunque parezca estar en desacuerdo con los datos de la tabla de la página anterior. Un técnico debe saber decidir, teniendo presente otras variables que se le puedan presentar (como el número de curvas que pueda haber entre una caja y otra), si debe dejar los cálculos obtenidos de acuerdo a la norma, o es mejor tomar como área interna utilizable solamente el 30% o el 35%.
BIBLIOGRAFÍA MANUAL DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS DOMICILIARIAS, FLOWER LEIVA, LUIS. Panamericana formas e Impresos S.A., 2007 Schneider Electric de Colombia S.A., Bogotá – Colombia.
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