UDT-02 Interruptores, alumbrado incandescente, y elementos de conexión.

Unidad 2 Interruptores, alumbrado incandescente, y elementos de conexión.

Clasificación de los materiales de las instalaciones domésticas.

Se suelen hacer cuatro bloques.
- dispositivos de alumbrado, por ejemplo la bombilla, el tubo fluorescente ...
- dispositivos de maniobra, por ejemplo el interruptor, conmutador, pulsador ...
- dispositivos de conexión, por ejemplo base de enchufe, una regleta, un portalámparas ...
- dispositivos de protección, por ejemplo un interruptor magnetotérmico, un diferencial ...

La lámpara incandescente.

Rendimiento lumínico, 5% (el 95% de la energía eléctrica consumida se convierte en calor, 13,8 Lm/W). Al final de su vida la lámpara pierde un 20% de su rendimiento lumínico.

Duración, unas 1000 horas (algo más de 40 días funcionando sin parar).

Partes de la bombilla: aislante del contacto central, ampolla, casquillo, contacto central, filamento, gas inerte (nitrógeno y argón), hilos de alimentación del filamento, soportes del filamento (molibdeno), soporte de vidrio.

Temperatura de funcionamiento del filamento, 2200ºC. Material tungsteno o wolframio (dos nombres para el mismo elemento).

Tipos de casquillo, E14, E27 y E40. El más corriente es el E27.

Potencias con casquillo E27, 25 W, 40 W, 60W, 100W ...

Tipos de ampolla, oval, esférica, vela ...

Lámparas halógenas.

Las lámparas halógenas tienen en común con las normales de incandescencia el filamento de tungsteno, y como diferencia la halógena se rellena con gas yodo en lugar de argón-nitrógeno. Este gas es responsable de que las partículas evaporadas de tungsteno se vuelvan a depositar en el filamento y de que éste dure más (entre 2000 y 3500 horas). Además también mejora la eficacia luminosa (30 Lm/W, que doblan los 13,8 Lm/W de las normales) porque funcionan a mayor temperatura que las normales (temperatura de color de 3000 ºK).

Las hay de baja tensión, 12 V, que precisan de transformador y otras que se alimentan directamente de 230 V.

Las hay que se conectan con casquillo E27 como cualquier bombilla normal. Otros tipos son las de doble casquillo o lineales, o las especiales para bajo voltaje.

El interruptor.

Un interruptor tiene dos posiciones, abierto y cerrado, abierto no deja pasar la corriente eléctrica y cerrado si la deja pasar. También se dice resistencia infinita cuando está abierto y cero cuando esta cerrado.

Se caracterizan por su tensión y corrientes nominales, por ejemplo 400 V y 10A. Ten en cuenta que al abrir el interruptor para apagar la luz en un punto de luz simple la tensión de la red esta presente en los extremos del interruptor.

Se pueden clasificar por su número de circuitos (de uno, dos o hasta tres circuitos), por su forma de montaje (de empotrar, de superficie, aéreo ...).

Por el modo de sujeción de los cables los hay con y sin tornillos (también llamados de conexión fácil). Tanto con tornillos como con conexión facil los mecanismos admiten dos cables por conexión, permitiendo usar el interruptor como regleta de conexión. Lo veremos al llegar a las instalaciones en que se monten dos interruptores en una sola caja de mecanismos.

Elementos de conexión.

La base de enchufe y clavija. En las casas podemos encontrar bases de enchufe sin toma de tierra del circuito de alumbrado (10A), las llamadas "de fuerza" con toma de tierra llamadas "schuko" (16 A) y la especial para horno y vitrocerámica, (25A). Las clavijas, al igual que las bases de enchufe, las hay de 10A, 16A y 25 A. Las bases de enchufe de 10 A ya no se usan en los edificios construidos después de 2003 y basados en el nuevo REBT, pero se siguen vendiendo para reponer las estropeadas en instalaciones anteriores a 2003.

Portalámparas. Los hay de plástico, cerámicos, de porcelana, aéreos, de atornillar ... Resaltar aquí que al probar las instalaciones hay que roscar el casquillo de la bombilla con suavidad, sin forzar. Cosa habitual es que cuando la instalación no funciona, lo primero que sospechamos es de un mal contacto en el portalamparas,  apretamos más el casquillo y solo conseguiremos romper el aislante del contacto central o el casquillo e inutilizar la bombilla. Cuando sospeches que hay mal contacto en el portalámparas, prueba mejor separar-elevar los contactos con un destornillador (y por favor, con la clavija quitada de la red).

Regletas de conexión. Las hay de 4, 6, 10, 16 y 25 mm2. Por ejemplo para dos cables de 1,5 mm2 podemos emplear regleta de 4 mm2, pero para cinco cables de 1,5 mm2 (7,5 mm2) usaremos como mínimo la de 10 mm2. Si usamos la regleta a lo justo, por ejemplo tres cables de 1,5 mm2 en una regleta de 6 mm2, entran pero sin retorcer, si retuerces te hara falta una ficha más grande.

Cajas de empalme. Son redondas o rectangulares. Las redondas se piden por diámetro y profundidad, y las rectangulares por su alto, ancho y profundidad. Las que usamos en prácticas son cuadradas de 100X100X50 mm.

Cajas de empotrar mecanismos. Las más corrientes son cuadradas de plástico y pueden ensamblarse varias para poner más mecanismos juntos.

CUESTIONARIO.

1. Nombres del metal que se usa para el filamento. Temperatura de fusión.
2. Temperatura que alcanza el filamento.
3. Rendimiento luminoso de la bombilla de filamento en % y Lm/W.
4. Duración de la bombilla normal y de la halógena.
5. Causas de la diferencia de duración entre bombillas normales y halógenas.
6. Elementos de la bombilla normal.
7. Tipos de ampolla de bombilla.
8. Clasificación de las bases de enchufe domésticas en función de la corriente soportada.
9. Secciones interiores de las regletas de conexión o fichas de empalme de menor a mayor.
10. ¿Qué diferencia tangible se aprecia entre luz con temperatura de color de 6000 ºK y otra de 3000 ºK?
11. Precauciones al roscar el casquillo de bombilla en el portalámparas.

UDT-01 Introducción y conceptos básicos

Unidad 1 Introducción y conceptos básicos.


Conceptos de serie y paralelo.

Una de las primeras cosas que pregunto a los alumnos para evaluar sus conocimientos previos es si saben de que va la conexión en serie y en paralelo. Dibujamos tres lámparas en serie y tres en paralelo.

 En serie creamos dos conexiones a los cuales conectamos todos los elementos puestos en paralelo. Es decir todos los dispositivos en paralelo van conectados al mismo par de conexiones. La conexión en paralelo también se llama en derivación. En serie hay tantas conexiones como elementos, cada conexión solo une dos elementos y todos ellos forman un solo lazo o bucle. .

Ponemos los ejemplos prácticos. Los electrodomésticos y alumbrado doméstico de tu casa se conectan en paralelo y soportan la misma tensión de 230 V. Las cadenas de luces de navidad, se conectan en serie y por todas las luces circula la misma intensidad.

En paralelo el funcionamiento es independiente, en tu casa desconectas el frigorifico y el resto de los aparatos sigue funcionando. En serie no, desconectas uno de los elementos de la cadena y todos dejan de funcionar (recordar las cadenas de luces de navidad antiguas).

El interruptor va en serie.

Si ya entendemos que es serie y que es paralelo, podemos entender que para que un interruptor controle una bombilla se debe conectar en serie.

El interruptor corta por la fase.

De los dos "polos" de la red eléctrica uno es la fase y otro el neutro. Podemos localizarlos con el buscapolos. Al tocar la fase el buscapolos lucirá y al tocar el neutro no. En principio la interrupción de corriente se puede hacer cortando por la fase o por el neutro. La forma correcta es cortando por la fase. Cortando por el neutro también funciona, pero no es correcto. Dentro de dispositivos domesticos como por ejemplo las estufas encontraremos interruptores bipolares que cortan fase y neutro.

Esquema funcional y esquemas unifilares.

Vamos a manejar dos tipos de esquemas y de símbolos. El esquema funcional, nos muestra las conexiones de los elementos, y el esquema unifilar, que es un esquema simplificado, nos muestra la situación de los elementos sin entrar en como se conectan y nos muestra con una sola línea el conjunto de varios conductores que discurren por una canalización.

Hay varios tipos de esquemas unifilares. El que más usaremos será el esquema unifilar llamado topográfico o de planta en el que se nos muestra la localización de aparamenta y canalizaciones sobre un plano de planta. En otras situaciones para representar por ejemplo un autómatico de escaleras, la representación será de perfil y no de planta.

Otra versión de unifilar en planta es el llamado unifilar simplificado, en el que en lugar de representar las canalizaciones se dibuja solo los elementos unidos con una linea a trazos que los relaciona.

Por último en temas posteriores veremos unifilares cuyo único fin es el de simplificar esquemas muy repetitivos y no muestran la localización de aparamenta y canalizaciones como en los topográficos.

En el esquema unifilar no sabemos si el interruptor y la lámpara están en serie o en paralelo (sabemos que se conectan en serie porque no puede ser de otra forma, pero no está implícito en el esquema). Sobre las líneas que representan los conjuntos de conductores se atraviesan unos segmentos que representan el número de conductores. Si el número de conductores es de cuatro o más se representa un solo segmento acompañado por un número que representa dicho número de conductores.

Sobre los símbolos funcionales hay que matizar que existen aparte de los actualizados, otros más antiguos que aún se usan. hay que conocerlos todos. Que el esquema sea moderno o antiguo no es excusa para que sepamos interpretar de que va.

Los primeros nueve símbolos.

Vamos a dibujar los nueve símbolos más usados. Son el interruptor, el conmutador simple, el conmutador de cruzamiento, el pulsador, la lámpara, el timbre, el zumbador y la bases de enchufe sin y con toma de tierra. Todos ellos tienen una versión funcional y otra unifilar. Como pista para diferenciar zumbador y timbre, recordar que el símbolo del timbre tiene la forma de la campana del timbre vista de perfil.

Esquema multifilar.

El esquema multifilar incorpora las conexiones del esquema funcional y la situación de los elementos del esquema unifilar topográfico. Emplea los símbolos funcionales. Antes de montar el punto de luz simple y cualquier otra instalación hay que a partir de los esquemas funcional y unifilar, deducir y dibujar el multifilar.

Sección y colores.

La sección mínima que se usa en instalaciones domésticas es de 1,5 mm2 de cable (hace algunos años aún se usaba hilo de 1 mm2 pero con el nuevo reglamento el mínimo subió a 1,5 mm2). Otras secciones que se usan en viviendas son 2,5 mm2, 4 mm2 y 6 mm2. El cable es más comodo de instalar porque ofrece menos resistencia que el hilo al ser introducido en los tubos, pero a la hora del conexionado echaremos de menos al hilo.

En una instalación trifásica se emplean cinco colores de cable, marrón, negro y gris, para las tres fases, azul para el neutro y amarillo/verde para el conductor de tierra o protección.

En una instalación monofásica se usara negro o marrón para la fase y el gris se reservará para las conexiones intermedias o para distinguir circuitos.

Sección de conductores y regletas o fichas de empalme.

Los mm2 de las regletas representan las secciones de los agujeros de conexión. Las regletas o fichas de empalme deben estar en consonancia con los conductores que unen (por ejemplo no se debe poner una regleta de 16 mm2 para conectar tres cables de 1,5 mm2). Los cables se deben introducir por un lado de la regleta, no por ambos, y el cobre debe estar pillado por los dos tornillos y no por solo uno.

Hay regletas de 4, 6, 10, 16 y 25 mm2 en tiras de doce bornes. Las hay de plástico negro, blanco, traslucidas ...

También conviene mostrar como conecta la regleta para que no se den errores como el de la foto.

El cable de conexión con lámpara serie para probar.

Para probar las instalaciones y prevenir los cortocircuitos, usaremos un cable paralelo corriente con un clavija de enchufe en un extremo y un portalámparas con una lámpara de 100 W intercalada en mitad de uno de los conductores. En caso de cortocircuito en la instalación, la lámpara de 100 W limitará la corriente y evitará el corto. La lámpara serie restará algo de tensión (unos 8 V si la lampara de la instalación es de 25 W) a la instalación por lo que conviene usar en las instalaciones bombillas de poca potencia, 25 o a lo más 40 W. Hay algunas instalaciones como las de autómatico de escaleras o las de tubo fluorescente que exigen un cable directo o de lo contrario no funcionan correctamente.

CUESTIONARIO

1. Tipo de conexión (serie, paralelo, mixta) de los electrodomésticos de tu casa. ¿Qué magnitud es constante en este tipo de circuito?
2. Tipo de conexión (serie, paralelo, mixta) de las cadenas de bombillitas para arbol de navidad. ¿Qué magnitud es constante en este tipo de circuito?
3. Modo de conexión (serie o paralelo) del interruptor y la bombilla en un punto de luz simple. Acompañar con esquema funcional.
4. Diferencias entre esquema funcional y unifilar topográfico.
5. Que tienen en común y en que se diferencian unifilar, unifilar topográfico y unifilar topográfico simplificado.
6. ¿Como se indica el número de conductores que contiene una canalización en un unifilar?
7. ¿Para que sirve y como usar el buscapolos?
8. Un interruptor en alumbrado, ¿debe cortar por la fase, por el neutro por la toma de tierra, o es indiferente?
9. En instalaciones trifásicas, colores de los cables para fases, neutro y toma de tierra.
10. Colores de los cables en instalaciones monofásicas.
11. ¿En que consiste el esquema multifilar?
12. Sección mínima en alumbrado en instalaciones nuevas.
13. Esquema multifilar de un punto de luz simple.
14. ¿Por donde discurren los cables en una instalación eléctrica domestica?
15. ¿Que se instala en el lugar al que llegan tres o más tubos?
16. Nombra los cuatro elementos en un circuito eléctrico elemental y dibuja un esquema con ellos.
17. Enumera las magnitudes que definen a un generador de corriente alterna (CA).
18. Explica porque la energía eléctrica se transporta en forma de corriente alterna y no de continua, y porque se transporta en alta tensión.
19. ¿Para que sirven los transformadores?
20. ¿Cual es la forma habitual de generación y transporte de energia electrica?
21. ¿Como se distribuye la energía eléctrica a un gran consumidor como una fábrica o a este instituto?
22. ¿Como se distribuye energía eléctrica a un pequeño consumidor como es tu casa?
23. ¿Que dos metales se emplean como conductores eléctricos?