Instalaciones Eléctricas Generalidades

Autor:FranciscoM.GonzálezL.
CAPITULO 1: Instalaciones Eléctricas: Generalidades
CAPITULO 1
Instalaciones Eléctricas: Generalidades
1.0. INTRODUCCIÓN
A partir del descubrimiento de la energía
eléctrica y su posible utilización comercial por
parte del hombre, esta ha jugado un papel
importante en la evolución de la humanidad
hasta llegar a constituir las sociedades
industrializadas modernas. El desarrollo de
grandes fuentes de energía para ejecutar
trabajos útiles ha sido la clave del dilatado
progreso industrial y parte primordial en la
mejora de calidad de vida del hombre. El
desarrollo de la electricidad, que escasamente
sobrepasa los cien años ha proporcionado una
ayuda a la solución de la más básica de las
motivaciones humanas, la necesidad de
seguridad y confort. De hecho, los adelantos de
la tecnología actual se han orientado a brindar al
hombre nuevos servicios haciéndolo cada vez
más dependiente de su principal fuente
energética, la electricidad. Es tal la dependencia
humana de la electricidad que es casi imposible
imaginar un día de la época actual sin la
existencia de la electricidad, seria un completo
caos, en la cual se evidenciaría la terrible
cantidad de equipos que operan gracias a la
electricidad, además de revelar la importancia
casi vital de la electricidad en los hogares hasta
los sistemas industrializados.
Como ya se ha mencionado, el nivel de
vida del hombre de ciudad se ha visto
especialmente elevada como consecuencia de
la evolución de los sistemas de abastecimiento
del servicio eléctrico, pasando de las primitivas
funciones de iluminación y calefacción, hasta el
actual papel preponderante de recreación,
entretenimiento, comunicación, comodidad y
lujo, etc., siendo más que evidente la
importancia de un sistema que proporcione un
servicio eléctrico: económico, confiable y de
calidad, en todo lugar donde el hombre se
encuentre.
El objetivo principal de este trabajo es
brindar un fundamento sencillo y accesible a
cualquier lector sobre el diseño de los elementos
fundamentales que han de constituir los
sistemas eléctricos a escala residencial,
comercial e industrial, lo que se conoce con el
nombre de instalaciones eléctricas.
En este trabajo sé plantea una serie de criterios y
normativas que son comúnmente utilizadas para el
diseño e implantación de instalaciones eléctrica,
pero este tipo de proyectos rayan en la categoría
del arte, en donde además de los principios escritos
en ocasiones se hace necesario la experiencia y
por sobre todo el ingenio del proyectista.
1.1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS
ELÉCTRICOS
La electricidad es una de las manifestaciones
energéticas de mayor frecuencia en la naturaleza y
tan antigua como el tiempo y el espacio. Luego que
el hombre la descubre y comienza su estudio para
tratar de dominarla, comprende la importancia y
potencialidades de esta, solo recientemente (quizás
tan solo hace cien o ciento cincuenta años) ha
comenzado a ser estudiada, pero desde ese
momento el hombre se ha visto maravillado por la
profundidad de conceptos que la sustenta.
Desde el comienzo de la historia de la
electricidad, el hombre ha explotado todas las
bondades que esta puede brindar, siendo sin duda
el mayor de los artífices del desarrollo comercial de
la energía eléctrica el científico norteamericano
Thomas Alva Edison (1847-1931), quien luego de la
invención de la lámpara incandescente (en octubre
de 1869) y la posterior utilización para la
iluminación de Pearl Street en New York, EE.UU.,
marco el comienzo de la explotación comercial de
la electricidad para dar lugar a una carrera por la
mejora del nivel de vida del hombre.
Desde aquel humilde principio de la
electricidad, hasta la actualidad, el desarrollo de los
grandes y complejos sistemas eléctricos ha
transitado por un camino acelerado; en donde los
actuales sistemas eléctricos son extensamente
mayores y complejos, y los cuales se le debe
distinguir por sus marcadas diferencias de la
instalación eléctrica de un hogar o industria.
Los grandes sistemas eléctricos, que proveen
de electricidad a las ciudades, estados y países,
son los denominados sistemas eléctricos de
potencia, que se caracetrizan por su embergadura y
complejidad y que además es motivo de estudio
exhaustivo en estudios más profundos y detallados
fuera del alcance de este trabajo. En forma muy
sencilla y a manera de información un sistema de
potencia, puede ser visto como una red eléctrica de
1

potencia que se encarga de generar, transmitir y
distribuir la energía eléctrica, hasta los
consumidores.
Ha de entenderse, que al sistema de
eléctrico de potencia como el conjunto de
elementos que constituyen la red eléctrica de
potencia, siendo su función; generar, transmitir y
distribuir, la energía eléctrica hasta los usuarios,
bajo ciertas condiciones y requerimientos.
Las tareas de un sistema de potencia son
realizadas por todas y cada una de las mayores
empresas que prestan el servicio de electricidad
(Electric-Utility). En el caso particular de
Venezuela el servicio eléctrico es suministrado
por empresas de naturaleza pública y privada,
mientras que en países como Argentina y Perú
el capital privado es el que lo realiza en su
totalidad.
En Venezuela, existen al menos catorce
empresas dedicadas a prestar el servicio
eléctrico, todas agrupadas en la Cámara
Venezolana de la Industria Eléctrica
(CAVEINEL), siendo las mayores empresas:
Corporación Venezolana de Guayana (CVG)
Electrificación del Caroní (EDELCA), Compañía
Anónima de Fomento Eléctrico (CADAFE),
Energía Eléctrica de Venezuela (ENELVEN) y
C.A. La Electricidad de Caracas (Elecar), siendo
las tres primeras propiedad del gobierno
nacional a través del Fondo de Inversiones de
Venezuela (FIV) y la última de naturaleza
privada.
FIGURA 1
Estructura del Sistema Interconectado Nacional (SIN)
Fuente: González, F. (1998)
Los sistemas de potencia son
estructuras complejas y extensas, y que
múltiples factores (estratégicos, económicos,
etc.) no operan de manera aislada, sino que por
el contrario se encuentran interconectados entre
sí, constituyendo lo que se denomina un
Sistema Interconectado (Power-Pool), con la
finalidad de cooperación ínter empresas que
permita al consumidor un servicio confiable,
económico y de calidad.
Un sistema de potencia, de acuerdo con las
actividades que realiza, básicamente consta de tres
partes especificas y diferenciadas que realizan las
labores de: generación, transmisión, y distribución,
siendo muy común dentro de los sistemas de
potencia distinguir cuatro niveles funcionales:
generación, transmisión, subtransmisión y
distribución.
FIGURA 2
Estructura Típica de un Sistema de Potencia
El sistema de potencia esta constituido por
muchos elementos cada uno de ellos cumple con
funciones específicas, de manera que en operación
conjunta garanticen un flujo confiable y económico
de electricidad a los consumidores.
El sistema de generación, se basa en tomar
una fuente de energía primaria y transformar esta
en energía eléctrica. En Venezuela para el año de
1995 cerca del 75% de la energía eléctrica se
generó a partir de las fuentes hidráulicas (Gurí,
Macagua I y Macagua II, etc.) y el restante 25% se
repartió entre fuentes térmicas ya sea por
hidrocarburos o vapor (Planta Centro, Complejo
Oscar Machado Zuluaga,etc.).
El sistema de transmisión por su parte es la
estructura constituida por torres, conductores y
aislantes que se encarga de transportar los grandes
bloques energéticos hasta el sistema de
distribución, el cual dividirá y disminuirá los niveles
energéticos hasta los centros de consumo y las
necesidades del consumidor.
En la estructura compleja de un sistema de
potencia, en el último de los elementos son los
consumidores, en los cuales se encuentra el
objetivo de este trabajo.
2
GENERACIÓN
TRANSMISIÓN
SUBTRANSMISIÓN
DISTRIBUCIÓN
PRIMARIA
SECUNDARIA
CONSUMIDORES

1.2. GENERALIDADES DE SISTEMAS DE
DISTRIBUCIÓN
El proceso de producción de energía
eléctrica se compone de tres etapas sucesivas:
generación, transmisión y distribución.
De estas tres fases, la distribución de
energía eléctrica comprende las técnicas y
sistemas empleados para la conducción de la
energía eléctrica hasta los usuarios dentro del
área de consumo. La energía eléctrica es
transmitida frecuentemente en bloques de
magnitud considerable desde el punto de
generación hasta el área donde se pretende
distribuirla, de ahí que sea necesario ejecutar
uno o más pasos de transformación para llevarla
a los niveles de utilización.
El sistema de distribución es el último
elementos del sistema de potencia entes de
llegar a los consumidores. Esta parte del
sistema de potencia esta compuesto de líneas y
dispositivos para distribuir la energía eléctrica
hasta los usuarios.
Estos pasos de transformación dan lugar
a las diferentes etapas del sistema de
distribución. Dentro del sistema de distribución
se distinguen dos grandes niveles bien
diferenciados:
ο Sistema de Distribución Primaria.
ο Sistema de Distribución Secundario.
ο Sistema de Distribución Primario
1.2.1. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
PRIMARIO
El sistema de distribución primario
comienza a la salida de las subestaciones de
distribución, de este punto los circuitos de
subtransmisión alimentan a los transformadores
de distribución.
Las subestaciones de distribución
transforman este voltaje al de los denominados
alimentadores primarios, el voltaje de los
circuitos generalmente se encuentra entre 2.4 y
13.8 KVoltios.
La distribución secundaria trabaja con
niveles de tensión y potencia moderados. En
Venezuela los niveles de tensión suelen ser:
Niveles Normalizados para
Circuitos Primarios de Distribución en
Venezuela
Empresa Nivel de tensión (KV.)
CADAFE y sus filiales 6.9 y 13.8
C.A. La Electricidad de Caracas 4.8, 8.3 y 12.47 KV
Empresas Petroleras 2.4, 4.16 y 6.9 KV.
En este nivel pueden ser alimentados
ciertos consumidores especiales como industrias
de relativo tamaño y otros.
Los circuitos de distribución primario se
caracterizan porque están conectados a un solo
punto o subestación de distribución, (Sistemas
Radiales), y es muy poco visto solo en casos
especiales la conexión a más de una subestación
(Sistema en Anillo Múltiple).
Los niveles de potencia manejados en este
sistema son modestos (así por ejemplo, para 13.8
KV la capacidad de transporte no supera los 5MVA)
1.2.2. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
SECUNDARIO
Los transformadores de distribución
reducen el voltaje primario al voltaje secundario o
de utilización, la energía se distribuye, por último a
través de los circuitos secundarios de distribución
hasta las acometidas individuales.
Esta parte del sistema corresponde a los
menores niveles de potencia y tensión, estando
más cerca del consumidor promedio.
En Venezuela es común que las empresas
eléctricas suministren potencia en cuatro niveles de
tensión básicos y sus combinaciones: 120/240V
(1φ,2φ), 208V (2φ,3φ), 480V y 600V (3φ).
FIGURA 3
Estructura típica de un sistema de distribución
De acuerdo a su configuración los sistemas
de distribución pueden ser:
Radial : Muy económico y utilizado en sitios rurales
y de baja carga.
Lazo o Anillo: Se usa en cargas medias, con
mediana confiabilidad.
Netwotks Secundario: Especialmente utiliza para
grandes cargas, requiere mayor inversión y es caro.
3

1.2.3. CARACTERÍSTICAS DE LOS
SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN
Una de las características
fundamentales del sistema de distribución, que
lo diferencia del resto del sistema de potencia,
es que se encuentra constituido por un gran
número de elementos que manejan bloques de
carga pequeños hasta el extremo de los
servicios residenciales, rurales, en donde las
demandas no superan unos pocos KVA.
Las inversiones pertinentes en los
sistemas de distribución no dejan de ser por lo
anterior importante, porque a causa de la
ramificación del sistema, la longitud de los
tendidos de líneas de distribución, el número de
subestaciones de distribución, y transformadores
es comparativamente mayor en cantidad que en
el resto del sistema de potencia. Se puede
afirmar que cerca del 30 al 40% del costo total
de un sistema de potencia, lo constituye sus
redes de distribución.
Existe una gran variedad de
configuraciones más o menos complicadas para
los sistemas de distribución, pero dependen de
las características y magnitud propias de cada
sistema. Entre otras, se señalan, por ejemplo las
siguientes:
ο Puede haber más de un nivel o voltaje de
subtransmisión, o puede no existir ninguno
en el caso de sistemas de poca importancia.
ο Puede existir generación local en el área de
consumo que inyecta energía en uno o
cualquiera de los niveles de tensión.
ο Generalmente las cargas de magnitud con
servidas directamente desde las líneas
primarias de distribución o de
subtransmisión trasformando directamente
al voltaje del servicio, cuando la magnitud o
la ubicación así lo elige en áreas de la
economía (los denominados consumidores o
clientes especiales).
1.3. DEFINICIÓN DE INSTALACIÓN
ELÉCTRICA
Una definición muy sencilla de
instalación eléctricas es: “conjunto de elementos
y equipos que tienen como finalidad llevar la
energía eléctrica desde un punto fuente hasta
una carga”.
El conjunto de elementos que permiten
llevar la energía eléctrica desde un punto fuente
hasta la carga es lo que se suele denominar
instalación eléctrica.
La modernas instalaciones eléctricas en
ocasiones son invisibles o pasan simplemente
inadvertidas, pero su trabajo es latente e
importante, ya que permiten la operación de las
cargas.
NOTA : Carga, es todo equipo o dispositivo, que
toma energía eléctrica y la transforma en otro tipo
de energía. Es el antónimo literal de generador. Las
cargas se dice en lenguaje coloquial “son los
aparatos que consumen energía eléctrica”, pero se
conoce que la energía no se crea ni se destruye,
solo se transforma, por lo que las cargas solo la
transforman de energía eléctrica en otro tipo. Por
ejemplo: una luminaria (bombillo) transforma la
energía eléctrica en luz y calor. Un motor eléctrico
transforma de electricidad en energía mecánica,
etc.
FIGURA 4
Esquema General del Flujo de Energía Eléctrica
1.4. CLASIFICACIÓN DE LAS
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
SEGÚN EL TIPO DE CONSUMIDOR
Las instalaciones eléctricas pueden ser
clasificadas de acuerdo a la carga a la cual
alimentan en tres grandes grupos:
ο Instalaciones Residenciales.
ο Instalaciones Industriales.
ο Instalaciones Especiales.
Las instalaciones eléctricas residenciales
corresponden son las más sencillas de las
instalaciones debido a los bajos valores de carga
que tienen que servir, son los casos más comunes
y abarcan todos los equipos necesarios para el
suministro de electricidad a las instalaciones
residenciales, unifamiliares o multifamiliares, hasta
concretar las áreas comunes de edificios. Por otra
parte, las instalaciones industriales, son
sumamente importantes, porque se tratan de
cargas de valores altos y además en su mayoría
constituida por motores, y en el último de los casos
se tienen las instalaciones eléctricas que no
pertenecen ni a la categoría residencial ni industrial
que son las especiales, tal es el caso de las
instalaciones eléctricas de hospitales, plantas de
comunicación y cualquier caso atípico.
4
FUENTE INSTALACIÓN CARGA
ELÉCTRICA

1.5. NORMALIZACIÓN DE PROYECTOS
DE INSTALACIONES
ELÉCTRICAS
Como ya se ha mencionado los
proyectos de instalaciones eléctricas son
sumamente importantes ya que involucra los
elementos que hacen llegar la electricidad desde
la fuente hasta la carga. Con el objetivo que las
instalaciones eléctricas que se proyecten y
construyan poseen un criterio único, se han
diseñado una serie de protocolos o normativas
que rigen la esencia del diseño de instalaciones
eléctricas. En el ámbito internacional son muy
conocidas las normativas IEEE: Institute of
Electrical and Electronic Engineer, la ANSI:
American National Standard Institute, VDE:
Verband Deustsher Elektrotechniker, etc. En
Venezuela se ha adoptado algunas normativas
norteamericanas e internacionalmente
aceptadas, constituyendo lo que se conoce
como CODIGO ELÉCTRICO NACIONAL (CEN)
que rige los lineamientos a seguir en toda obra
eléctrica. Este Código Eléctrico fue editado por
primera vez en al año de 1968 pro el Comité de
Electricidad (CODELECTRA). Hacia 1974 la
Comisión Venezolana de Normas Industriales
(COVENIN) establece un convenio con el
Ministerio de Fomento y Codelectra, cuyo
objetivo fue crear las Normas Venezolanas para
el Sector Eléctrico, hasta que finalmente se
reconoce el Código Eléctrico Nacional, siendo
aprobado por COVENIN en 1981, denominado
Conenin 200-81.
En Venezuela desde el 16 de Abril de
1974, por decreto presidencial es obligatorio el
uso del Código Eléctrico Nacional en todo tipo
de obra eléctrica.
Es sumamente importante dejar claro,
que el CEN no es propiamente un manual de
diseño, sino que es un manual de seguridad, los
valores que se establecen en el son los mínimos
aceptados para garantizar la seguridad deseada
en las instalaciones eléctricas, vidas y bienes
materiales. Por encima de los valores
establecidos en el CEN pueden ser aceptados.
En lo sucesivo en este trabajo, debido a
la obligatoriedad de la utilización del Código
Eléctrico Nacional, se hará severa cantidad de
veces referencia y hasta citas textuales de este,
para sustentar todas y cada una de las
decisiones en el diseño de instalaciones
eléctricas.
El CEN en su contenido tan amplio,
establece lo siguiente:
ο Las reglas para el diseño de las
instalaciones eléctricas.
ο Las reglas para las especificaciones de
construcción de las instalaciones eléctricas
en general, y todo lo concerniente al montaje de
maquinarias y equipos eléctricos.
ο Las reglas elaboradas específicamente para los
fabricantes de materiales, equipos y
maquinarias eléctricas que se elabora en
Venezuela o bien que son del uso local, aunque
sea de importancia. Estas se refieren a
dimensiones, proceso de fabricación y controles
de calidad que deben tener.
Por otra parte además del CEN, existen otras
reglas y normas que suelen establecer otras
instituciones que son de gran ayuda en los
proyectos de instalaciones eléctricas,
reglamentaciones establecidas por organismos
como: Ministerio de Desarrollo Urbano, Ministerio
del Trabajo y Comunicaciones, CADAFE, CANTV,
INOS, etc.
Existen además algunas publicaciones que son
de especial uso en los proyectos de instalaciones
eléctricas:
ο Manual para el diseño de Instalaciones
Eléctricas en Residencias, C.A. La
Electricidad de Caracas.1978.
ο Canalizaciones Eléctricas Residenciales,
Oswaldo Penissi, 1987. Editorial de la
Universidad de Carabobo, Venezuela.
1.6. PROPIEDADES QUE DEBE CUMPLIR
UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA
Existen una serie de propiedades que debe
poseer una instalación eléctrica cualquiera, estas
son:
ο Seguridad.
ο Economía.
ο Previsión a futuro.
ο Simplicidad.
ο Flexibilidad.
ο Confiabilidad.
ο Factibilidad de Mantenimiento.
Seguridad: Una instalación eléctrica, debe
proporcionar seguridad, y una salvaguarda real a
las personas y propiedades de los peligros que
implica el uso de la electricidad.
Economía: Se refiere a realizar un balance técnico
y de seguridad que permita realizar una inversión
que posea el menos costo inicial.
Previsión a futuro: Se refiere a que las
instalaciones eléctricas deben tener un diseño que
permita absorber las ampliaciones a futuro de la
carga.
Simplicidad: Esto se refiere a que la instalación
debe poseer un diseño lo más simple y fácil, que
permita concretar el proyecto al menor costo pero
con la mayor cantidad de ventajas que se pueda.
Flexibilidad: esto implica que la instalación puede
sin mayor dificultad aceptar modificaciones o
5

alteraciones súbitas que tengan lugar, tales
como reubicación de cargas, etc.
Confiabilidad: La confiabilidad es un término
sumamente delicado de emplear, pero se puede
interpretar de forma muy sencilla como el hecho
de que se interrumpa en la menor cantidad de
veces posible el servicio eléctrico.
Facilidad de mantenimiento: Esto implica que
la instalación eléctrica en todo momento sea
fácilmente accesible, para realizar tareas de
mantenimiento.
1.7. CLASIFICACIÓN DE LAS
INSTALACIONES ELÉCTRICAS,
SEGÚN EL NIVEL DE TENSIÓN
De acuerdo al nivel de tensión de
operación de la instalación eléctrica se suelen
distinguir los siguientes tipos de instalación:
ο Baja Tensión: Tensión de operación menor
o igual a 600 Voltios.
ο Media Tensión: Tensión de operación
nominal mayor a 1000 voltios y menor a
13800 Voltios.
ο Alta Tensión: Tensión entre 13800 Voltios y
115Kvoltios.
ο Extra Alta Tensión: Niveles de tensión
hasta los 230 KVoltios.
ο Ultra Alta Tensión: Niveles de tensión entre
230 y 800 KVoltios.
El nivel de baja y media tensión son los más
comunes y pertenecen a los sistemas de
distribución primarios y secundarios. Los niveles
de Alta, Extra Alta y Ultra Alta Tensión, son
mucho más complejos y requieren de estudios
teóricos muy minuciosos que van mucho más
allá de los alcances que se propone este trabajo.
6

OBJETIVO GENERAL: Establecer los principales conceptos relacionados con la estructura y operación de
las instalaciones eléctricas
Contenido
CAPITULO 1.......................................................................................................................................................................1
INSTALACIONES ELÉCTRICAS: GENERALIDADES................................................................................................................1
1.0. Introducción...........................................................................................................................................................1
1.1. Generalidades de los Sistemas Eléctricos..............................................................................................................1
1.2. Generalidades de sistemas de distribución............................................................................................................3
1.2.1. Sistema de Distribución Primario.......................................................................................................................3
1.2.2. Sistema de Distribución Secundario ..................................................................................................................3
1.2.3. Características de los Sistemas de Distribución ................................................................................................4
1.3. Definición de instalación eléctrica........................................................................................................................4
1.4. Clasificación de las Instalaciones Eléctricas según el Tipo de Consumidor .......................................................4
1.5. Normalización de Proyectos de Instalaciones Eléctricas......................................................................................5
1.6. Propiedades que debe cumplir una Instalación Eléctrica.....................................................................................5
1.7. Clasificación de las Instalaciones Eléctricas, según el Nivel de Tensión.............................................................6
7

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