Capítulo iv, instalaciones eléctricas, febrero 1999

CAPÍTULO 4
Selección de Elementos
4.0. INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo se pretende
establecer de la manera más sencilla los
fundamentos teóricos, para la sección de los
elementos de una instalación eléctrica, sin olvidar lo
formal del punto de vista catedrático, pero con un
franco sesgo hacia lo práctico de los cálculos. Este
autor admite abiertamente que existen autores que
han realizado un discusión más profunda al
respecto de este tópico, pero este material solo es
una aplicación sumamente práctica.
4.1. SELECCIÓN DEL TIPO DE
AISLAMIENTO DE CONDUCTORES
Los conductores aislados posees asociados
una capa protectora de material aislante, cuyo fin
es proteger el conductor energizado del contacto
contra otros conductores o estructuras.
El tipo de aislante del conductor, de va
depender del servicio al cual se pretende someter.
El primer aspecto a considerar es la tensión de
operación para el cual se debe especificar,
destacando básicamente tres: baja, media y alta
tensión. Los aislantes de conductores de alta
tensión son motivo de estudios más profundo a los
alcances del presente estudio, y se deja su
desarrollo a estudios de Técnicas de Aislamiento en
Alta Tensión, a la vez que su uso es limitado a los
grandes sistema de potencia. Los conductores con
aislamiento para media tensión, según el CEN
sección 326, corresponde al tipo MV, cuyo aislante
será de tipo sólido para tensiones mayores a 2 KV y
hasta 35 KV. Por último el aislante de baja tensión
se sumamente utilizado, ya que en ella se centran
la mayor parte de las instalaciones eléctricas
(residenciales, comerciales e industriales).
La especificación de los diferentes tipos de
aislantes de conductores y su uso en baja tensión
quedan claramente esclarecidos en el CEN, en su
sección 310, específicamente en la tabla 310-13.
De la gran cantidad de conductores que
existen en le mercado y especificados en el CEN.
TABLA 1
Tipos de Aislamientos
Nombre
Comercial
Tipo Temperatura
máxima de
funciona.
Uso Aislante
Goma
Resistente al
calor
RH 75ºC Lugar
Seco
Goma
Resistente al
calor
RHH 90ºC Lugar
Seco
Termoplástico
resistente a la
humedad
TW 60ºC Lugar
seco
Termoplástico
resistente al
calor y
retardante a
la llama
Termoplástico
resistente a la
humedad y al
calor
THW 75ºC Lugar
húmed
o y
secos
Termoplástico
resistente a la
humedad y al
calor
retardante de
a la llama
Fuente. CEN 310-13
El conductor TW, tienen un uso general,
mientras que los conductores THW, se utilizan en
un servicio más pesado que el TW, especialmente
preferido para motores. Por otra parte es
comúnmente en Venezuela un tipo de conductor
denominado TTU polietileno PCV, que se utiliza
para acometidas residenciales.
Se recomienda abiertamente una lectura
completa y detallada a la Sección 310 del CEN, en
el instante de seleccionar el aislante de un
conductor.
4.2. CAÍDA DE TENSIÓN EN CONDUCTOR
Todo conductor posee asociado
intrínsecamente unas características que limitan su
capacidad de transporte de energía eléctrica, estos
son: la resistencia y la reactancia; en resumidas
cuentas una impedancia. Entonces cuando por un
conductor circula una corriente eléctrica, la
mencionada impedancia desencadena una caída
de tensión, esto se refiere a que, la tensión en el
extremo de envío en el conductor es mayor que el
potencial que le llega al extremo receptor. Aunque

Autor:FranciscoM.GonzálezLongatt CAPÍTULO 4: Selección de Elementos
pareciera algo sumamente ingenuo, porque se
suele asociar una impedancia muy pequeña a los
conductores, la realidad es otra; la impedancia de
los conductores depende de la longitud del
conductor al igual que de su calibre. Por tanto, una
selección cuidadosa del calibre del conductor debe
ser realizada, de modo que en la longitud esperada
de diseño, no se sobrepase los limites permitidos
por el CEN en este aspecto.
Considere un trozo de conductor de
longitud “L”, el cual alimenta una cierta carga.
FIGURA 1
Circuito Equivalente de un conductor
Suponga que en el extremo de envío existe
un potencia eléctrico es Vs, y en el de recepción es
Vr, entonces la caída de tensión a lo largo del
conductor es:
rs VVV −=∆ (1)
FIGURA 2
Diagrama Fasorial de un conductor atravesado por corriente
Si se considera la resistencia total del
conductor R y su reactancia inductiva X, es fácil
demostrar que:
( ) ( )22
rs cosIXsenIRsenIXcosIRVV α+α+α+α+=
(2)
En el caso en que IR e IX no exceden del
10%, entonces la ecuación anterior resulta:
α+α=−=∆ senIXcosIRVVV rs
(3)
Con esta suposición se asume que el error
máximo viene dado por 2Vssen2δ/2, donde δ es
conocido como ángulo de potencia, y es
simplemente el ángulo entre la tensión en el
extremo de envío y recepción, este ángulo casi
nunca supera los 5º, por lo que es muy poco el
error cometido con la hipótesis anterior.
Si se considera que la resistencia y la
reactancia, viene dado en forma de unidad de
longitud.
L.rR = (4)
L.xX = (5)
Siendo r y x en unidades de Ohm por metro.
α+α=−=∆ senIxLcosIrLVVV rs
(6)
Si se expresa la caída de tensión en porcentaje de
la tensión de envío:
( ) %100
V
VV
%V
s
rs −
=∆
(7)
( ) %100
V
senxcosxIL
V
s
α+α
=∆
(8)
si se multiplica y divide por Vs la expresión anterior y
se multiplica por resulta:
( ) %100
V
senxcosxILV
%V 2
s
s α+α
=∆
(9)
si se adopta el concepto de KVA y KV, de la
ecuación anterior resulta:
IVKVA s= (10)
( )
( )2
sKV10
senxcosxL.KVA
%V
α+α
=∆
(11)
si se considera como una constante K:
( )
( )2
sKV10
senxcosx
K
α+α
=
(12)
Por consiguiente la ecuación resulta:
K.L.KVA%V =∆ (13)
siendo la función anterior igualmente valida para
corriente:
2

K.L.I%V =∆ (14)
De las expresiones antes escritas reciben
se deducen unos términos muy interesantes que
reciben el nombre de capacidad de distribución
(CD) y de una forma muy sencilla, para determinar
el calibre de conductores.
K
%V
L.KVACD
∆
==
(15)
K
%V
L.ICD
∆
==
(16)
El tipo de ecuación a utilizar para el calculo
de la capacidad de distribución depende de la
forma en que sea expresada o considerada la
carga.
En el texto de Oswaldo Penissi (1986),
Canalizaciones eléctricas residenciales, en el
apéndice A, tablas 3 a la 10, se presentan los
valores típicos de la capacidad de distribución para
distintos tipos de conductores y calibres de los
mismos.
La selección de un conductor por caída de
tensión debe ser especialmente considerada,
cuando se trata de tramos de conductores de una
longitud apreciable que alimenten a cargas de valor
considerable.
4.3. CAPACIDAD DE CORRIENTE EN
CONDUCTOR
Un aspecto especialmente importante a
considerar al momento de realizar la selección de
un conductor, es la capacidad que posee este de
transportar corriente eléctrica. La resistencia y la
reactancia asociadas al conductor, son una
limitante de la cantidad de energía que pueden
transportar, esto originado por varios factores: tipo
de material conductor, calibre del conductor (área
de la sección transversal), tipo de aislamiento,
ambiente de operación, etc. Con la selección del
conductor por capacidad de corriente, lo que se
persigue es ajustar el conductor, para que cuando
por el circule la corriente nominal, los efectos
eléctricos y físicos que se generen en el sean los
más seguros posibles.
De todos los criterios para la selección del
calibre del conductor, el más simple es el de
capacidad de corriente, pero resulta sumamente
importante su aplicación.
Existen varios factores por lo cuales se
argumentan la aplicación de este criterio.
Cuando un conductor es desnudo, el
calentamiento por efecto Joule, no afecta al
conductor, hasta que no se alcanza el punto de
fusión de material, pero cuando el conductor es
aislado, esto puede involucrar el deterioro del
aislamiento, y acortar su vida útil, hasta poder
provocar una falla por ruptura de la aislación.
En general, con la selección por caída de
tensión del conductor lo que se persigue, es
simplemente adaptar el tamaño del conductor, para
que las perdidas asociadas a corriente nominal del
conductor no eleven la temperatura del conductor a
un punto perjudicial para el aislante del conductor.
Los fabricantes de conductores suelen
proveer una serie de tablas contentivas de datos
referentes a la capacidad de corriente de sus
conductores, indicando la capacidad de corriente
del mismo, en diferentes ambientes y condiciones.
Por otra parte el CEN, en sus tablas 310-16
a la 310-19 presentan la capacidad de corriente de
los conductores en función de su calibre, tipo de
aislante, etc., además de los factores de reducción
para temperaturas diferente a 30ºC. estas tablas
son valores aproximados, pero en ciertas
situaciones es posible también utilizar los datos
suministrados por el fabricante.
El autor Oswaldo Penissi (1986), por su
parte en su texto, Canalizaciones eléctricas
residenciales, en el Apéndice A, gráfica 17 a la 24,
muestra los resultados gráficos de los ensayos
aplicados a los conductores que también son
utilizados para la selección de los conductores por
aplicación directa.
4.4 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE
PROTECCIÓN
Las instalaciones eléctricas tienen como
finalidad encausar la energía eléctrica desde el
punto de suministro hasta los de consumo, pero los
elementos y personas que se encuentran
expuestas a estas tareas, han de ser protegidos
contra daños, y es donde surge el concepto de
Sistemas de Protección.
El estudio de las protecciones es amplio y
delicado, ya que como se evidenciará más adelante
debe saber disgrimir las condiciones normales y
anormales1
de operación de la instalación eléctrica,
1
En lo sucesivo En lo sucesivo, se clasificaran las
condiciones anormales de operación, más triviales en:
cortocircuito, sobrecorriente y sobrecarga.
Cortocircuito: Según González F. (1995), se define la
falla por un cortocircuito como el fenómeno transitorio
originado cuando conductores energizados de distintas
fases entran en contacto entre sí o con tierra. El
cortocircuito es caracterizado por la circulación de
elevados valores de corriente (entre 10 y 20 veces la
corriente de carga).
Sobrecarga: El CEN en su Sección 100, define una
sobrecarga, como el funcionamiento de un equipo
excediendo su capacidad de carga nominal, o de un
conductor con exceso de corriente sobre su capacidad
nominal, cuando tal funcionamiento de persistir por
suficiente tiempo, causa daños o sobre-calentamientos
peligrosos. Una falla como un cortocircuito no es una
3

de manera de ofrecer resguardo a los equipos y a
las personas. La selección y adaptación de las
protecciones a la instalación eléctrica es un proceso
apasionante que casi raya en el nivel del arte de la
electricidad, ya que requiere de conocimientos
profundos de los posibles estados de operación de
la instalación.
4.5. SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Las instalaciones eléctricas, aunque sean
diseñadas de manera perfecta son susceptibles a
fallas (condiciones anormales de operación), que
provoque dañosa los equipos y personas de los
mismos, representando perdidas de vidas valiosas
o costos de reparación y reposición elevados y en
ocasiones afectan la calidad del servicio. A fin de
minimizar en lo posible las consecuencias que
puedan generar las condiciones anormales de
operación, surgen los sistemas de protección.
La razón de ser de los sistemas de protección
proviene del hecho que cualquier elemento de la
instalación esta sujeto a fallas, independientemente
de su costo, y calidad. El objetivo primordial del
Sistema de Protección es detectar las condiciones
anormales (falla) de operación de la instalación,
determinar su localización y retirar rápidamente de
operación únicamente la parte necesaria para
eliminar la parte de la instalación que se encuentra
fallada.
Las funciones más simples que realizan los
sistemas de protección según el autor Palacio A.
(1986), en su texto protecciones I, son resumidas a
continuación:
 Retirar rápidamente del servicio la parte del
sistema necesaria para despejar la falla con el
objeto de evitar la calidad de servicio.
 Poner en operación, sistemas de señalización
para indicar la operación anormal del sistema.
 Retirar del servicio la parte del sistema en
donde la condición anormal pueda afectar al
sistema y a los equipos.
 Impedir maniobras de operación incorrectas
que por error puedan cometer el personal del
sistema y que atente al sistema.
 Seccionar el sistema en los puntos más
aconsejables para que la repartición de carga
frente a una condición anormal.
 Reducir los daños ocasionados por la falla
retirando oportunamente el equipo fallado.
sobrecarga.
Sobrecorriente: La sección 100 del CEN, establece que
una sobrecorriente es cualquier valor de corriente, sobre
la corriente nominal del equipo, o sobre la capacidad de
corriente de un conductor. La sobrecorriente puede ser
causada por una sobrecarga o un cortocircuito.
Para que el sistema de protección cumpla con
estos objetivos, ha de poseer una serie de
características como:
 Sensibilidad: Debe tener la suficiente
sensibilidad para detectar solo las fallas que
afecten al sistema.
 Selectividad: Debe poder determinar la
localización de la falla para despejarla,
retirando únicamente la parte afectada por el
sistema.
 Rapidez: Debe determinar con que velocidad
es necesario despejar la falla, y poseer la
rapidez adecuada para hacerlo.
 Confiabilidad: Las fallas que afectan el
sistema son de poca frecuencia de ocurrencia,
por lo que se debe diseñar para que solo opere
en condiciones de falla, y que su operación sea
correcta.
 Estabilidad: Es necesario que el sistema de
protección sea estable, de manera que frente a
una fallado se retiren innecesariamente equipos
sanos del sistema.
Es importante acotar, que el sistema de
protección debe ser capaz de diferenciar una
condición anormal de operación, y como estos
elementos no son con inteligencia propia, estos
deben ser instruidos (calibrados) para este fin, y es
tarea del ingeniero de protecciones tal labor; de ahí
lo difícil del área de protecciones. Por otra parte, las
exigencias de las protecciones eléctricas en los
sistemas de baja tensión y muy simples, son
sencillos, y este será el alcance de este trabajo.
Toda instalación eléctrica, independientemente
de su función, envergadura, costo, etc., debe
poseer equipos de protección asociados a los
equipos. El costo de los equipos de protección no
es preponderante, ya que su valor queda
evidenciado en su momento de operación.
Los equipos de protección utilizados en los
sistemas de gran potencia y los empleados en
instalaciones eléctricas de baja tensión son
radicalmente diferentes, en algunas de sus
características (en la capacidad y elementos
aislantes), pero similares en su funcionamiento.
En las instalaciones de baja tensión es común
encontrar básicamente los siguientes elementos:
interruptores, fusibles.
4.6. INTERRUPTORES
Se define interruptor como el aparato que
se utiliza para abrir o cerrar un circuito. Penissi O.
(1986), estas operaciones pueden ser realizados en
condiciones de operación normal o de falla, y
mediante mecanismos automáticos o manuales,
González F. (1995).
4

El término interruptor es un neologismo
importado de la lengua anglosajona,
específicamente del termino “Braker”.
Los interruptores deben de ser capaces de
operar para interrumpir el paso de la corriente
eléctrica bajo condiciones normales y anormales de
operación.
Los interruptores no deben ser confundidos con los
seccionadores y cuchillas.
Un seccionador, según el CEN en su
sección 100, es un aparato de maniobra destinado
a separar un circuito eléctrico de la fuente de
energía. No tiene la capacidad de interrupción de
corriente y esta destinado a ser manipulado
solamente después que el circuito ha sido abierto
por algún otro medio; existe un tipo muy especial,
los seccionadores bajo carga, que son capaces de
accionar bajo corriente de carga, pero tiene su
utilidad en sistemas de distribución. Las cuchillas
por su parte, son un tipo muy sencillo de
seccionador, que posee una palanca para
operación.
4.7. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO
Los interruptores automáticos están diseñados
para operar en circunstancias anormales de
corriente, sin que el mismo sufra daño, Penissi O.
(1986). El despeje del circuito operado por el
interruptor, depende del valor determinado de
corriente diseñado, el ajuste.
Los interruptores automáticos en baja tensión,
son clasificados en dos grandes grupos de acuerdo
a su construcción:
 Termomagnéticos en aire
 Termomagnéticos en Caja moldeada
(Molded Case Circuit Braker)
Los primeros (en aire), son realizados por
elementos metálicos, que por lo general son fijos a
Cajas de distribución o Tableros, son
especialmente utilizados en tableros principales,
operando de una rango mayor de capacidad que
sus homólogos, los de caja moldeada y además
tienen la bondad de que pueden ser accesados en
forma sencilla, es decir poseen unidades que son
cambiables. Por su parte los segundos, son
construidos, por lo general en forma herméticas a
partir de una caja de resina de alta presión,
resistente al fuego, y de alta resistencia mecánica,
(por lo general úrea o poliester de vidrio) tienen la
particularidad de que son para usos de menor
capacidad que los anteriores.
En Venezuela, es muy común utilizar los
interruptores al aire, en sistemas industriales en
subestaciones, y tableros, dejándose los de caja
moldeada en uso residencial o industrial liviano.
Los interruptores termomagnéticos reciben
su nombre por la doble acción: térmica y magnética
a la vez.
La acción térmica es proveída por una
unión de dos elementos metálicos de diferente
coeficiente de dilatación, con lo que al paso de la
corriente se dilata en forma irregular, aprovechando
esto para accionar la apertura del interruptor. La
característica de operación desde el punto de vista
térmico depende de la curva de tiempo corriente de
los materiales asociados. Esta forma de operación
es comúnmente denominada, tiempo inverso, ya
que a mayor corriente menor es el tiempo de
operación.
La acción magnética proviene de una
bobina cuyo núcleo es movible, y realiza la apertura
del interruptor. La característica magnética es de
tipo instantánea, debido a lo corto del tiempo de su
operación.
En forma general, el interruptor
termomagnéticos es muy útil, ya que resume dos
acciones, las sobrecargas con el elemento inverso
(tiempo inverso) y los cortocircuitos (instantáneo).
FIGURA 3
Tipos de Acción de Interruptores. Tiempo Inverso (a la
izquierda) e Instantáneo (derecha)
En el caso de instalaciones con una
complejidad grande, se suele recurrir a
interruptores que le pueden ser ajustadas estos
tipos de acción a detalle además de otras
características.
El CEN dedica su sección 380, para las
especificaciones de suiches e interruptores
automáticos.
FIGURA 4
Parte de un interruptor termomagnético de caja moldeada
5

FIGURA 5
Vista frontal de interruptores de caja moldeada
4.8. FUSIBLES
Los fusibles, fueron los elementos pioneros
de las protecciones eléctricas, por su simplicidad.
El CEN en su sección 100, define un fusible
como un dispositivo de protección contra
sobrecorriente con una parte fusible, que abre el
circuito cuando se calienta y corta el paso de la
sobrecorriente a través de la misma. Los fusibles
están diseñados con partes conductoras de metal,
que con el paso de cierta corriente, para la cual han
sido diseñados, se funden por exceso de
temperatura. El alambre del fusible, se selecciona
en función de la corriente nominal del circuito a
proteger, colocándose este en serie. Los fusibles
por lo general poseen una cámara de extensión del
arco, para enfriar el arco producido por el
recalentamiento del conductor al ser atravesado por
la corriente de falla. En el mercado comercial son
muy variados las características de los fusibles,
pero siempre bajo el mismo esquema de operación.
De acuerdo a la forma de operación, los
fusibles son distinguidos en dos clase: limitadores y
convencionales. Los limitadores como su nombre lo
indica limita el efecto del arco que se produce al
fundirse el elemento metálico, pero en un tiempo
menor que el correspondiente a la corriente máxima
de falla extinguiéndose dentro de su cámara,
mientras que los convencionales no tienen estas
características.
La característica de corriente y tiempo de
operación, va a depender del material conductor
empleado para la construcción el fusible.
Los fusibles de acuerdo a su construcción,
pueden ser de muy variados tipos: el conocido
como bayoneta o navaja, que consta de un cilindro
de cartón o fibra, que termina en planos
conductores que encaja en el portafusible. El
denominado fusible de expulsión, con una cámara
abierta para permitir la salida de gases. El fusible
llamado galga, que es abierto y formada por una o
varias cintas metálicas, soldadas a terminales
sujetados con tuerca. Es común por otra parte unos
fusibles en base de porcelana y forma circular,
llamados tapones.
FIGURA 6
Diferentes tipos de fusibles
En Venezuela, es muy común en las
instalaciones residenciales, utilizar una cuchilla con
fusible de tipo cinta, que vulgarmente denomina
“plomo”, ya que el material de este es el plomo.
6

Es importante mencionar, que el tiempo de
respuesta de los interruptores es menor que la de
los fusibles, por eso se suele utilizar este último
como protección de respaldo por sobrecorriente.
4.9. TABLEROS
Los tableros son estructuras constituidos
por un grupo de paneles, diseñados para que sean
alojados en ellos equipos eléctricos. El tablero
puede ser formado por un gabinete auto-soportable,
o bien de tipo empotrado (generalmente utilizado en
instalaciones residenciales). Los equipos
depositados en los tableros son barras2
,
interruptores en el caso más simple (residencial),
pudiendo llegar a alojar medidores de tensión,
corriente, potencia, energía, frecuencia, etc. en
función de las exigencias del caso.
FIGURA 7
Tipos de Tableros
En Venezuela, el diseño de los tableros se
encuentra normado por la norma COVENIN y
NORVEN de 1968 y la sección 384 del CEN; en
general estos deben cumplir con:
 Deben ser de material incombustible.
2
Una barra (bus), se define como un elemento metálico,
donde se realiza la conexión de varios elementos
eléctricos.
 Los tableros metálicos para empotrar deben ser
de acero galvanizado (número 16) y si es de
para sujetar de acero (No. 14), sin salida para
tubos.
 Debe poseer acceso frontal, con una puerta de
lámina de 1/8” con bisabras y cerradura,
además de la identificación normada. El tablero
debe estar pintado con fondo antioxidante.
 Las barras, para las fases serán de cobre
electrolítico cadmiado, con una densidad de
corriente de 150 Amp/cm2
.y una capacidad de
interrupción superior a la del interruptor
principal, fijas en chasis con aisladores y una
separación mínima entre fases de 2 cm, con
capacidad de corriente hasta 4000 Amperes.
 Barras de neutro, esta será de cobre
electrolítico cadmiado, plateada o similar, de
igual capacidad que las fases, fijas con chasis
aislado con bakelitas, y separación con las
barras de fase de 5 cm.
 Los conductores de los circuitos ramales, serán
de tipo termomagnético, de 1,2 o 3 polos,
según las especificaciones de diseño, desde 15
Amperes en adelante, con conectores a presión
para los conductores y conectados a las barras
por platinas de cobre.
 El interruptor principal, será de tipo
termomagnético, bipolares o tripolares desde
15 Amperes hasta 5000 Amperes, conectados
a las barras de fase por platinas; para
desconectar el alimentador. La capacidad de
este interruptor debe ser menor o igual a la
capacidad de las barras de las fases.
FIGURA 8
Tipos de Tableros
7

4.10. PUESTA A TIERRA
Se define la puesta a tierra, como la
conexión física que se realiza entre las partes no
conductoras y conductoras que no transporte
corriente de un equipo eléctrico y tierra3
. La
conexión con tierra se realiza para que la tensión
de las partes no energizadas metálicas, no
sobrepase los valores aceptables para el ser
humano, en primera instancia. Por otra parte en la
situación en que la aislación del equipo falle, la
puesta a tierra se transforme en el camino de
menor impedancia para las corrientes de falla, de
igual forma evita la acumulación de cargas
electrostáticas, producidas por inducción.
El estudio de puesta a tierra en
instalaciones eléctricas es un área delicada, y que
requiere de cuidadosos y minuciosos cálculos.
En el ámbito de las instalaciones eléctricas
residenciales, la puesta a tierra es algo más
sencilla; de hecho el CEN en su Sección 250,
establece los requerimientos básicos para la puesta
a tierra. Todos los equipos fijos o conectados por
métodos de cableado permanente, que posean
parte metálicas no destinadas a transportar
corriente y que tengan probabilidad de entrar en
contacto con partes activas bajo tensión, deben
estar conectados a tierra; es así que se recomienda
esta práctica a las lavadoras, refrigeradoras,
secadoras, bombas de agua, aire acondicionados,
etc.
La instalación ideal para la puesta a tierra
es conectar directamente la tierra de los equipos a
la del tablero, con un cable a la puesta a tierra
interna de la vivienda, e instalar una varilla de tierra,
de tipo Copperweld4
de 5/8” por 2.44 m. (tamaño
normalizado en Venezuela) hincada a profundidad
en un suelo con cierta humedad, y mediante un
alambre de cobre desnudo de numero 4 AWG.
El CEN en su sección 250, establece los
calibres que deben ser utilizados para la puesta a
tierra en las tablas 250-94 y 290-95. Estas tablas
sirven para el diseño del conductor de puesta a
tierra, en función de la capacidad de sobrecorriente
del dispositivo de protección que se trate.
3
El ANSI/IEEE Std 100-1984, IEEE Standard Dictionary
of Electrical and Electronics Terms, define tierra como
una conexión conductora, intencional o accidental, en la
cual un circuito eléctrico o equipo es conectado a la tierra
o algún cuerpo conductor de una gran extensión que
sirve en lugar de tierra.
4
Copperweld, es una varilla constituida de acero, la cual
se le realiza un tratamiento de recubrimiento superficial
de cobre, el objetivo de esto, es incorporar la dureza del
acero y la baja resistencia eléctrica del cobre; al tiempo
que se reduce el costo.
4.11. INTRODUCCIÓN A LAS
INSTALACIONES DE FUERZA
Una de las mayores ventajas de la
electricidad es su facilidad, para transformarse en
otro tipo de energía, en especial a la de tipo
mecánica, que efectúa trabajo útil en la mayoría de
los procesos manufactureros o fabriles.
La conversión de electricidad en energía
mecánica es llevada a cabo en unas máquinas
eléctricas que reciben el nombre de motores.
Los motores son de uso común dentro de
las instalaciones eléctricas, como compresores y
ventiladores en acondicionadores de aire,
transportadores, bombas, elevadores, ventiladores,
etc. Los motores son generalmente seleccionados
por lo ingenieros de proyectos en las empresas
fabricantes de los equipos. Pero en el momento de
ser emplazados en las instalaciones eléctricas, se
requieren de conductores, protecciones, etc. que se
encuentren diseñados a las especificaciones fieles
del motor.
Las canalizaciones empleadas para
motores reciben comúnmente el nombre de
Sistemas de Fuerza, las construcciones que
generalmente requieren de estos son : industria
pesada, liviana y pequeña y mediana, además de
talleres, edificios residenciales, hospitales,
comercios, y hasta escala residencial en menor
proporción.
En el ámbito residencial, el uso de circuitos
de fuerza se reserva a las instalaciones que
requieren de equipos centralizados de
acondicionador de aire, trituradoras de basura,
hidroneumáticos, etc.
4.12. ESPECIFICACIONES DE MOTOR
El CEN dedica su sección 430, a los
alimentadores y circuitos ramales para motores,
pero inicialmente se debe establecer que la
alimentación de un motor eléctrica esta supeditada
a las condiciones por las características de
funcionamiento del mismo. En conformidad a lo
establecido en la normativa COVENIN 200, el CEN
establece en su articulo 430-6, los motores deben
ser marcados por el fabricante con la siguiente
información: nombre del fabricante, tensión en
voltios e intensidad nominal a plena carga en
Amperes, frecuencia nominal y número de fases
para motores de corriente alterna, aumento nominal
de temperatura o clase de aislante, régimen
nominal en tiempo, potencia nominal expresada en
HP, letra código, entre otros datos más específicos.
4.13. CORRIENTE NOMINAL PARA UN
MOTOR
Un aspecto importante, en el diseño de una
instalación eléctrica de fuerza es la selección de la
8

corriente nominal del motor, o también denominada
nominal a plena carga.
Para establecer la corriente nominal de una
motor (Inom), existen varios procedimientos, todos
igualmente valederos, según las condiciones e
información que se disponga.
Una mecanismo muy sencillo, de establecer
la corriente nominal es directamente verificando su
valor en la placa del motor, o la información que
pueda suministrar el fabricante, pero se debe
admitir que esta es una condición poco aplicable,
debido a que el diseño del circuito de fuerza se
realiza antes de la colocación en sitio del motor.
Un mecanismo igualmente valedero, es
aplicar un ensayo en carga del motor, la corriente
que se obtiene en este es muy realista y aplicada al
caso del motor en consideración, pero esto
raramente se realiza.
Es posible, que se disponga de la Potencia
del motor (HP5
), al igual que su tensión de
operación (Vnom), y entonces se puede aplicar
ecuaciones para estimar la corriente nominal, pero
en este caso además se requiere conocer el tipo de
motor (trifásico, bifásico, monofásico, o corriente
continua) y el factor de potencia, el cual
generalmente se debe asumir, pero esto incorpora
un sesgo en la estimación de la corriente nominal.
Finalmente, una práctica muy común es
consultar tablas ya normalizadas, las cuales
establecen los valores típicos de los motores
eléctricos en función de su tensión, potencia y tipo.
En Venezuela, el CEN, en sus tablas 430-
147 a la 430-150, se establecen la corriente a plena
carga para los motores. Tabla 430-147: Motores de
Corriente Continua (DC), Tabla 430-148: Motores
Monofásicos de Corriente Alterna (AC), Tabla 430-
149: Motores Bifásicos de AC, Tabla 430-150:
Motores Trifásicos de AC.
4.14. ESTRUCTURA DE UN CIRCUITO DE
FUERZA
Inicialmente se debe conocer que la
alimentación de un motor eléctrico esta sujeta a las
condiciones y características de funcionamiento del
mismo, el tipo de alimentación por lo general puede
ser de tres tipos (en el caso de corriente alterna),
monofásico, bifásico y trifásico, siendo preferido
este último para grandes potencias. Los niveles de
tensión por lo general son: 120 208, 240 y 480
Voltios, pudiendo existir casos particulares de
mayor tensión de operación.
FIGURA 9
Estructura Típica de un circuito ramal de fuerza para motor
5
HP: Hourse Power. Aunque en algunas ocasiones como
en motores de fabricación europea se conocen
directamente los Kwatt.
La estructura especifica de un circuito de
fuerza, depende en forma directa de los
requerimientos prácticos de la carga que alimenta.
En el caso de los alimentadores de fuerza para
motores, estos por lo general parte de un punto de
alimentación o circuito alimentador (feeder), luego
del cual se coloca un medio de desconexión de la
fuente; los conductores para el circuito de fuerza, y
su protección, un elemento controlador para
arrancar el motor (vulgarmente denominado
arrancador o contactor), el cual sirve para además
de arrancar el motor proveer unos elementos de
protección contra sobrecarga del motor.
FIGURA 10
Elementos de un circuito radial de fuerza para motor
En el caso de instalaciones de fuerza
pequeñas, motores de potencia menor a 1 HP, no
se requieren de protección individual, se puede
utilizar un dispositivo de conexión con fusible, tipo
"ticino" o similar. En el caso de que un conjunto de
motores pequeños sea alimentado por un solo
alimentador, este poseerá una protección contra
sobrecorriente (PSC), y el tablero de alimentación
de este recibirá el nombre de Centro Control de
Motores (CCM).
Para el caso de motores de potencia mayor
a 1HP hasta 20Hp, es recomendado, que cada
motor posea un dispositivo de desconexión y
protección individual contra sobrecorriente, tal como
un interruptor termomagnético, en el caso del
alimentador, también a de poseer su PSC.
Por último, en el caso de motores de
potencia mayor a 20HP, o cuando por
consideraciones prácticas así lo requiera, se
utilizara una instalación independiente para cada
motor, desde el tablero de distribución (CCM). En
este caso cada alimentador debe poseer en la
salida del CCM una PSC y en el motor un
dispositivo de desconexión y una protección de
sobrecorriente que servirá como respaldo al de
sobrecarga.
9

FIGURA 11
Tipos de Circuitos ramales de fuerza para motores
4.15. SELECCIÓN DEL CONDUCTOR PARA
UN CIRCUITO DE FUERZA PARA
MOTOR
Para realizar la selección del conductor que
se ha de utilizar para alimentar un motor, se deben
especificar primeramente el tipo aislante y luego su
calibre.
El aislante comúnmente utilizado para los
conductores que alimentan motores es
generalmente del tipo Termoplástico Resistente a la
Humedad y Retardante de la llama (THW), o
también el TTU, pero se tipifica que al menos debe
ser de este tipo, pudiendo ser de otro aislante más
exigente de acuerdo a las condiciones y ambiente
de operación del motor.Para efecto de seleccionar
el calibre de los conductores para el circuito
alimentador y ramal de motores, se ha de seguir los
criterios mínimos que el CEN establece en la
sección 430 para la selección por capacidad de
corriente.
Primeramente el CEN distingue tres
posibles formas de diseño por capacidad de
corriente: conductor para un solo motor (articulo
430-22), para varios motores (430-24) y para varios
motores con otras cargas (430-25).
El conductor para un solo motor según el
CEN artículo 430-22, resulta:
"… Los conductores de un circuito ramal que
alimenta un solo motor tendrán una capacidad de
corriente no menor que el 125% de la corriente
nominal a plena carga de motor…"
En esencia la corriente de diseño (Idiseño) del
conductor será:
nominaldiseño I25.1I = (17)
Para el caso del conductor para varios
motores, la sección 430-24 del CEN establece:
"… Los conductores que alimentan dos o más
motores tendrán una capacidad igual a la suma del
valor nominal de la corriente a plena carga de todos
los motores, más el 25% del valor de la corriente
del motor más grande6
del grupo…"
En forma más compacta, resulta que la
corriente de diseño para el conductor es:
∑+= jmayordiseño II25.0I (18)
Por otra parte, aunque el CEN en su
articulo 430-25, establece la metodología para él
calculo de los conductores que alimentan cargas y
motores, es opinión de este autor, que no es
propicio esto; debido a que cuando motores de
considerable potencia arrancan demanda de la
alimentación un gran valor de corriente, que pueden
afectar los equipos de alumbrado y otras cargas, ya
que el transitorio de estas grande corrientes de
arranque producen disturbios en el voltaje (fliker).
La selección por caída de tensión, se ha de
realizar por los criterios ya estudiado, solo que se
ha de utilizar la corriente de diseño (Id se utilizará de
ahora en adelante indistintamente de Idiseño, para
simplificar las expresiones)que corresponde al caso
del motor, y los factores de corrección pertinentes a
cada caso.
6
Por más grande se ha de entender el motor de mayor
potencia.
10

Es importante mencionar, que en aquellos
casos donde la longitud del ramal es muy pequeña,
se suele admitir que la caída de tensión es casi
nula, pero conviene realizar su verificación.
La selección definitiva del conductor, será el
de mayor calibre de entre las dos selecciones
hechas, es decir, el caso más desfavorable.
En los alimentadores de circuitos de fuerza,
es una práctica muy común, considerar una posible
expansión de la carga, por lo que se puede fijar
entre un 10 y 20% de reserva de la carga nominal
para futuras ampliaciones.
Un punto también muy importante en los
alimentadores de motores y Centro Control de
Motores son que cuando el número de motores
supera tres, se ha de considerar el factor de
demanda7
. En tabla 2, se hace referencia a los
factores de demanda para motores, el cual debe
aplicarse con muy buen criterio, para estudios poco
precisos, pero en aquellos de mayor complejidad se
recomienda abiertamente realizar un estudio
exhaustivo de la carga.
En el caso de las instalaciones de tipo
residencial, el uso del factor de demanda no tiene
efecto, ya que el número de motores es bajo.
Cuando se han de instalar equipos de
acondicionadores de aire, se han de aplicar los
basamentos referidos en la sección 440 del CEN.
Por otra parte en el caso de instalaciones
residenciales multifamiliares, se ha de aplicar lo
establecido en la tabla 430-22a, del CEN, para tipo
de servicio de los equipos.
TABLA 2
Factores de demanda y simultaneidad
Tipo de
Motor
Factor de
Demanda
Factor de Simultaneidad8
en %
5
Motores
10
Motores
20
Motores
0.5 a 2 KVA 100 80 60 50
2.5 a 10
KVA
70 80 70 60
10.5 a 30
KVA
80 80 65 50
Más de 30
KVA
80 70 60 55
7
Factor de Demanda: Es la relación entre la demanda
máxima y la carga conectada, por lo general es menor a
la unidad (Fd ≤ 1)
%100
aConectadaargC
Demanda
F maxima
d =
8
Factor de Simultaneidad: Es la relación inversa del
factor de diversidad.
El factor de diversidad es la relación entre la sumatoria
de mas demandas máximas individuales y la demanda
máxima combinada de un sistema.
%100
Demanda
D
F
maxima
N
0j
j
div
∑
=
=
Gruas y
Montacarga
s
80 40*
40*
20**
*
: De 4 a 4 unidades.
**
: De 2 a 3 unidades
Fuente: Penissi, O. (1986). Canalizaciones Eléctricas
Residenciales
4.16. SELECCIÓN DE PROTECCIÓN PARA
CIRCUITO DE FUERZA
La selección de los equipos de protección
en el caso de las instalaciones de fuerza es
sumamente importante, debido a que los equipos
de fuerza, ya sean motores u otros, por lo general
son de gran valor económico, y requieren de un
correcto resguardo, y por otra parte, su diseño debe
ser ejecutado con cuidado para garantizar la
máxima protección.
En la selección de la protección, para
circuitos de motores, es importante acoger la
normativa establecida en el CEN en su sección
430c.
En el caso de motores de servicio continuo
cuya potencia supere 1HP, se protegerá contra
sobrecarga (SC) con un dispositivo separado que
sea sensible a la corriente del motor, cuya corriente
nominal o de disparo del dispositivo no será menor
que los porcentajes de la corriente a plena carga
del motor (CEN, 430-32a1):
 Motor con un factor de servicio marcado menor
a 1.15:
nominaldiseño I%125I = (19)
 Motor con un aumento de temperatura no
mayor de 40ºC:
 Todos los demás motores:
Para los motores con un protector térmico
que sea parte integral del motor, aprobado para
usarse con el motor al cual protege contra
sobrecalentamientos peligrosos ocasionados por
sobrecargas o fallas de arranque, el CEN en la
sección 430-32a2, la corriente de interrupción no
será mayor que
 Motores con una corriente de plena carga no
mayor a 9 Amperes:
 Motores con una corriente de plena carga de
9.1 a 20 Amperes:
11

 Motores con una corriente de plena carga
mayor a 20 Amperes:
En el CEN sección 430-32c1, se establece
que para motores con potencia no mayor a 1HP
con arranque automático, la protección contra
sobrecarga que sea sensible a la corriente del
motor, tendrá una corriente de disparo que no
exceda:
 Motor con un factor de servicio marcado menor
a 1.15:

 Motor con un aumento de temperatura no
mayor de 40ºC:
 Todos los demás motores:
Para la selección de los medios de
desconexión, para aquellos circuitos de motores, s
e ha de cumplir lo establecido en el articulo 430-110
del CEN, que indica: los medios de desconexión
para circuitos de motores de tensión nominal de
600 Voltios o menos, tendrán una capacidad que
en amperios no menor del 115% de la de la
corriente nominal del motor.
En la selección de la protección contra
sobrecorriente de los circuitos ramales de motores,
se procederán con lo establecido en la tabla 430-
152 del CEN, que indica la capacidad máxima o
ajuste de los dispositivos de protección de los
circuitos ramales de motor, para esto se ha de
conocer: tipo de arranque, letra código, KVA y
características de funcionamiento. Se debe dejar
claro que el procedimiento anterior es valido para
un solo motor, en caso contrario, se aplica lo
establecido en el CEN articulo 430-62, que indica
que la corriente de diseño de la protección se
determina de la suma de la corriente de la
protección del motor mayor, más la suma de las
corrientes nominales del resto de los motores.
12

Capítulo iv, instalaciones eléctricas, febrero 1999

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