Microcentrales Hidroeléctricas en Venezuela

Indice1. Introducción 2. Máquinas Hidráulicas 3. Generación Hidráulica 4. Tipos de Turbinas 5. Elementos Principales de una Planta Hidroeléctrica 6. La Presa o Azud 7. Túnel de Conducción y Tubería de Presión 8. Concepto de Instalación Eléctrica. 9. Normalización de Proyectos de Instalaciones Eléctricas. 10. Propiedades que debe cumplir una Instalación Eléctrica. 11. Elementos de una Instalación Eléctrica. 12. Clasificación de los Circuitos Ramales 13. Bibliografía

1. Introducción

El desarrollo de las Microcentrales Hidroeléctricas, ha de jugar un papel importante en el abaratamiento de los costos y accesibilidad a las fuentes de energía, así como en la sustitución de los combustibles fósiles debido a sus altos costos. Aunque el desarrollo de una Microcentral Hidroeléctrica requiere costos de inversión inicial relativamente elevados, comparadas con las plantas térmicas de igual capacidad, se ha demostrado que a largo plazo las microplantas hidroeléctricas son económicas respecto al consumo, con una mayor vida útil, sin estar sujetas a los incrementos en los precios de combustibles y mantenimiento durante su operación. Es por ello que esencialmente la Empresa EDELCA se ha avocado en los últimos años a la construcción y a la elaboración de proyectos de desarrollos hidroeléctricos en la región sur del país (Edo. Bolívar y Amazonas), con el objetivo fundamental del desarrollo hidroeléctrico y conservación integral de la cuenca del Río Caroní, tanto para grandes como para pequeños potenciales de energía. (FERNÁNDEZ, S. 1992) Entre los principales proyectos y desarrollos hidroeléctricos encontrados en los estados sur del país, tenemos: En operación:

• La microcentral de Kavanayén: es la más antigua (1957). Ubicada en la Misión de Kavanayén cerca del río Apacairao, posee una turbina Francis de fabricación Suiza, que transforma la caída nominal de 44 mts., con un caudal de 0,35 mts3/seg., en 110 kw de potencia, para una población de 376 habitantes aproximadamente.
• Microcentral hidroeléctrica de Kamarata: puesta en servicio en 1962, ubicada en la Misión de Kamarata (Edo. Bolívar), cerca de la quebrada Tapere, posee una turbina Francis de fabricación Española, con una caída de 7 mts., y un caudal de 1,5 mts3/seg., de agua, permitiendo generar 125 kw de potencia para servir a una población de 571 habitantes aproximadamente.
• Microcentral de Wonken: instalada en 1983, ubicada en la misión que lleva su nombre en el Edo. Bolívar, entre los ríos Caruay y Macarupuey en la cuenca del alto caroní posee una turbomáquina del tipo Banki diseñada y construida por EDELCA, con una caída de 7 mts. De altura es capaz de generar 60 kw de potencia para una población de 350 pobladores aproximadamente.
• En Microcentral la Ciudadela: instalada en 1988, este es un caso típico a los planteados anteriormente, ya que no sirve a un pueblo o comunidad indígena, sino a una instalación militar del Ejército (Batallón de Selva G/D. Mariano Montilla), se encuentra ubicada en el extremo oriental del Edo. Bolívar, hidrológicamente se encuentra a 3 km. Del río Tarotá y a 18 km., del río Aponguao.
• Microcentral de San Ignacio y San Francisco de Yuruaní: inauguradas en 1988, en las poblaciones del mismo nombre en el Municipio Urdaneta del Edo. Bolívar, hidrológicamente ubicados cercanos al río Yuruaní, permitirá servir a una población mayor de 500 habitantes aproximadamente.

En construcción:

• La microcentral de Santa Elena de Uairén: ubicada en la población del mismo nombre en el Edo. Bolívar, hidrológicamente ubicada en la cuenca del río Uairén, tributario del río Kukenan.
• Microcentral de Ikabarú: ubicada en la población de Ikabarú en el Municipio de Pedro Cova del Edo. Bolívar, hidrológicamente se ubica en la cuenca del río Ikabarú, afluente directo del río Caroní.
• Microcentral de Kamoirán: ubicada en la comunidad indígena Pemón de Kamoirán, al noreste de la Gran Sabana en el Edo. Bolívar, hidrológicamente se encuentra en la cuenca del río Kamoirán.

2. Máquinas Hidráulicas

Una máquina es un dispositivo que produce movimiento. En general, se busca que la máquina haga girar un eje o flecha, de manera que ésta accione algún dispositivo cuya utilización nos interesa. Cuando la máquina es accionada por la fuerza del agua o transmite a ella su energía se dice que es una máquina hidráulica. En el primer caso se habla de una turbina y en el segundo una bomba, que son los dos tipos de máquinas hidráulicas. Las turbinas al ser accionadas por la energía del agua, produce energía mecánica que es transformada en eléctrica al transmitir su movimiento a un generador, tal como se muestra en la figura siguiente: Figura 1. Proceso de funcionamiento hidráulico de una turbina. Fuente: Gardea V, H. (1992). "Aprovechamientos Hidroeléctricos y de Bombeo"

3. Generación Hidráulica

Este tipo de planta de generación de electricidad utiliza la energía de las aguas para impulsar una turbina que a su vez hace girar al generador eléctrico. La generación de electricidad a partir de la energía contenida en las aguas es quizá la más antigua de las conversiones de energía. Las centrales de tipo hidroeléctrico son preferidas, debido a su bajos costo en la producción de la energía, características que son siempre atractivas aunque algo opacada por el hecho de los elevados costos de instalación y el prolongado tiempo de construcción, en especial en obras de ingeniería para la construcción de presas, pero en los actuales momentos resulta aún más favorables la utilización en este tipo de fuente primaria, frente a las de tipo térmico.

Tipos de Generación Hidráulica Hay dos tipos de plantas hidroeléctricas, las plantas convencionales (convetional plants) y las plantas de almacenaje y bombeo (pumped storage plantas).

Fuente: El Autor

Plantas Convencionales Las plantas convencionales usan de una sola vez el flujo para generar electricidad. Los dos tipos convencionales de plantas son: Plantas de río (Run-of-River Plants) y las plantas de almacenamiento (Storage Plants). Las plantas de río usa muy poca o casi ningún almacenamiento de agua y por ello no requiere de represas o reservorios, por lo que son menos costosas que las plantas de almacenamiento. Pero los cambios de clima y los cambios de estaciones provocan que estas plantas posean grandes cambios en la potencia de salida. Las plantas de almacenaje (storage plants) poseen suficiente agua almacenada para compensar todas las flucturaciones temporales del flujo de agua. Estas plantas también proveen el mismo valor de energía a lo largo del año. El agua es normalmente almacenada durante el período de alto flujo y luego es liberada durante los períodos de bajo flujo. La mayoría de las plantas de almacenamiento operan en un ciclo anual de relleno, pero algunas poseen suficiente capacidad de almacenamiento para regular el flujo durante períodos prolongados de sequía.

Plantas de Almacenaje y Bombeo La plantas de almacenaje y bombeo (Pumped Sstorage Plants) reusa el agua que ellas requieren. Estas están diseñadas específicamente para suplir energía durante los picos de demanda. Como las plantas convencionales, una planta de almacenaje y bombeo usa el flujo de agua natural cayendo a través de su entrada para producir electricidad, pero una pequeña parte del agua usada es bombeada durante las horas fuera del pico desde el lago de abajo hacia arriba para reusarse durante el próximo período de pico en la demanda. Aunque este tipo de planta consume más energía en bombear que lo que provee en energía eléctrica de salida, esta da una ventaja económica debido al bajo costo de la energía fuera del pico comparada con el valor convertida para el período de demanda pico. El desarrollo de la unidad de turbina reversible, la cual puede ser usada tanto para bombeo como para generación de electricidad, ha hecho de los proyectos de plantas de almacenaje y bombeo factibles y económicas. Cuando la electricidad es generada, el agua desde el reservorio más alto provee la energía a la unidad turbina generador, y descarga al reservorio más bajo. Durante los períodos de carga eléctrica fuera del pico, la noche o los fines de semana, una planta eléctrica a vapor usualmente es empleada como fuente de energía para bombear el agua desde el reservorio de mas bajo de nuevo al más alto. Durante el período de bombeo, el generador actúa como motor; recibiendo electricidad desde una planta eléctrica, y este energía mecánica de salida en la turbina, hace que esta actúa como una bomba forzando que el agua retorne dentro del reservorio más alto. Hay dos tipos principales de instalaciones de almacenaje y bombeo: la planta combinada de almacenaje y bombeo y la pura planta de almacenaje y bombeo. En una proyecto de planta combinada, la unidad de turbina generador reversible están instaladas en una sitio hidroeléctrico convencional para expandir la capacidad de generación. En este caso, parte de la potencia eléctrica de salida es producida por el agua bombeada desde el reservorio más alto y parte por de la salidas es producido desde el flujo normal de agua en el sitio. En una planta pura de bombeo la energía eléctrica es generado por el uso del agua recirculada que es repetidamente bombeada desde el reservorio más bajo al más alto.

Microcentrales En ocasiones, se hace necesario el empleo de la electricidad en zonas muy remotas, pero aledañas a ríos, las pequeñas-hidro (Small-Hydro) o denominadas también microcentrales; son de una capacidad de generación que se encuentra entre el rango de los 100 Kwatt a 1 MW. Estas requieren de muy poco o casi nulo represamiento de las aguas, además de turbinas de muy bajo tamaño. En el caso particular de Venezuela, la empresa EDELCA ha instalado algunas de estas microcentrales con éxito en la Gran Sabana. Las centrales de tipo hidráulica, requieren de la energía de las aguas, las cuales solo son potencialmente alcanzable en específicos ríos, cuya ubicación raramente coincide con la disposición de los centros de consumo, por el contrario, por lo general se ubican a grandes distancias, siendo necesario asociar a estas centrales mecanismos para trasladar la energía generada hasta los centros de consumo, siendo este uno de los pocos factores en contra de este tipo de generación.

4. Tipos de Turbinas

Según Gonzalez, F. (1999): Las turbinas utilizadas en la generación hidroeléctrica, son de varios tipos entre las que destacan: Turbinas Pelton, Fracis (Reacción) y Kaplan, existiendo otros tipos menos difundidos, y encuentra aplicación práctica en situaciones particulares; especialmente en microcentrales.

1.- Turbinas Francis La turbina Francis debe su nombre al ingeniero estadounidense nacido en Gran Bretaña James B. Francis, quien diseñó una turbina en la que el flujo se producía hacia el interior. La llamada turbina de reacción o turbina Francis se convirtió en la turbina hidráulica más utilizada con presiones de agua, o alturas de caída, equivalentes a una columna de agua de 10 a 100 m. Este tipo de turbina funciona debido a la expansión del agua mientras fluye a través de los espacios entre las palas, lo que produce una fuerza neta, o reacción, con una componente tangencial que pone la rueda en movimiento.

2.- Turbina Pelton La turbina Pelton, cuyo nombre proviene del ingeniero estadounidense Lester Allen Pelton, se empezó a aplicar durante la segunda mitad del siglo XIX, en instalaciones donde la presión del agua era equivalente a una columna de agua de entre 90 y 900 m. En este tipo de turbinas el agua se conduce desde un depósito a gran altura a través de un canal o una tubería forzada hasta una boquilla eyectora que convierte la energía cinética del agua en un chorro a presión. Dado que la acción de la turbina Pelton depende del impulso del chorro sobre ella, en lugar de la reacción del agua en expansión, este tipo de turbina se denomina también turbina de acción.

3.- Turbina Kaplan El aumento de las necesidades de energía hidroeléctricas durante los albores del siglo XX puso de manifiesto la necesidad de turbinas que pudieran aprovechar caídas de agua de 3 a 9 m, que podrían utilizarse en muchos ríos construyendo pequeños embalses de agua. En 1913, el ingeniero austriaco Víctor Kaplan planteó por primera vez la turbina de hélice, que actúa al contrario que la hélice de un barco. Kaplan mejoró la turbina haciendo que las palas pudieran pivotar sobre su eje. Los distintos ángulos de las palas aumentaban el rendimiento ajustando el ángulo al volumen de la caída de agua. Para mantener una salida fija del generador en una instalación hidroeléctrica la velocidad de la turbina debe mantenerse constante, independientemente de las variaciones de la presión del agua que las mueve. Esto requiere gran número de controles que, tanto en la turbina de Francis como en la de Kaplan, varían el ángulo de las palas. En las instalaciones de turbinas Pelton, el flujo del agua se controla abriendo y cerrando las boquillas eyectoras. La tendencia en las turbinas hidráulicas modernas es utilizar caídas mayores y máquinas más grandes. Según el tamaño de la unidad, las turbinas Kaplan se utilizan en caídas de unos 60 m, y en el caso de las turbinas Francis de hasta 610 m. La instalación de caída más alta del mundo (1.770 m) se encuentran en Reisseck, en Austria, y las turbinas más grandes del mundo están en una planta generadora de la presa de Itaipú, entre Paraguay y Brasil, donde se utilizan 18 turbinas de tipo Francis de 700 MW de potencia cada una, que consiguen un total de 12.600 MW. En Venezuela las turbinas instaladas en la central Hidroeléctrica Gurí, son del tipo Francis, en cambio las de la Planta José Antonio Páez, son del tipo Pelton y las Kaplan encuentran su utilización en la central Macagua II.

4.- Turbina Michell – Banki Según Bracamonte, E. (1996): La Turbina Michell – Banki es una turbina de acción de flujo transversal, de admisión parcial y de doble efecto, que posee como elemtos principales un inyector o tobera, que regula y orienta el flujo de agua que ingresa a la turbina; y un rodete que genera potencia al eje de la turbina al recibir el impulso del flujo de agua que circula por la misma. (p:55) Según Barei, J. (1989): El rango de aplicación de la turbina Banki esta comprendido dentro del rango de aplicación de la turbina Francis, siendo la primera más eficiente cuando opera a cargas parciales.

5. Elementos Principales de una Planta Hidroeléctrica

En la figura 2 se representa esquemáticamente una planta hidroeléctrica con sus elementos principales, la función de cada uno de ellos se explicará posteriormente.

Figura 2. Elementos Principales de una Planta Hidroeléctrica. Fuente: Gardea V, H. (1992). "Aprovechamientos Hidroeléctricos y de Bombeo"

6. La Presa o Azud

Es el primer elemento encontramos en un aprovechamiento hidroeléctrico, la cual se encarga de atajar el río y remansar las aguas. Las presas, por lo regular cumple la especialidad de embalsar el agua, y los azudes de desviar el río. Con estas construcciones se nombra un determinado nivel de agua antes de la contención, y otro nivel diferente después de la misma, ese nivel se aprovecha para producir energía.

Vaso Constituye los niveles mínimos normales y máximos del agua en la presa, de manera tal que pueda operar eficientemente el sistema hidroeléctrico. Este volumen almacenado se determina en función de la magnitud de las aportaciones del río y del tipo de operación que se asigne a la planta. Estos niveles de operación o cotas de operación están estrechamente también con la altura de la entrada de la obra de toma.

Tomas de agua Son construcciones adecuadas que permiten recoger el líquido para llevarlo hasta las máquinas por medio de canales o cañerías. Estas obras son muy variadas, según los requerimientos y tipos de presas. En todos los casos de tomas de agua, es preciso colocar órganos de cierre para detener el paso de la misma cuando es menester, estos órganos son llamados compuertas.

Cortina Son utilizadas como elementos artificiales diseñados o construidos de manera tal de poder represar un determinado caudal de agua para poder posteriormente poder reiniciar el proceso de la obtención de la hidroenergía. Son construidos generalmente de tierra, arcilla, arena, grava u otros materiales análogos, también es utilizado el concreto.

7. Túnel de Conducción y Tubería de Presión

Son utilizados para la conducción o canalización del agua desde la toma hasta la turbina específicamente. Los espesores o diámetros de estos canales o tuberías son calculados a través de fórmulas en función de las diferentes presiones necesarias para proporcionar un golpe positivo a los arietes de las turbinas para así poder hacer girar el rotor del generador con las revoluciones por minutos necesarias para poder generar energía eléctrica.

Pozo de Oscilación Es una conducción destinada a la limitación de la presión, que por causa del cierre de la conducción, puede tomar valores elevados. Esto es debido a que este tipo de instalación, con una larga conducción de agua al cerrarse las válvulas de entradas del agua a las turbinas, la masa del líquido circulante tiene una elevada energía cinética, que es menester desarrollar para evitar elevados golpes de ariete. El pozo de oscilación no es más que un adecuado depósito que permite elevar el nivel de agua, transformando la energía cinética en energía potencial.

Casa de Máquinas Es la construcción donde se ubican las máquinas y los elementos de regulación y comando. Puede ser exterior o subterráneo y posee generalmente dos niveles que son la planta o piso de generadores y planta baja o piso de turbina. En el piso de generadores se encuentran estos aparatos con sus reguladores de velocidad y en la parte superior de este nivel se instala generalmente una grúa viajera que se utiliza durante el montaje y también para hacer reparaciones, tanto de los generadores como de los rodetes. Por esta última razón el techo de la casa de máquinas debe ser suficientemente alto para que la grúa pueda transportar libremente los rotores o los rodetes por encima de los que están ya colocados. En el piso de las turbinas se encuentra la aspiral de alimentación, el distribuidor y el rodete de las máquinas. Las dimensiones de la casa de las máquinas están estrechamente relacionadas con el piso de turbina a utilizar.

Generador Es una máquina eléctrica generadora de corriente alterna que consiste en un dinamo cuyo inducido es un carrete abierto que gira entre uno o varios pares de polos alternados (norte-sur), o bien, inversamente, en un electroimán multipolar que gira dentro del inducido. Se encuentra ubicado dentro de la casa de máquina.

Turbina

Como ya se mencionó anteriormente la turbina no es más que una máquina que aprovecha directamente la fuerza de un fluido, generalmente agua o vapor, mediante la reacción que produce una rueda de paletas helicoidales. Se encuentra acoplada al generador dentro de la casa de máquinas.

Desfoque Es llamado también tubo de aspiración, y sirve como conducto de salida del agua, que pasa por el ariete de la turbina y produce el movimiento de la misma.

8. Concepto de Instalación Eléctrica.

Según Gonzalez, F. (1999): Una instalación eléctrica es un conjunto de elementos y equipos que tiene como finalidad llevar la energía eléctrica desde el punto de alimentación o fuente de energía, hasta los elementos o equipos eléctricos que requieren de este tipo de energía para su funcionamiento. (p:6) Las instalaciones eléctricas pueden ser clasificadas desde muy variados puntos de vista. Si se toma en consideración el tipo de consumidor el cual es servido las instalaciones quedan agrupada en tres grandes grupos:

• Instalación Residencial: Destinada a permitir solo la utilización de artefactos y equipos eléctricos domésticos o del hogar (lámparas, radio, Televisión, plancha, entre otros).
• Instalación Industrial: Esta se encarga de hacer llegar la energía eléctrica a equipos con una mediana o gran exigencia de energía eléctrica. (motores, hornos, entre otros)
• Instalaciones Comerciales: Comprende una categoría entre las dos anteriores, en la que se utiliza la energía eléctrica entre los limites anteriores.

Otra clasificación de las instalaciones eléctricas puede ser lograda si se toma en cuenta al tipo de ambiente que se alimenta con la energía eléctrica.

• Instalación Pública: Utilizada para alimentar sectores de uso público, como por ejemplo avenidas, urbanizaciones, salas de espectáculos, campos deportivos, escuelas, hoteles, bancos, áreas comunes de edificios residenciales, etc.
• Instalación Privada: Es aquella a la que solo son utilizada por un muy reducido y especifico grupo de personas.

Las instalaciones eléctricas residenciales corresponden al tipo de instalación eléctrica que lleva un Comando de la Guardia Nacional, y 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.

9. Normalización de Proyectos de Instalaciones Eléctricas.

Los proyectos de instalaciones eléctricas son necesarios 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 posean 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, entre otras. 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 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 él 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 esta investigación, debido a la obligatoriedad de la utilización del Código Eléctrico Nacional, se hará 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:

• Las reglas para el diseño de las instalaciones eléctricas.
• Las reglas para las especificaciones de construcción de las instalaciones eléctricas en general, y todo lo concerniente al montaje de maquinarias y equipos eléctricos.
• 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 ayuda en los proyectos de instalaciones eléctricas, reglamentaciones establecidas por organismos como: Ministerio de Desarrollo Urbano, Ministerio del Trabajo y Comunicaciones, CADAFE, CANTV, INOS, entre otros.

10. Propiedades que debe cumplir una Instalación Eléctrica.

Según Penissi, O. (1995): Existen una serie de propiedades que debe poseer una instalación eléctrica cualquiera, estas son:

• Seguridad.
• Economía.
• Previsión a futuro.
• Simplicidad.
• Flexibilidad.
• Confiabilidad.
• Factibilidad de Mantenimiento.

Estas propiedades se pueden definir como; 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 alteraciones súbitas que tengan lugar, tales como reubicación de cargas, etc. Confiabilidad: la confiabilidad es un término 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; y facilidad de mantenimiento: esto implica que la instalación eléctrica en todo momento sea fácilmente accesible, para realizar tareas de mantenimiento.

11. Elementos de una Instalación Eléctrica.

La instalación eléctrica esta constituida por la agrupación de una serie de elementos que ínteractúan para llevar a cabo el transporte de la energía eléctrica desde el punto de suministro hasta las cargas. Las instalaciones eléctricas, como ya se menciono, poseen una amplia clasificación, y evidentemente cada una de ellas ha de poseer elementos específicos a su tipo, pero por otra parte existe una gran cantidad de elementos que son comunes a las instalaciones de tipo residencial, comercial e industrial.

Los elementos básicos de una instalación eléctrica son:

• Acometida
• Equipos de medición.
• Interruptor principal.
• Tablero principal.
• Subtableros.
• Alimentadores
• Circuitos ramales.
• Canalizaciones eléctricas.

Figura 3. Esquema Típico de una Instalación Eléctrica Residencial. Fuente: González L, F. (1999). "Instalaciones Eléctricas".

1.- Acometida La acometida es el punto de comienzo de la instalación eléctrica, de hecho es la conexión entre la compañía de servicio eléctrico (o el sistema de generación propio) y la instalación eléctrica. El Código Eléctrico Nacional (CEN) en su sección 100, definiciones, establece el concepto de una acometida como "… Los conductores y el equipo para dar energía desde un sistema de suministro eléctrico, al sistema de alambrado de la propiedad servida…" (p:999) El CEN dedica completamente una sección a la especificación de las acometidas, Sección 23, donde se establece todos lo requerimientos mínimos para garantizar la seguridad que debe proveer la acometida. Una instalación eléctrica debe poseer una acometida o varias, (CEN sección 230-2) pudiendo ser esta desde dos puntos de vista: aéreas o subterráneas.

2.- Equipos de Medición e Interruptor principal. Las empresas que prestan el servicio eléctrico, deben contabilizar por algún mecanismo la cantidad de energía que es comprada por el suscriptor, y es donde tiene aplicación los equipos de medición. Los equipos de medición son muy variados, pudiendo ser desde muy simplistas como los de las instalaciones residenciales, hasta muy complejos en los industriales. En las instalaciones eléctricas de tipo residencial, el equipo de medición de energía es único, siendo pudiendo ser el caso de un medidor mecánico constituido por un Watt-horimetro (vatiohimetro medidor de Kwh) de disco o mecánico o en el caso más modernos de estado sólido digitales. En el caso particular de Venezuela, la acometida es responsabilidad de la empresa eléctrica que presta el servicio al igual que el medidor de energía y el interruptor principal (vulgarmente llamado cuchilla en el caso residencial) llegando su responsabilidad hasta el punto de conexión interna de la instalación eléctrica. De hecho el calculo de los conductores que salen del interruptor principal son responsabilidad del suscriptor. El contador eléctrico o comunmente denominado medidor, es propiedad de la empresa eléctrica, por lo cual cualquier alteración o desperfecto que se le ocasiones (en el caso de Venezuela), puede provocar inconvenientes legales. En el presente proyecto no se emplearán equipos de medición, ya que el suministro de energía es propio (autogeneración) y no genera ningún tipo de pago.

3.- Interruptor. Un interruptor debe ser interpretado en su forma más sencilla, como un dispositivo diseñado para abrir o cerrar un circuito por medios no automáticos y que puede actuar en forma automática en condiciones de operación anormal del circuito (su utilización se encuentra más detallado en el estudio de protecciones contra sobrecorrientes, que el CEN asigna la sección 240).

4.- Tablero principal. En toda instalación eléctrica han de existir, uno o varios tableros principales, punto central de la instalación, el cual tiene tres funciones:

• Distribuir la energía eléctrica a varios circuitos ramales.
• Proteger cada circuito ramal de fallas (cortocircuitos o sobrecorrientes).
• Proveer la posibilidad desconectar de la instalación cada uno de los circuitos.

El tablero principal contiene una serie de elementos que garantizan el cumplimiento de las tres funciones antes mencionadas tales como: interruptores automáticos o manuales, fusibles, etc. El CEN en su sección 100 establece que un tablero es "…un panel o grupo de paneles individuales diseñados para constituir un solo panel: incluye barras, dispositivos de protección, y puede tener o no swiches para controlar los circuitos…" (p:998)

5.- Subtableros y Alimentadores. En aquellas instalaciones eléctricas de una extensión considerable, es común utilizar varios tableros como apoyo al principal, cumpliendo las mismas funciones de distribución, maniobra y protección de los circuitos. Estos subtableros se suelen ubicar a una distancia equilibrada de cada una a las cargas que sirven (centro de cargas o área de distribución), los conductores con lo cual son alimentados estos subtableros desde el tablero principal recibe el nombre de alimentadores (feeder). El CEN dedica la sección 240 a los requisitos completos de los alimentadores en una instalación eléctrica.

6.- Circuitos ramales. Los circuitos ramales están constituidos por conductores que parten de los tableros de distribución y transportan la energía hasta los puntos de alimentación. Los circuitos ramales pueden ser compartidos o individuales, es decir, exclusivos para una carga. Un ejemplo de un circuito ramal, lo constituyen los conductores que alimentan los tomacorrientes en una instalación residencial, siendo de tipo compartido, y un circuito ramal exclusivo, lo puede constituir la alimentación de un motor de gran potencia en sistemas industriales. El CEN en su sección 100, define un circuito ramal como "… los conductores del circuito entre el último dispositivo contra sobrecorriente que protege el circuito y las salidas…" (p:998) Por su parte la sección 225 del CEN se dedica a los requisitos para los circuitos ramales y circuitos de instalación exterior.

7.- Canalizaciones Eléctricas. Las canalizaciones eléctricas son los elementos utilizados para conducir los conductores eléctricos entre las diferentes partes de la instalación eléctrica. Las instalaciones eléctricas persiguen proveer de resguardo, seguridad a los conductores a la vez de propiciar un camino adecuado por donde colocar los conductores.

12. Clasificación de los Circuitos Ramales

Los circuitos ramales, han sido clasificados inicialmente en dos grandes tipos: individuales o exclusivos y uso variado. Pero por otra parte de acuerdo al uso más común que se le suele dar a los ramales se suelen distinguir:

Circuitos de alumbrado: Son los circuitos utilizados para alimentar las luces de uso general y algunos artefactos de poca potencia, conectados directamente o por medio de tomacorrientes o enchufes.

Circuito de Tomacorrientes: Es utilizado para alimentar a los artefactos portátiles de poco o mediana potencia. Los artefactos se conectan por medio de tomacorrientes y enchufes. El CEN en su sección 100, establece que un tomacorriente es un dispositivo de contacto instalado en una salida para la conexión de un solo enchufe. Por otra arte, el CEN (sección 100) define un enchufe …"como el dispositivo que, por su inserción en un tomacorriente, establece la conexión entre los conductores de un cordón flexible….." (p: 998)

13. Bibliografía

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Autor:

Juan Carlos Marrufo