ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE FORMACIÓN DE TECNÓLOGOS

LEVANTAMIENTO Y REDISEÑO ADECUADO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO DE LA INMACULADA CONCEPCIÓN DEL CANTÓN OTAVALO PROVINCIA DE IMBABURA.

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO EN

ELECTROMECÁNICA

DIEGO RAMIRO LEÓN PALACIOS

diegoramiroleon@gmail.com

Quito, Octubre, 2014

DIRECTOR: ING. CARLOS ORLANDO ROMO HERRERA

carlos.romo@epn.edu.ec

DECLARACIÓN

Yo, Diego Ramiro León Palacios, declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito

es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o

calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se

incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual

correspondiente a este trabajo a la Escuela Politécnica Nacional, según lo

establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normativa institucional vigente.

____________________

Diego Ramiro León Palacios

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por el señor Diego Ramiro León

Palacios, bajo mi supervisión.

________________________________

ING. CARLOS ROMO

DIRECTOR DEL PROYECTO

DEDICATORIA

Este proyecto dedico a Dios quién supo guiarme por un buen camino.

A mis padres todo mi cariño y mi amor,

por qué hicieron todo en la vida para que yo pudiera lograr mis sueños,

especialmente a mi madre por su amor verdadero, su cariño y comprensión.

Como un ejemplo de vida siempre les he visto, gracias a su sabiduría influyeron en

mi madurez para lograr objetivos en la vida, es para ustedes este proyecto en

agradecimiento por todo su infinito apoyo, cariño y amor

Gracias amados abuelos.

Vicente León y Rita Cobos

Jaime Palacios e Inés Andrade.

AGRADECIMIENTO

A Dios por su infinito amor.

Agradezco a la Escuela Politécnica Nacional,

por ser mi casa todo este tiempo y darme todas las facilidades para crecer.

A todas las personas que participaron e hicieron posible este proyecto,

muchas gracias por su apoyo y enseñanzas, principalmente:

Ing. Carlos Romo director de proyecto.

Sor Isabel Superiora del Monasterio.

A mis abuelos por su ejemplo de lucha y cariño.

A mis padres y Paola Karina por su apoyo incondicional.

Sin ustedes no hubiera sido posible.

I

CONTENIDO

ÍNDICE………………………………………………………………………………………………………………… I

ÍNDICE ANEXOS………………………………………………………………………………………………….. V

ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………………………………………………. VI

ÍNDICE DE TABLAS……………………………………………………………………………………………… VIII

RESUMEN………………………………………………………………………………………………………….. XI

PRESENTACIÓN………………………………………………………………………………………………. XII

ÍNDICE

CAPÍTULO 1 ................................................................................................................................................. 1

1.1 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 1

1.2. RESEÑA HISTÓRICA ................................................................................................................................. 1

1.3. GENERALIDADES ..................................................................................................................................... 3

1.4 DEFINICIÓN SISTEMA ELÉCTRICO ............................................................................................................ 4

1.4.1 DISEÑO ELÉCTRICO........................................................................................................................... 4

1.4.2 REDISEÑO ELÉCTRICO ...................................................................................................................... 5

1.5. INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO DE LA INMACULADA CONCEPCIÓN ............................. 6

1.5.1 ACOMETIDA Y TABLERO PRINCIPAL ................................................................................................. 7

1.5.2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE ENERGIZACIÓN DE LOS SUB-TABLEROS. ............................................... 7

1.5.3 SUB-TABLEROS ................................................................................................................................. 8

1.5.4 PROTECCIONES ................................................................................................................................ 9

1.5.5 TOMACORRIENTES Y CIRCUITOS DE ILUMINACIÓN ......................................................................... 9

1.5.6 CIRCUITOS DE FUERZA ................................................................................................................... 10

1.5.7 PUESTA A TIERRA ........................................................................................................................... 11

1.5.8 PARARRAYO ................................................................................................................................... 11

1.5.9 INSTALACIONES DE SERVICIOS ....................................................................................................... 11

1.5.10 PLANOS ELÉCTRICOS .................................................................................................................... 11

CAPÍTULO 2 ............................................................................................................................................... 12

LEVANTAMIENTO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO DE LA INMACULADA

CONCEPCIÓN DEL CANTÓN OTAVALO PROVINCIA DE IMBABURA. ........................................................... 12

2.1 LEVANTAMIENTO ELÉCTRICO ................................................................................................................ 12

Componentes del levantamiento eléctrico: ............................................................................................ 12

2.2 ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN ....................................................................................................... 13

2.2.1 ACOMETIDA ................................................................................................................................... 13

2.2.2 CONTADOR .................................................................................................................................... 13

2.2.3 TABLERO GENERAL ........................................................................................................................ 13

II

2.2.4 TABLERO DE DISTRIBUCIÓN ........................................................................................................... 13

2.2.5 INTERRUPTOR GENERAL AUTOMÁTICO ......................................................................................... 13

2.2.6 PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIAS) ...................................................................... 14

2.2.7 TOMACORRIENTES ......................................................................................................................... 14

2.2.8 INTERRUPTORES ............................................................................................................................ 14

2.2.9 LÁMPARAS ..................................................................................................................................... 14

2.2.10 CANALIZACIONES ......................................................................................................................... 14

2.2.11 CONDUCTORES ELÉCTRICOS ........................................................................................................ 14 2.2.11.1 Código de colores para conductores eléctricos, según NEC .................................................................. 15 2.2.11.2 Material ................................................................................................................................................. 17

2.2.12 PUESTA A TIERRA Y PARARRAYO ................................................................................................. 17

2.3 LEVANTAMIENTO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO DE LA INMACULADA

CONCEPCIÓN DEL CANTÓN OTAVALO, PROVINCIA DE IMBABURA ............................................................. 18

2.3.1 LEVANATAMIENTO DEL PLANO ELÉCTRICO ................................................................................... 18 2.3.1.1 Herramientas utilizadas en el levantamiento de los planos eléctricos .................................................... 19 2.3.1.2 Procedimiento levantamiento del plano eléctrico................................................................................... 19 2.3.1.3 Reconocimiento del lugar ........................................................................................................................ 19 2.3.1.4 Familiarización de los planos civiles con los lugares recorridos............................................................... 20 2.3.1.5 Información y toma de datos de la acometida ........................................................................................ 20 2.3.1.6 Reconocimiento del tablero y sub-tableros de distribución del Monasterio ........................................... 21

2.3.1.6.1 Tablero principal .............................................................................................................................. 21 2.3.1.6.2 Sub-Tableros Primera planta ........................................................................................................... 22 2.3.1.6.3 Sub-Tableros Segunda Planta .......................................................................................................... 22

2.3.1.7 Levantamiento de información de circuitos de los sub-tableros de distribución. ................................... 23 Procedimiento para cada sub-tablero: ........................................................................................................... 23

2.3.2 LEVANTAMIENTO DEL TABLERO GENERAL Y SUB-TABLEROS DEL MONASTERIO .......................... 25 2.3.2.1 Componentes de los tableros y sub-tableros de distribución.................................................................. 25

2.3.2.1.1 Tablero de distribución .................................................................................................................... 25 2.3.2.1.2 Antecedentes y conceptos básicos .................................................................................................. 25 2.3.2.1.3 Partes componentes de un tablero de distribución ......................................................................... 25 2.3.2.1.4 Tipos de montaje ............................................................................................................................. 26 2.3.2.1.5 Funciones del tablero ...................................................................................................................... 26 2.3.2.1.6 Tableros con zapatas principales ..................................................................................................... 26 2.3.2.1.7 Tableros con interruptor principal ................................................................................................... 26 2.3.2.1.8 Medidor de energía eléctrica .......................................................................................................... 27

2.3.2.1.8.1 De acuerdo con su construcción .............................................................................................. 27 2.3.2.1.8.2 De acuerdo con la energía que miden ..................................................................................... 27 2.3.2.1.8.3 De acuerdo con la conexión en la red ...................................................................................... 27

2.3.2.2 Levantamiento del tablero general y sub-tableros de distribución de energía del Monasterio .............. 28 2.3.2.2.1. Toma de datos Tablero Principal .................................................................................................... 29 2.3.2.2.2 Información Sub-tableros de distribución ....................................................................................... 29

2.3.3 LEVANTAMIENTO DEL DIAGRAMA UNIFILAR ................................................................................. 36 2.3.3.1 Diagramas eléctricos unifilares ................................................................................................................ 36 2.3.3.2 Diagramas unifilares del Monasterio ....................................................................................................... 37

2.3.3.2.1 Diagrama Unifilar General del Monasterio ...................................................................................... 37 2.3.3.2.2 Diagramas Unifilares Primera planta ............................................................................................... 38 2.3.2.2.3 Diagramas Unifilares Segunda Planta ............................................................................................. 47

2.3.4 LEVANTAMIENTO DE CARGAS ....................................................................................................... 50 2.3.4.1 Elementos ................................................................................................................................................ 50

2.3.4.1.1 Tomacorrientes ................................................................................................................................ 50 2.3.4.1.2 Interruptores ................................................................................................................................... 50

Conceptos básicos sobre interruptores: .............................................................................................. 51

III

2.3.4.1.3 Interruptor termomagnético ........................................................................................................... 51 2.3.4.1.4 Lámparas.......................................................................................................................................... 53

2.3.4.1.4.1 Lámparas incandescentes. ....................................................................................................... 53 2.3.4.1.4.2 Lámparas fluorescentes. ......................................................................................................... 55

2.3.4.2 Aparatos de medición y magnitudes eléctricas ....................................................................................... 58 2.3.4.2.1 Principales magnitudes eléctricas .................................................................................................... 58 2.3.4.2.2 Aparatos básicos de medida ............................................................................................................ 58

2.3.4.3 Levantamiento de cargas del Monasterio ............................................................................................... 59 2.3.4.3.1 Toma de datos y levantamiento de cargas del Monasterio ............................................................. 60 2.3.4.3.2 Cuadros de carga de los Sub-tableros realizados en AutoCAD. ....................................................... 62

2.3.5 FACTOR DE POTENCIA .................................................................................................................... 74 2.3.5.1 Potencia activa y potencia aparente en circuitos de corriente alterna .................................................. 74 2.3.5.2 Definición Factor de potencia .................................................................................................................. 75 2.3.5.3 Medición del factor de potencia del Monasterio .................................................................................... 76 2.3.5.4 Observaciones y conclusiones ................................................................................................................. 78

2.3.6 ESTUDIO DE CARGA Y DEMANDA .................................................................................................. 81

CAPÍTULO 3 ............................................................................................................................................... 84

DISEÑO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS ............................................................................................ 84

3.1 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA UTILIZADO AUTOCAD ........................................................................... 84

3.1.1 CONCEPTO: .................................................................................................................................... 84

3.1.2 CARACTERÍSTICAS: ......................................................................................................................... 84

3.1.3 PANTALLA ...................................................................................................................................... 84

3.1.4 APLICACIONES ................................................................................................................................ 85

3.1.5 VENTAJAS DE AUTOCAD: ............................................................................................................... 85

3.2 SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA ........................................................................................................................ 86

3.2.1 NORMAS INTERNACIONALES EN LA SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA ...................................................... 86

3.2.2 SIMBOLOGÍA SEGÚN LA NORMA IEC ............................................................................................. 87

3.3 ELABORACIÓN DE PLANOS ELÉCTRICOS ................................................................................................ 88

3.3.1 PLANOS ELÉCTRICOS ...................................................................................................................... 88

3.3.2 HERRAMIENTAS BÁSICAS UTILIZADAS DEL PROGRAMA AUTOCAD ............................................... 89

3.3.3 DISPOSICIONES GENERALES DE DISEÑO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS ..................................... 92 3.3.3.1 Elaboración de planos eléctricos ............................................................................................................. 92

3.3.3.1.1 Diseño de planos eléctricos ............................................................................................................. 92 3.3.3.1.2 Planos para la instalación eléctrica .................................................................................................. 92 3.3.3.1.3 Elaboración de los diagramas de alambrado ................................................................................... 93 3.3.3.1.4 Distribución del contenido del plano .............................................................................................. 93

3.3.4 DISPOSICIONES NORMALIZADAS DE DISEÑO DE PLANOS ELÉCTRICOS ......................................... 95 3.3.4.1 Formatos y escalas ................................................................................................................................... 95

3.3.4.1.1 Rotulados de los formatos ............................................................................................................... 96 3.3.4.1.2 Escalas .............................................................................................................................................. 97

CAPÍTULO 4 ............................................................................................................................................... 98

REDISEÑO ADECUADO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO ........................................ 98

4.1. PLANOS ELÉCTRICOS DEL MONASTERIO .......................................................................................... 98

4.2 REDISEÑO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS .................................................................................... 99

4.2.1 ILUMINACIÓN ................................................................................................................................ 99 4.2.1.1 Conceptos básicos de iluminación ......................................................................................................... 100

4.2.1.1.1 Flujo luminoso ............................................................................................................................... 100 4.2.1.1.2 Iluminación .................................................................................................................................... 100 4.2.1.1.3 Eficiencia luminosa ........................................................................................................................ 100

IV

4.2.1.1.4 Tipos de Iluminación ...................................................................................................................... 100 4.2.2.-ILUMINACIÓN DE INTERIORES .................................................................................................... 101

4.2.2.1 Nivel de iluminación .............................................................................................................................. 101 4.2.2.2 Elección de las luminarias y lámparas .................................................................................................... 101 4.2.2.3 Coeficiente de utilización ....................................................................................................................... 102 4.2.2.4 Coeficiente de conservación .................................................................................................................. 102

4.2.3 MÉTODO DEL FLUJO TOTAL PARA EL CÁLCULO DEL ALUMBRADO DE INTERIORES..................... 102

4.2.4 DISEÑO DE ILUMINACIÓN DEL MONASTERIO .............................................................................. 107 4.2.4 .1 Diseño bloque cocina ............................................................................................................................ 107 4.2.4.2 Tablas de diseño de iluminación de interiores del Monasterio. ............................................................ 109

4.2.5 ILUMINACIÓN DE EXTERIORES ..................................................................................................... 116 4.2.5.1 Cálculo de iluminación exterior por el método del flujo total. .............................................................. 116 4.2.5.2 Cálculos iluminación exteriores del Monasterio .................................................................................... 118

4.2.6 DISEÑO NÚMERO DE TOMACORRIENTES .................................................................................... 119 4.2.6.1 Tomacorriente polarizado ..................................................................................................................... 120 4.2.6.2 Tomacorriente no polarizado ................................................................................................................ 120 4.2.6.3 Cálculos de tomacorrientes del Monasterio .......................................................................................... 121

4.2.7 DISEÑO DE INTERRUPTORES ........................................................................................................ 125

4.2.8. DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES. .............................................................. 125

4.2.9 DISTRIBUCION DE CIRCUITOS EN EL TABLERO GENERAL Y EN LOS SUB-TABLEROS ..................... 132 4.2.9.1 Elementos básicos de cálculo para protecciones eléctricas .................................................................. 132 4.2.9.2 Elementos de protección ....................................................................................................................... 134

4.2.9.2.1 Interruptores Magneto-térmicos ................................................................................................... 135 4.2.9.2.2 Interruptores Diferenciales ............................................................................................................ 137 4.2.9.2.3 Tipos de intensidades nominales ................................................................................................... 139 4.2.9.2.4 Cálculo de la protección térmica ................................................................................................... 139

4.2.9.3 Funciones del tablero de distribución ................................................................................................... 140 4.2.9.4 Estudio de carga y demanda .................................................................................................................. 141 4.2.9.5 Distribución de los circuitos y cálculo de sus protecciones del Monasterio. ......................................... 143

4.2.9.5.1 Distribución de circuitos y protecciones, Sub-tablero Jardín ......................................................... 143 4.2.9.5.2 Distribución de circuitos y protecciones, Sub-tablero Cocina ........................................................ 144 4.2.9.5.3 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Sala Abadesal ............................................. 144 4.2.9.5.4 distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Panadería y Pastelería ................................ 145 4.2.9.5.5 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Coro Bajo .................................................... 145 4.2.9.5.6 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero C Segunda Planta ........................................ 146 4.2.9.5.7 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero B Segunda Planta ........................................ 146 4.2.9.5.8 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero A Segunda Planta ....................................... 147 4.2.9.5.9 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Hospedería ................................................. 148 4.2.9.5.10 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Sala Capitular ........................................... 148 4.2.9.5.11 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Noviciado ................................................. 149 4.2.9.5.12 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Maquinas Sala de Hostias ......................... 149 4.2.9.5.13 Distribución de circuitos y protecciones Sub-tablero Iluminación Exterior ................................. 150 4.2.9.5.14 Distribución de circuitos y protecciones Tablero de distribución principal. ................................ 150

4.2.10 CAÍDA DE VOLTAJE ..................................................................................................................... 151

4.2.11 FACTOR DE POTENCIA ................................................................................................................ 153 4.2.11.1 Problemas por bajo factor de potencia ............................................................................................... 153 4.2.11.2 Beneficios por corregir el factor de potencia ...................................................................................... 153 4.2.11.3 Factor de potencia del Monasterio...................................................................................................... 153

4.2.12 PUESTA A TIERRA ....................................................................................................................... 155 4.2.12.1 Puesta a tierra según NEC ................................................................................................................... 155 4.2.12.2 Sistema de puesta a tierra del Monasterio .......................................................................................... 157 4.2.12.3 Cálculos de puesta a tierra del sistema eléctrico. ................................................................................ 159 4.2.12.4 Métodos para la reducción de la resistencia eléctrica ........................................................................ 161

V

4.2.12.4.1 Aumento del número de electrodos en paralelo ........................................................................ 161 4.2.12.4.2 Aumento del diámetro del electrodo .......................................................................................... 161 4.2.12.4.3 Aumento de la longitud de profundidad del electrodo ............................................................... 161 4.2.12.4.4 Tratamiento químico electrolítico del terreno de los pozos ........................................................ 161

4.2.13 PARARRAYO ............................................................................................................................... 162 4.2.13.1 Pararrayo según normas NEC .............................................................................................................. 163 4.2.13.2 Principio de funcionamiento del pararrayo ......................................................................................... 165 4.2.13.3 Pararrayo en el Monasterio ................................................................................................................. 166 4.2.13.4 Principios básicos de la aplicación ....................................................................................................... 166 4.2.13.5 Seleccionar el tipo de pararrayo .......................................................................................................... 167 4.2.13.6 Selección de un pararrayo para el Monasterio .................................................................................... 167 4.2.13.7 Puesta a tierra del pararrayo ............................................................................................................... 169

4.2.14 DISEÑO FINAL DEL MONASTERIO .............................................................................................. 170

CAPÍTULO 5 ............................................................................................................................................. 171

ANÁLISIS DE RESULTADOS ...................................................................................................................... 171

5.1 ANÁLISIS DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO ....................................................... 171

5.2 ANÁLISIS DEL CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS DEL PROYECTO ..................................................... 172

5.2.1 CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................... 172 5.2.1.1 Realizar un levantamiento eléctrico del monasterio de La Inmaculada Concepción. ............................ 172 5.2.1.2 Rediseñar el sistema eléctrico de manera adecuada, eficiente y confiable .......................................... 172 5.2.1.3 Obtener planos eléctricos, comparación del antiguo y nuevo sistema eléctrico. ................................. 175 5.2.1.4 Organizar el estudio de cargas en los circuitos del sistema eléctrico. ................................................... 176

5.2.2 CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO GENERAL ................................................................................... 176 5.2.2.1 Diseñar un sistema eléctrico adecuado en el Monasterio ..................................................................... 176

5.2.2.1.1 Estudio de demanda y carga .......................................................................................................... 176 5.2.2.1.2 Tableros y sub-tableros .................................................................................................................. 176 5.2.2.1.3 Pararrayo y puesta a tierra ........................................................................................................... 177 5.2.2.1.4 Factor de potencia ......................................................................................................................... 177

CAPÍTULO 6 ............................................................................................................................................. 178

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................................................. 178

6.1. CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 178

6.2 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 179

BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 180

ANEXO 1 ................................................................................................................................................. 182

ANEXO 2 ................................................................................................................................................. 187

ANEXO 3 ................................................................................................................................................. 189

ANEXO 4 ................................................................................................................................................. 194

ANEXO 5 ................................................................................................................................................. 198

ANEXO 6 ................................................................................................................................................. 202

VI

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1.1 PROTECCIÓN PRINCIPAL DEL SISTEMA ELÉCTRICO. ...................................................................... 7

FIGURA 1.2 TAPA DE UN SUB-TABLERO CON FALTA DE INFORMACIÓN. ........................................................... 8

FIGURA 1.3 TABLERO PANADERÍA DESCUBIERTO. ........................................................................................... 8

FIGURA 1.4 PROTECCIONES SUB-TABLERO CORO BAJO. ................................................................................ 9

FIGURA 1.5 TOMACORRIENTE FALTO DE CONEXIÓN. ..................................................................................... 10

FIGURA 1.6 TOMACORRIENTES SOBRECARGADOS. ....................................................................................... 10

FIGURA 1.7 SUB-TABLERO MÁQUINAS DE HOSTIAS SIN CONEXIÓN A TIERRA. ............................................... 11

FIGURA 2.1 COMPONENTES DE UN CONDUCTOR. .......................................................................................... 16

FIGURA 2.2 PROTECCIÓN PRINCIPAL DEL MONASTERIO. ............................................................................... 21

FIGURA 2.3 TABLEROS ELÉCTRICOS. ............................................................................................................. 22

FIGURA 2.4 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN HOSPEDERÍA. ...................................................................... 24

FIGURA 2.5 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN IGLESIA. .............................................................................. 24

FIGURA 2.6 TABLERO DESCUBIERTO PARA LEVANTAR SU INFORMACIÓN. ..................................................... 29

FIGURA 2.7 DIAGRAMAS ELÉCTRICOS UNIFILARES......................................................................................... 36

FIGURA 2.8 DIAGRAMA UNIFILAR GENERAL DEL MONASTERIO. ..................................................................... 37

FIGURA 2.9 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 1 HOSPEDERÍA. .................................................................. 38

FIGURA 2.10 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 2 CORO BAJO. ................................................................. 39

FIGURA 2.11 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 3 CITÓFONO SALA ABADESAL. ........................................ 40

FIGURA 2.12 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 4 JARDÍN. ........................................................................ 41

FIGURA 2.13 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 5 EXTERIOR SALA CAPITULAR. ....................................... 42

FIGURA 2.14 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 6 SALA HOSTIAS. ............................................................. 43

FIGURA 2.15 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 7 NOVICIADO. .................................................................. 44

FIGURA 2.16 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 8 COCINA. ........................................................................ 45

FIGURA 2.17 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 9 PANADERÍA Y PASTELERÍA. .......................................... 46

FIGURA 2.18 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 10 A SEGUNDO PISO. ..................................................... 47

FIGURA 2.19 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 11 B SEGUNDO PISO. ..................................................... 48

FIGURA 2.20 DIAGRAMA UNIFILAR SUB-TABLERO 12 C SEGUNDO PISO. ..................................................... 49

FIGURA 2.21 TOMACORRIENTES. ................................................................................................................... 50

FIGURA 2.22 INTERRUPTOR MONOPOLAR. ..................................................................................................... 51

FIGURA 2.23 ELEMENTOS DE UNA LÁMPARA INCANDESCENTE. ..................................................................... 54

FIGURA 2.24 ELEMENTOS DE UNA LÁMPARA AHORRADORA DE ENERGÍA. ..................................................... 54

FIGURA 2.25 ELEMENTOS DE UNA LÁMPARA FLUORESCENTE. ...................................................................... 55

FIGURA 2.26 ARRANQUE POR PRECALENTAMIENTO BASE G13. ................................................................... 57

FIGURA 2.27 ARRANQUE INSTANTÁNEO SLIM LINE BASE FA 8...................................................................... 57

FIGURA 2.28 ALTA LUMINOSIDAD (HO); MUY ALTA LUMINOSIDAD (VHO) BASE R17D. .............................. 57

FIGURA 2.29 MÁQUINAS DE HOSTIAS. ........................................................................................................... 61

FIGURA 2.30 HORNO. ..................................................................................................................................... 61

FIGURA 2.31 BATIDORAS. ............................................................................................................................... 61

FIGURA 2.32 TRIANGULO DE POTENCIAS. ...................................................................................................... 74

FIGURA 2.33 TRIANGULO DE POTENCIAS (MAGNITUDES). ............................................................................. 75

FIGURA 2.34 MEDICIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA DESDE LA PROTECCIÓN GENERAL. ............................... 76

FIGURAS 2.35 MEDICIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA FASE 1 CARGA NORMAL. ............................................ 77

VII

FIGURA 2.36 MEDICIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA FASE 2 CARGA 100%. ................................................. 78

FIGURA 2.37 PROTECCIÓN PRINCIPAL, CABLES A LA INTEMPERIE. ................................................................ 79

FIGURA 2.38 PROTECCIÓN PRINCIPAL, CONTACTOS SULFATADOS. .............................................................. 80

FIGURA 2.39 PROTECCIÓN PRINCIPAL, CABLES DETERIORADOS................................................................... 80

FIGURA 3.1 PANTALLA ESCRITORIO DE TRABAJO DE AUTOCAD 2013. ........................................................ 85

FIGURA 3.2 ESCRITORIO DE TRABAJO AUTOCAD 2D. .................................................................................. 85

FIGURA 3.3 ESCRITORIO DE TRABAJO AUTOCAD 2D MODO PRESENTACIÓN............................................... 86

FIGURA 3.4 PLANO ELÉCTRICO REALIZADO EN AUTOCAD. ........................................................................... 88

FIGURA 3.5 PLANOS CIVILES AUTOCAD. ...................................................................................................... 89

FIGURA 3.6 PLANOS CIVILES AUTOCAD IMPRESOS, PARA LEVANTAMIENTO ELÉCTRICO. ........................... 90

FIGURA 3.7 SE MUESTRA EL PRINCIPIO BÁSICO DE ESTOS DIAGRAMAS. ....................................................... 92

FIGURA 3.8 DETALLES DEL ALAMBRADO Y DIAGRAMA DE CONEXIONES. ....................................................... 93

FIGURA 3.9 EJEMPLO: COMO PRESENTAR UN PLANO ELÉCTRICO. ................................................................ 93

FIGURA 3.10 ESQUEMA UNIFILAR QUE DEBE CONTENER EL PLANO. .............................................................. 94

FIGURA 3.11 DIMENSIONES FORMATOS......................................................................................................... 95

FIGURA 3.12 ROTULO FORMATOS A4. ........................................................................................................... 96

FIGURA 3.13 ROTULADO FORMATOS A4. ...................................................................................................... 97

FIGURA 3.14 PRESENTACIÓN INSTALACIONES ELÉCTRICAS. ......................................................................... 97

FIGURA 4.1 LUMINARIA BALAS LÍNEA FIRENZE UTILIZADA EN EL DISEÑO. ................................................... 104

FIGURA 4.2 REFLECTOR LED....................................................................................................................... 105

FIGURA 4.3 LUMINARIA FLUORESCENTE UTILIZADA EN EL DISEÑO. ............................................................. 105

FIGURA 4.4 LUMINARIA FLUORESCENTE ELECTRÓNICA UTILIZADA EN EL DISEÑO. ...................................... 106

FIGURA 4.5 TOMACORRIENTE POLARIZADO. ................................................................................................ 120

FIGURA 4.6 TOMACORRIENTE NO POLARIZADO. ........................................................................................... 120

FIGURA 4.7 TIPOS DE PROTECCIONES. ........................................................................................................ 134

FIGURA 4.8 PARTES DE UN INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO.................................................................... 135

FIGURA 4.9 TIPOS DE TERMOMAGNETICOS. ................................................................................................. 135

FIGURA 4.10 TIPOS DE CURVAS. .................................................................................................................. 136

FIGURA 4.11 PARTES INTERRUPTOR DIFERENCIAL. ..................................................................................... 138

FIGURA 4.12 UBICACIÓN DE LOS DIFERENCIALES EN VIVIENDAS. ................................................................ 139

FIGURA 4.14 ELEMENTOS QUE COMPONEN UN TABLERO DE DISTRIBUCIÓN. .............................................. 140

FIGURA 4.15 IDENTIFICACIÓN DE TABLEROS. ............................................................................................... 141

FIGURA 4.16 DISPOSICIÓN DE ELEMENTOS DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA. ......................................... 158

FIGURA 4.17 VISTA EN CORTE DE MALLA DE PUESTA A TIERRA. .................................................................. 158

FIGURA 4.18 PARARRAYO EN EDIFICIOS. ..................................................................................................... 163

VIII

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 2.1 CARACTERÍSTICAS DIMENSIONALES DE LOS ALAMBRES DE COBRE SUAVE. ................................. 17

TABLA 2.2 PROPIEDADES DE LOS CONDUCTORES DE COBRE SUAVE Y DE ALUMINIO 3/4 DE DURO. ............. 17

TABLA 2.3 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 1 HOSPEDERÍA ................................................................ 30

TABLA 2.4 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 1 HOSPEDERÍA ............................................................ 30

TABLA 2.5 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 2 CORO BAJO ................................................................. 30

TABLA 2.6 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 2 CORO BAJO .............................................................. 30

TABLA 2.7 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 3 CITÓFONO SALA ABADESAL ........................................ 31

TABLA 2.8 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 3 CITÓFONO SALA ABADESAL ..................................... 31

TABLA 2.9 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 4 JARDÍN ......................................................................... 31

TABLA 2.10 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 4 JARDÍN .................................................................... 31

TABLA 2.11 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 5 EXTERIOR SALA CAPITULAR ..................................... 32

TABLA 2.12 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 5 EXTERIOR SALA CAPITULAR .................................. 32

TABLA 2.13 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 6 SALA HOSTIAS ........................................................... 32

TABLA 2.14 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 6 SALA HOSTIAS ....................................................... 32

TABLA 2.15 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 7 NOVICIADO ................................................................. 33

TABLA 2.16 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 7 NOVICIADO ............................................................. 33

TABLA 2.17 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 8 COCINA ...................................................................... 33

TABLA 2.18 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 8 COCINA ................................................................... 33

TABLA 2.19 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 9 PANADERÍA Y PASTELERÍA ........................................ 34

TABLA 2.20 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 9 PANADERÍA Y PASTELERÍA ..................................... 34

TABLA 2.21 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 10 A SEGUNDO PISO .................................................... 34

TABLA 2.22 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 10 A SEGUNDO PISO ................................................ 34

TABLA 2.23 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 11 B SEGUNDO PISO .................................................... 35

TABLA 2.24 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 11 B SEGUNDO PISO ................................................ 35

TABLA 2.25 INFORMACIÓN TÉCNICA SUB-TABLERO 12 C SEGUNDO PISO.................................................... 35

TABLA 2.26 INFORMACIÓN CIRCUITOS SUB-TABLERO 12 C SEGUNDO PISO ................................................ 35

TABLA 2.27 MAGNITUDES ELÉCTRICAS .......................................................................................................... 58

TABLA 2.28 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 1 HOSPEDERÍA ................................................................... 62

TABLA 2.29 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 2 CORO BAJO ..................................................................... 63

TABLA 2.30 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 3 CITÓFONO SALA ABADESAL ............................................ 64

TABLA 2.31 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 4 JARDÍN ............................................................................. 65

TABLA 2.32 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 5 EXTERIOR SALA CAPITULAR ........................................... 66

TABLA 2.33 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 6 SALA HOSTIAS ................................................................. 67

TABLA 2.34 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 7 NOVICIADO ...................................................................... 68

TABLA 2.35 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 8 COCINA ............................................................................ 69

TABLA 2.36 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 9 PANADERÍA Y PASTELERÍA .............................................. 70

TABLA 2.37 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 10 A SEGUNDO PISO .......................................................... 71

TABLA 2.38 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 11 B SEGUNDO PISO .......................................................... 72

TABLA 2.39 CUADRO DE CARGA SUB-TABLERO 12 C SEGUNDO PISO ......................................................... 73

TABLA 2.40 RESUMEN INFORMACIÓN POTENCIAS .......................................................................................... 74

TABLA 2.41 DATOS DEL ANALIZADOR INDUSTRIAL A CARGA NORMAL ............................................................ 77

TABLA 2.42 DATOS DEL ANALIZADOR INDUSTRIAL A CARGA 100% ............................................................... 77

TABLA 2.43 ESTUDIO DE CARGA Y DEMANDA DEL MONASTERIO ................................................................... 83

TABLA 3.1 DIMENSIONES DE RIBETEADO ........................................................................................................ 96

IX

TABLAS 4.1 NIVELES DE ILUMINACIÓN SEGÚN NORMAS NEC ...................................................................... 103

TABLA 4.2 FACTOR DE REFLEXIÓN ............................................................................................................... 104

TABLA 4.3 FACTOR DE UTILIZACIÓN ............................................................................................................. 106

TABLA 4.4 FACTOR DE DEPRECIACIÓN ......................................................................................................... 107

TABLA 4.5 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE COCINA ................................................................................. 110

TABLA 4.6 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE SALA CAPITULAR .................................................................. 110

TABLA 4.7 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE JARDÍN .................................................................................. 111

TABLA 4.8 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE SALA ABADESAL ................................................................... 111

TABLA 4.9 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE CORO BAJO .......................................................................... 112

TABLA 4.10 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE PASTELERÍA Y PANADERÍA ................................................. 112

TABLA 4.11 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE NOVICIADO .......................................................................... 113

TABLA 4.12 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE HOSPEDERÍA ....................................................................... 113

TABLA 4.13 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE A SEGUNDA PLANTA .......................................................... 114

TABLA 4.14 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE B SEGUNDA PLANTA .......................................................... 114

TABLA 4. 15 DISEÑO DE ILUMINACIÓN BLOQUE C SEGUNDA PLANTA ......................................................... 115

TABLA 4.16 CÁLCULO ILUMINACIÓN DE EXTERIORES .................................................................................. 118

TABLA 4.17 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE COCINA ............................................. 121

TABLA 4.18 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE SALA CAPITULAR .............................. 122

TABLA 4. 19 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE JARDÍN ............................................. 122

TABLA 4.20 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE SALA ABADESAL ............................... 122

TABLA 4.21 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE CORO BAJO ...................................... 123

TABLA 4.22 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE PASTELERÍA Y PANADERÍA ............... 123

TABLA 4.23 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE NOVICIADO ........................................ 123

TABLA 4.24 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE HOSPEDERÍA ..................................... 124

TABLA 4.25 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE A SEGUNDA PLANTA ........................ 124

TABLA 4.26 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE B SEGUNDA PLANTA ........................ 124

TABLA 4.27 CÁLCULO DEL NÚMERO DE TOMACORRIENTES BLOQUE C SEGUNDA PLANTA ........................ 124

TABLA 4.28 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE COCINA ................................... 126

TABLA 4.29 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE SALA CAPITULAR .................... 126

TABLA 4.30 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE JARDÍN .................................... 127

TABLA 4.31 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE SALA ABADESAL ..................... 127

TABLA 4.32 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE CORO BAJO ............................ 128

TABLA 4.33 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE PASTELERÍA Y PANADERÍA ..... 128

TABLA 4.34 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE NOVICIADO .............................. 129

TABLA 4.35 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE HOSPEDERÍA ........................... 129

TABLA 4.36 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE A SEGUNDA PLANTA ............... 130

TABLA 4.37 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE B SEGUNDA PLANTA ............... 130

TABLA 4.38 DISEÑO FINAL DE ILUMINACIÓN Y TOMACORRIENTES BLOQUE C SEGUNDA PLANTA............... 131

TABLA 4.39 DISEÑO FINAL CARGAS SALA DE HOSTIAS ................................................................................ 131

TABLA 4.40 ALAMBRES Y CABLES THHN .................................................................................................... 133

TABLA 4.41 CABLES TTU ............................................................................................................................. 134

TABLA 4. 42 SELECCIÓN DEL TABLERO ........................................................................................................ 141

TABLA 4.43 ESTUDIO DE CARGA Y DEMANDA (CÁLCULO DEL TRANSFORMADOR) ....................................... 142

TABLA 4.44 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO JARDÍN .................................. 144

TABLA 4.45 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES, SUB-TABLERO COCINA ............................... 144

TABLA 4.46 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO SALA ABADESAL ................... 145

TABLA 4. 47 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO PANADERÍA Y PASTELERÍA .. 145

TABLA 4.48 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO CORO BAJO .......................... 146

X

TABLA 4.49 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO C SEGUNDA PLANTA ............ 146

TABLA 4.50 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO B SEGUNDA PLANTA ............ 147

TABLA 4.51 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO A SEGUNDA PLANTA ............ 147

TABLA 4.52 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO HOSPEDERÍA ........................ 148

TABLA 4.53 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO SALA CAPITULAR .................. 149

TABLA 4.54 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO NOVICIADO ........................... 149

TABLA 4.55 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO MÁQUINAS SALA DE HOSTIAS

.............................................................................................................................................................. 150

TABLA 4.56 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES SUB-TABLERO ILUMINACIÓN EXTERIOR ....... 150

TABLA 4.57 DISTRIBUCIÓN DE CIRCUITOS Y PROTECCIONES TABLERO GENERAL ...................................... 151

TABLA 4.58 CÁLCULOS DE CAÍDA DE VOLTAJE PARA CADA SUB-TABLERO .................................................. 152

TABLA 4. 59 TENSIÓN MÁXIMA DE CONTACTO SOPORTADO POR UN HUMANO EN UNA FALLA A TIERRA...... 156

TABLA 4.62 RESISTIVIDAD DEL SUELO ......................................................................................................... 159

TABLA 4. 61 REQUERIMIENTOS PARA BAJANTES DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS. ............. 165

TABLA 4.62 NIVELES DE RIESGO .................................................................................................................. 167

TABLA 4. 63 CATALOGO PARARRAYOS PSR-EC-SAT ................................................................................ 168

TABLA 4.64 ANGULO DE PROTECCIÓN ......................................................................................................... 168

XI

RESUMEN

El presente proyecto detalla el desarrollo de un levantamiento de las instalaciones

eléctricas, realizado en el Monasterio de La Inmaculada Concepción cantón

Otavalo provincia de Imbabura, con el fin de obtener planos eléctricos del diseño

actual y proponer un rediseño adecuado.

En el capítulo 1 se detalla el lugar donde se desarrolló el proyecto, sus

antecedentes históricos, además se da a conocer el sistema eléctrico actual en

funcionamiento que tiene el Monasterio.

En el capítulo 2 se desarrolla el levantamiento de las instalaciones eléctricas del

Monasterio, tomando información y clasificándola en cuadros de cargas,

diagramas unifilares; obteniendo el plano de las instalaciones eléctricas.

En el capítulo 3 se detalla el uso del programa AutoCAD para el diseño de planos

eléctricos con simbología normalizada; se recolecta información vigente en el país

para la realización y presentación de planos eléctricos, con base a esta

información se trazan los planos eléctricos del Monasterio.

En el capítulo 4 se realiza la propuesta de un diseño adecuado del sistema

eléctrico, partiendo del diseño actual comparado con el nuevo diseño calculado

basado en las normas NEC (Norma Ecuatoriana de la Construcción), con el

propósito de obtener cambios, modificaciones posibles y terminar con una

propuesta adecuada del sistema eléctrico del Monasterio, con un correcto

funcionamiento que garantice seguridad a las personas

En el capítulo 5 se realiza el análisis de los resultados obtenidos con el proyecto.

En el capítulo 6 se expone las conclusiones y recomendaciones obtenidas

durante la realización del proyecto.

XII

PRESENTACIÓN

Con el fin de obtener planos de las instalaciones eléctricas del monasterio de La

Inmaculada Concepción del cantón Otavalo provincia de Imbabura, se realizó un

levantamiento de sus instalaciones, obteniendo el diseño actual del sistema

eléctrico, en base a esta información se propone un diseño adecuado.

1

CAPÍTULO 1

1.1 INTRODUCCIÓN

Él presente proyecto tiene como objetivo realizar un levantamiento eléctrico y un

rediseño adecuado de las instalaciones eléctricas del monasterio de La

Inmaculada Concepción del cantón Otavalo de la provincia de Imbabura, el

cumplimiento de los objetivos empezará mediante el levantamiento de las

instalaciones eléctricas actuales del Monasterio obteniendo planos actualizados y

localización de cargas.

El desarrollo de los capítulos en este proyecto se los realiza a partir de un

levantamiento de las instalaciones eléctricas, con esta información se determina

el estado del sistema eléctrico y así recopilar información necesaria para realizar

un rediseño adecuado de las instalaciones eléctricas, cada uno de los capítulos

detallará los elementos prácticos y teóricos que son necesarios para tener un

adecuado sistema eléctrico.

Un rediseño de las instalaciones eléctricas brindará a las personas del

Monasterio, la seguridad que debe tener todo sistema eléctrico, además se

realizará un estudio de carga y demanda, un cálculo de puesta a tierra y

pararrayo, así conseguir un sistema eléctrico apropiado y un ambiente seguro.

El nuevo diseño del sistema eléctrico será basado en normas nacionales tales

como: NEC (Norma Ecuatoriana de la Construcción), normas INEN(Instituto

Ecuatoriano de Normalización) e internacionales como las NEC (normas del

Código Nacional Eléctrico), IEC (International Electrotechnical Commission), IEEE

(Instituto de Ingeniería Eléctrica y Electrónica) son adoptadas por varios países y

tomadas como referencia en la elaboración de normas ecuatorianas.

1.2. RESEÑA HISTÓRICA

La fundación del Monasterio de la Orden de La Inmaculada Concepción en la

ciudad de Otavalo, provincia de Imbabura nace a raíz de una necesidad social de

2

la población, inicialmente la fundación estaba prevista para realizarse en la ciudad

de Ibarra pero a petición del Mons. Antonio Arregui, por entonces Obispo de la

Diócesis de Ibarra solicita que se realice en Otavalo porque no existe ningún

Monasterio.

El 26 de junio de 1998 salen del monasterio de La Inmaculada Concepción de

Quito seis monjas para la nueva fundación en Otavalo a su llegada a la ciudad las

hermanas son recibidas de la mejor manera por las autoridades tanto civiles como

eclesiásticas.

Al cabo de año y medio, Monseñor Arregui compra un terreno en un lugar

histórico llamado “Quinta San Luis” que perteneció a la familia Moncayo , luego

paso a propiedad del instituto de Antropología de quien Monseñor Arregui lo

adquirió, se encuentra ubicado en la ciudadela Jacinto Collahuazo 4ta etapa

parroquia San Luis, ésta quinta estaba abandonada , contaba con una casa muy

deteriorada inhabitable, sin luz eléctrica, sin agua , sin alcantarillado, por lo que se

procedió rápidamente a construir habitaciones y los trámites necesarios para

conseguir los servicios básicos para que pueda trasladarse la Comunidad a su

vivienda propia, en menos de 5 meses la Comunidad pasó a vivir en la quinta en

medio de incomodidades.

Con el trabajo de la Comunidad se logra restaurar una parte de la casa para

improvisar un pequeño oratorio, una cocina, un cuarto para realizar trabajos y

sacar medios económicos para la mantención de las Hermanas.

El pequeño oratorio de la Comunidad por la gran necesidad espiritual de las

personas que moran en esta ciudadela se convirtió en capilla y sala de

catequesis, puesto que allí se celebraba la misa los días domingos para todos los

habitantes de los alrededores, como también celebraciones correspondientes a la

Navidad, Semana Santa, y los sacramentos: Bautizos, Primera Comunión,

Confirmación, Matrimonios.

Transcurridos siete arduos años la Comunidad consigue la colaboración de

3

entidades extranjeras y logra comenzar la construcción del Monasterio

desarrollado en 7 largos años, puesto que las ayudas no eran inmediatas sino a

base de mucho sacrificio, con interrupciones, por tres etapas.

Se inicia con la construcción de la capilla que es un lugar muy importante para la

comunidad y para las personas que habitan en esta ciudadela por el alto valor

espiritual que representa; luego llega otra colaboración y se inicia la construcción

del edifico central que comprende dos plantas donde serán los dormitorios de las

monjas y las diferentes dependencias para el trabajo u oficios, la tercera ayuda

que llega es para completar con los acabados, detalles y pequeños pendientes de

toda la construcción.

De esta manera se ha llegado a obtener la edificación del Monasterio, a base de

mucho esfuerzo y sacrificio por parte de la Comunidad y gracias a la colaboración

de benefactores, entidades públicas como el Municipio de Otavalo, Concejo

Provincial, población de la ciudadela y padres de familia de los chicos de la

catequesis.

1.3. GENERALIDADES

La electricidad es una de las principales formas de energía usadas en el mundo.

Sin ella no existiría la iluminación, ni comunicaciones de radio y televisión, ni

servicios telefónicos, internet, tv cable, las personas tendrían que prescindir de

aparatos eléctricos que ya llegaron a constituir parte integral del hogar.

En la actualidad la electricidad es muy importante en el funcionamiento y control

de equipos, como también en la iluminación de lugares para el buen desarrollo y

bienestar humano. El aprovechamiento de este recurso permite el desarrollo

humano en procesos industriales, una adecuada distribución y utilización de la

energía eléctrica, conlleva a una eficiencia energética y armonía con el medio

ambiente.

Este recurso es aprovechado por el monasterio de La Inmaculada Concepción en

4

forma de iluminación de sus instalaciones y en el funcionamiento de aparatos

eléctricos, distribuidos en diferentes circuitos, pero esto no garantiza que la

energía eléctrica esté aprovechada de buena manera sin la generación de

pérdidas de energía, a simple vista el Monasterio no cuenta con la iluminación

adecuada apta para el trabajo y la seguridad que todo sistema eléctrico debe

tener para la protección de las personas y sus equipos, para evitar pérdidas

innecesarias y brindar seguridad a personas , equipos eléctricos se debe contar

con un adecuado diseño eléctrico con criterios técnicos, donde las instalaciones

cuenten con conductores, circuitos, tableros, protecciones ,puesta a tierra

,pararrayo, perfectamente calculados para un seguro y adecuado funcionamiento

del sistema.

Con este proyecto se desea obtener el diseño de las instalaciones eléctricas y

evaluar por medio de criterios técnicos la distribución de los circuitos con el fin de

realizar un rediseño adecuado del sistema eléctrico del Monasterio.

1.4 DEFINICIÓN SISTEMA ELÉCTRICO

Un sistema eléctrico es un conjunto de elementos que permiten transportar y

distribuir energía eléctrica desde el punto de suministro hasta el punto de

consumo, es decir permite el recorrido de la electricidad a través de un conductor,

desde la fuente de energía hasta su lugar de consumo. Todo circuito eléctrico

requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energía que al momento de

cerrar el circuito por medio de una carga hace circular una corriente.

El sistema eléctrico tiene que distribuir la energía eléctrica a los equipos

conectados de manera adecuada y segura.

1.4.1 DISEÑO ELÉCTRICO

Habitaciones, oficinas, hospitales, empresas, poseen instalaciones eléctricas

interiores, por lo cual, se deben plasmar en diseños las ideas y pensamientos de

todas las personas involucradas en una instalación eléctrica sobre cómo quieren

5

que funcionen y la disposición de la misma; o en el caso de instalaciones

generales seguir los patrones dados por las normas vigentes sobre el tema.

Para diseñar una instalación eléctrica interior, se toma en cuenta especificaciones

dadas por textos y documentos que se aplican en algunos países, o en otros

casos, se considera las experiencias de algunos profesionales en el área que por

sus años de trabajo desarrollado han ido recopilando su información que después

de ser divulgada, ha sido adoptada, por dar buenos resultados en sus

instalaciones. Las especificaciones importantes son:

Definición de conceptos de electricidad.

Cálculos de elementos eléctricos.

Cálculos de estudio de carga y demanda.

Clasificación de ambientes.

Normas de dibujo.

Simbología.

Descripción del diseño eléctrico.

1.4.2 REDISEÑO ELÉCTRICO

Diseño: Actividad creativa y técnica encaminada a idear objetos útiles y estéticos

que puedan llegar a producirse en serie.

En este proyecto el rediseño está dirigido a innovar el diseño eléctrico existente,

previamente evaluado con criterios técnicos eléctricos, con el fin de alcanzar un

correcto sistema eléctrico acorde con normas eléctricas vigentes en el país que

brinden a las personas seguridad y confort.

El rediseño se lo realizará tomando como base el diseño eléctrico existente cuyos

datos se obtendrán a partir de un levantamiento de las instalaciones eléctricas, el

cual proporciona información del sistema eléctrico actual del Monasterio.

6

1.5. INSTALACIONES ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO DE LA

INMACULADA CONCEPCIÓN

En un encuentro con la superiora del Monasterio Sor Isabel y con el afán de

realizar mi proyecto de titulación se hizo una petición muy cordial de realizar un

proyecto que este dentro de mi carrera “Tecnología Electromecánica”, se discutió

varios puntos, primero saber si tienen algún tipo de maquinaria, la respuesta fue:

el monasterio elabora hostias y cuenta con máquinas industriales de elaboración

de hostias, hornos y batidoras industriales para elaboración de pan.

Al preguntar cómo fue hecha la instalación eléctrica del Monasterio, se indicó que

fue creado en 4 etapas: 1ra comprende la construcción de la Iglesia; 2da

comprende los dos pisos del convento, reparación y adecuación de la casa vieja

(donde está la cocina y el comedor); 3ra noviciado, panadería; 4ta comprende el

hospedaje. En las cuales nunca se tuvo de base unos planos eléctricos, las

instalaciones eléctricas fueron hechas a criterio de los maestros e implementadas

según los requerimientos , por ende no cuentan con un tablero principal ni con

planos en conjunto de las instalaciones eléctricas, por todo esto no se sabe si la

instalación eléctrica es segura y adecuada, por lo que se plantea hacer un

levantamiento de las instalaciones eléctricas , así obtener información actual del

sistema eléctrico y evaluar si las instalaciones son adecuadas, además proponer

un rediseño adecuado de todo el sistema eléctrico.

La superiora le interesó mucho esta propuesta, ya que el Monasterio se encuentra

con deficiencia de información eléctrica lo que provoca problemas al momento de

localizar averías eléctricas o al momento de implementar nuevas instalaciones. Es

muy dificultoso dar mantenimiento a los circuitos, al no contar con las

especificaciones de cada tablero es muy difícil saber la ubicación de las

protecciones, con todos estos antecedentes se propuso hacer el levantamiento y

rediseño adecuado de las instalaciones eléctricas del monasterio de La

Inmaculada Concepción.

7

Una vez aprobada la propuesta del proyecto se empezó a reconocer la edificación

del Monasterio para realizar el levantamiento de información de las instalaciones

eléctricas.

1.5.1 ACOMETIDA Y TABLERO PRINCIPAL

El Monasterio no tiene un tablero principal, existe una acometida que viene desde

un trasformador ubicado en el poste de alumbrado público, las líneas entran a una

protección que es general para el Monasterio y empieza la distribución a los

demás circuitos eléctricos, en total existen 12 sub-tableros los cuales carecen de

información técnica de sus circuitos.

Figura 1.1 Protección principal del sistema eléctrico.

1.5.2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE ENERGIZACIÓN DE LOS SUB-TABLEROS.

No se tiene información de la alimentación eléctrica de los sub-tableros, se asume

que los tableros son alimentados directamente de la protección principal. Con el

levantamiento eléctrico se obtendrá la información de cómo están alimentados los

sub-tableros. Es un gran problema, no contar con un tablero de distribución

principal, los sub-tableros no tienen su protección correspondiente.

8

1.5.3 SUB-TABLEROS

Al ir desarmando los sub-tableros se pudo constatar que no tienen información de

las protecciones, los tableros del Monasterio no cuentan con información técnica

de su acometida tampoco información de sus circuitos además no tienen conexión

de puesta a tierra.

Figura 1.2 Tapa de un sub-tablero con falta de información.

Figura 1.3 Tablero Panadería descubierto.

9

1.5.4 PROTECCIONES

A simple vista no se sabe si las protecciones para los circuitos son las adecuadas,

para saber a qué circuito corresponden era necesario ir desconectando cada

protección. Por medio de un estudio de carga se podrá calcular adecuadamente

las protecciones.

Figura 1.4 Protecciones sub-tablero Coro bajo.

Algunas protecciones de este tablero, están funcionando como interruptor para

encender y apagar luces en la iglesia.

1.5.5 TOMACORRIENTES Y CIRCUITOS DE ILUMINACIÓN

Al realizar la desconexión de las protecciones breakers se pudo constatar que

algunas luminarias están conectadas directamente a la protección y no tienen

interruptores. Existen protecciones que van conectadas a un solo tomacorriente,

algunos tomas se encuentran sin conexión. Esta información se desconocía hasta

el día que se realizó el levantamiento eléctrico.

10

Figura 1.5 Tomacorriente falto de conexión.Al realizar la prueba de polarización los tomacorrientes no estaban debidamente

polarizados.

Existen zonas donde la iluminación no es la adecuada, no tienen las luminarias

necesarias para brindar una buena iluminación.

Figura 1.6 Tomacorrientes sobrecargados.1.5.6 CIRCUITOS DE FUERZA

Son circuitos que requieren mayor potencia que un circuito normal como por

ejemplo encender un motor eléctrico de corriente alterna.

Para el proyecto se considera circuitos de fuerza a los motores monofásicos en

las máquinas de elaboración de hostias y batidoras industriales.

Por lo general estos circuitos deben tener conexión a tierra, pero el sistema

eléctrico no tiene puesta a tierra.

11

Figura 1.7 Sub-tablero máquinas de hostias sin conexión a tierra.

1.5.7 PUESTA A TIERRA

A simple vista los sub-tableros del sistema eléctrico no tienen una conexión a

tierra, la barra de tierra está vacía. Se tiene una varilla copperweld para la

conexión de un computador. Existe un cerco eléctrico el cual obligatoriamente

debe tener una buena puesta a tierra para su funcionamiento.

1.5.8 PARARRAYO

Las instalaciones no cuenta con un pararrayo, el lugar donde está ubicado el

Monasterio es propenso a rayos en ocasiones se ha presentado inconvenientes

por este fenómeno natural.

1.5.9 INSTALACIONES DE SERVICIOS

Existen instalaciones de: directv, alarma, teléfono, internet, porteros eléctricos,

portones eléctricos, que no cuentan con plano eléctrico de instalación.

1.5.10 PLANOS ELÉCTRICOS

El Monasterio carece de planos eléctricos, las instalaciones fueron realizadas por

maestros sin criterio técnico.

12

CAPÍTULO 2

LEVANTAMIENTO DE LAS INSTALACIONES

ELÉCTRICAS DEL MONASTERIO DE LA INMACULADA

CONCEPCIÓN DEL CANTÓN OTAVALO PROVINCIA DE

IMBABURA.

2.1 LEVANTAMIENTO ELÉCTRICO

Es una forma de conocer el estado real en que se encuentran las instalaciones y

equipos eléctricos existentes.

Por medio del levantamiento eléctrico se recopila información necesaria,

perteneciente al desarrollo del sistema eléctrico de un espacio físico como un

domicilio, fábricas, edificios etc., dicha información permite evaluar el sistema

eléctrico y dar un diagnóstico del estado de las instalaciones eléctricas.

Componentes del levantamiento eléctrico:

Levantamiento del plano eléctrico.

Levantamiento de datos de tableros y sub-tableros de distribución.

Levantamiento del diagrama unifilar.

Levantamiento de cargas.

El levantamiento se realiza tomando datos de los tableros como: información del

sistema de barras de distribución, galga de los conductores alimentadores,

circuitos que conforman el tablero, protecciones, conductores de alimentación,

con esta información se determina el estado del sistema eléctrico.

Este levantamiento de información se la va identificando y trazando en el plano

civil, en el cual se distribuye la información como un borrador, posteriormente se

la irá clasificando de acuerdo a lo requerido, obteniendo planos eléctricos de

luminarias y tomacorrientes, diagramas unifilares, cuadros de carga etc.

13

El levantamiento de cargas se lo realiza recopilando datos de placa de los

equipos eléctricos del lugar, con su respectiva ubicación, horas de

funcionamiento, o a su vez si las cargas no representan potencias altas se

designa una potencia general para cada tomacorriente.

Esta información se la agrupa en tablas con el fin de determinar la potencia total

instalada, con la ayuda de un estudio de carga y demanda se determinara si la

potencia que suministra el transformador de energía actual es la adecuada.

Toda esta información será plasmada en planos eléctricos con formatos

estandarizados y normas adecuadas de presentación.

2.2 ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN 1

2.2.1 ACOMETIDA

Enlace entre la red de distribución pública y la caja general de protección. Suele

ser subterránea y pertenece a la compañía eléctrica.

2.2.2 CONTADOR

El contador es el elemento encargado de medir y registrar el consumo de energía.

2.2.3 TABLERO GENERAL

Aloja los elementos de protección de la línea y de los sub-tableros.

2.2.4 TABLERO DE DISTRIBUCIÓN

Encargado de alojar todos los dispositivos de seguridad, protección y distribución

de la instalación interior del lugar.

2.2.5 INTERRUPTOR GENERAL AUTOMÁTICO

Es un magneto-térmico que protege contra sobrecargas y cortocircuitos, se

desconecta cuando la corriente que circula por la fase es mayor que una

determinada Intensidad máxima (la conexión es manual).

1 MARAÑÓN, (2010), iniciación a la electricidad, departamento de tecnología. IES ,pág. 6

14

Una sobrecarga es un aumento de corriente debida a algún problema. Un

cortocircuito se produce cuando se unen la fase y el neutro directamente o dos

fases.

2.2.6 PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIAS)

Son magneto-térmicos, protegen contra sobrecargas y cortocircuitos a los

conductores que forman los distintos circuitos independientes y a los receptores

conectados.

2.2.7 TOMACORRIENTES

Es un dispositivo cuya función es poner en contacto eléctrico la tensión de la red

con el receptor; es decir, un aparato eléctrico “toma-corriente” a través de dicho

receptáculo. Sus contactos soportan la corriente que consuma el receptor sin

producirse calentamiento alguno.

Formado por tres terminales, la más pequeña para conectar el conductor de fase,

otra terminal para conectar el conductor de neutro y el tercer terminal para

conectar el conductor de puesta a tierra.

2.2.8 INTERRUPTORES

Abre o cierra un circuito de forma permanente. Tiene dos posiciones y se controla

manualmente.

2.2.9 LÁMPARAS

Elementos de iluminación, transforman la energía eléctrica en luz artificial.

2.2.10 CANALIZACIONES

Caminos que permiten dar paso a los conductores hasta su destino, con el fin de

ordenarlos y protegerlos.

2.2.11 CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Los conductores empleados en las instalaciones interiores son de cobre con un

aislamiento de plástico. Dichos conductores se alojan bajo un tubo protector

15

(Metálico, de PVC rígido o de PVC anillado), el cual puede ir superficial o

empotrado.

2.2.11.1 Código de colores para conductores eléctricos, según NEC2

Alimentadores eléctricos:

Conductor de la fase 1 azul

Conductor de la fase 2 negro

Conductor de la fase 3 rojo

Conductor de neutro blanco

Conductor de tierra verde

Para instalaciones interiores:

Conductor de fase azul, negro o rojo

Conductor de neutro blanco

Conductor de tierra verde

Conductor de retorno cualquier otro color

El conductor eléctrico3, que es el elemento por el que circula la corriente eléctrica,

es de cobre suave y puede tener diferentes flexibilidades:

Rígida: Conductor formado por un alambre.

Semiflexible: Conductor formado por un cable.

Flexible: Conductor eléctrico formado por un cordón.

El aislamiento, cuya función principal es la de soportar la tensión aplicada y

separar al conductor eléctrico energizado de partes puestas a tierra; es de un

material generalmente plástico a base de policloruró de vinilo (PVC).

Una cubierta externa, cuya función es la de proteger al cable de factores externos

2 NORMA ECUATORIANA DE LA CONSTRUCCIÓN NEC ,(2013) Instalaciones electromecánicas, CAPITULO 15-753 Condumex S.A.,(2009),Manual de Instalaciones Eléctricas en BT.MEXICO pág. 62

16

(golpes, abrasión, etc.) y ambientales (lluvia, polvo, rayos solares, etc.).

Normalmente ésta cubierta externa es de policloruró de vinilo (PVC) y se aplica en

cables multiconductores.

Figura 2.1 Componentes de un conductor.Fuente: CONDUMEX S.A., Manual de Instalaciones Eléctricas en BT.MEXICO, (2009).

Un conductor eléctrico es un hilo (alambre) o una combinación de hilos (cable) no

aislados entre sí. También existen en forma de barras rectangulares y de diseños

especiales. La mayoría son de aluminio, aluminio recubierto con cobre y cobre,

debido a su bajo costo. Su capacidad de transportar corriente está relacionada

con su número atómico. Al (13), Cu (29), Ag (47), Au (79).

Es importante recordar que a nivel mundial se usan dos escalas de calibres para

cuantificar el tamaño de los conductores eléctricos:

Escala americana AWG-kcmil (AWG = American Wire Gauge; kcmil = kilo circular

mil, anteriormente conocida como MCM).

Escala Internacional (IEC), mm2.

Un valor útil para convertir calibres en ambas escalas es el siguiente:

1mm2 = 1 973,525 circular mil

1mm2 = 1,973525 kCM ≈ 2 kcmil

17

Tabla 2.1 Características dimensionales de los alambres de cobre suave.Área de la

sección

transversal

nominal mm2

Calibre AWG Diámetro

exterior nominal

Mm

Masa kg/km

2,082 14 1,628 18,503,307 12 2,052 29,405,260 10 2,588 46,778,367 8 3,264 74,38

13,300 6 4,115 118,20

Fuente: CONDUMEX S.A., Manual de Instalaciones Eléctricas en BT.MEXICO, (2009).

2.2.11.2 Material

Los materiales más usados como conductores eléctricos son el cobre y el

aluminio, aunque el primero es superior en características eléctricas y mecánicas

(la conductividad del aluminio es aproximadamente el 60% de la del cobre y su

esfuerzo de tensión a la ruptura, el 40%). Las características de bajo peso del

aluminio han dado lugar a un amplio uso de este metal en la fabricación de los

cables aislados y desnudos.

Tabla 2.2 Propiedades de los conductores de cobre suave y de aluminio 3/4 deduro.

Fuente: CONDUMEX S.A., Manual de Instalaciones Eléctricas en BT.MEXICO, (2009).

2.2.12 PUESTA A TIERRA Y PARARRAYO

Conexión de seguridad para equipos eléctricos y humanos, como medio de

protección contra descargas electrostáticas, descargas atmosféricas, interferencia

electromagnética y errores humanos.

18

2.3 LEVANTAMIENTO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS

DEL MONASTERIO DE LA INMACULADA CONCEPCIÓN DEL

CANTÓN OTAVALO, PROVINCIA DE IMBABURA

Se realizó el recorrido por todo el Monasterio con el fin de obtener datos reales de

las instalaciones eléctricas, esta información se clasifica en lo siguiente:

Levantamiento del plano eléctrico.

Levantamiento de datos de tableros y sub-tableros de distribución.

Levantamiento del diagrama unifilar.

Levantamiento de cargas.

Factor de potencia.

Estudio de carga y demanda.

Del levantamiento eléctrico como resultado se obtiene:

Plano eléctrico.

Diagrama unifilar.

Distribución de circuitos en los tableros.

Cuadro de cargas.

Medición del factor de potencia.

Estudio de carga y demanda.

2.3.1 LEVANATAMIENTO DEL PLANO ELÉCTRICO

El levantamiento de los planos eléctricos no hubiera sido posible sin la ayuda del

Arquitecto Pablo Ruiz, responsable de las etapas de construcción realizadas en el

monasterio de La Inmaculada Concepción. De manera muy amable proporcionó

los planos civiles con las siguientes indicaciones:

1.-Tomando como referencia los planos civiles, las edificaciones fueron

modificadas por lo que no se encuentran exactamente como se tiene en los

planos.

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2.-Los planos civiles no están actualizados, los nombres de los cuartos que

indican en ellos no tienen la certeza de que