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Iluminación e instalaciones eléctricas – Empalmes eléctricos para baja tensión

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Empalmes eléctricos para baja tensión Susana Aragadvay 921 [email protected] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo

Abstract— Electrical connectors are perhaps one of the most influential factors for the proper operation of an electrical installation. Depending on the situation in which the facility is installed and leave as electric cables, it should perform the most perfect splice. In this paper the results obtained are shown in practice that aimed to know the different types of electrical connectors and the importance of carrying out this process correctly and avoiding accidents or serious damage to electrical installations. Index Terms: Empalme, seguridad

I.

INTRODUCCIÓN

En las instalaciones eléctricas la unión de conductores no debe tomarse como una tarea sin importancia, de este depende el correcto funcionamiento de la instalación. Muchos de los fallos eléctricos que suelen ocurrir en una instalación, es causa directa de un empalme erróneo. Aunque existen muchos tipos de empalmes, todos llevan a una finalidad común, conducir de forma eficiente y sin pérdida toda la potencia eléctrica. Este factor es importante, ya que un empalme erróneo puede provocar daños graves como una sobrecarga, lo que a su vez puede poner en peligro la integridad física del operario o de otras personas. Esta investigación sobre los empalmes, también conocidos como amarres o derivaciones eléctricas para instalaciones eléctricas de baja tensión, que son las aplicadas a nivel residencial. Abarca definición, importancia, consideraciones previas a su elaboración, herramientas necesarias, instrucciones e ilustraciones para realizar cada tipo de empalme. II. MARCO TEÓRICO A. Aplicación de las Normas Eléctricas. El uso e instalación inadecuados de la energía eléctrica, incluso en potencia limitada, pueden ser un peligro para los seres vivos, el medio ambiente y los bienes materiales. Según el código eléctrico ecuatoriano, en instalaciones interiores se admite baja tensión considerando como tal 600V como máximo. La conexión de los conductores a los dispositivos o aparatos terminales debe hacerse por medio de tornillos, terminales soldados o empalmes que aseguren una perfecta conexión, sin daño para los conductores y su aislamiento. (INECEL, CIEPI, 1973) B. Empalmes eléctricos Los empalmes entre cables eléctricos, son la conexión o la unión de dos o más cables que conducen electricidad en un edificio. Empalmes eléctricos

La tarea de empalmar dos cables es básica y se puede aprender con facilidad, pero si el empalme no se hace correctamente, el sistema eléctrico será inseguro, poniendo en riesgo la edificación lo cual podría producir incendios o choques eléctricos. Los empalmes siempre deberán quedar mecánica y eléctricamente seguros, es decir, lo suficientemente fuertes como para no separarse y lo suficientemente apretado para que no haya pérdida de potencia. A nivel de media y baja tensión suele realizarse mediante la unión de dos secciones de cable, enrollando las puntas de ambas y luego recubriéndolas con cinta aislante. Se trata de una técnica provisional muy utilizada dentro de las rutinas domésticas que tengan que ver la reparación o el mantenimiento de aparatos instalaciones, e incluso en las instalaciones de reciente puesta en marcha. 1) Consideraciones previas Un empalme debe de ser fuerte y de baja resistencia eléctrica. Si los conductores se van a instalar a la intemperie, se debe de tomar en cuenta la tensión a la cual estarán expuestos en días de lluvia, aire, por lo que se tendrá que determinar el amarre más conveniente. El código eléctrico requiere que se suelden los amarres toda vez que el circuito haya quedado asegurado eléctrica y mecánicamente. Se debe de hacer una revisión antes de soldar o aislar para evitar falsos contactos o alta resistencia por efecto de la soldadura. Antes de aislar los amarres de los alambres, el circuito deberá estar instalado, cuando se hace un amarre, el electricista debe calcular la tensión a la cual serán sometidos los conductores cuando ya estén instalados, se debe de considerar la exposición a cambios de temperatura que de alguna forma alterará la tensión. Herramientas necesarias: Alicates de combinación: Se utilizan para sostener los alambres mientras se hacen las conexiones o amarres y también para tomar objetos calientes, por ejemplo, cuando hay que soldar terminales, conductores. Alicates diagonales: Se utilizan para cortar el alambre y sus filos están inclinados para facilitar el corte de los extremos sobrantes cercanos a la unión. Cortador de alambre: Es necesario cuando se trabaja con cables y conductores muy gruesos. 2) Cómo quitar el aislamiento a los cables Una buena unión se inicia con el retiro del aislamiento de los extremos de los conductores a unirse. Debe de hacerse de forma diagonal y no a escuadra con respecto al conductor, porque podría hacerse incisiones en este y como resultado debilitarlo y romperse, si se hace un corte profundo en el

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conductor la resistencia del mismo será más alta al paso de la corriente. En otras palabras, la separación del aislamiento debe de hacerse de la forma que se le saca punta a un lápiz. Toda vez que se ha retirado el aislamiento, se debe de limpiar el metal, con la misma navaja hasta que quede brilloso, con esto se establece un buen contacto entre los conductores, si el alambre fuera estañado, no es necesario rasparlo. (Arellano, 2011) 3) Clasificación Existen 3 clases principales de amarres: 1. Los que se usan para unir 2 conductores y de esta manera formar uno solo. 2. Los que se usan para hacer derivaciones de y para otros conductores. El amarre número uno se utiliza para aumentar la longitud del conductor, añadiéndole otro, además se usa para conectar dos secciones de un mismo conductor por rotura accidental. El segundo es utilizado con más frecuencia para sacar una derivación o toma de otro conductor que lleva corriente, por esto se la llama unión de toma. Existe un tercer grupo que se usan como conexión final entre conductores (Ardura).

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2) Unión cola de rata o trenzado Este tipo de empalme se efectúa en uniones entre dos o más conductores, con el fin de prolongarlos o derivarlos. Estos empalmes se utilizan principalmente dentro de las cajas metálicas de una instalación hecha en tubería. Este empalme puede ser utilizado con conductores hasta el número 6. Proceso: Retire aproximadamente 1 pulgada de aislamiento de cada una de las puntas de los conductores a unir. Coloque las puntas formando una "X" un poco antes de donde está el aislante, y con la ayuda de una pinza comience a torcer las puntas desnudas como si fuera una cuerda. Apriete correctamente la unión, pero de forma firme, sin estropear los cables. Si desea sustituir el encintado coloque el conector de capuchón.

III. TIPOS DE EMPALMES ELÉCTRICOS Existen diversas clases de empalmes de acuerdo a la conexión que se quiera realizar, con el tipo de esfuerzo que ha de resistir, con la clase de conductor, con el lugar donde debe ser ubicado, entre otros. (López, 2003) A. Empalmes entre alambres Prolongación 1) Unión western Se utiliza para unir dos conductores, cuando se requiere prolongar uno de ellos. Este empalme se realiza en instalaciones a la vista, y sobre todo en conductores que están sometidos a efectos de tracción. Se realiza con conductores hasta el número 10.

Figura 2. Empalme cola de rata Fuente: (Faradayos, 2013)

3) Empalme de tres hilos Cuando se presenta la necesidad de efectuar la unión de tres hilos en una misma conexión el presente empalme servirá. Una vez retirado el forro de los conductores se procederá a enredar primero dos de los conductores (en forma de cola de cochino) y el tercero encima del amarre efectuado con anterioridad.

Figura 3. Empalme western corto Fuente: (Segura, 2018)

Figura 1. Empalme western corto Fuente: (Faradayos, 2013)

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4) Empalme recto Britania Este empalme por lo regular se realiza cuando es necesario empalmar dos alambres gruesos y que no hagan mucho bulto. Como se ve en la ilustración, el alambre final va cosido por la hendedura que queda entre los dos alambres gruesos y remata con una vuelta en el alambre para luego proceder a enrollar el alambre de cohetear en el conductor grueso.

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construida. Se enrollan los conductores A, C, sobre el conductor B. (Ardura) Figura 4. Empalme recto Britania Fuente: (Agniotto, 2009)

Cortamos 2 alambres de un calibre grueso y se desforran. Para este caso utilizamos un hilo de cable para las espirales. Se comienza formando las espirales cortas en un extremo de uno de los alambres. Luego se pasa a hacer las espirales pero ahora sujetando los dos alambres gruesos. Para terminar se hace de la misma manera que al comienzo. Se corta lo sobrante para darle una terminación. 5) Empalme telefónico coheteado

Figura 5. Empalme telefónico coheteado Fuente: (Agniotto, 2009)

Figura 7. Empalme cola de rata de regreso Fuente: (Agniotto, 2009)

Se usa este empalme para unir líneas telefónicas, únicamente que, para que sea más eficaz hay que soldarlo, ya que la tensión que hay en las líneas telefónicas es sumamente baja. Proceso: Se cortan dos alambres a la medida deseada y se desforran. Además utilizamos un hilo de cable. Se comienza haciendo espirales e uno de los alambres con un hilo del cable. Luego se sigue haciendo la espiral pero ahora agarrando el segundo alambre. Se continua haciendo espirales, dando una separación entre cierto número de espirales. Se termina de la misma manera como empezamos agarrando solo un alambre. Se corta lo sobrante para darle terminación. Es usado para unir líneas telefónicas. Para que sea más eficiente hay que soldarlo.

8) Amarre telefónico Este amarre se hace en esta forma para evitar falsos contactos, ya que como se sabe, en las líneas telefónicas la tensión es muy baja, siendo la máxima de 24 volts. Se hace de seis espiras largas y seis cortas por lado. Por lo regular se hace con el alambre de 25 cm y haciendo el cruce a los 8 cm, enrollando los restantes 17 cm en la forma que ilustra el dibujo y haciendo a continuación las espiras cortas para el cruce y las espiras cortas finales.

6) Líneas descubiertas Para hacer este amarre, se enrolla un alambre con otro. Tiene un mínimo de seis es-piras largas. Es necesario soldarlo, para darle fuerza a la tensión mecánica y asegurar un magnífico contacto. (Docplayer, 2014) Figura 6. Empalme líneas descubiertas Fuente: (Agniotto, 2009)

7) Amarre de cola de rata de regreso El presente amarre se verifica para asegurar un magnífico contacto, además de darle una resistencia a la tensión mecánica muy fuerte. Se le hacen seis espiras largas y 14 cortas. Este amarre puede soportar tensiones mecánicas a una distancia de 30 a 40 m. (De distancia entre poste y poste). Es empleado en la unión de líneas aéreas, telefónicas y telegráficas. Proceso: Mida y corte 2 tramos de alambre de cobre del N° 14, uno de 20 cm. y el otro de 12 cm. Cruza los conductores con un ángulo de 30° dejando arriba el de 12 cm. Enrolla los conductores, sujetando los conductores con la pinza izquierda y con la derecha hacer 6 u 8 espiras largas. Doblar el conductor de mayor longitud y montarlo sobre la última espira Empalmes eléctricos

Figura 8. Empalme telefónico Fuente: (Gonzalez, 2008)

Proceso: Primero se corta el amable de la medida deseada, dejando una punta más larga. Se empieza por un extremo haciendo espirales largas. Se continúa haciendo espirales cortas al otro extremo y termina hacia arriba. Damos forma cuadrada y acabamos formando las espirales exteriores. Se hace de 6 espiras largas y 6 cortas por lado. Por lo regular se hace con el alambre de 25 cm, haciendo el cruce a los 8 cm, enrollando los restantes 17 cm en la forma ilustrada y haciendo a continuación las espiras cortas para el cruce y las espiras cortas finales. Derivación 9) Derivación toma doble Este empalme se utiliza cuando se requiere derivar de un mismo punto de un conductor principal, dos conductores. Es muy practica en instalaciones a la vista o de sobre pared. Existen dos formas para realizarlo, ambas cumplen la misma función. (Faradayos, 2013)

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Figura 11. Derivación toma anudada Fuente: (Agniotto, 2009) Figura 9. Derivación toma doble Fuente: (Ardura)

10) Unión toma sencilla, empalme T o en derivación Este tipo de empalme se utiliza para derivar una línea de otra principal en las instalaciones a la vista, cuando de un tendido recto y largo de conductores se desea sacar ramificaciones. Se realiza con conductores hasta el número 10. El empalme de Seguridad es utilizado cuando se desea obtener mayor ajuste mecánico.

12) Derivación toma doblada. Es otro tipo de derivación sencilla. Se utiliza cuando al final de la línea necesitamos hacer una última derivación. Esta unión realiza un buen contacto eléctrico y presenta bastante resistencia a la tensión mecánica, también es muy utilizado cuando el cable derivado es más delgado que el principal.

Figura 12. Derivación toma doblada Fuente: (SENA, 2014)

Figura 10. Empalme en T sencillo Fuente: (Faradayos, 2013)

11) Derivación toma anudada Llamada también toma de seguridad. Este empalme cumple el mismo trabajo que la unión toma sencilla, con la diferencia que la derivación es más segura, de ahí el nombre de seguridad. Se utiliza principalmente en las instalaciones aéreas y sobre pared, sobre todo cuando los conductores van a estar expuesto a posibles movimientos.

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13) Unión para lámparas Ésta conexión se usa en accesorios que se instalarán de forma permanente, los alambres utilizados generalmente son del No.14 en la línea y No. 16 ó 18 en los accesorios.

Figura 13. Unión para lámparas Fuente: (Agniotto, 2009)

14) Derivación antena Esta derivación es para asegurar un buen contacto para la bajada de la antena, se le hace una espira larga y seis espiras cortas, debiendo estirar al máximo el cable de la antena para facilitar el trabajo.

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Se hace una espiral larga y 6 espiras cortas. Debiendo estirar bien el cable de la antena para facilitar el trabajo. Es para asegurar un buen contacto para la bajada de la antena. (Kun, 2010)

Figura 14. Derivación antena Fuente: (Kun, 2010)

15) Derivación final nudo Lo funcional de esta derivación se comprueba cuando al final de la línea necesitamos hacer una última derivación, pues como se ve en la ilustración, se le hacen con la línea de derivación 7 espiras cortas, la línea de corriente se dobla sobre las espiras ya ejecutadas y después sobre de éstas y la línea doblada, se ejecutan 3 o 4 espiras más para terminar. Hace un magnífico contacto, además de tener mucha resistencia a la tensión mecánica. (Esvigrocircuitos)

Figura 16. Derivación nudo doble Fuente: (Gonzalez, 2008)

17) Amarre en argolla con Nudo Se emplea para la conexión eléctrica de diversos dispositivos eléctricos, pero principalmente donde el alambre se encuentra sometido a cierta tensión mecánica (tirones). Se usa para la conexión de dispositivos eléctricos que están provistos de un perno de conexión que se puede retirar, por ejemplo disyuntores, selectores.

Figura 17. Amarre en argolla con nudo Fuente: (Gonzalez, 2008)

B. Empalmes entre cables

Figura 15. Derivación final nudo Fuente: (Ardura)

16) Derivación de nudo doble Esta derivación se ejecuta para asegurar un buen contacto pero más que otra cosa, para darle resistencia a la tensión mecánica. La ilustración nos muestra la cantidad de espiras cortas que se harán, además de los nudos. (Esvigrocircuitos)

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Prolongación 1) Unión para prolongación-cable delgado Este empalme es utilizado cuando los cables a prolongar son de sección pequeña. Este empalme se efectúa en cables dúplex o cordón paralelo, y consiste en utilizar dos empalme western. Proceso: Pele las puntas de cada cable en forma escalonada en una longitud igual a 20 veces su diámetro (figura 2). Estos cortes en ambos conductores deben quedar exactamente iguales. Enfrente ambos conductores de tal manera que queden como la figura 3. Inicie el arrollamiento de los dos conductores de la parte superior. Refuerza primero los hilos de cada conductor. Cruce los conductores de la parte superior de la unión de tal manera que queden como lo muestra la figura 4. Inicie el arrollamiento con los dedos de la misma forma como lo hizo con el empalme en alambre. Tome los otros dos conductores de abajo y realice con ellos la misma operación anterior, hasta que quede el empalme como lo muestra la figura 5.

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Figura 18. Prolongación cable delgado Fuente: (Ardura)

El empalme de la figura 19 se efectúa en un cable sencillo con western largo. Por lo tanto esta unión es utilizada con cable y alambres.

Figura 19. Empalme western largo con cable Fuente: (Ardura)

El empalme de la figura 20 se efectúa cuando los hilos que componen el cable son medianamente gruesos. Consiste en entrelazar ambos conductores enrollado los hilos sobre sí mismo hasta que pueden como lo indica la figura. Pele las puntas de cada cable en una longitud igual a 20 veces su diámetro. Ate un alambre fino en el centro de la longitud pelada en cada cable. La distancia del aislamiento a pelar es de 20 veces el diámetro del cable (Figura 2). Destuerza y enderece los alambres hasta la atadura y límpielos con el lomo del cuchillo (Figura 3). Corte el alambre central de cada uno de los cables, junto a la atadura. Arrolle los alambres. Quite la atadura de uno de los cables. Enfrente los cables, entrecruzando los alambres abiertos y comience a arrollar haciendo espiras en sentido contrario al tranzado del cable del que quitó la atadura (Figura 4). Quite la otra atadura y arrolle los alambres del otro lado, igual que el anterior. (Figura 5). Afirme los arrollamientos con alicates y remate los extremos de los alambres hasta que queden como en la figura 6.

Figura 21. Derivación en cable Fuente: (Segura, 2018)

C. Empalmes entre cables y alambres 1) Derivación entre conductores gruesos Este empalme consiste en unir por medio de un alambre delgado el conductor derivado y el conductor principal. El empalme debe efectuarse de esta forma a causa de la dificultad que presenta el alambre a ser enrollado en el cable debido a su grosor. Proceso: Tome el conductor principal y marque en la zona a conectar una distancia de 10 cm. Doble el alambre a derivar en forma de L a una distancia de 3,5 a 4 cm como lo indica la figura 3. Aliste un trozo de alambre de cobre del Nº 18 para efectuar el enrollado. Coloque el conductor derivado junto al principal e inicie el arrollamiento con el conductor Nº 18, comenzando desde un extremo, pasando luego por el centro de los conductores, hasta finalizar en el otro extremo, como lo muestra la figura 1.

Figura 20. Prolongación con cable grueso Fuente: (SENA, 2014)

Derivación 2) Derivación en cable Para hacer este empalme se separan en dos grupos los hilos que componen el cable de la línea de derivación, haciéndolos girar a continuación un grupo en un sentido y el otro en sentido contrario sobre el conductor principal, con lo que obtendrá un empalme como el que se ilustra a continuación. Empalmes eléctricos

Figura 22. Derivación entre conductores gruesos Fuente: (Docplayer, 2014)

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2) Conexión final entre un cable y un alambre. Unión tipo alambre doblado Este tipo de empalme se utiliza cuando se realiza la conexión final entre los dos conductores. Como en el caso de la conexión interna que llevan algunos artefactos eléctricos. También es muy utilizado cuando se desean unir dos alambres de diferente sección como por ejemplo un alambre numero 8 (8.33𝑚𝑚2 ) y uno número 16 (1.30𝑚𝑚2 ), donde el alambre grueso va doblado sobre el arrollamiento del delgado. Proceso: El proceso para este empalme es muy sencillo. Pele los extremos de los conductores a empalmar una distancia de 3 a 4 cm. (Figura 2). Segundo paso: Enrolle el cable un poco antes de la mitad de la punta del alambre (Figura 3). Doble la punta del alambre sobre las vueltas de cable, apretándola con los alicates, como lo muestra la figura 1. (Gonzalez, 2008)

Figura 25. Empalme de doble torsión. (Barrero Sánchez)

Para la elaboración de este empalme se debe tener especial cuidado para no rayarlos por la fuerza aplicada con las pinzas y tratando de dejar el mismo número de vueltas en cada lado.

Figura 26. Empalme de doble torsión realizado durante la práctica.

V. CONCLUSIONES Los empalmes tienen mucha importancia en las instalaciones eléctricas debido a que en gran parte determinan el buen funcionamiento, calidad y presentación de una instalación.

Figura 23. Unión tipo alambre doblado Fuente: (SENA, 2014)

D. Uniones mediante conectores Conector opresor Conector o Regleta

Un empalme mal realizado, puede dar origen a un contacto deficiente que ocasiona calentamiento entre los conductores y si la instalación está en mal estado o hay gases en el ambiente puede ocasionar un incendio. Previo a la instalación es importante conocer muy bien las muy diversas clases de empalmes y la manera correcta de ejecutarlos, a cualquier nivel de tensión. VI. REFERENCIAS

Conexiones soldables

Figura 23. Principales uniones con conectores Fuente: (López, 2003)

IV. PRÁCTICA A. Materiales - Pinzas - Cortafrío - Alambre AWG color rojo No 14 - Alambre AWG color Verde No 14 - Alambre AWG color Negro No 14 - Regleta de conexión - Tabla B. Procedimiento Ejercicio 2. EJERCICIO DE EMPALME DE DOBLE TORSIÓN

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Docplayer. (2014). Recuperado el 2018, de https://docplayer.es/72968014-A-amarres-yderivaciones.html Agniotto. (2009). Scribd. Recuperado el 2018, de https://es.pdfcoke.com/doc/23442215/AMARRES-YEMPALMES Ardura, A. (s.f.). ESCUELA SECUNDARIA TECNICA No 8. Recuperado el 2018, de GUILLERMO GONZALEZ CAMARENA: https://sdf967728d7c0415e.jimcontent.com/downloa d/version/.../prac-8%20-1.pdf Arellano. (2011). Scribd. Recuperado el 2018, de https://es.pdfcoke.com/doc/57147906/Empalmesamarres-para-media-y-baja-tension Barrero Sánchez, F. H. (s.f.). Fusagasugá. Esvigrocircuitos. (s.f.). Esvigrocircuitos. Recuperado el 2018, de http://files.esvigrocircuitos.webnode.mx/2000000453ab833da62/Conexiones%20El%C3%A9ctricas.pdf Faradayos. (2013). Faradayos. Recuperado el 2018, de http://faradayos.blogspot.com/2013/12/empalmescables-electricos-derivacion-cola-rataprolongacion.html Gonzalez, O. (5 de Agosto de 2008). Electricidad-okar. Recuperado el 2018, de http://electricidadokar.blogspot.com/2008/08/taller-elaboracion-deempalmes-entre.html

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