Manteniment bàsic de les instal·lacions d’edificis

Un corrent elèctric és el moviment d'electrons per un conductor. En aquest sentit, tots els cossos tendeixen a buscar l'estat neutre (igualtat de càrregues); per tant, si es posen en contacte dos cossos, l'un carregat amb un excés d'electrons (+) i l'altre amb dèficit (-), s'establirà entre ells un intercanvi d'electrons fins que s'igualin elèctricament.

Un circuit elèctric és el camí a través del qual circula un corrent elèctric (es mouen els electrons). En aquest cas, per facilitar-ne la comprensió, s'estableix una similitud entre el circuit hidràulic i el circuit elèctric.

En la imatge anterior podem observar que, com a conseqüència de la diferència d’alçades del circuit hidràulic, l'aigua té un recorregut descendent, amb un cabal subjecte al gruix de la canonada (resistència del circuit). De la mateixa manera que, en el circuit elèctric, és la font de corrent (la pila) qui proporciona aquesta diferència d’alçada (voltatge), i els electrons es mouen pel circuit en funció de la resistència d’aquest.

En aquest cas, cal ressaltar que el moviment dels electrons produeix un treball, que la bombeta transforma en llum.

En tots els circuits elèctrics es posen de manifest unes magnituds elèctriques, de les quals destacarem les següents:

Tensió elèctrica o voltatge (U). És el desnivell elèctric existent entre dos punts d'un circuit. La seva unitat és el volt (V), que es representa per la lletra U i es mesura amb un aparell anomenat voltímetre.

Intensitat de corrent elèctric (I). És la quantitat d'electricitat que es desplaça per un conductor en la unitat de temps (1 s). La unitat d'intensitat elèctrica és l'ampere (A) i es mesura emprant un amperímetre.

Resistència elèctrica (R). És la dificultat que presenta un material al pas del corrent elèctric. Es representa per la lletra R i la seva unitat és l'ohm (Ω).

La llei d'Ohm. Estableix la relació matemàtica que hi ha entre el corrent elèctric que circula per un conductor, la seva resistència i la diferència de potencial existent, de manera que s'estableix l’expressió següent:

A partir de l’expressió anterior es dedueix que en un circuit elèctric, si coneixem dues de les tres magnituds principals, sempre podem calcular la que ens falta. Una manera de recordar les relacions de la llei d’Ohm és a través d’un esquema triangular en què, tapant la magnitud desconeguda, trobem la manera d’operar per calcular-la. Potència elèctrica (P). És la quantitat de treball desenvolupat. En un circuit elèctric, és igual al producte de la tensió per la intensitat de corrent. La seva unitat és el watt (W); també són força comuns els seus múltiples kW i MW. Aquesta magnitud s’utilitza per descriure o seleccionar qualsevol aparell elèctric i es representa amb la fórmula següent:

Energia elèctrica. És el treball desenvolupat en un circuit elèctric durant un temps determinat. La seva unitat és el joule (J), tot i que en termes elèctrics és més habitual expressar-la en Wh o kWh, com en els comptadors elèctrics, i es representa amb la fórmula següent:

En funció de la font generadora, trobem diferents tipus de corrent, de manera que l’energia elèctrica pot ser:

• Corrent continu (CC, o DC en anglès): fa referència a un flux continu de corrent entre dos punts de diferent potencial (voltatge) que no canvia de sentit amb el temps. Aquest tipus de corrent, habitualment, és generat per piles o bateries.

• Corrent altern (CA, o AC en anglès): canvia de sentit amb el temps. Aquest canvi de sentit de la circulació del corrent és degut al fet que el corrent altern es produeix habitualment per mitjà d’alternadors, que canvien el sentit de la circulació del corrent a raó de les revolucions de gir de l’alternador; així varia la tensió entre els dos pols en forma d'ona sinusoidal, que es representa de la manera següent:

El tipus de corrent altern és el més habitual perquè és el més fàcil de generar i transportar; la freqüència de la xarxa elèctrica és de 50 Hz (la tensió canvia de polaritat 50 vegades per segon).

L’energia elèctrica per al consum domèstic i industrial es genera, majoritàriament, a les centrals productores d’electricitat. Aquesta energia es distribueix mitjançant una xarxa de línies elèctriques interconnectades amb els punts de consum.

El transport de l’energia elèctrica des de les centrals generadores fins als centres de distribució es realitza en:

• Alta tensió (220 kV – 380 kV) normalitzada a Espanya, que es transformarà a mitjana tensió.
• Mitjana tensió (20 kV ‒ 15 kV) en les subestacions transformadores o centres de distribució d’energia elèctrica. Aquests centres distribueixen l’energia elèctrica mitjançat una xarxa elèctrica de mitjana tensió, que posteriorment es transforma a baixa tensió.
• Baixa tensió (<1000 V), que pot ser monofàsica, amb una tensió de 230 V i una potència màxima de 15 kW, o trifàsica, amb una tensió de 400 V.

Una instal·lació elèctrica interior (edifici) comença amb el quadre de comptadors, en el qual s’ubicarà la connexió de servei amb els fusibles de protecció de la línia. En alguns casos també s’inclouen els comptadors de companyia. Des d’aquí, la instal·lació passa pel quadre general de distribució i es ramifica fins a tots els punts de consum.

Cada subministrament elèctric disposa d’un quadre de distribució elèctrica general, situat habitualment al costat de la porta d’accés a l’edifici o la zona que s’ha de protegir, on s’ubicaran els elements de protecció elèctrica de tota la instal·lació interior.

Reglamentàriament, totes les instal·lacions elèctriques hauran d’incorporar dispositius de protecció i comandament que permetin la connexió i la desconnexió de parts de la instal·lació per impedir defectes de funcionament o perill per a les persones, així com l’aïllament de zones per realitzar operacions de manteniment, inspecció o substitució d'elements de la instal·lació en condicions segures.

Com a dispositius de protecció més significatius, podem identificar els següents:

La manipulació de circuits elèctrics pot ser perillosa per a les persones. Els principals perills d’electrocució poden tenir diverses causes, tal com mostra la imatge següent:

Una instal·lació elèctrica està formada per diversos elements que, en conjunt, permeten la conducció i gestió de l’electricitat. En aquest sentit, descriurem els elements més significatius de les instal·lacions elèctriques.

Les instal·lacions elèctriques poden anar encastades o vistes per la superfície; en tot cas, totes les conduccions elèctriques han d’anar aïllades i protegides mecànicament per tubs, canals o safates que garanteixin un cert grau de protecció mecànica i, en alguns casos, l’estanquitat de les instal·lacions elèctriques.

Per a la correcta instal·lació de línies de distribució elèctrica, és necessari tenir en compte que:

• El traçat de les línies seguirà camins verticals o horitzontals.
• Es respectaran les distàncies i cotes màximes establertes (que s’indiquen a la imatge següent).
• Les connexions i derivacions sempre es faran en caixes de connexions.
• Els trams rectes de línia no excediran de 15 m sense caixa de derivacions.

Aquests elements són la base del transport de l’energia i els podrem trobar, bàsicament, fabricats en coure o alumini, encara que, per a les instal·lacions interiors d’edificis, els més habituals seran els conductors de coure amb un format flexible. També existeixen en el mercat conductors rígids, molt poc utilitzats en les instal·lacions interiors d’edificis.

A més, aquests conductors poden ser:

• Unifilar: un sol conductor.
• Multifilar: s’agrupen diversos conductors en un mateix encapsulat.

L’aïllament dels conductors presenta una coloració que servirà per identificar-ne la funcionalitat en la instal·lació.

Els endolls, interruptors, commutadors, polsadors o encreuaments de les instal·lacions elèctriques s'anomenen mecanismes elèctrics i poden ser encastats, de superfície, lliures o, fins i tot, endollables.

A continuació, presentarem una taula en què es recull els mecanismes de connexió i maniobra bàsica més significatius en les instal·lacions elèctriques d’edificis.

Per a la substitució o instal·lació d’un mecanisme elèctric (interruptor, commutador, endoll, etc.), serà necessari conèixer-ne la funcionalitat i l’esquema de principi per tal de realitzar correctament la connexió elèctrica.

L'interruptor és un mecanisme de maniobra que actua sobre un receptor, en aquest cas una làmpada, a la qual donarà pas del corrent provinent de la caixa de derivació.

Aquest mecanisme d’actuació disposarà dels següents elements connectats entre si:

• El caixetí, on es connectarà l'interruptor. Haurà de disposar d’un tub o canal que el connecti a una caixa de derivació.

• De la caixa de derivació ha de sortir un tub o canal cap al receptor (la làmpada).

• Des del caixetí de l'interruptor surten dos cables: un, de color negre, està connectat a la línia de fase (color marró) de la caixa de derivació (cable mínim d’1,5 mm2). Un altre, de color gris o negre, està connectat a través de la caixa de derivació a la làmpada.

• Des de la làmpada anirà un cable de color blau (neutre) fins a la caixa de derivació, on es connecta, en la regleta de connexió corresponent, al neutre (cable mínim d’1,5 mm2).

• També haurà de sortir de la làmpada un altre cable de color groc i verd (de presa de terra) fins a la regleta de connexió de terra de la caixa de derivació.

Per a la substitució o instal·lació d’un mecanisme elèctric (interruptor, commutador, endoll, etc.), serà necessari conèixer la seva funcionalitat i l’esquema de principi d’aquest element per tal de realitzar la connexió elèctrica correctament.

L’endoll (presa de corrent) consta de dos elements: clavilles i endolls, que es connecten entre ells per establir una connexió elèctrica que permet el pas del corrent elèctric fins a un receptor.

Habitualment, l’endoll és l’element fix de la instal·lació elèctrica, que estarà connectat a la línia per mitjà de la caixa de derivació. Alhora, aquest element permet l’acoblament de les clavilles aèries d’un receptor.

L’endoll disposarà dels següents elements connectats entre si:

• Caixetí: és on es connectarà l'interruptor i haurà d’estar unit amb un tub o canal a una caixa de derivació.

• Cables: des del caixetí de l'endoll surten tres cables (mínim de 2,5 mm²): un de color marró, un altre de color blau (neutre) i un de color groc i verd (de presa de terra); tots ells s’hauran de connectar a la línia d’alimentació elèctrica per mitjà de la caixa de derivació.

• En cas de muntar diversos endolls sobre la mateixa caixa de derivació, aquests es connectaran en paral·lel entre si, tal com mostra la imatge anterior.