Electricidad Industrial

Electricidad Industrial

Informacin general del curso

El alumno conocer y entender los sistemas de energa elctrica, sus tipos de trasporte y

distribucin, as como principales especificaciones tcnicas de trasformadores, sus sistemas de

conexin (delta y estrella) y toma a tierra. Finalmente, identificar los tipos de dispositivos de

maniobra y proteccin requeridos en ste tipo de instalaciones, as como los instrumentos de

medicin utilizados para medir voltaje de desfasamiento y factor de potencia.

Por otra parte, ser capaz de identificar sistemas bsicos de control usados para manejar los

diversos tipos de dispositivos elctricos, para la correcta manipulacin y control de motores

elctricos de corriente alterna (C.A) y motores de corriente directa (C.D).

Por ltimo, el participante aprender los conocimientos bsicos de seguridad para operar

mquinas de soldadura.

Objetivo del curso

Es proporcionar al participante bases tericas y prcticas requeridas en electricidad industrial con

el objetivo de realizar actividades diarias de mantenimiento de una manera correcta.

Adems, los conocimientos adquiridos por el aspirante, le sern de gran ayuda para resolver

situaciones relacionadas a mantenimiento, e identificar reas de oportunidad, pudiendo ser

participe en proyectos que conllevan a la mejora continua.

ndice

Unidad 1

Generacin de energa

Tema 1.1.1

Tipos de centrales elctricas

Central termoelctrica.1

Central hidroelctrica..2

Central elica....3

Central solar fotovoltaica4

Unidad 2

Lneas de trasmisin de energa

Tema 2.1.1


Componentes bsicos de un sistema elctrico ..6

Caractersticas del sistema elctrico

Nmero de fases..6

Tensin de servicio.....6

Tema 2.2.1

Redes elctricas

Redes elctricas de trasporte7

Redes elctricas de distribucin7

Tema 2.3.1

Estaciones trasformadoras

Estacin trasformadora elevadora y reductora...7

Tema 2.4.1

Elementos bsicos de lneas de trasmisin de energa

Conductores elctricos...8

Aisladores..9

Soportes o estructuras..11

Tema 2.5.1

Anlisis de sistemas y redes de distribucin

Introduccin....13

Tema 2.5.2

Elementos para el diseo de los sistemas de distribucin

Arreglos de los sistemas de distribucin ..13

Arreglos en lazo.14

Tema 2.5.3

Consideraciones de diseo para sistemas primarios

Definicin.15

Tema 2.6.1

Clculo de seccin de lneas elctricas

Especificacin de frmulas..15

Resolucin de problemas.16

Ejercicios propuestos19

Unidad 3

Fusibles e interruptores de potencia

Tema 3.1.1

Fusibles de potencia

Caractersticas tcnicas...20

Tipos de fusibles20

Tema 3.2.1

Interruptores de potencia

Caractersticas tcnicas...21

Tipos de interruptores...21

Unidad 4

Secuencmetro y factormetro

Tema 4.1.1

Cuidados y lecturas de instrumentos

Conceptos bsicos....24

Tema 4.2.1

Indicador de secuencia de fases

Tipos de secuencmetros.25

Instrucciones de uso.....25

Tipos de conexiones.25

Tema 4.3.1

Factormetro

Conexiones bsicas..26

Unidad 5

Transformadores

Tema 5.1.1

Transformadores

Especificaciones tcnicas.28

Tema 5.2.1

Sistemas a tierra en subestaciones elctricas

Falla a tierra....30

Tema 5.3.1

Clculo simplificado de trasformadores de potencia


Resolucin de problemas.33

Ejercicios propuestos34

Tema 5.4.1

Tipos de conexiones para trasformadores trifsicos

Conexin delta - delta...35

Conexin estrella - estrella...36

Conexin delta estrella..36

Conexin estrella delta..37

Unidad 6

Rels temporizados

Tema 6.1.1

Rels temporizados

Caractersticas38

Tema 6.1.2

Los temporizadores segn su forma de accionamiento

ON DELAY..38

OFF DELAY38

Tema 6.2.1

Tipos de rels temporizados

Temporizadores neumticos39

Temporizadores electrnicos...39

Relojes horario...39

Unidad 7

Distribucin y control de motores elctricos

Tema 7.1.1

Dispositivos de distribucin de lneas elctricas

Centros de carga40

Tableros de fuerza....41

Tema 7.2.1

Conceptos bsicos de control

Arranque y paro.42

Tipos de controles.42

Tema 7.2.2

Dispositivos de control

Desconectadores...43

Interruptores termomagnticos43

Estacin de botones..43

Rels temporizados...44

Relevadores de control.44

Contactores magnticos...45

Tipos de switches..45

Tema 7.3.1

Diagramas bsicos de control elctrico para motores

Arranque y paro de motores a pleno voltaje.....46

Tema 7.4.1

Arranque de motores a voltaje reducido

Arrancador estrella delta.................47

Clculo bsico48

Arrancador con autotransformador.49

Arrancador para motor de induccin en anillos rozantes49

Unidad 8

Mquinas de soldadura

Introduccin

Definiciones....51

Tema 8.1.1

Trminos de seguridad


Tema 8.1.2

Elementos de proteccin personal

Equipo de seguridad bsico.......51

Tema 8.1.3

Conceptos elctricos de operacin

Tipos de voltaje y corriente..52

Polaridad y circuitos con corriente..53

1

Unidad 1

Generacin de energa

Introduccin

La generacin de energa elctrica consiste en

transformar alguna clase de energa; qumica,

cintica, trmica o lumnica, entre otras, en energa

elctrica. Para generarla, se recurre a instalaciones

denominadas centrales elctricas, las cuales ejecutan

alguna de las transformaciones citadas.

La generacin elctrica se realiza, bsicamente,

mediante un generador; si bien, stos no difieren

entre s, y en cuanto a su principio de funcionamiento

varan en funcin a la forma en que se accionan. En

otras palabras, difiere en qu fuente de energa

primaria utiliza para convertir la energa contenida en

ella, en energa elctrica.

Dependiendo de la fuente primaria de energa

utilizada, las centrales generadoras se clasifican de la

siguiente manera:

A) Termoelctrica

B) Hidroelctrica

C) Elicas

D) Fotovoltaicas

Imagen 1.1

Generacin, trasporte y distribucin de los tipos de energa

elctrica

Tema 1.1.1

Tipos de centrales elctricas

Central termoelctrica

Es una instalacin empleada para la generacin de

energa elctrica, a partir de la energa liberada en

forma de calor mediante la combustin de algn

combustible fsil como: petrleo, carbn o gas

natural, en una caldera diseada a tal efecto. ste

calor es empleado por un ciclo termodinmico

convencional para mover un generador y producir

energa elctrica.

Imagen 1.2

Estructura de una central termoelctrica

Ventajas

A) Son las centrales ms econmicas teniendo

en cuenta por megavatio instalado.

Especialmente las de carbn, debido a la

simplicidad.

B) La gran cantidad de energa trmica

generada, en las ms eficientes, al menos el

50% del total de energa consumida podra

emplearse como energa residual para

calentar o incluso refrigerar edificios mediante

una red de distribucin.

2

Desventajas

A) El uso de combustibles genera emisiones de

gases de efecto invernadero y, en algunos

casos de lluvia acida a la atmosfera.

B) Los combustibles fsiles son una fuente de

energa finita, por lo tanto, su uso est

limitado por la disponibilidad de las reservas

y/o por su rentabilidad econmica.

C) Afectan esencialmente a los ecosistemas

fluviales cuando la refrigeracin se hace

mediante agua de ro.

Central hidroelctrica

Aprovechan la energa potencial gravitacional que

poseen de la masa de agua de un cauce natural en

virtud de un desnivel.

El agua en su cada entre dos niveles del cauce se

hace pasar por una turbina hidrulica, la cual trasmite

la energa a un generador donde se trasforma en

energa elctrica.

Imagen 1.3

Estructura de una central hidroelctrica

Principales caractersticas

Las dos caractersticas principales de una central

hidroelctrica, desde el punto de vista de capacidad

de generacin de electricidad, son las siguientes:

Caractersticas

A) Potencia: est en funcin del desnivel

existente entre el nivel medio de embalse y el

nivel medio de las aguas, por debajo de la

central, y del caudal mximo turbinable,

adems de las caractersticas de las turbinas

y generadores usados en la trasformacin.

B) Energa: garantizada en un lapso de tiempo

determinado, generalmente un ao, est en

funcin del volumen til del embalse, y de la

potencia instalada.

Ventajas

A) No requieren combustible, sino que usan una

forma renovable de energa.

B) Es limpia, ya que no contamina el aire ni el

agua.

C) A menudo puede combinarse con otros

beneficios como: riego, proteccin contra

inundaciones, suministro de agua, caminos,

navegacin, y an ornamentacin del terreno

y turismo.

D) Los costos de mantenimiento y explotacin

son bajos.

E) La turbina hidrulica es una mquina sencilla,

eficiente y segura, ya que puede ponerse en

marcha y detenerse con rapidez.

Desventajas

Contra stas ventajas deben sealarse ciertas

desventajas:

A) Los costos de capital por kilovatio instalado

son con frecuencia muy altos.

B) La construccin lleva, por lo comn, largo

tiempo en comparacin con la de las

centrales termoelctrica.

C) La disponibilidad de energa puede fluctuar

de estacin en estacin y de ao en ao.

3

Central elica

El viento incide sobre las palas del aerogenerador y lo

hace girar, ste movimiento de rotacin se transmite

al generador a travs de un sistema multiplicador de

velocidad. El generador producir corriente elctrica

que se deriva hasta las lneas de transporte.

Imagen 1.4

Estructura de una central elica

Las mquinas elicas encargadas de ste fin se

llaman aerogeneradores, aeroturbinas o turbinas

elicas. En definitiva, los aerogeneradores

transforman la energa mecnica del viento en

energa elctrica.

Estructura de una turbina elica

Los elementos que conforman sta mquina elica

son los siguientes:

Torre

Es el elemento de sujecin, y el que sita el rotor y

los mecanismos que lo acompaan a la altura idnea.

En su base est generalmente el armario elctrico, a

travs del cual se acta sobre los elementos de

generacin, y que alberga todo el sistema de

cableado que proviene de la gndola, as como el

transformador que eleva la tensin.

Sistema hidrulico

Utilizado para restaurar los frenos aerodinmicos del

aerogenerador.

Rotor

Es el elemento que capta la energa del viento y la

transforma en energa mecnica. A su vez, el rotor se

compone de 3 partes fundamentales: las palas

(capturan la energa contenida en el viento), el eje

(transmite el movimiento giratorio de las palas al

aerogenerador) y el buje (fija las palas al eje de baja

velocidad).

Las palas son los elementos ms importantes, debido

a que reciben la fuerza del viento y se mueven

gracias a su diseo aerodinmico.

Gndola

Es la estructura en la que se resguardan los

elementos bsicos de transformacin de la energa,

es decir: multiplicador, eje del rotor, generador y

sistemas auxiliares.

Multiplicador

Es un elemento conectado al rotor que multiplica la

velocidad de rotacin del eje (unas 50 veces) para

alcanzar el elevado nmero de revoluciones que

necesitan las dinamos y los alternadores. Dentro de

los multiplicadores se distinguen dos tipos: los de

poleas dentadas y los de engranaje.

Mecanismo de orientacin

Activado por el controlador electrnico que vigila la

direccin del viento utilizando la veleta. Normalmente,

la turbina slo se orientar unos pocos grados cada

vez, cuando el viento cambia de direccin.

Imagen 1.5

Estructura de una turbina elica

4

Eje de alta velocidad

Gira aproximadamente a 1,500 revoluciones por

minuto (r.p.m.), lo que permite el funcionamiento del

generador elctrico. Est equipado con un freno de

disco mecnico de emergencia. El freno mecnico se

utiliza en caso de fallo del freno aerodinmico, o

durante las labores de mantenimiento de la turbina.

Generador

La funcin del generador es transformar la energa

mecnica en energa elctrica. En funcin de la

potencia del aerogenerador se utilizan dinamos (son

generadores de corriente continua y se usan en

aerogeneradores de pequea potencia que

almacenan la energa elctrica en bateras). La

potencia mxima suele estar entre 500 y 4,000

kilovatios (kW).

Controlador electrnico

Tiene un ordenador que continuamente monitoriza las

condiciones del aerogenerador y que controla el

mecanismo de orientacin. En caso de cualquier

disfuncin, como por ejemplo; un sobrecalentamiento

en el multiplicador o en el generador,

automticamente parar el aerogenerador.

Unidad de refrigeracin

Contiene un ventilador elctrico utilizado para enfriar

el generador. Adems, contiene una unidad de

refrigeracin de aceite empleada para enfriar el aceite

del multiplicador.

Aplicaciones

A) Energa mecnica: bombeo de agua y riego.

B) Energa elctrica: aplicacin ms frecuente,

pero que obliga a su almacenamiento a la

interconexin del sistema de generacin

autnomo con la red de distribucin elctrica.

Ventajas

A) Es una energa limpia, no emite residuos.

B) Reduce el consumo de combustibles fsiles,

por lo que contribuye a evitar el efecto

invernadero y la lluvia acida, es decir, reduce

el cambio climtico.

C) Es gratuita e inagotable.

Desventajas

A) La produccin de energa es irregular,

depende del viento, su velocidad y duracin.

La instalacin solo puede realizarse en zonas

de vientos fuertes y regulares. El terreno no

puede ser muy abrupto.

B) Contaminacin acstica y visual.

Central solar fotovoltaica

El elemento bsico de una central fotovoltaica es el

conjunto de clulas fotovoltaicas que captan la

energa solar, transformndola en corriente elctrica

continua mediante el efecto fotoelctrico.

Partes del sistema

1) Paneles solares de silicio.

2) Torre meteorolgica.

3) Unidad de monitorizacin.

4) Sala de control.

5) Sala de potencia.

6) Armario de corriente continua.

7) Inversores

En la siguiente pgina se puede observar, mediante

la imagen 1.6 la posicin de cada uno de los

elementos que conforman la estructura central

fotovoltaica, sto ser identificado de acuerdo a su

previa numeracin.

5

Imagen 1.6

Estructura de una central fotovoltaica

(1). Lgicamente, la produccin de electricidad de

dichas clulas dependen de las condiciones

meteorolgicas existentes en cada momento,

fundamentalmente de la insolacin. Dichas

condiciones son medidas y analizadas con la ayuda

de una torre meteorolgica (2).

Como la energa elctrica que circula por la red de

trasporte lo hace en forma de corriente alterna, la

corriente continua generada en los paneles solares

debe ser trasformada a corriente alterna. Por lo tanto,

es conducida primeramente a un armario de corriente

continua (4), para ser convertida en corriente alterna

por medio de un inversor (5) y ser finalmente

trasportada a un armario de corriente alterna (6).

Posteriormente, la energa elctrica producida pasa

por un centro de trasformacin (7) donde se adapta a

las condiciones de intensidad y tensin de las lneas

de trasporte (8) para su utilizacin en los centros de

consumo.

El funcionamiento de todos los equipos de la central

se supervisa desde la sala de control (3), en la que

recibe informacin de los distintos sistemas de la

instalacin: torre meteorolgica, inversor, armarios de

corriente alterna y continua, centro de transformacin,

etc.

Aplicaciones

A) Aplicaciones remotas: lugares donde solo se

prev un solo consumo de electricidad

(repetidores de radio y televisin, radiofaros,

etc.) y en los que es necesario una

acumulacin a base de bateras.

B) Usos rurales: instalaciones aisladas de la red

general que no suelen requerir acumulacin.

C) Autogeneracin: centros de consumo

conectados a la red, utilizando la energa

solar como base y la de la red como

complemento.

Ventajas

A) Energa limpia, no emite ningn tipo de

residuo.

B) Se pueden hacer mdulos de todos los

tamaos.

C) El mantenimiento es sencillo y de bajo costo.

D) Es un sistema de aprovechamiento de

energa idneo para zonas donde no llega la

electricidad.

Desventajas

A) Las instalaciones exigen una gran extensin

de suelo.

B) La radiacin solar no es uniforme, pues su

uso se limita a zonas de elevado nmero de

horas de sol al ao.

C) Los costos de las instalaciones son altos,

requieren de una gran inversin inicial.

D) Posee ciertas limitaciones con respecto al

consumo, ya que no puede utilizarse ms

energa de la acumulada en perodos donde

no haya sol.

6

Unidad 2


Tema 2.1.1


Las lneas de trasmisin de energa elctrica son

bsicamente un medio de transporte elctrico que

brinda la oportunidad de transportar potencia elctrica

a grandes distancias desde su punto de generacin.

Un sistema elctrico est compuesto por:

A) Las centrales generadoras de energa

elctrica.

B) Estaciones trasformadoras elevadoras.

C) Lneas de trasporte.

D) Estacin de distribucin.

E) Estaciones trasformadoras reductoras.

F) Redes primarias de distribucin.

G) Estaciones trasformadoras de distribucin.

H) Redes secundarias de distribucin.

Imagen 2.1

Esquema bsico de generacin y trasporte de energa

Subsistema de produccin

Lo constituyen, el conjunto de todas las centrales

generadoras de energa elctrica, cuyo objetivo es

generar la potencia elctrica requerida.

Subsistema de trasporte

Se inicia en las estaciones trasformadoras elevadoras

de las centrales generadoras y, a travs de la lneas

de trasporte de muy alta tensin (MAT) llega a las

instalaciones de distribucin. Desde stas, la energa

elctrica se dirige a las estaciones trasformadoras

reductoras.

Subsistema de distribucin

Es el ltimo eslabn del sistema elctrico y est

formado por las redes primarias de distribucin, las

estaciones trasformadoras de distribucin y las redes

secundarias de distribucin.

Caractersticas del sistema elctrico

Las principales caractersticas del sistema elctrico

son: el nmero de fases, la tensin de servicio y la

frecuencia de red.

Nmero de fases

Los sistemas ms utilizados son los trifsicos,

mientras que los monofsicos se emplean para

instalaciones de baja tensin (BT).

Tensin de servicio

Est normalizada, tanto para el subsistema de

trasporte como para el de distribucin, stas normas

se indican en la tabla 2.1. stas tensiones

constituyen las caractersticas de mayor importancia

al momento de disear una red de distribucin.

7

Tipo Tensin de

servicio Uso

Baja tensin 127v - 240v -

400v

Produccin y

distribucin

Media Tensin 3,000v - 10,000v -

25,000v

Produccin y

distribucin

Alta Tensin 30 kV - 66 kV -

110 kV

Trasporte y

distribucin

Muy Alta Tensin 130 kV - 220 kV -

400 kV Trasporte

Tabla 2.1

Cantidad de volts de acuerdo al tipo de tensin

Tema 2.2.1

Redes elctricas

Es el conjunto de elementos y conductores que tiene

como fin la unin y la conexin de las centrales

generadoras de energa elctrica con los abonados, a

travs de las estaciones trasformadoras y de

distribucin necesarias.

Bsicamente, existen dos tipos fundamentales de

redes elctricas:

A) Redes elctrica de trasporte: consiste en

conectar la central trasformadora con las

estaciones trasformadoras reductoras

existentes por medio de lneas MAT y AT.

B) Redes elctricas de distribucin: es el

conjunto de instalaciones necesarias para

hacer llegar la energa elctrica desde las

redes de trasporte hasta los abonados.

En toda red de distribucin se distinguen dos grupos

de instalaciones, los cuales se muestran a

continuacin.

Red de reparto (red primaria)

A) Lneas areas o subterrneas de 45, 66 o

132 kV.

B) Subestaciones de trasformacin de MT BT.

Red MT y BT (red secundaria)

A) Lneas area o subestaciones de 15 20 kV.

B) Centros de trasformacin de MT / BT.

C) Lneas areas trenzadas y subterrneas de

BT.

Tema 2.3.1

Estacin trasformadora

Estacin trasformadora elevadora

Una vez generada la energa elctrica es elevada en

las estaciones elevadoras, alcanzando valores de alta

tensin (60-110 kV) en una primera etapa, y hasta

(220-440 kV) en una segunda, para ser distribuida por

grandes lneas de transporte de Muy Alta tensin. Al

llegar a las zonas cercanas a los ncleos urbanos se

reducen las tensiones de la energa elctrica,

obteniendo redes de distribucin de Media Tensin

(15-20-25-30 kV) a partir de subestaciones

repartidoras o reductoras.

Estacin trasformadora reductora

Instalacin provista de uno o varios trasformadores

reductores de media a baja tensin.

Cualquier sistema elctrico tiene una funcin

importante que consiste en distribuir la energa

elctrica a diferentes tensiones, a su vez, permite la

conexin a lneas y redes a cualquier punto que se

estime convenientemente.

Reducen las tensiones de servicio de la red de

distribucin en MT a los valores de consumo de BT.

8

Tabla 2.2

Especificacin de conductores para lneas de trasmisin de energa elctrica, segn CFE

Tema 2.4.1

Elementos bsicos de lneas de

trasmisin de energa

Una lnea de trasmisin est constituida bsicamente

por tres elementos.

A) Conductores.

B) Aisladores.

C) Soportes y estructuras.

Imagen 2.2

Elementos de trasmisin de una lnea de potencia area

Conductores

Los conductores electricos de las lneas de

trasmision, y de todas aquellas instalaciones donde

deban conducirse grandes potencias, debern estar

sujetas a los ms severos requerimientos elctricos y

mecnicos.

Por tal motivo, deben poseer alta resistencia

mecnica para soportar los esfuerzos provocados por

los cortocircuitos, los vientos, las dilataciones

trmicas, etc.; como as tambin, buena

conductividad para minimizar las sobre elevaciones

de temperatura.

Principales caractersticas

Las caractersticas ms importantes que deben

poseer los conductores elctricos son:

A) Buena resistencia mecnica.

B) Alta conductividad.

C) Bajo nivel de temperatura de servicio.

D) Confiablidad

9

Si bien, las primeras tres caractersticas pueden ser

requeridas en distinto grado, dependiendo de su

aplicacin. La confiabilidad deber ser una

caracterstica comn e ineludible, es decir, que los

conductores debern conservar las propiedades

iniciales durante toda su vida til.

Tipo de conductores electricos

A) Cobre

B) Aluminio

Tipos de calibre

Los tipos y calibres de conductores normalmente

usados en las lneas de transmisin son los

siguientes:

A) Para 400 KV: ACSR 1113 KCM.

B) Para 230 KV: ACSR 900 KCM, ACSR 795

KCM, ACSR 1113 KCM.

C) Para 115 KV: ACSR 477 KCM, ACSR 795

KCM.

Aisladores

Los aisladores dentro de las lneas de trasmisin

realizan dos funciones bsicas:

A) Funcin elctrica: deben evitar la derivacin

de la corriente de la lnea hacia tierra.

B) Funcin mecnica: sujetar mecnicamente

a los conductores a las estructuras que los

soportan.

Al seleccionar un tipo de aislador, es necesario tomar

en cuenta las caractersticas elctricas y mecnicas

del mismo.

Exigencias elctricas

Un aislador o una cadena de aisladores estn

sometidos permanentemente a la tensin entre fase y

tierra del sistema, o tensin compuesta, sto quiere

decir, entre fases.

Es necesario vigilar que stas tensiones puedan ser

soportadas permanentemente por los aislantes, an

en el estado ms desfavorable (contaminacin)

determinado en cada caso por las condiciones

atmosfricas y el medio ambiente local.

En fin, se debe de tomar en cuenta las frecuencias de

las tormentas, ya que los rayos que alcanzan lneas,

torres o conductores, someten stos aislantes a

sobretensiones de elevacin bastante rpidas como

para provocar la perforacin de algunos aisladores, y

de amplitud suficiente para provocar el salto.

Grado de aislamiento

Un valor de tensin elctrica (diferencia de potencial)

de una magnitud muy elevada puede provocar:

A) El salto en el aislador: es una excitacin en

el aire circundante entre las dos piezas

conductoras.

B) La perforacin del aislador: por una

excitacin a travs del dielctrico del material

que constituye el aislante.

Para establecer la especificacin de los aisladores, se

suele utilizar el grado de aislamiento. El grado de

aislamiento se define como la relacin entre la

longitud del camino de fuga de un aislador (o una

cadena total), y la tensin de fase. Siendo la longitud

de fuga, la distancia que se mide sobre la superficie

del aislador, de menor camino para la corriente de

fuga.

Valores tpicos del grado de aislamiento

Tipo de contaminacin Lmites

Fuerte 4.42 - 5.36 cm/kV

Ligera 2.64 - 3.33 cm/kV

Tabla 2.3

Exigencias mecnicas

Las tensiones mecnicas aplicadas a los aisladores

se deben esencialmente a los conductores.

10

stas varan continuamente, pues depende de las

caractersticas del viento, la cantidad de depsito

soportado por los cables (nieve, hielo, escarcha, etc.)

y sobre todo los anclajes de la tensin de los

conductores, y posteriormente su temperatura.

Por otra parte, los sitios donde se instalan los

aisladores son sometidos a actos vandlicos (tiros

con armas, proyectiles ptreos o metlicos arrojados),

lo cual implica una cierta resistencia al impacto.

Tipos de clasificacin

Los aisladores se pueden clasificar desde diferentes

puntos de vista, stos pueden ser: material elegido

para su manufactura: aisladores de vidrio, porcelana

o plstico. Segn su uso: aisladores de intemperie,

de recintos cubiertos, de suspensin, de amarre, as

tambin como aisladores de apoyo. Adems, se

diferencian entre aisladores de corriente continua y

alterna.

Aisladores de porcelana

Aislador tipo alfiler

Es un aislador formado por uno o varios faldones que

se montan rgidamente en un vstago roscado

llamado alfiler con el cual forma un conjunto

desmontable.

Su principal uso es aislar conductores elctricos en

lneas areas de redes de distribucin de energa de

23 - 34.5 kV.

Imagen 2.3

Aislador tipo alfiler

Aislador tipo poste lnea

Es un aislador formado por una pieza de porcelana

unidad con una base metlica, formando un

ensamble rgido con el cual se forma un conjunto

desmontable

Su uso principal es aislar lneas areas de redes de

distribucin en zonas de alta incidencia de descargas

atmosfricas.

Imagen 2.4

Aislador tipo poste lnea

Caractersticas

Dentro de las caractersticas ms importantes de los

aisladores fabricados con porcelana son las

siguientes:

A) Porosidad cero, es decir, completamente

impermeable.

B) Alta resistencia dielctrica y mecnica.

C) Alta resistencia a la intemperie.

D) Resistencia a la accin de los rayos

ultravioleta.

Aisladores de vidrio

El aislador de vidrio soporta los cambios bruscos de

temperatura. Denota, adems una elevada

resistencia a los impactos, as sean provocado por

proyectiles.

La aparicin de cualquier fisura provoca la inmediata

destruccin de la falda, quedando, sin embargo, las

piezas metlicas unidas entre s, en vista de lo cual

no hay cada del conductor.

11

Imagen 2.5

Aislador de vidrio tipo suspensin

Caractersticas

Dentro de las caractersticas ms importantes de los

aisladores fabricados con vidrio templado son las

siguientes:

A) Bajo envejecimiento, an cuando el aislador

est sometido a grandes cargas mecnicas.

B) La resistencia dielctrica es muy alta, debido

a la homogeneidad del vidrio.

C) No es necesario suspender el servicio en la

lnea para realizar su inspeccin

Su mayor ventaja con respecto a las otras dos

categoras (cermica y polimricos) es que un

aislador de vidrio, con su campana dielctrica

completa, es siempre un aislador sano.

sto facilita la inspeccin de las lneas elctricas a las

cuadrillas de mantenimiento, pues en caso de rotura

de la pieza de vidrio por algn incidente, el aislador

se deshace en pequeos trozos y el mun conserva

la resistencia mecnica, evitando la cada de la lnea

Aisladores de plstico

A los aisladores de plstico se le ha venido

encontrando una aplicacin cada vez mayor en las

instalaciones de alta tensin bajo techo, debido a las

ventajas que presentan frente a los aisladores de

porcelana y vidrio.

Imagen 2.6

Aisladores del tipo compuesto

Principales ventajas

A) Mayor libertad y facilidad en el acabado final

del aislador, permitiendo adems el vaciado

simultneo de piezas metlicas.

A) Mejor comportamiento elstico y mayor

resistencia contra impactos mecnicos.

B) Peso reducido, y elevada resistencia

dielctrica.

Soportes o estructuras

La funcin de los soportes es mantener a los

conductores alejados entre s, con el objetivo de

evitar arcos entre los mismos. stos soportes deben

ser capaces de resistir agentes externos tales como:

viento, nieve, lluvia, etc., y adems, deben de brindar

una facilidad de instalacin.

Los soportes o estructuras pueden ser bsicamente

de dos tipos:

A) Postes

B) Torres

Postes

Se designan con ste nombre a los soportes de poca

altura, de cuerpo vertical nico; tales como los postes

de madera y hormign, y algunas veces tambin a los

postes metlicos de gruesos perfiles no ensamblados

destinados a las lneas de media tensin.

12

Torres de acero

Las torres o estructuras metlicas como se sabe

constituyen el soporte mecnico de las lneas de

transmisin, y econmicamente hablando

representan la mayor inversin. Se construyen

principalmente de acero o cemento armado para

distribucin y subestacin.

Clasificacin

A) Torres auto soportadas por celosa.

B) Torres auto soportadas tubulares.

C) Torres con retenidas.

Torres auto soportadas por celosa

Las torres auto soportadas constituyen prcticamente

la totalidad de las estructuras usadas en lneas de

transmisin en alta tensin.

Mecnicamente no requieren apoyos adicionales para

trabajar como elementos sujetos a los esfuerzos de

tensin y compresin debido a cargas de

conductores, aisladores y elementos externos de

presin de viento y carga de hielo en algunas

regiones.

Tipos

A) Tipo suspensin.

B) Tipo tensin.

C) Tipo remate.

D) De transposicin.

La gran mayora de las lneas de transmisin usadas

son del tipo auto soportadas con celosa, las

llamadas de suspensin.

Las torres de tensin se aplican en menor nmero,

como por ejemplo: para cambios de direccin,

cruzamientos y zonas en donde se requiere obtener

una mayor altura de los conductores.

Las torres de remate se usan en las llegadas o

salidas de subestaciones elctricas y pueden ser de

suspensin o de tensin, dependiendo del ngulo de

llegada o salida a la subestacin.

Imagen 2.7

Torre auto soportada de 440 kV

Imagen 2.8

Torre auto soportada tubular de 230 kV

13

Tema 2.5.1

Anlisis de sistemas y redes de

distribucin

Introduccin

El sistema elctrico de una empresa est

generalmente dividido en tres segmentos, que en

ocasiones se pueden manejar como empresas

independientes, y que son: generacin, trasmisin y

distribucin, ocasionalmente se incorpora un cuarto

concepto que es subtrasmisin, que se podra

considerar como un subgrupo de la trasmisin debido

a que los niveles de voltaje se traslapan y las

prcticas de operacin y proteccin son muy

similares.

Los sistemas de distribucin que es el rea de inters

de ste captulo, se puede dividir en tres

componentes principales:

A) Subestaciones de distribucin.

B) Distribucin primaria.

C) Distribucin secundaria.

Un diagrama unifilar simplificado de la estructura de

un sistema elctrico se indica en el siguiente

diagrama 2.1.

Tema 2.5.2

Elementos para el diseo de los sistemas

de distribucin

Arreglos de los sistemas de distribucin

Haciendo referencia a que los sistemas de trasmisin

manejan potencia en alta tensin, los sistemas de

subtrasmisin trasportan cantidades importantes de

potencia de la red de trasmisin en sus

subestaciones elctricas que operan con tensiones

intermedias de: 138, 115, 69 kV.

Diagrama 2.1

Sistema elctrico de potencia y representacin para estudios

El sistema de distribucin trasporta la potencia

elctrica de las subestaciones de distribucin a los

clientes individuales, en voltajes que quedan en los

siguientes rangos: 34.5, 23, 6.6, 4.2 kV.

El arreglo de un sistema de distribucin se refiere al

arreglo fsico de las lneas de distribucin

El arreglo para un sistema de subtrasmisin y

distribucin radial se muestra en la siguiente

diagrama 2.2, aqu las lneas de distribucin se

extienden desde la subestacin como rayos de una

rueda de bicicleta.

La ventaja de un arreglo radial es que son simples y

econmicos, y su principal desventaja es que

cualquier problema deja a un nmero de usuarios

fuera de servicio hasta que el problema se resuelva.

14

Diagrama 2.2

Subtrasmisin y distribucin radial

Una modificacin a los sistemas de subtrasmisin se

usa cuando dos lneas de subtrasmisin radial en

paralelo aprovisionadas para trasferir la carga a una

lnea no fallada en el evento de una falla en una de

las lneas.

Arreglos en lazo

El arreglo en lazo o en malla se muestra en el

siguiente diagrama 2.3. sta conexin requiere ms

equipo, pero cualquier punto sobre la lnea tiene

servicio sobre dos direcciones. El arreglo en malla

tiene su principal ventaja que es un sistema confiable,

pero a su vez es costos.

Para proporcionar el servicio a los llamados clientes

crticos, se puede adoptar una combinacin de los

llamados sistemas en malla y radial, ver diagrama

2.4.

Diagrama 2.3

Subtrasmisin y distribucin en malla

Diagrama 2.4

Combinacin del sistema en malla y radial

15

El arreglo en red est diseado para proporcionar un

servicio confiable a las reas con alta densidad de

carga, tales como: el centro de la ciudad, reas

bancarias, centros comerciales, etc.

Tema 2.5.3

Consideraciones de diseo para sistemas

primarios

La parte del sistema de distribucin que est entre la

subestacin de distribucin y los trasformadores de

distribucin, se conoce como el sistema primario.

Diagrama 2.5

Alimentacin del primario de distribucin

El sistema de distribucin, que es el rea de inters

en ste subtema, se puede decir que an cuando en

un diagrama unifilar aparece en forma muy

simplificada.

Un sistema de distribucin consiste de una variedad

mucho ms amplia de niveles de tensin,

componentes, cargas e interconexiones, mayor que

los sistemas de generacin o trasmisin.

Tema 2.6.1

Clculo de seccin de lneas elctricas

Introduccin

Actualmente, todos los clculos elctricos para las

redes de distribucin se realizan en programas de

clculo digital. Adems, conviene recordar que el

clculo elctrico de las redes de distribucin est

apoyado en los conceptos y mtodos tradicionales,

los cuales estn establecidos en libros de texto y

normas de las empresas elctricas.

En ste captulo, se plantearn problemas basados

en el clculo de seccin de lneas elctricas,

refirindose principalmente a:

A) Perdida de tensin.

B) Perdida de potencia.

De acuerdo a sto, el clculo de seccin de lneas

elctricas es un mtodo bastante prctico, ya que

facilita la obtencin de la seccin idnea de

conductores elctricos empleados en instalaciones

elctricas; siendo stos capaz de:

A) Trasportar la potencia requerida con total

seguridad.

B) Dicho trasporte debe efectuarse con un

mnimo de prdidas de energa (potencia y

voltaje).

C) Mantener los costos de instalacin en valores

aceptables.

Especificacin de formulas

Para realizar los clculos bsicos, se tendr que

identificar primeramente; el tipo de corriente (directa o

alterna), y en caso de ser alterna se identificar si es

del tipo monofsica o trifsica.

A partir de la siguiente pgina, se especificar el tipo

de ecuacin matemtica que se necesitar para

realizar los clculos correspondientes, de acuerdo al

tipo de corriente.

16

Corriente directa

Ecuacin matemtica usada para calcular la prdida

de tensin:

Donde:

: Prdida de tensin 2: Es una constante

: Resistencia de lnea : Corriente del circuito


de potencia:

I2

Donde:

: Prdida de potencia 2: Es una constante

: Resistencia de lnea I2: Corriente del circuito

Corriente alterna monofsica


de tensin:

Donde:

: Prdida de tensin : Resistencia de lnea

2: Es una constante (corriente monofsica)

: Factor de potencia (0.7 0.8)

: Corriente del circuito


de potencia:

I2

Corriente alterna trifsica


de tensin:

: Es una constante (corriente trifsica)


de potencia:

I2

3: Es una constante (corriente trifsica)

Resolucin de problemas

Problema 1

Un motor de corriente continua que absorbe 6.2 Kw

debe conectarse por medio de una lnea de aluminio

bajo tubo de 70 metros a una tensin de 220 volts y

con un factor de potencia de 0.7. La prdida de

tensin ser admitida solo con un 2%.

Paso 1. Calcular la corriente que circular a travs

del conductor.

O bien, se puede obtener con la siguiente formula:

En sta segunda opcin, solamente se agrega el

factor de potencia (0.7) del circuito, as como la

constante por ser bifsico el sistema.

17

Paso 2. Calcular la resistencia de lnea.

En ste caso, se deber de seleccionar un fusible de

32 A, segn tabla de conversin (Rebt) se escoge

una seccin de 16 mm.

Ahora bien, se deber calcular el valor de la

resistencia de la lnea.

Donde

: Resistencia de lnea : Longitud de la lnea

: Seccin transversal

0.028: En ste caso se tomar como una constante

Paso 3. Se deber de calcular la prdida de tensin

Donde - 100: En ste caso se toma como constante.

Entonces, la prdida obtenida de acuerdo a lo

anterior fue de 3.12%, lo que indica que ste valor

sobrepasa lo requerido. Por lo tanto, se har de la

siguiente manera:

Se deber escoger nuevamente una seccin del

conductor, ahora se toma 25 mm.

Por lo tanto, la prdida de tensin que se genera est

dentro del rango requerido.

Problema 2

Para trasportar una potencia de 22 Kw en una

instalacin de 380v, a una distancia de 180 metros,

se quiere calcular una lnea area de aluminio que no

tenga prdida de potencia ni tensin superior al 5%.

Su factor de potencia es de 0.7.

Paso 1. Se deber calcular la corriente con la

siguiente formula

En ste caso, se deber de seleccionar un fusible de

60 A, segn tabla de conversin (Rebt) se escoge

una seccin de 35 mm.

Ahora bien, se deber calcular el valor de la

resistencia de la lnea.

Paso 3. Se deber de calcular la prdida de tensin

Paso 4. Se deber de calcular la prdida de potencia.

I2

18

Entonces, el valor que indica la prdida de potencia

no es tan alto, pero, se deber de cambiar la seccin

del conductor para tratar de reducir la prdida de

potencia.

ste ejercicio est incompleto, y por lo tanto

deber resolverse, ver ejercicios propuestos

Problema 3

Desde un trasformador se quiere alimentar 4 postes

(lneas), cada uno de 20 Kw y un factor de potencia

de 0.8. Cabe sealar que cada lnea deber tener una

seccin del conductor diferente con respecto a las

otras

El sistema ser instalado de la siguiente manera: L1 y

L2 sern energizadas mediante 220 volts, mientras

tanto L3 y L4 estarn conectadas a una tensin de

380 volts. Calcular lo siguiente:

A) Intensidad en L1 y L2, L3 y L4

respectivamente.

B) Calcular la resistencia de lnea en L1 y L2, L3

y L4 respectivamente.

C) Calcular la prdida de tensin y potencia.

Imagen 2.9

Diagrama de la instalacin

Paso 1. Calcular la intensidad en L3 y L4

Paso 2. Calcular la resistencia en la lnea 3.

Lnea 3 (seccin de 70 mm.)

Paso 3. Calcular la prdida de tensin

Paso 4. Se deber de calcular la prdida de potencia.

I2

ste ejercicio est incompleto, y por lo tanto

deber resolverse, ver ejercicios propuestos

19

Ejercicios propuestos

Problema 1

Un motor de corriente continua que absorbe 10 Kw

debe conectarse en una instalacin elctrica de 240 v

a una distancia de 30 metros. Obtener el porcentaje

de la perdida de tensin y potencia del circuito, si se

tiene lo siguiente:

A) Seccin del conductor de 25 mm.

B) Factor de potencia de 0.7.

En caso de obtener valores altos, tratar de reducir

considerablemente el resultado

Problema 2

De acuerdo al problema 2 (pgina 17), realizar los

clculos correspondientes para reducir an ms la

prdida de potencia y de tensin del circuito elctrico.

Se utilizar una seccin de 70 mm.

Problema 3

De acuerdo al problema 3 (pgina 18), realizar los

clculos correspondientes a las (L1 y L2) y L4.

A) Calcular la intensidad.

B) Calcular la resistencia en la lnea.

C) Calcular la prdida de tensin.

D) Calcular la prdida de potencia.

stos clculos se realizarn a partir de las siguientes

secciones:

A) Lnea 4: 50 mm.

B) Lnea 1: 70 mm.

C) Lnea 2: 50 mm.

20

Unidad 3

Fusibles e interruptores de potencia

Tema 3.1.1

Fusibles de potencia

Los cortacircuitos, o fusibles de potencia estn

diseados para uso en subestaciones, donde los

niveles de corriente de corto circuito son muy altos.

Generalmente, son especiales para proteccin de:

trasformadores, bancos de capacitores y

conductores; para distribucin de subestaciones

intemperie y proteccin de trasformadores.

Caractersticas tcnicas

Para la seleccin de los fusibles se requiere los

siguientes datos.

A) Tensin nominal.

B) Corriente de carga en rgimen contino.

C) Nivel bsico de aislamiento al impulso (NBAI).

D) Capacidad interruptiva.

Cortacircuitos de fusibles de 3 disparos tipo XS

Es un restaurador mecnico con aislador de

porcelana sin abrazaderas y con tubo portafusible de

fibra de vidrio.

Imagen 3.1

Cortacircuito de fusible de 3 disparos

Caractersticas

A) Cuando existe una falla en la red, el primer

cortacircuito opera corrigiendo la falla. Al caer

el fusible acciona el dispositivo de reconexin

que pone a funcionar al segundo

cortacircuito. Si la falla persiste tambin opera

de igual manera, y as hasta el tercero.

B) stos dispositivos poseen capacidad

interruptiva, por lo que no requiere de un

equipo adicional que de respaldo.

Fusible de potencia SMD 20

Estn reconocidos internacionalmente por su

magnfica proteccin de trasformadores, lneas,

cables y banco de capacitores en subestaciones de

distribucin y en alimentadores areos.

Caractersticas

A) Puede ser utilizado en postes para uso de

lneas areas, as como tambin, en tres

diferentes modelos tipo estacin.

B) Maneja voltajes hasta de 38 kv y una

capacidad de corriente hasta de 200 A.

Imagen 3.2

Fusible tipo SMD

21

Capacidades

Tipo de fusible

Nominal Kv

Mximo Kv

NBAI Interrupcin

60 Hz

SMD - 20

14.4 25

34.5

17 27 38

110 150 200

14,000 12,500 10,000

SMD - 40

4.8 14.4 25

5.5 17 29

95 110 150

25,000 25,000 25,000

Tabla 3.1

Imagen 3.3

Fusible tipo punta de poste areo de 34.5 kv

Imagen 3.4

Fusible tipo vertical de 14.4 kv

Tema 3.2.1

Interruptores de potencia

El interruptor de potencia es un dispositivo

electromecnico cuya funcin principal es la de

conectar y desconectar circuitos elctricos bajo

condiciones normales o de falla.

Adicionalmente, se debe considerar que los

interruptores deben tener la capacidad de efectuar re

cierres, cuando as sea una funcin requerida por el

sistema.

Existe una gran diversidad de interruptores, por lo

que se debe de especificar generalidades, tales

como: funcin del interruptor en la subestacin; y si

sta es tipo interior o intemperie, as como tambin, el

tipo de interruptor; si es de accionamiento manual o

automtico.


Entre los datos tcnicos se pueden mencionar los

siguientes

A) Tensin normal de operacin (kv).

B) Corriente nominal.

C) Corriente de ruptura en KA.

D) Capacidad de ruptura en MVA.

E) Capacidad de ruptura para S, SRG, de

duracin de falla.

Tipos de interruptores

Interruptores de potencia al vaco 3AH3 de 7.2kv

36kv

Los interruptores de potencia tienen que maniobrar

todas las corrientes dentro de su margen de sus

valores asignados; desde pequeas corrientes de

carga inductivas y capacitivas como altas corrientes

de corto circuito, controlando, al mismo tiempo, todas

las condiciones de defecto en la red.

22

Imagen 3.5

Interruptor de potencia al vaco

Caractersticas

A) Libre de mantenimiento a lo largo de todo su

ciclo de vida.

B) Es extremadamente potente y domina hasta

10,000 ciclos de maniobra.

C) Se utiliza para altas corrientes de carga

(6,300 A) y altas corrientes de corto circuito

de hasta (72 kA).

Aplicaciones

Debido a su gran potencia, ste interruptor es ideal

para la maniobra de generadores y aplicaciones

industriales.

Interruptor de carga con SF6 de aislamiento para

exteriores FLW34-12/24

ste seccionador de ruptura de carga SF6 es un

seccionador de ruptura de carga exterior.

Caractersticas

A) El seccionador de ruptura de carga de

aislamiento SF6 exterior no necesita

mantenimiento.

B) Es conveniente para las lneas de distribucin

de 12 a 24 kv, adems, es usado para

sistemas de distribucin automtica para

controlar la corriente de carga.

Continuacin

A) ste seccionador de ruptura de carga utiliza

gas como freno y medio de aislamiento, el

cual tiene un excelente aislamiento y

rendimiento de extincin de arco.

B) Tiene la capacidad de un aislamiento

perfecto. El interruptor se apagar

automticamente cuando la presin del aire

est entre 0,03 ~ 0.07MPa.

C) No necesita mantenimiento en su vida til. El

motor de almacenamiento de baja prdida de

energa se utiliza en ste seccionador de

ruptura de carga.

Imagen 3.6

Interruptor de carga con aislamiento


A) Tensin nominal de 12 24 kV.

B) Corriente nominal de 630 A.

C) Corriente de corte de carga activa nominal.

D) Corriente nominal de ruptura de 630 A.

23

Seccionador de ruptura a carga vaca

ste seccionador de ruptura de carga de vaco es un

tipo de interruptor de ruptura de carga exterior AC de

alta tensin comnmente utilizado.

Caractersticas

A) ste seccionador de ruptura de carga de

vaco consiste de una cuchilla seccionadora,

cmara de extincin de arco y mecanismo de

operacin.

B) Cuenta con estructura simple, fuerte

capacidad de extincin de arco y un

rendimiento fiable.

Imagen 3.7

Interruptor tipo seccionador de ruptura a carga vaca


E) Tensin nominal de 12 15 - 36 kV.

F) Corriente nominal: 630 A.

G) Frecuencia nominal: 50/60 Hz.

H) Pico nominal de corriente: 50kA

Interruptor automtico de vaco para exteriores

(compuesto de aislamiento)

Es un dispositivo interruptor de alta tensin con

voltaje nominal de 12 kv AC y frecuencia nominal de

50 Hz a triple fase.

Imagen 3.8

Interruptor automtico de vaco para exteriores (compuesto de

aislamiento)

Caracterstica

Especialmente adecuado para cortar cargas

importantes y para casos que requieren operaciones

frecuentes.

Aplicaciones

Principalmente usado para cortar y cerrar la carga de

corriente en sistemas elctricos. Es adecuado para

trabajar como dispositivo de control y proteccin en

subestaciones, plantas de energa y plantas

industriales.

Parmetros tcnicos

A) Tensin nominal: 12 kv.

B) Corriente nominal: 630 A.

C) Corriente de corte nominal: 63 kA.

24

Unidad 4

Secuencmetro y factormetro

Tema 4.1.1

Cuidados y lectura de instrumentos

Se puede pensar que ste tema no tenga el mismo

inters con relacin a los otros captulos. Sin

embargo, si se cuenta con un instrumento de medida

apropiado, ste debe ser ledo y registrado

correctamente con el objetivo de proporcionar

informacin vital correctamente o dentro de un rango

de incertidumbre conocido.

Tal vez se pregunta, Cul es el motivo por el que

debemos manejar, cuidar y leer los instrumentos

correctamente?

A continuacin, se muestran algunas de las

principales razones:

La correcta lectura de los instrumentos ahorrar

dinero y ayudar a mejorar nuestros sistemas.

A) El leer correctamente controlar en forma

adecuada la potencia de salida de una planta

generadora, el nivel de voltaje, frecuencia,

temperatura y muchas otras funciones de una

planta generadora.

B) La lectura correcta de los instrumentos

controlar la adecuada calibracin de los

mismos, al requerirse la aplicacin de

factores de correccin y curvas de errores.

C) La adecuada toma de lecturas de

instrumentos controlar en forma correcta la

puesta en servicio de: interruptores,

reguladores, relevadores, bancos de

capacitores, etc.

D) La adecuada lectura de los instrumentos

controlar los lmites de carga de:

transformadores, reguladores, conductores,

generadores, etc.

Una vez listo lo anterior, se puede ver la importancia

de la lectura correcta de los instrumentos, y como

consecuencia para obtener lecturas correctas, se

debe de tener cuidado del correcto uso de los

instrumentos, observando siempre las siguientes

recomendaciones:

Importante

Siempre se debe de tener excesivo cuidado del uso

correcto de los instrumentos.

Condiciones de seguridad de los instrumentos:

A) Transprtelo siempre en su estuche.

B) Cercirese de que el instrumento est

siempre calibrado adecuadamente.

C) Use el instrumento adecuado al circuito que

se desea probar.

D) Nunca sobrecargue los aparatos fuera de los

lmites de ste.

E) Conserve las puntas de prueba y sus

accesorios en buenas condiciones.

F) Conserve el instrumento libre de polvo y tierra

tanto como sea posible al usar el instrumento

en las reas de trabajo.

Tema 4.2.1

Indicador de secuencia de fases

El indicador de secuencia de fases, ms comnmente

conocido como secuencmetro, es un instrumento

utilizado para conocer la secuencia en que los

voltajes de fase alcanzan su valor mximo con

respecto al tiempo.

25

Imagen 4.1

Secuencmetro de lmpara de nen, tipo Tesco Cat. 500

Tipos de secuencmetros

Existen dos tipos de indicadores de secuencia de

fase que tienen una amplia aplicacin dentro de los

sistemas elctricos:

A) Secuencmetro tipo motor.

B) Secuencmetro de lmpara de nen.

Instrucciones para su uso

El procedimiento a seguir para la utilizacin de un

secuencmetro es el siguiente:

A) Primero compruebe que el voltaje del circuito

es el apropiado al secuencmetro que se

utilizar.

B) Conecte la punta marcada como "A" "1" a

uno de los conductores extremos, la "B" al del

medio y la "C" al restante. En caso de que el

circuito tenga neutro, a ste conductor no

debe conectarse ninguna punta.

C) Si se trata de secuencmetro tipo motor,

probablemente sea necesario oprimir un

botn para que el disco gire.

D) Observe la indicacin del secuencmetro, ya

sea en la lmpara que se ilumina o el disco

que gira.

Continuacin

B) Si la indicacin del secuencmetro es: la

secuencia de fase es "A", es realmente la

fase A, la "B" es la fase B y la C es la fase

"C".

C) Si el secuencmetro indica una secuencia de

fase "C-B-A". Implicar que la punta marcada

como "A" corresponde a la fase "C", la "B" a

la fase "B" y la "C" a la fase "A".

D) Siempre que sea posible deber dejarse

marcado en cada conductor a que fase

corresponde.

Aplicacin

Entre las aplicaciones de un secuencmetro se

encuentran las siguientes:

A) Conexin de motores y generadores.

B) Conexin de factormetro polifsicos.

C) Instalacin de autotransformadores

desfasadores.

D) Conexin de watthormetro, varmetros y

varhormetros.

Tipos de conexiones

Diagrama 4.1

Secuencmetro de dos lmparas incandescentes y un reactor

26

Diagrama 4.2

Conductor conectado a la fase, y conductor conectado a la punta

respectivamente

Medidas de seguridad

Es necesario que no se menosprecie la utilizacin de

guantes aislantes y camisola reglamentaria para ste

tipo de trabajo.

Se han presentado casos, los cuales originados por

un mal trato del secuencmetro; las conexiones

internas del cuerpo del instrumento se cruzan,

ocasionando al tiempo de efectuar la prueba un corto

circuito, produciendo un flamazo, llegando hasta

incendiarse, por lo que si no se trae el equipo de

seguridad adecuado producira daos fsicos

mayores, por lo que es necesario que se conserve el

indicador de secuencia de fase en buen estado.

Mantenimiento preventivo

Ser necesaria nicamente la revisin constante del

estado ptimo de lo siguiente:

A) La pellizqueta y bayonetas.

B) As como la de los cables de las terminales.

Tema 4.3.1

Factormetro

Se define a un factormetro como un instrumento que

mide el factor de potencia.

El factor de potencia se meda tradicionalmente con

un instrumento cuyo principio de funcionamiento es el

mismo que el de un vatmetro (factormetro), sin

embargo, los modernos vatmetros digitales han desplazado stos instrumentos, de tal manera que en

la actualidad muchos fabricantes de instrumentacin

electrnica han dejado de fabricarlos.

Tipos de conexiones

Medicin de AC voltaje ms frecuencia

A) Los rangos de voltaje en A.C. son: 15, 100,

300 y 600v.

B) El rango de frecuencia es de 20 500 Hz.

C) Para realizar las mediciones, ver la siguiente

imagen 4.2

Imagen 4.2

Medicin de A.C. voltaje ms frecuencia

Medicin de A.C. ms A.C. voltaje

A) Los rangos de corriente son: 40, 100, 400 y

1,000 A.

B) Los rangos de voltaje son: 15, 100, 300 y

600v.

C) Para realizar las mediciones, ver la siguiente

imagen 4.3

27

Imagen 4.3

Medicin de A.C. ms A.C. voltaje

Medicin de potencia activa ms ngulo de fase

A) Los rangos de corriente de la potencia activa

son: 40, 100, 400 y 1,000 A.

B) Los rangos del ngulo de fase: 00 - 360

0.

Cuando se desea medir 3 fases, 4 cables; se debe de

conectar el medidor como muestra la siguiente

imagen 4.4

Imagen 4.4

Medicin de potencia activa

Cuando se desea medir 3 fases, 3 cables se debe de

conectar el medidor segn la siguiente imagen 4.5

Imagen 4.5


Cuando se desea medir una fase simple, 2 cables,

debe de conectar el medidor segn la siguiente

imagen 4.6

Imagen 4.6


Mantenimiento

A) Peridicamente limpie la caja del medidor con

un trapo hmedo y detergente templado. No

use productos abrasivos o disolventes para

limpiar el medidor.

B) Retire las bateras del medidor cuando no se

valla a utilizar por perodos largos de tiempo.

C) No use o almacene el medidor en lugares con

humedad, altas temperaturas y con

posibilidad de explosin.

28

Unidad 5

Transformadores

Tema 5.1.1

Trasformadores

El transformador es un dispositivo que permite

modificar potencia elctrica de corriente alterna con

un determinado valor de tensin y corriente en otra

potencia.

Tiene un uso muy extendido en los sistemas

elctricos de transmisin y distribucin de energa

elctrica, ya que transportan la energa desde los

centros de generacin (centrales elctricas) a los

centros de consumo, y posteriormente, reducen la

tensin a los valores normales (380/220 V).

Especificaciones tcnicas para

trasformadores instalados en Copamex

Trasformador instalacin tipo seco para

exteriores

Resistencia al fuego

Trasformadores mayores de 112.5 KVA. Cuarto

resistente al fuego (1 hora). A menos que:

A) Tengan aislamiento, clase 155 o mayor, y

estn separados del material combustible:

B) Por una barrera resistente al fuego y aislante

de calor, o:

C) Por una distancia no menor de 1.83 m

(horizontal) y 3.7 m (vertical).

Trasformadores menores a 112.5 KVA. Separado 30

cm de materiales combustibles. A menos que:

A) Existan barreras resistentes al fuego y

aislantes al calor, o:

B) Sean de 600 v o menor, y estn totalmente

cerrados.

Resistencia de aislamiento

Los trasformadores con sistema de aislamiento

(Clase 155) o mayor, y encerrados completamente,

excepto por las abertura de ventilacin.

Los trasformadores mayores a 35 kV se deben

instalar en una bveda que cumpla lo establecido.

Debe tener un envolvente a prueba de intemperie.

Capacidad mayor a 112.5 KVA

Deben estar situados a una distancia mayor de 30 cm

de los materiales combustibles. A menos que:

A) Tenga aislamiento clase 155 o mayor, y;

B) Estn completamente cerrados, excepto por

sus aberturas de ventilacin.

Trasformadores aislados con lquido de menor

inflamabilidad

Se permite instalar trasformadores con lquidos

aprobados cuyo punto de inflamabilidad no sea

menor a 300 0C

Para instalacin en interiores, cualquiera de las

siguientes condiciones:

A) En edificios tipo (I) o tipo (II), cumpliendo los

siguientes requisitos.

B) Con un sistema automtico de extincin de

incendios y un rea de confinamiento de

lquidos, siempre que el trasformador sea

para 35 kV nominales o menor.

Nota

Edificio tipo I (resistente al fuego) se compone de

losas, columnas y vigas de concreto.

Edificio tipo II (no combustible) se compone de

columnas y vigas de acero sin recubrimiento.

29

Trasformadores aislados con lquidos de menor

inflamabilidad

Se permitir instalar trasformadores aislados con

lquidos de baja inflamabilidad en exteriores, sujetos

a, adyacentes a, o sobre el techo de edificios,

siempre que estn instalados de acuerdo a lo

siguiente:

A) En edificios tipo I y tipo II, la instalacin debe

cumplir todas las restricciones previstas en el

aprobado de lquido.

Trasformadores aislados en lquidos no

inflamables

Se permitir instalar trasformadores aislados con

fluidos dielctricos, identificados como no inflamables,

tanto en interiores como en exteriores.

Interiores

A) Mayores a 35 kV nominales deben estar

instalados en una bveda.

B) Deben estar provistos con un rea para

confinamiento de lquidos y una vlvula de

alivio de presin.

C) Los transformadores deben de estar

equipados con un medio para absorber los

gases generados por cualquier arco elctrico

que se produzca.

D) La vlvula de alivio de presin debe de estar

conectada a una chimenea o salida de humos

que dirija stos gases a un rea

ambientalmente segura.

Trasformadores aislados en aceite

Se deben instalar en una bveda

Excepcin 1

Capacidad total no mayor de 112.5 kV, bveda hecha

de concreto reforzado de no menos de 10 cm de

espesor.

Excepcin 2

Tensin nominal no mayor a 600 v, no se exige

bveda si se toman medidas necesarias para evitar

que el fuego del aceite del trasformador se propague,

y si la capacidad total no excede a 10 KVA en una

seccin del edificio clasificada como combustible, o

75 KVA si la estructura que rodea al trasformador

est clasificada como construccin resistente al

fuego.

Excepcin 3

Trasformadores de hornos elctricos que no excedan

75 KVA totales, no se exige bveda en un edificio o

cuarto con construccin resistente al fuego, y se

tomen las medidas necesarias para evitar que el

fuego del aceite del trasformador se propague.

Excepcin 4

Trasformador no mayor de 75 KVA y no mayor de

600 volts, que sea parte integral de un equipo de

aceleracin de partculas cargadas, en un edificio o

cuarto con construccin no combustible o resistente

al fuego.

Excepcin 5

Trasformadores en edificio separado, no se exige

bveda si el edificio y su contenido no presentan

riesgo de incendio para otros edificios o propiedades,

y si el edificio se utiliza nicamente para suministrar

el servicio de electricidad y su interior es accesible

solo a personas calificadas.

Excepcin 6

Transformadores en equipos porttiles y mviles de

minera de superficie, no requieren bveda si se

cumplen todas las condiciones siguientes:

A) Existen medidas para drenar las fugas de

lquido al suelo.

B) Existe un medio de salida seguro para el

personal.

C) Se dispone de una barrera de acero de 6 mm

de espesor como mnimo.

30

Trasformadores aislados en aceite en exteriores

Los materiales combustibles, las salidas de incendio,

las puertas y ventanas, se deben resguardar contra

los incendios originados en trasformadores con

aislamiento de aceite instalados en techos prximos a

edificios o materiales combustibles.

En los casos en que la instalacin del trasformador

presente peligro de incendio, se debe utilizar una o

ms de las siguientes protecciones, de acuerdo con

el grado de peligro involucrado:

A) Espacios de separacin.

B) Barreas resistentes al fuego.

C) Sistemas automticos de supresin de

incendios.

D) Diques, reas con reborde o zanjas rellenas

de piedra gruesa triturada.

Trasformadores aislados en aceite

Contenedores para aceite

Se debern tomar en cuenta las siguientes medidas:

A) Para trasformadores mayores a 1,000 KVA, el

confinamiento debe tener capacidad del 20 %

de la capacidad de aceite del equipo.

B) Si la subestacin tiene ms de un

trasformador, la fosa colectora debe tener

capacidad equivalente al 100% del equipo de

mayor capacidad.

C) Construir muros divisorios de tabique o

concreto entre transformadores y entre stos

y otras instalaciones vecinas, todo sto

cuando el equipo opere a tensiones de 69

KVA o ms.

D) Separar los trasformadores por medio de

barreras resistentes al fuego, o bien, por una

distancia suficiente para evitar la proyeccin

de aceite incendiado hacia los otros aparatos.

Tema 5.2.1

Sistemas a tierra en subestaciones

elctricas

Una falla a tierra se produce cundo uno de los

conductores activos de un sistema o circuito elctrico

hace contacto con partes metlicas no conductoras

de corriente.

A diferencia de un corto circuito, los electrones de la

corriente de falla a tierra, van del punto donde se

origin el contacto fase tierra a la fuente de

alimentacin.

Falla a tierra en la acometida de servicio elctrico

de alta tensin

Causas probables

A) Fallas de aislamientos en el devanado

primario de un transformador.

B) Contacto de lneas de suministro con

estructura metlica debido a rompimiento de

conductores.

Se originan altos gradientes de potencial que son

peligrosos para el ser humano, estando en 0

alrededor del rea ocupada por la subestacin.

A) Por lo que es necesario disear un sistema

de tierra adecuado, para asegurar que stos

altos gradientes de potencial sean tolerables

para el ser humano.

NOM 001 SEDE 2012

El sistema de tierra debe constituir de uno o ms

electrodos conectados entre s.

Debe tener una resistencia a tierra baja para

minimizar los riesgos al personal en funcin de la

tensin de paso y de contacto. Debe conservarse un

valor menor.

31

Resistencia Tensin mxima

(kV)

Capacidad mxima del trasformador

(KVA)

5 Mayor que

35 Mayor que

250

10 35 Mayor que

250

25 35 250

Tabla 5.1

NRF 011 - CFE

Subestaciones de potencia: a nivel de trasmisin: no

mayor de 1 ohm.

De potencia en media tensin: entre 1 4 Ohms y de

distribucin en media tensin: no mayor de 5 Ohms.

NOM 001 SEDE 2012

Disposicin fsica

El cable que forme el permetro exterior del sistema,

debe ser continuo de manera que rod el rea en que

se encuentra el equipo de la subestacin.

Los sistemas con un solo electrodo deben utilizarse

cuando el valor de la resistencia a tierra no exceda de

25 Ohms en las condiciones ms crticas.

En subestaciones tipo pedestal, conexin estrella

estrella, el sistema de tierra puede quedar confinado

dentro del rea que proyecta el equipo sobre el suelo,

siempre y cuando el trasformador est conectado a

un sistema de 3 F - 4H, desde la subestacin de la

empresa suministradora.

Tema 5.3.1

Clculo simplificado de trasformadores

de potencia

Introduccin

El clculo o diseo de transformadores, se puede

decir que es un aspecto suficientemente tratado, en el

que intervienen algunas variantes dependiendo del

tipo de transformador y de los materiales empleados.

En la actualidad los fabricantes de transformadores a

gran escala disponen, por lo general de programas

por computadora para diseo y de laboratorio

apropiados para prueba.

No obstante, los conceptos bsicos de clculo de

transformadores deben conocerse por las personas

relacionadas con las mquinas elctricas, ya que sto

no solo permite una mejor comprensin de su

funcionamiento, sino tambin se est en posibilidad

de entender mejor las posibles fallas que tienen y sus

reparaciones.

El clculo simplificado de los trasformadores

elctricos se divide en varias etapas, de las cuales en

ste subtema se explicarn mediante los siguientes

conceptos bsicos.

Conceptos bsicos

Potencia del trasformador

La potencia del transformador depende de la carga

conectada a la misma. sta potencia est dada por el

producto de la tensin secundaria y la corriente

secundaria, Es decir:

= Potencia til

= Voltaje secundario

= Corriente secundaria

Resistencia Tensin mxima

(kV)

Capacidad mxima del trasformador

(KVA)

5 Mayor que

35 Mayor que

250

10 35 Mayor que

250

25 35 250

Tabla 5.1

NRF 011 - CFE

Subestaciones de potencia: a nivel de trasmisin: no

mayor de 1 ohm.

De potencia en media tensin: entre 1 4 Ohms y de

distribucin en media tensin: no mayor de 5 Ohms.

NOM 001 SEDE 2012

Disposicin fsica

El cable que forme el permetro exterior del sistema,

debe ser continuo de manera que rod el rea en que

se encuentra el equipo de la subestacin.

Los sistemas con un solo electrodo deben utilizarse

cuando el valor de la resistencia a tierra no exceda de

25 Ohms en las condiciones ms crticas.

En subestaciones tipo pedestal, conexin estrella

estrella, el sistema de tierra puede quedar confinado

dentro del rea que proyecta el equipo sobre el suelo,

siempre y cuando el trasformador est conectado a

un sistema de 3 F - 4H, desde la subestacin de la

empresa suministradora.

32

Determinacin de la seccin del ncleo

Est determinada por la potencia til conectada a la

carga. sta seccin se calcula mediante la siguiente

ecuacin matemtica.

= Seccin del ncleo en cm2

= Constante

= Potencia til en watts

Determinacin de espiras para cada bobinado

Para la determinacin del nmero de espiras se

utiliza la siguiente expresin:

Para el bobinado primario se tiene:

Y para el bobinado secundario se tiene:

Dnde:

= Es el nmero de espiras del bobinado primario.

= Es el nmero de espiras del secundario.

= Es la frecuencia de la red en Hertz (Hz).

= Es la tensin del bobinado primario.

= Es la tensin del bobinado secundario.

= Es la induccin magntica en el ncleo (gauss).

= Es la seccin en cm2

108

= Es una constante

Tipo de alambre para el bobinado

La seccin de los alambres que se usarn depende

directamente de la intensidad de la corriente elctrica

que circula por ella.

Determinacin de las corrientes para cada

bobinado

Teniendo en cuenta la potencia del transformador y la

tensin aplicada podemos hallar la corriente elctrica.

= Potencia elctrica

= Voltaje aplicado

= Corriente elctrica

Despejando la corriente elctrica de la expresin

anterior se tiene que

Suponiendo que el trasformador posee nicamente

dos bobinados, entonces la expresin matemtica

sera:

Donde:

= Potencia elctrica del trasformador

= Voltaje aplicado en el bobinado del primario

= Corriente elctrica en el bobinado del primario

Densidad de corriente

Se refiere a la corriente elctrica que atraviesa un

conductor por unidad de superficie.

33

= Densidad de corriente elctrica.

= Es la seccin trasversal del conductor.

= Corriente elctrica que circula por un conductor.

Determinacin de la seccin trasversal del

conductor para cada bobinado

Para determinar sta ecuacin se usa la expresin

matemtica anterior, solo indicando en la corriente a

que tipo de bobinado pertenece.

Ejemplos

Resolucin de problemas

El clculo simplificado como ya se sabe, es para una

potencia mxima de 400 Watts, en caso de que se

exceda ste valor se deber hacer la diferencia entre

el valor dado y el mximo, por ejemplo:

Ejemplo 1:

Potencia dada = 750 watts.

Potencia mxima = 400 watts

: Potencia excedente = 350

Por lo tanto se tendr que instalar dos

trasformadores: uno de 400 watts y el otro de 350

watts.

El nmero de trasformadores depende del lugar

(espacio) que se dispone, del precio de los materiales

para su construccin, y dems condiciones que

depende de cada caso en particular.

Ejemplo 2:

Para el siguiente ejemplo se pide buscar lo siguiente:

A) Potencia:

B) Corriente primaria:

C) Seccin del ncleo:

Continuacin:

A) Nmero de espiras primario:

B) Nmeros de espiras secundario:

Datos

A) Tensin secundaria (12 volts).

B) Corriente secundaria (2 amperes).

C) Tensin primaria (220 volts).

D) Induccin magntica (10,000 gauss).

E) Frecuencia (50 Hz).

Paso 1. Encontrar la potencia

Paso 2. Encontrar la seccin del ncleo

cm2

Entonces, se tomara lo siguiente:

cm2

Paso 3. Encontrar el nmero de espiras en el

devanado 1

34

Paso 4. Encontrar el nmero de espiras en el

devanado 2

Como la corriente es de 2A, entonces se toma:

D = 3 A /mm2

mm2

De acuerdo a tablas tcnicas:

SN2: 0.82 mm2..AWG: 18

Entonces,

Por lo tanto, seccin 1 sera:

mm2

De acuerdo a tablas tcnicas:

SN1: 0.040 mm2..AWG: 31

Problemas propuestos

Problema 1

Calcular la potencia excedente de la siguiente

instalacin elctrica, y calcular el nmero de

trasformadores que se debern de instalarse.

Datos:

Potencia dada = 950 watts.

Potencia mxima = 400 watts

Potencia excedente: ?

Problema 2

Para el siguiente ejemplo se pide buscar lo siguiente:

A) Potencia:

B) Corriente primaria:

C) Seccin del ncleo:

D) Nmero de espiras de primario:

E) Nmero de espiras secundario:

Datos

A) Tensin secundaria (24 volts).

B) Corriente secundaria (4 amperes).

C) Tensin primaria (240 volts).

D) Induccin magntica (10,000 gauss).

E) Frecuencia (50 Hz).

35

Imagen 5.1

Trasformador trifsico, conexin delta delta

Tema 5.4.1

Tipos de conexiones para trasformadores

trifsicos

Bsicamente, existen 4 tipos de conexiones en

trasformadores trifsicos, stas pueden ser a partir de

3 trasformadores monofsicos, o bien de un solo

trasformador trifsico.

ste tipo de conexiones se denominan de la siguiente

manera:

A) Conexin (delta delta) - (estrella estrella).

B) Conexin (delta estrella) - (estrella delta).

Conexin delta delta

El tipo de conexin delta delta, o bien, tambin

conocida como tringulo tringulo, se utiliza mucho

en trasformadores, principalmente cuando se quiere

recuperar la cada de tensin por longitud de los

alimentadores. Debido a cierta distancia del circuito

alimentador se tiene una cada en el voltaje del

suministro, por lo que es necesario trasformar esa

energa para recuperar de alguna manera esas

prdidas.

Generalmente, en ste tipo de conexionado coinciden

las tensiones primarias y secundarias con las de sus

respectivos devanados; no as las corrientes.

Expresin matemtica

Ventajas

A) No tiene desplazamiento de fase.

B) No tiene problemas con cargas

desequilibradas o armnicas.

C) Los desequilibrios, motivados por las cargas

en el secundario se reparten igualmente entre

las fases del primario, evitando los

desequilibrios de los flujos magnticos.

Desventajas

A) Los voltajes de terceros armnicos pueden

ser muy grandes.

B) Cuando las cargas estn desequilibradas, los

voltajes en las fases pueden desequilibrarse

bastante.

C) Cada bobinado debe soportar la tensin de

red, con el consiguiente aumenta el nmero

de espiras.

36

Conexin estrella estrella

El tipo de conexin estrella estrella, de acuerdo a su

relacin de transformacin, el cociente entre el

nmero de espiras de primario y secundario coincide

con el cociente entre las tensiones: primaria y

secundaria.

Generalmente, es utilizado para pequeas potencias,

adems, permite sacar neutro tanto en el primario

como en el secundario.

Imagen 5.2

Trasformador trifsico, conexin estrella estrella

Expresin matemtica

Ventajas

A) Su buen funcionamiento para pequeas

potencias.

B) Dispone de dos tensiones, es ms econmico

por aplicar una tensin a cada fase.

Continuacin

C) El aumento a la seccin de conductores

favorece la resistencia mecnica a los

esfuerzos de corto circuito.

D) Si una fase en cualquier bobinado funciona

defectuosa, las dos fases restantes pueden

funcionar, resultando en una trasformacin

monofsica.

Desventajas

sta conexin es poco usada debido a las dificultades

que presenta.

A) Si las cargas en el circuito del trasformador

no estn equilibradas, entonces los voltajes

en las fases del trasformador pueden llegar a

desequilibrarse severamente.

B) Los voltajes de terceros armnicos son

grandes debido a la no linealidad del circuito

magntico.

C) Los neutros negativos son muy inestables, a

menos que sean slidamente conectados a

una toma de tierra.

Conexin delta estrella

El tipo de conexin delta estrella no presenta

muchos inconvenientes, pues su utilizacin es

adecuada a caractersticas generales.

Suele ser habitual en transformadores elevadores,

pues la tensin secundaria es superior a la primaria.

Expresin matemtica

37

Imagen 5.3

Trasformador trifsico, conexin delta estrella

Ventajas

Las ventajas que sta conexin presenta, y los

escasos inconvenientes motivan su uso en lneas de

trasmisin, as como de distribucin de energa

elctrica.

A) No presenta problemas con los componentes

en sus voltajes de terceros armnicos.

B) Es muy til para elevar voltajes a valores

altos.

C) Al producirse un desequilibrio en la carga, no

motiva asimetra del flujo, por producirse un

reparto entre las tres columnas del primario.

D) Utilizando sta conexin en el lado de alta, se

puede poner a tierra el neutro, permitiendo

que quede limitado el potencial sobre

cualquier carga.

Desventajas

A) La falla de una fase deja fuera de operacin

al trasformador.

B) El devanado en delta puede ser

mecnicamente dbil.

C) No dispone de un neutro en el primario para

conectarlo con la tierra.

Conexin estrella delta

El tipo de conexin estrella delta, de acuerdo a su

relacin de transformacin es 3 veces mayor que la

relacin del nmero de espiras, y la corriente que

circula por las bobinas secundarias es 3 veces

menor que la de salida.

Imagen 5.4

Trasformador trifsico, conexin estrella delta

Expresin matemtica

Ventajas

A) sta conexin no presenta problemas con los

componentes en voltaje de terceros

armnicos.

B) Es conveniente para los trasformadores

reductores de tensin.

C) Es estable con respecto a cargas

desequilibradas.

Desventajas

A) Un defecto en una fase hace que no pueda

funcionar la unidad trifsica, hasta que se le

repare.

B) No se puede disponer un neutro en el

secundario para conectar con la tierra.

38

Unidad 6

Rels temporizados

Tema 6.1.1

Rels temporizados

Es un dispositivo que censar una entrada, y despus

de que un tiempo especificado de retardo se haya

transcurrido, producir una salida.

Un rel temporizador tambin es un componente que

est diseado para temporizar eventos en un sistema

de automatizacin industrial, cerrando o abriendo

contactos; antes, durante o despus del perodo de

tiempo ajustado. stos aparatos son compactos y

constan de lo siguiente:

A) Un oscilador que proporciona impulsos.

B) Un contador programable en forma de circuito

integrado.

C) Una salida esttica o de rel.

Es posible ajustar el contador mediante un

potencimetro graduado en unidades de tiempo. De

ste modo, el equipo cuenta los impulsos que siguen

al cierre de un contacto de control, y al alcanzar el

nmero de impulsos, es decir, una vez transcurrida la

temporizacin, genera una seal de control hacia la

salida.

Imagen 6.1

Temporizador ON DELAY

Tema 6.1.2

Los temporizadores segn su forma de

accionamiento

A) ON DELAY.

B) OFF DELAY.

Temporizador ON DELAY o con retardo en su

excitacin

El temporizador recibe una seal y empieza a contar

el tiempo que tiene programado, al cumplirse el

tiempo programado, el contacto cambia de posicin, y

as permanece mientras el temporizador conserve la

seal de activacin. (Se emplea para realizar una

funcin de retardo a la conexin).

Temporizador OFF DELAY o con retardo a la

desexcitacin

El temporizador deja de recibir la seal de activacin

y empieza a contar el tiempo que tiene programado,

al cumplirse el tiempo programado, el contacto

cambia de posicin. (Se emplea para realizar una

funcin de retardo a la desconexin).

Imagen 6.2

Temporizador OFF DELAY

39

Tema 6.2.1

Tipos de rels temporizados

Temporizador neumtico

Un rel con temporizacin neumtica puede estar

constituido por diferentes contactos, dependiendo del

tipo y del fabricante, como por ejemplo:

A) (NA y NC) y (NA ms NC)

B) Contactos instantneos NA o NC.

En ste sistema, la temporizacin se obtiene por

corriente de aire que recorre un surco de longitud

regulable. El aire se recicla y se filtra, permitiendo con

ello que el funcionamiento no se vea afectado por

poluciones ambientales.

Al igual que los anteriores, existen rels neumticos

temporizados a la conexin y al reposo.

Imagen 6.3

Rel temporizado del tipo neumtico

Importante

Los temporizadores neumticos no estn indicados

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