Módulo 3 Distribución eléctrica

8/6/2019 Mdulo 3 Distribucin elctrica

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Mdulo de Aprendizaje 3:

Fundamentos de la Distribucin Elctrica


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Temario Comenzaremos con una presentacin general para que conozca los aspectosprincipales de estos dispositivos y sus partes. Despus estudiaremos condetalles cada uno de estos temas:

Fundamentos de la Distribucin Elctrica 4Sistema de Distribucin Radial 4Sistema de Distribucin en Bucle 4Sistema de Distribucin de Red 4Sistemas de Empresas de Electricidad 5Cableado 6Tipos de Sistema de Potencia 6

Repaso 1 9

Diagrama Unifilar 10Sistemas Elctricos 10Interpretacin de Diagramas Unifilares 12

Repaso 2 15

Proteccin de Sistema 16condiciones de Sobrecorriente 16Coordinacin del Sistema 17

Estndares y Cdigos 19Estndares 19Cdigos 20Placas de Fabricante y Etiquetas 21

Repaso 3 22

Glosario 23

Repaso 1 Respuestas 25




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Bienvenido Bienvenido al Mdulo 3, Fundamentos de la Distribucin Elctrica.

Si usted ha terminado exitosamente el Mdulo 2, Fundamentos de la Electricidad,est ahora preparado para comenzar a estudiar los sistemas de distribucin elc-trica y el equipo asociado. Si usted no ha terminado el Mdulo 2, Fundamen-tos de Electricidad, le recomendamos que termine ese mdulo antes decomenzar el presente. Este mdulo le ofrecer varios temas diferentes, expre-

siones y trminos comunes del mundo de la distribucin elctrica. Se le presen-tar informacin que ser empleada en mdulos posteriores.

Figura 1. Sistema Sencillo de Distribucin Elctrica

Como los dems mdulos en esta serie, este mdulo presenta pequeas sec-ciones fciles de manejar de material nuevo seguidas por una serie de preguntassobre este material. Estudie cuidadosamente el material y despus conteste a laspreguntas sin regresar a lo que usted acaba de leer. Usted ser el mejor juez dequ tan bien asimila el material. Repase el material tan frecuentemente como loconsidere necesario. Lo ms importante es establecer una base slida parapoder pasar de tema en tema y de mdulo en mdulo.

Nota sobre las Fuentes Los puntos principales se presentan en negritas.

Los elementos de Glosario se presentan en cursivas y son subrayados la primera

vez que aparecen.

Viendo el Glosario Las versiones impresas tienen el glosario al final del mdulo. Usted puede tam-bin hojear el Glosario seleccionando con el mouse la marca de Glosario en elmargen izquierdo.


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Sistema deDistribucinElctrica

Un sistema de distribucin elctrica es una serie de circuitos elctricos quesuministran energa en la proporcin adecuada a domicilios, comercios y plantasindustriales. Independientemente del tamao y de las aplicaciones, el objetivofinal es universal: el suministro econmico y seguro de energa elctrica ade-cuada a equipos elctricos.

En general, existen tres tipos de sistemas de distribucin: el Sistema de Dis-

tribucin Radial,Sistema de Distribucin en Bucle y el Sistema de Distribucin enRed. El tipo utilizado por la compaa de electricidad depende de los serviciosrequeridos de la ubicacin y de consideraciones econmicas.

Sistema de Distribucin

Radial

El Sistema de Distribucin Radial tiene una fuente de energa para un grupo declientes. Si existe una falla de suministro de energa, todo el grupo se encuentrasin energa Adems, una falla de circuito en algn lugar del sistema podra signifi-car una interrupcin de suministro de energa a la totalidad del sistema.

Figura 2. Un Sistema Sencillo de Distribucin Radial

Es el sistema ms econmico y ms ampliamente utilizado. Se emplea para usosresidenciales en donde el suministro de electricidad no es crtico si existe unainterrupcin de alimentacin de energa.


en Bucle

El Sistema de Distribucin en Bucle crea un bucle en el rea de servicio yregresa al punto de origen. La colocacin estratgica de interruptores permiteque la compaa de electricidad suministre energa a clientes a partir de cualquierdireccin. Si una fuente de energa falla, se abre o cierra interruptores paraobtener una fuente de energa.

Figura 3. Sistema Sencillo de Distribucin en Bucle

Evidentemente, el sistema de bucle ofrece una mejor continuidad de servicio que

el sistema radial, con solamente pequeas interrupciones de servicio durante laconmutacin. Puesto que el sistema requiere de equipo adicional para conmut-acin, es ms costoso que el sistema radial. Como resultado, se utiliza para edifi-cios comerciales y centros comerciales en donde es necesario minimizar lasinterrupciones.


en Red

El Sistema de Distribucin en Red es el ms costoso y el ms confiable entrminos de continuidad de servicio. Este sistema consiste de numerosos circui-tos de interconexin que operan en lamisma tensin de utilizacin. El cliente est


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conectado a dos o ms fuentes de suministro de energa. Si una fuente deenerga falla, el cliente obtiene energa de otras fuentes, sin interrupcin.

Figura 4. Sistema Sencillo de Distribucin en Red

Se utiliza en reas con demanda importante y/o crtica, tales como grandescomplejos de procesos de fabricacin crticos e instalaciones de computocentralizadas.

Sistemas de Empresas

de Electricidad

Para entender el Sistema de Distribucin Elctrica, usted tiene que entender elflujo de electricidad desde su generacin hasta el usuario final. Para este

propsito, vamos a seguir el sistema sencillo de distribucin elctrica en la Figura5, paso a paso:

Figura 5. Sistema de Distribucin Elctrica

PASO 1: El flujo de electricidad empieza en la compaa de electricidad cuandola electricidad es creada en la estacin de generacin.


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PASO 2: La tensin es incrementada (aumentada) por un transformador degeneradoren la Playa de Distribucin. Esto se efecta para minimizar eltamao del cable y las prdidas elctricas.

PASO 3: La Sub-estacin de Transmisin incrementa la tensin a travs de unTransformador Elevadorde 13.8 Kv a 400 Kv por ejemplo. El incremento de latensin depende de la distancia sobre la cual se desplazar y el tipo de instala-

ciones al cual se suministrar finalmente. La energa es despus distribuida endirecciones mltiples a la estacin de sub-transmisin apropiada.

PASO 4: La estacin de sub-transmisin se encuentra ms cerca de su clientefinal y como resultado la tensin es reducida por un Transformador Reductor aun nivel entre 23 Kv - 13.8 Kv.

PASO 5: La electricidad es enviada despus a la Sub-estacin de Distribucinen donde la tensin es reducida por los Transformadores Reductores a ten-sioness tiles. La energa es despus distribuida a hogares e Instalaciones.

PASO 6: En cada domicilio e instalacin o cerca de ellos se encuentran transfor-madores que ajustan las tensiones al nivel apropiado para uso. Por ejemplo, unagran planta industrial recibir un nivel de tensin de 13.8 Kv 440 volts. Utilizar

sus propios transformadores reductores en el sitio para producir los diferentesniveles de tensin requeridos en la instalacin.

Cableado Una de las partes ms importantes del sistema de distribucin elctrica es el con-ductor o cable que lleva la energa desde su fuente hasta su destino. Los cablesque atraviesan el pas son relativamente pequeos en cuanto a dimetro en com-paracin las altas tensiones que llevan. Cmo es posible? Para entender elporqu de esta situacin, tenemos que ver la frmula que nos indica la potencia:

P = V x I

V= voltaje I = Intensidad P= potencia

Puesto que la potencia es igual a la tensin multiplicado por la intensidad ypuesto que la ecuacin es siempre igual en ambos lados, no podemos cambiar la

tensin sin cambiar la corriente. As, cuando se eleva la tensin, la intensidad setiene que reducir. La reduccin de la intensidad permite que la potencia seatransmitida a travs de conductores de un dimetro (calibre) menor. Cada reduc-cin del tamao del conductor reduce el costo y el sistema se vuelve ms efi-ciente.

Tipos de Sistema de

Potencia

Ahora que usted sabe como se transmite la energa, vamos a comentar los dostipos de energa de CA: Trifsica y Monofsica.

Figura 6. Tipos de Energa CA

Sistema Monofsico: Este sistema es estndar para servicio residencial. Puedeconsistir de dos o tres hilos que son introducidos en el domicilio en donde se uti-lizar la energa. El sistema de tres hilos (13W) es ms comn hoy en da y se


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comentar aqu. (El sistema de dos hilos (12W) es comn en construccionesms antiguas o en algunos pases como Mxico).

Figura 7. Sistema Monofsico de Tres Hilos (13W)

An cuando el sistema monofsico moderno emplea tres hilos, es monofsico, notrifsico. Consiste de hecho de tres hilos que entran en el domicilio. Dos hilosvivos y un hilo neutro.

El uso de los tres hilos en combinaciones elctricas diferentes puede proporcio-nar tensiones diferentes. Por ejemplo, un circuito puede consistir de uno de losdos hilos vivos y del hilo neutro. Este circuito proporciona 120 volts CA, la tensinrequerida para la mayora de los aparatos elctricos pequeos y lmparasdomsticas.

Otro circuito puede consistir de los dos hilos vivos para proporcionar 240 voltsCA, la tensin requerida para equipos elctricos ms grandes tales como seca-doras de ropa.

Sistema Trifsico: La compaa elctrica produce energa trifsica, mediante larotacin de tres bobinas a travs de un campo magntico dentro de un genera-dor. Conforme giran en el campo magntico, generan energa. Cada fase seencuentra a 120 grados (desfasadas) de las dems.

Cada fase fluye a travs del generador en un cable separado. Estas fases sonsuministradas a los usuarios finales ya sea como energa trifsica o bien comoenerga monofsica.

Figura 8. Onda Sinusoidal Trifsica

Las Instalaciones comerciales e industriales emplean la energa trifsica puestoque es eficiente y permite al equipo funcionar de manera ms regular que laenerga monofsica. Esto se debe a que cada fase se encuentra a 120 grados delas dems; por consiguiente, el equipo nunca se encuentra con un punto cero.Esto es especialmente importante cuando se trata de motores puesto que cadanueva fase mantiene el motor en funcionamiento.

Adems, la energa monofsica est disponible a partir de un sistema trifsicomediante el uso de solamente una de las fases. Esto es benfico para suministrar

energa a luces, receptculos, dispositivos de calentamiento y acondicionamientode aire.

Existen dos tipos de sistemas trifsicos: el sistema trifsico de tres hilos(33W) y el sistema trifsico de cuatro hilos (34W). La diferencia principalentre los dos sistemas es que el sistema 34W tiene un hilo neutro.


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Figura 9. Sistema Trifsico de Tres Hilos

Figura 10. Trifsico, Cuatro Hilos

Estos sistemas ofrecen una amplia gama de tensiones posibles, incluyendo 208,240, 277, 480 y 600 volts. Los tensiones disponibles son determinadas por laconfiguracin de alambrado dentro del transformador. Varias de estas configura-ciones de alambrado estarn abarcadas en el Mdulo 4, Transformadores. Lossistemas de energa Trifsica tienen numerosas ventajas :

Proporcionan energa a grandes sitios industriales e instalaciones comer-ciales de manera eficiente.

La electricidad monofsica est disponible a partir de un sistema trifsico.

La energa trifsica permite la operacin regular y eficiente de equipos indus-triales pesados.


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Repaso 1 Conteste las siguientes preguntas sin ver el material que se le acaba de presen-tar. Empiece la siguiente seccin cuando est seguro que entiende lo que ya ha

ledo.

1. Cules de los tres sistemas de distribucin utilizados por la compaa deelectricidad ilustrados abajo ofrece la mayor continuidad de servicio y cul esel ms econmico para construir y mantener?

A B C

Mayor Continuidad:__________________Ms Econmico: ___________________

2. El equipo elctrico utilizado para incrementar o reducir las tensiones es un_______________.

3. Cuando la compaa elctrica genera electricidad, reduce habitualmente latensin antes que ingrese al sistema de transmisin puesto que es ms seg-

uro y ms econmico desplazar tensiones ms bajas hasta los puntos de uti-lizacin.VERDADERO FALSO

4. Un transformador que reduce la tensin se conoce como un transformador__________ .

5. El hecho de poder obtener electricidad monofsica a partir de un sistematrifsico es una de las ventajas de un sistema trifsico. Indique dos ventajasadicionales de un sistema de energa trifsica.

___________________________________________________________________________________________________________________


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DiagramasUnifilares

Sistemas Elctricos Mostramos habitualmente el sistema de distribucin elctrica a travs de unarepresentacin grfica conocida como Diagrama Unifilar. Una lnea puede mos-trar la totalidad o una parte de un sistema. Es muy verstil y completo puesto quepuede ilustrar circuitos CD muy sencillos, o bien un sistema trifsico muy com-plejo.

Utilizamos Smbolos Elctricos universalmente aceptados para representar losdiferentes componentes elctricos y su relacin dentro de un sistema o circuito.Para interpretar los diagramas unifilares, usted tiene que familiarizarse primerocon los smbolos elctricos. A continuacin presentamos los smbolos ms fre-cuentemente utilizados.

Figura 11. Tabla de Smbolos Elctricos Comunes

Smbolo Identificacin Explicacin

Transformador Representa varios transformadores del tipo lleno de lquido hasta el tipo seco. Seimprime habitualmente la informacin adicional al lado del smbolo indicando las

conexiones de devanado, tensiones primario/secundarios, impedancia ycaractersticas nominales en KVa o MVA.

Interruptor de circuitoremovible/removible

Representa normalmente un interruptor de circuito removible de 5kV y ms.

Posicin de interruptorde circuito removible/removible futuro

Representa una estructura equipada para aceptar un interruptor de circuito en elfuturo (se conoce habitualmente como provisiones).

Interruptor de circuito noremovible

Representa un interruptor de circuito de baja tensin.

Interruptor de circuitoremovible/removible

Representa un interruptor de circuito de baja tensin removible.

Interruptor dedesconexin

Representa un interruptor en aplicaciones de baja o alta tensin (se muestra enposicin abierta).

Fusible Representa fusibles de baja tensin y potencia.

Barra colectora Representa una barra colectora de baja y alta tensin.

Transformador deCorriente

Representa transformadores de corriente montados en equipo ensamblado. Semuestra una relacin de 4000A a 5A.

Transformador dePotencial

Representa transformadores de potencial habitualmente montados en equipoensamblado. Se muestra una relacin de 480V a 120V.

Tierra Representa un punto de conexin a tierra.

Batera Representa una batera en un paquete de equipo.

Motor Representa un motor que se muestra tambin con una M dentro del circulo.Informacin adicional del motor se imprime habitualmente al lado del smbolo, comopor ejemplo la potencia, rpm y tensin.

Contacto normalmenteabierto

Puede representar un contacto simple o un interruptor mono-polo en posicin abiertapara control de motor.


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Figura 12. Smbolos Elctricos Comunes (Continuacin)

Contacto normalmentecerrado

Puede representar un contacto simple o un interruptor mono-polo en posicin cerradapara control de motor.

Luz Piloto La letra indica el color. El color indicado es rojo.



Relevador de sobrecarga Protege un motor en caso de una sobrecarga.

Capacitor Representa varios capacitores.

Ampermetro Una letra se muestra habitualmente para indicar el tipo de medidor .(A = ampermetro, V = voltmetro, etc.).

Relevador de proteccin contra sobre-corriente instantnea

El nmero del dispositivo indica el tipo de relevador (50 = corrienteinstantnea, 59 = sobretensin, 86 = bloqueo, etc.).

Generador de Emergencia El smbolo se muestra frecuentemente en combinacin con uninterruptor de transferencia.

Interruptor con fusible El smbolo es una combinacin de un fusible y un interruptor enposicin abierta.

Control de medidor de Baja tensin El smbolo es una combinacin de un contacto normalmente abierto(interruptor), relevador de sobrecarga, motor y dispositivo dedesconexin.

Arrancador de motor de media tensin El smbolo es una combinacin de un fusible removible, un contactonormalmente abierto (interruptor) y motor.

Centro de Medidor Una serie de smbolos circulares que representan medidores

habitualmente montados en un gabinete comn.

Centro de carga o tablero Un interruptor que representa un dispositivo principal y otrosinterruptores que representan circuitos de alimentacin habitualmenteen un gabinete comn.

Conmutador de transferencia Conmutador de transferencia de tipo interruptor de circuito (izquierda)o bien conmutador de transferencia de tipo no interruptor de circuito(derecha).

Transformador de corriente conampermetro conectado

El instrumento conectado podra ser un instrumento diferente o bienvarios instrumentos diferentes identificados por la letra.

Relevadores protectores conectados aun transformador de corriente

Los nmeros de dispositivo indican los tipos de relevadoresconectados, por ejemplo:

67 = Sobrecorriente direccional51 = Sobrecorriente temporal.


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Interpretacin de

Diagramas de Unifilar

Ahora, que usted est familiarizado con los smbolos elctricos, vamos a vercmo se utilizan para interpretar diagramas unifilares. Abajo presentamos un cir-cuito elctrico sencillo.

Figura 13. Diagrama Sencillo Unifilar

Usted puede ver a travs de los smbolos que se trata de un diagrama unifilar quetiene tres resistencias y una batera. La electricidad fluye desde el lado negativode la batera a travs de resistencias hacia el lado positivo de la batera.

Ahora vamos a ver un diagrama unifilar industrial. Cuando se interpreta un dia-grama unifilar, se debe siempre comenzar en la parte superior en donde seencuentra la tensin ms alta y seguir hasta la tensin ms baja. Esto ayuda aentender correctamente las tensiones y sus trayectorias.

Para explicar esto de manera ms fcil, hemos dividido el diagrama unifilar entres secciones.

Notas 1. Algunos dispositivos, especialmente dispositivos ms nuevos, pueden no tener smbolos uni-versalmente aceptados. Estos dispositivos pueden ser representados de varias maneras,habitualmente es un asunto de eleccin personal. En algunos casos, el smbolo es acom-paado por una descripcin verbal. Ejemplos de esta situacin son :

2. En numerosos casos, el mismo smbolo puede representar varios componentes. Se dis-tinguen habitualmente entre ellos por letras o nmeros, por ejemplo: y que rep-

resentan, respectivamente, un motor, un medidor de watt-hora, un ampermetro y un relevadorprotector de sobrecorriente.

3. Smbolos universalmente aceptados tienen frecuentemente informacin adicional propor-cionada cerca. Esto distingue smbolos similares entre ellos. Los siguientes ejemplos son tpi-cos:

Identifica el interruptor de circuito removible representado por el smbolo como un interruptor de1200 amperes .

Identifica el interruptor de circuito fijo representado por el smbolo como un interruptor tri-polar de225 amperes.

Indica que el transformador representado por el smbolo est conectado Delta-Y.


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Figura 14. Un Diagrama Unifilar Industrial Tpico

rea a

Comenzando a partir de arriba, usted observar que un transformador estalimentando energa a todo el sistema. El transformador reduce la tensin de35kV a 15kV, de conformidad con lo indicado por los nmeros que estn al ladodel smbolo del transformador.

Una vez bajada la tensin, se encuentra un interruptor de circuito removible (A1).Reconoce usted el smbolo del interruptor de circuito removible? Usted puede

considerar que este interruptor puede manejar 15kV puesto que se encuentrarelacionado con el lado del 15 kV del transformador y no se indica nada diferenteen el diagrama unifilar.

Despus del interruptor de circuito removible (A1) a partir del transformador, estunido a una lnea horizontal ms gruesa. Esta lnea horizontal representa unaBarra Conductora Elctrica, que es un dispositivo utilizado para llevar electricidada otras reas o circuitos. (Ms informacin sobre Conducto para Barras Conduc-toras puede encontrarse en el Mdulo 14).

rea b

Usted observar que dos interruptores de circuito removibles adicionales (B1 yB2) se encuentran en la barra conductora y alimentan otros circuitos, que se

encuentran a 15kV puesto que no ha habido ninguna indicacin de cambio detensin en el sistema.

Unido al interruptor de circuito removible (B1), se utiliza un transformador reduc-tor para llevar la tensin en esta rea del sistema de 15kV a 5kV.

En el lado de 5kV de este transformador, se muestra un interruptor desconecta-dor. El desconectador se utiliza para conectar o aislar el equipo debajo del trans-formador. El equipo debajo del desconectador se encuentra a 5kV puesto quenada indica lo contrario.


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Repaso 2 Conteste las siguientes preguntas sin ver el material que acabamos de presentar.Empiece la siguiente seccin cuando est seguro que entiende lo que ha ledo.

1. Un diagrama unifilar muestra los componentes, relaciones elctricas y conex-iones con un circuito monofsico solamente, de ah viene el nombre de dia-grama unifilar.VERDADERO FALSO

2. En un diagrama unifilar ilustrado abajo, el interruptor desconectador mos-trado tendra que tener una tensin nominal de cuntos volts, considerandoque usted no tiene ninguna informacin adicional?

________________________

3. Los cuatro interruptores de circuito removibles mostrados en el diagramaunifilar para la pregunta 2 son indicados por medio de las letras a, b, c, y d.Cuntos de los cuatro interruptores de circuito son interruptores de circuitode clase 5kV? ________

4. Al lado de los smbolos elctricos ilustrados abajo, ponga el nombre del com-ponente elctrico que representa.

a. ____________________________________

b. ____________________________________

c. ____________________________________

d. ____________________________________

e. ____________________________________

f. ____________________________________


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Proteccin deSistema

El objetivo primario de todo sistema de distribucin de energa elctrica es ofrecerenerga a equipo elctrico con la mayor seguridad. La proteccin del sistema sedisea para agregar los objetivos restantes de proteccin de equipo/conductor ycontinuidad del servicio al costo ms razonable.

Los equipos de proteccin, tales como interruptores de circuito en gabinetesmoldeados, durante condiciones de Sobrecorriente, deben aislar rpidamente la

seccin afectada del sistema de alimentacin de energa para mantener el servi-cio a las dems secciones. Deben tambin minimizar los daos a los equipos ylimitar la magnitud o duracin de la suspensin del servicio. Primero comentare-mos lo que son la condiciones sobrecorriente y despus hablaremos de coordi-nacin de sistema.

Condiciones de

Sobrecorriente

Sobrecorriente: Es una corriente que es ms alta que la cantidad de corrienteque un conductor o equipo puede llevar con seguridad. Una condicin desobrecorriente no controlada puede provocar dao al aislamiento y/o equipocomo resultado de una temperatura excesiva o de esfuerzos dinmicos excesi-vos. El aislamiento del cable es la parte ms vulnerable a las condiciones desobrecorriente. El conductor mismo puede resistir un nivel extremadamente altode calor pero el aislamiento alrededor del conductor no.

Existen tres tipos de condiciones de sobrecorriente:

Sobrecargas

Corto circuitos

Fallas de conexin a tierra

Sobrecarga: Las Sobrecargas son el resultado de colocar cargas excesivas enun circuito, ms all del nivel que el circuito puede manejar con seguridad. Undeterioro del aislamiento en conductores elctricos es el resultado ms frecuentede tales condiciones de sobrecarga.

Cuando existe una condicin de sobrecarga, ocurre una acumulacin de temper-atura entre el aislamiento y el conductor.

Cuntas veces ha tenido que ir al centro de carga en su domicilio y reemplazarun interruptor de circuito? Se crea una condicin de sobrecarga, se acumulacalor, y el interruptor de circuito se abre para proteger el cable y, en ltimainstancia, la casa.

Corto circuitos: Los Corto circuitos, frecuentemente conocidos como Fallas, sonhabitualmente causados por corrientes anormalmente altas que fluyen cuandofalla el aislamiento de un conductor. Cuando el aislamiento que protege una fasede otra fase, o bien una fase de la tierra se rompe, se puede esperar el flujo decorrientes de corto circuito. La condicin de corto circuito debe ser eliminada rp-idamente para proteger el sistema contra daos.

Una simple analoga con el agua puede emplearse para comparar la corriente

que fluye normalmente en un circuito con una corriente de corto circuito.


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Figura 15. Corto circuito en una Presa

Se construye una gran presa que alimenta una cantidad controlada de agua a unpequeo ro. Corriente abajo, se construye una pequea ciudad a lo largo de lasorillas del ro. La cantidad de agua que se deja entrar al ro con seguridad esindependiente de la cantidad de agua que se encuentra atrs de la presa. Si la

presa se rompe y libera repentinamente el agua acumulada atrs, la ciudadpodra ser daada o hasta arrastrada. Esta masa repentina de agua es como elflujo de la corriente en un circuito en condiciones de falla. El dao depende de lacantidad de agua almacenada atrs de la presa o de la cantidad de corriente dis-ponible para alimentar la falla.

Fallas de conexin a Tierra: Una Falla a Tierraes un tipo particular de corto cir-cuito. Es un corto circuito entre una de las fases y la tierra. Es probablemente lafalla de bajo nivel ms comn, especialmente en el caso de circuitos de baja ten-sin.

Las corrientes de falla de conexin a tierra frecuentemente no son de gran magni-tud y pueden no ser detectadas durante largos perodos. Este tipo de falla puedeocurrir en toma-corrientes elctricas localizadas en baos o en otras reas en

donde agua puede estar presente.

Coordinacin del

Sistema

Debido a las condiciones de sobrecorriente que pueden ocurrir en sistemas dedistribucin, se debe coordinar apropiadamente este sistema. Existen tres tiposde coordinaciones de sistema: Totalmente Calibrado, Coordinado Selectivamentey Calibrado en Serie.

Sistemas Totalmente Calibrados: En un sistema totalmente calibrado, todos losinterruptores son calibrados para operar independientemente. Tienen todos unaCalibracin de Disparo adecuada para la Corriente de Falla Mxima disponibleen su punto de aplicacin. Todos los interruptores estn equipados con elemen-tos disparadores de sobrecorriente instantnea de largo perodo de retardo.

El mtodo de calibracin completa selecciona dispositivos de proteccin de cir-

cuito con calibraciones iguales o mayores que la corriente de falla disponible.
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En Campo

Si un edificio tiene 65,000 amperes de corriente de falla disponible a la entradadel servicio, cada dispositivo de proteccin de circuito debe tambin ser calibradoa 65,000 amperes. Abajo presentamos el diagrama unifilar correspondiente aeste caso. Un sistema de este tipo proporciona una excelente proteccin a los cir-cuitos y es muy confiable.

Figura 16. Sistema Totalmente Calibrado

La continuidad del servicio es poco menor que en un sistema coordinado selecti-

vamente, pero el costo inicial es tambin menor. Cuando se compara con unsistema de combinacin en serie, el sistema totalmente calibrado ofrece el mismonivel de continuidad de Servicio a un costo inicial mayor.

Sistemas Coordinados Selectivamente: Como en el caso del sistema total-mente calibrado, todos los interruptores estn totalmente calibrados parainterrumpir la corriente de falla mxima disponible en su punto de aplicacin. Elsistema coordinado optimiza selectivamente la continuidad del servicio puestoque solamente el interruptor ms cercano a la falla opera para aislar el circuitoque presenta la falla.

Cada interruptor corriente arriba en el sistema de distribucin de energa incor-pora disparadores con retardos cortos. El interruptor corriente arriba debe poder

resistir los esfuerzos trmicos y magnticos causados por la corriente de falladurante el perodo requerido para que se dispare el interruptor ms cercano a lafalla.

La selectividad del sistema puede basarse, hasta cierto punto, en lo siguiente:

Magnitud de la corriente de falla proporcionando selectividad de corriente.

Tiempo de resistencia a la falla que proporciona selectividad de tiempo.

Tanto corriente como tiempo que proporcionan selectividad completa.

El sistema coordinado selectivamente es el ms costoso de los tres sistemasbsicos. Sin embargo, ofrece la mejor proteccin global de equipo y la mximacontinuidad de servicio.

Sistema Calibrado en Serie: El sistema calibrado en serie establece que el dis-positivo de proteccin de circuito corriente arriba principal debe tener una cali-bracin de interrupcin igual o mayor que la corriente de falla disponible delsistema, pero dispositivos corriente abajo conectados en serie pueden ser cali-brados en valores menores. Cuando ocurre una falla, tanto el dispositivo principalcomo el dispositivo corriente abajo deben abrirse para resolver la falla.

Combinaciones de interruptores calibrados en serie deben ser probadas en seriecon el objeto de serListadas por UL.
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En Campo

Por ejemplo, un edificio con 42,000 amperes de corriente de falla disponiblepuede tener el interruptor en la acometida calibrada a 42,000 amperes y los inter-ruptores adicionales corriente abajo calibrados a 18,000 amperes.

Figura 17. Sistema Calibrado en Serie

Sistemas calibrados en serie se contemplan para su uso en sistemas en loscuales circuitos derivados son primariamente alumbrados y otras cargas resisti-vas. Si los circuitos derivados suministran cargas de motor, se deben emplearsistemas totalmente calibrados o bien sistemas selectivamente coordinados.

La ventaja principal de este sistema es que permite utilizar interruptores de deri-vacin econmicos. Sin embargo, puesto que ambos interruptores se disparan enel caso de una falla mayor, la continuidad del servicio puede no ser tan buenacomo en el caso de los dems sistemas.

Los tres sistemas bsicos ofrecen proteccin de conductores elctricos y equipocon la misma eficacia. El costo inicial y la continuidad del servicio son los factoresvariables. La decisin en cuanto a qu sistema de proteccin utilizar debebasarse en las variables y necesidades de aplicacin.

Estndares yCdigos

La industria elctrica est regida por un grupo de Estndares y Cdigos para dis-ear, fabricar y suministrar equipo elctrico, y puesto que somos parte de una

economa global, deben incluir tanto consideraciones domsticas como interna-cionales. No hay espacio para compromisos cuando se trata de desempeo,calidad y seguridad. Estndares y cdigos estrictos se establecen para ofrecer ungrupo de lineamientos con relacin al diseo, prueba y fabricacin de todos lostipos de equipo elctrico.

Estndares Numerosos estndares estn establecidos a travs de un proceso de consensodentro de una industria particular. Una vez logrado el consenso, los estndaresson publicados por organizaciones de estndares independientes tales comoANSI(American National Standards Institute) [Instituto Americano de EstndaresNacionales].

Ciertos estndares no son requeridos, pero puede ser imposible vender unequipo particular en una cierta rea del mundo a menos que cumpla con el

estndar relevante.

Hoy en da, muchos estndares de pases diferentes establecen lineamientossimilares. Un equipo que cumple con un grupo de estndares puede tambincumplir con otro grupo con cambios menores. En la mayora de los casos, sinembargo, el cumplir los requisitos de un grupo de estndares debe ser compro-bado y certificado a travs de prueba.

La prueba se efecta frecuentemente en laboratorios de prueba independientes.Por ejemplo, usted est probablemente familiarizado con UL (Underwriters Labo-


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ratories, Inc.). Muchos equipos son diseados, construidos y probados de confor-midad con los estndares de UL. Los equipos electrodomsticos en su domiciliotienen la aprobacin de UL. Usted puede no saber exactamente lo que requiereUL de este equipo, pero la aprobacin de UL le da confianza en el sentido quefuncionar con seguridad si se emplea correctamente.

Figura 18. Etiqueta de UL

Cdigos Los cdigos elctricos son grupos de reglas establecidas por cuerpos rectoresque establecen:

Tipo de equipo a utilizar en una situacin dada

Uso apropiado

Procedimiento de instalacin, incluyendo cmo y dnde debe instalarse.

Los cdigos llevan habitualmente condiciones obligatorias y pueden aplicarse anivel nacional o bien en un rea ms limitada, como por ejemplo un solo muni-cipio local. De cualquier manera, tales cdigos pueden ser utilizados para facilitarla instalacin exitosa del equipo, o bien suspender dicha instalacin. Los cdigosson poderosos y se debe tener conciencia de los varios cdigos y de sus aplica-ciones.

Uno de los grupos de cdigos ms conocidos es el NEC(National ElectricalCode), que funciona en combinacin con los requisitos de UL. Estos cdigos sonaplicables en todos los Estados Unidos de Amrica, y rigen todos los equiposelctricos utilizados en sistemas de distribucin de energa, desde la fuente hastalos domicilios particulares, y an la configuracin de los equipos en las casas.

Conforme usted aprenda sobre diferentes tipos de equipo elctrico, tomar con-

ciencia de los estndares y cdigos ms importantes para este tipo de equipo enparticular. Por ahora, es suficiente tener conciencia de su existencia e importan-cia.

A continuacin presentamos una lista de los estndares y cdigos ms comunes(pero esta lista dista mucho de ser completa):

ANSI (American National Standards Institute)

BSI (British Standards Association)

CE Mark (Certified European Mark)

CEC (Canadian Electric Code)

CSA (Canadian Standards Association)

IEC (International Electrotechnical Commission)

IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)

ISO (International Standards Organization)

NEC (National Electrical Code)

NEMA (National Electrical Manufacturers Association)


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UL (Underwriters Laboratories, Inc.)

Placas de Fabricante y

Etiquetas

Un equipo elctrico tiene habitualmente una placa de fabricante que ofrece infor-macin valiosa en cuanto a la potencia nominal del equipo y las condiciones enlas cuales puede operar. Adems, ensambles elctricos tienen placas para identi-ficar estndares aplicables y para determinar el equipo aplicable apropiado. Unose tiene que acostumbrar a leer las placas y la informacin que ofrecen.

Las placas pueden encontrarse en los siguientes lugares:

Fijadas sobre el equipo mismo

Fijadas sobre el material de empaque durante el embarque

En la literatura relacionada con el equipo

Las etiquetas pueden servir para varios propsitos:

Ofrecer instrucciones de manejo e instalacin

Ofrecer informacin de operacin

Actuar como caracterstica de seguridad dando advertencias y/o precau-ciones en cuanto a peligros y problemas especficos.

Uno de los usos ms importantes de las etiquetas es como caracterstica de seg-uridad. La mejor forma de eliminar peligros es disear un equipo a prueba deimpericia. Puesto que de vez en cuando, las personas han rebasado los mejoresesfuerzos de los diseadores para hacer diseos a prueba de fallas, es necesarioadvertir a la gente en cuanto a los peligros potenciales.

Las etiquetas de seguridad contienen una sola palabra con tipografa grande, porejemplo PELIGRO, ADVERTENCIA, PRECAUCIN o AVISO. La palabra uti-lizada depende de la clasificacin del peligro potencial.

Figura 19. Apariencia Tpica de Etiquetas de Seguridad de Advertencia y Precaucin


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Repaso 3 Conteste las siguientes preguntas sin hacer referencia al material que se le acabade presentar.

1. La parte ms vulnerable de un circuito elctrico a condiciones de sobrecorri-ente es el __________________________.

2. Liste los tres tipos de condiciones de sobrecorriente.a. ________________________b. ________________________c. ________________________

3. Qu condiciones de sobrecorriente tiene habitualmente la menor magnitudde corriente? __________________ __________________

4. En sus propias palabras explique el funcionamiento del NEC.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Las etiquetas de seguridad alertan rpidamente a una persona del grado depeligro potencial o problema mediante el empleo de una sola palabra en

tipografa grande como por ejemplo:

Liste otras dos palabrasa. __________________b. __________________


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Glosario

ANSI Abreviatura de American National Standards Institute.No desarrolla estndares, sino que funciona como unaentidad coordinadora para el propsito de alentar eldesarrollo y la adopcin de estndares valiosos.

Cdigos Reglas establecidas por entidades rectoras para el usoy la instalacin apropiados y seguros de equipoelctrico.

Barra ConductoraElctrica

El(los) conductor(es) habitualmente hecho(s) de cobre oaluminio, que lleva(n) la corriente y sirve(n) comoconexin comn para dos o ms circuitos.

Smbolos Elctricos Representaciones grficas de componentes elctricos.

Falla Vase Corto circuito.

Corriente de FallaMxima

El pico de amperaje creado durante una falla elctrica.

Interruptor de

Circuito de BajaTensin Fijo

Un interruptor calibrado para menos de 1000V y

atornillado en una posicin fija con una barraconductora o cable mecnicamente atornillado sobreterminales de interruptor.

Totalmente Calibrado Es un tipo de coordinacin de sistema en donde todoslos interruptores son calibrados para operarindependientemente.

Falla a Tierra Un corto circuito entre una de las fases y la tierra.

Calibracin deDisparo

La corriente de corto circuito mxima que un dispositivode proteccin contra sobrecorriente puede interrumpircon seguridad.

Centro de carga Interruptores de baja tensin montados dentro de ungabinete comn que comparten una barra conductora

comn.Sistema deDistribucin de Bucle

La fuente de energa forma un bucle a travs del reade servicio y regresa al punto de origen. Si una fuentede energa falla, se pueden abrir o cerrar interruptorespara suministrar la energa.

NEC National Electric Code un grupo de estndares parainstalaciones elctricas aplicables en todos los EstadosUnidos de Amrica y publicados por la National FireProtection Association. El NEC trabaja con losrequisitos de UL y requiere habitualmente decumplimiento obligatorio.

Sistema deDistribucin en Red

Circuitos interconectados conectan el cliente a dos oms fuentes de energa. Es el ms confiable para lacontinuidad del servicio.

Diagrama Unifilar Una representacin grfica de un sistema dedistribucin elctrica.

Sobrecorriente Una corriente mayor que la corriente que un conductoro un componente elctrico puede manejar conseguridad.


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Respuestas delRepaso 1

1. C, A

2. Transformador

3. Falso

4. Reductor

5. Permite que equipos industriales pesados operen de manera regular y efi-ciente. Puede ser transmitido sobre largas distancias con tamaos de con-ductores menores.

Respuestas delRepaso 2

1. Falso

2. 5 kV

3. Ninguna

4. a. Transformadorb. Interruptor Removiblec. Fusibled. Contacto Normalmente Cerradoe. Control de Motor de Baja Tensin (Arrancador de Combinacin)

f. Interruptor DesconectadorRespuestas delRepaso 3

1. Aislamiento de Conductor (Cable)

2. a. Sobrecargab. Corto circuitoc. Falla de conexin a Tierra

3. Falla de conexin a Tierra

4. National Electric Code un grupo de estndares para instalaciones elc-tricas aplicables en todos los Estados Unidos de Amrica y publicado por laNational Fire Protection Association. El NEC funciona con requisitos de UL yhabitualmente debe ser cumplido forzosamente.

5. Dos de los siguientes:PeligroPrecaucinAviso

Módulo 3 Distribución eléctrica

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