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• Omar Rodríguez Cerón

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SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ

BITACORA DE INSTALACIONES ELECTRICAS

Nombre del Alumno: Rodríguez Cerón Omar Vicente Nº. Control: E15020706

Materia: Instalaciones Eléctricas

Clave de la materia: ELC – 1013

Clave del Grupo: 5Y5 - A

M.C González Arregui Vicente Profesor Titular

H. Veracruz, Ver.

Agosto – Diciembre 2017

INDICE PRESENTACION .............................................................................................................. I DATOS DEL CURSO ........................................................................................................ I HORARIO DE CLASES .................................................................................................... I ETICA ............................................................................................................................... II ÉTICA PROFESIONAL ................................................................................................... III ÉTICA PERSONAL ........................................................................................................ IV EFICIENCIA. .................................................................................................................. IV EFICACIA ....................................................................................................................... IV PROGRAMA DEL CURSO.............................................................................................. V 1. UNIDADES DE VOLTAJE, AMPERAJE Y POTENCIA ................................................ 1 2. DEFINICIÓN DE VOLTAJE, CORRIENTE, POTENCIA Y RESISTENCIA. ................. 1 2.1 VOLTAJE ................................................................................................................... 1 2.2 CORRIENTE .............................................................................................................. 1 2.3 POTENCIA ................................................................................................................. 1 2.4 RESISTENCIA ........................................................................................................... 2 3. INSTALACION ELECTRICA ........................................................................................ 2 4. CIRCUITO ELECTRICO............................................................................................... 3 5. ABSTRACCION ........................................................................................................... 3 6. ANALISIS ..................................................................................................................... 3 7. SINTESIS ..................................................................................................................... 4 8. DISEÑO........................................................................................................................ 4 9. VOLTIMETRO .............................................................................................................. 5 10. AMPERIMETRO ......................................................................................................... 5 11. TRANSFORMADOR. ................................................................................................. 6 11.1 CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSFORMADORES. ................................................ 6

11.1.1 TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS. ............................................................ 7 11.1.2 TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS. ................................................................. 7 11.1.3 TRANSFORMADORES HEXAFÁSICOS. ............................................................. 8 12. CAMPO MAGNÉTICO............................................................................................... 8 12.1 INTENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO ................................................................. 9 12.2 UNIDADES DEL CAMPO MAGNETICO .................................................................. 9 13 DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO ......................................................................... 9 14. PERMEABILIDAD MAGNÉTICA .............................................................................. 10 15. SUBESTACION TIPO POSTE ................................................................................. 11 15.1 DISEÑO DE SUBESTACION TIPO POSTE CFE .................................................. 12 16. CONEXIONES DE LOS DEVANADOS EN UN TRANSFORMADOR ...................... 13 17. NORMAS NEMA ...................................................................................................... 13 17.1 NORMAS NEMA EN ENVOLVENTES ................................................................... 14 18. CLASIFICACIÓN DE ÁREA PELIGROSA DE ACUERDO A LA NOM. .................... 15 19. MOTOR SINCRONO ................................................................................................ 16 20. MOTOR A SINCRONO ............................................................................................ 17 21. DIAGRAMA DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA ................................... 19 22. TIPOS DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA............................................ 20 22.1 SISTEMA EÓLICO ................................................................................................. 20 22.2 SISTEMA HIDROELÉCTRICO. .............................................................................. 21 22.2.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA. 21 22.3 SISTEMA TERMOELECTRICO ............................................................................. 22 22.4 SISTEMA NUCLEAR ............................................................................................. 23 22.5 SISTEMA GEOTERMICO ...................................................................................... 24 22. 7 SISTEMA DE BIO MASA ...................................................................................... 25 22.8 SISTEMA TERMO SOLAR..................................................................................... 26

22.9 SISTEMA DE CICLO COMBINADO ....................................................................... 27 23. TIPOS DE TURBINA ................................................................................................ 28 23.1 TURBINA HIDROELECTRICA ............................................................................... 28 23.2 TURBINA DE VAPOR ............................................................................................ 29 23.3 TURBINA DE GAS ................................................................................................. 30 24. LEYES DE NEWTON ............................................................................................... 31 24.1 PRIMERA LEY ....................................................................................................... 31 24.2 SEGUNDA LEY ...................................................................................................... 31 24.3 TERCERA LEY ...................................................................................................... 31 24.4 CUARTA LEY ......................................................................................................... 31 24.5 ¿POR QUE LAS CUATRO LEYES DE NEWTON SON IDEALES? ....................... 32 25. INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO .................................................................... 32 26. BOMBAS DE POZO PROFUNDO ........................................................................... 34 26.1 CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS DE POZO PROFUNDO ......................... 35 26.2 APLICACIONES DE LAS BOMBAS DE POZO PROFUNDO ................................ 35 27. TIPOS DE MANTENIMIENTO. ................................................................................. 35 27.1 MANTENIMIENTO CORRECTIVO........................................................................ 35 27.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO. ........................................................................ 36 27.3 MANTENIMIENTO PREDICTIVO ......................................................................... 36 28. CIRCUITOS.............................................................................................................. 37 28.1 CIRCUITO DERIVADO .......................................................................................... 37 28.2 ESPECIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES DE UN CIRCUITO DERIVADO .... 37 28.3 CIRCUITO ALIMENTADO. ..................................................................................... 39 29. VARIADOR DE FRECUENCIA ................................................................................ 40 29.1 FUNCIONAMIENTO DEL VARIADOR DE FFRECUENCIA ................................... 40 30. SINTESIS DEL CAPITULO 1 DEL LIBRO DE DIEGO ONESIMO ........................... 42

30.1 DEFINICION DE INSTALACIONES ELECTRICAS ................................................ 42 30.2 TUBERIAS Y CANALIZACIONES .......................................................................... 42 30.2.1 TUBERIAS DE USO COMUN ............................................................................. 42 30.3 CAJAS DE CONEXIÓN .......................................................................................... 43 30.4 CONDUCTORES ELECTRICOS ........................................................................... 43 30. 5 ACCESORIOS DE CONTROL .............................................................................. 44 30.5.1 ACCESORIOS DE CONTROL Y PROTECCION ................................................ 44 30.6 OBJETIVOS DE UNA INSTALACION .................................................................... 45 30.7 TIPOS DE INSTALACION ELECTRICA ................................................................. 45 30.8 CODIGOS Y REGLAMENTOS ............................................................................... 46 30. 9 REGLAMENTO DE OBRAS E INSTALACIONES ELECTRICAS ......................... 46 NORMA OFICIAL MEXICANA NOM – 001 – SEDE – 1999 .......................................... 46 30.9.1 CARÁCTER DE LA NORMA ............................................................................... 46 31. SIMBOLOGIA ELECTRICA ...................................................................................... 47 32. PROTECCION CONTRA SOBRECORRIENTE ....................................................... 54 33. CAJAS DE CONEXIÓN TIPO CONDULET .............................................................. 54 34. CONDUCTORES PARA IINSTALACIONES DE BAJA TENSION ........................... 55 35. CÁLCULO DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS.............................................. 57 36. SISTEMA MONOFÁSICO A DOS HILOS (FASE Y NEUTRO) ................................ 58 37. SISTEMA MONOFÁSICO A TRES HILOS (2 FASES Y 1 NEUTRO) ...................... 59 38. SISTEMA TRIFÁSICO A TRES HILOS (3 FASES) .................................................. 60 39. SISTEMA TRIFÁSICO A CUATRO HILOS (3 FASES Y NEUTRO) ......................... 61 40. APLICACIÓN DE LOS CUATRO SISTEMAS MONOFÁSICO A DOS HILOS (UN HILO DE CORRIENTE Y UNO NEUTRO) (1Φ – 2 H).................................................... 63 41. BIFÁSICO A TRES HILOS (DOS HILOS DE CORRIENTE Y UNO NEUTRO) (2Φ – 3 H) ................................................................................................................................... 63

42. TRIFÁSICO A TRES HILOS (TRES HILOS DE CORRIENTE) (3Φ – 3 H) .............. 63 43. TRIFÁSICO A CUATRO HILOS (TRES HILOS DE CORRIENTE Y UNO NEUTRO) (3Φ – 4 H) ...................................................................................................................... 64 44. CÁLCULO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS POR CORRIENTE Y CÁLCULO DE LOS DIÁMETROS DE TUBERÍAS CONDUIT. ............................................................... 64 44.1 EJEMPLO NO. 1 .................................................................................................... 64 44.2 EJEMPLO NO. 2 .................................................................................................... 65 44.3 EJEMPLO NO. 3 .................................................................................................... 65 44.4 EJEMPLO NO. 4 .................................................................................................... 66 45. DEMANDA CONTRATADA ...................................................................................... 68 45.1 DEMANDA CONTRATADA .................................................................................... 68 45.2 DEMANDA MAXIMA MEDIDA ............................................................................... 68 46. CALCULO DE LA DEMANDA MAXIMA ................................................................... 68 46.1 FACTOR DE DEMANDA ........................................................................................ 68 46.2 DEMANDA BASE DE FACTURACION. ................................................................. 68 47. PUNTO DE ENTREGA............................................................................................. 69 48. TARIFAS CFE .......................................................................................................... 70 48.1 DOMESTICAS........................................................................................................ 70 48.1.3 TARIFA 1B .......................................................................................................... 70 48.1.4 TARIFA 1C .......................................................................................................... 71 48.1.5 TARIFA 1D .......................................................................................................... 71 48.1.6 TARIFA 1E .......................................................................................................... 71 48.1.7 TARIFA 1F .......................................................................................................... 72 48.2 SERVICIOS PUBLICOS ......................................................................................... 72 48.2.1 TARIFA 5............................................................................................................. 72 48.2.2 TARIFA 5A .......................................................................................................... 72

48.2.3 TARIFA 6............................................................................................................. 73 48.3 AGRICOLA ............................................................................................................. 73 48.3.1 TARIFA 9............................................................................................................. 73 48.3.2 TARIFA 9M.......................................................................................................... 73 48.3.3 TARIFA 9CU ....................................................................................................... 74 48.3.4 TARIFA 9N .......................................................................................................... 74 48.4 SERVICIO TEMPORAL.......................................................................................... 74 48.5 TARIFAS ACUÍCOLAS........................................................................................... 75 49. ACOMETIDA ............................................................................................................ 76 50. INTERRUPTOR PRINCIPAL.................................................................................... 77 51. DETERMINACION DEL NUMERO DE CIRCUITOS DERIVADOS .......................... 77 52. CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LOS ITM .......................................................... 77 53. CALCULO DE LOS CONDUCTORES DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS............. 78 54. CALCULO DE CANALIZACIONES .......................................................................... 78 55. ECUACION DE ANDRE AMPERE ........................................................................... 78 56. LEY DE LORENTZ ................................................................................................... 79 57. CUADRO DE CARGA .............................................................................................. 80 58. APARTADO DE TABLAS Y ARTICULOS ................................................................ 81 58.1 TABLA 310-15(B)(16) ............................................................................................. 81 58.2 TABLA 310-8(B)(2)(A) ............................................................................................ 82 58.3 TABLA 310-15(G) ................................................................................................... 82 58.4 TABLA 310-13 ........................................................................................................ 83 58.5 TABLA 430-250 ...................................................................................................... 88 58.6 TABLA 430-22(E) ................................................................................................... 89 58.7 TABLA 10-5 ............................................................................................................ 90 58.8 TABLA DE FORMULAS ELECTRICAS .................................................................. 93

58.9 TABLA DE POTENCIAS NORMALIZADAS ........................................................... 94 58.10 TABLA DE NORMAS NEMA ................................................................................ 95 58.11

ARTÍCULO

220-12.

CARGAS

DE

ALUMBRADO

PARA

LUGARES

ESPECÍFICOS. .............................................................................................................. 96 58.13 ARTÍCULO 210, CIRCUITOS DERIVADOS, SECCIÓN B. CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS. .................................................................................... 97 58.14 CAPÍTULO 10. TABLA 4.- .................................................................................... 98 58.15 ARTÍCULO 215-2 (A)(1). .................................................................................... 102 58.16 ARTÍCULO 220 PARTES C, D Y E ................................................................... 102 58.17 ARTÍCULO 110-14 (C). CORRECCIÓN POR TEMPERATURA. ....................... 103 58.18 TABLA 310-15 (B)(2)(A) Y TABLA 310-15(B)(2)(B). .......................................... 103 58.19 TABLA 310-15 (C)(4) FACTORES DE CORRECCIÓN A TEMPERATURA AMBIENTE ................................................................................................................... 104 58.20 ARTÍCULO 215-2 (A)(4). CONDUCTORES DE UNIDADES DE VIVIENDA INDIVIDUALES O DE CASAS MÓVILES. .................................................................... 105 58.21 ARTÍCULO 215-3. CALCULO DE LA PROTECCIÓN CONTRA SOBRE CORRIENTE. ............................................................................................................... 105 58.23 TABLA 250-122 .................................................................................................. 107 58.24 ARTÍCULO 358. TUBO CÓNDUIT METÁLICO LIGERO TIPO EMT.................. 108 58.25 ARTÍCULO 362. TUBO CÓNDUIT NO METÁLICO LIGERO TIPO ENT............ 111 58.26 TABLA 348-22 .................................................................................................... 113 58.27 ARTÍCULO 348. TUBO CÓNDUIT METÁLICO SEMIPESADO TIPO IMC. ....... 114 58.28 ARTÍCULO 356. TUBO CÓNDUIT NO METÁLICO FLEXIBLE HERMÉTICO A LOS LÍQUIDOS TIPO LFNC ................................................................................................ 115 58.29 ARTÍCULO 350. TUBO CÓNDUIT METÁLICO FLEXIBLE HERMÉTICO A LOS LÍQUIDOS TIPO LFMC. ............................................................................................... 118 58.30 TABLA 430-248. ................................................................................................. 119

58.31 TABLA 430-249 .................................................................................................. 120 58.32 TABLA 430-250. ................................................................................................. 121 58.33 TABLA 220-56 .................................................................................................... 122 58.34 TABLA 220-84 .................................................................................................... 122 58.35 TABLA 250-66 .................................................................................................... 124 58.36 ARTÍCULO 250.PUESTA A TIERRA Y UNIÓN .................................................. 125 58.37 ARTÍCULO 250-30(4). ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA .......................... 127 49. REPORTE DE VISITA A LA FABRICA DE TRANSFORMADORES DALTOR ..... 128 59. CONCLUSION ....................................................................................................... 149 60. GLOSARIO............................................................................................................. 149 61. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 158

INDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1 Ejemplo de una instalación eléctrica ............................................................ 2 Ilustración 2 Diagrama de un circuito eléctrico sencillo .................................................... 3 Ilustración 3 Diagrama de funcionamiento del voltímetro ................................................. 5 Ilustración 4 Diagrama de funcionamiento del amperímetro ............................................ 5 Ilustración 5 Símbolo del transformador ........................................................................... 6 Ilustración 6 Transformador tipo pedestal ........................................................................ 8 Ilustración 7 Fotografía de un transformador tipo poste ................................................. 11 Ilustración 8 Diseño de una subestación tipo poste ....................................................... 12 Ilustración 9 Conexiones en un transformador ............................................................... 13 Ilustración 10 Maquina síncrona y sus partes ................................................................ 16 Ilustración 11 Diagrama de generaion de energia electrica ........................................... 19 Ilustración 12 Central eolica ........................................................................................... 20 Ilustración 13 Central hidroeléctrica ............................................................................... 21 Ilustración 14 Corte de una central termoeléctrica clásica ............................................. 22 Ilustración 15 Torres de refrigeración de una central nuclear ........................................ 23 Ilustración 16 Central geotérmica ................................................................................... 24 Ilustración 17 Central de generación mediante biomasa ................................................ 25 Ilustración 18 Central solar térmica ................................................................................ 26 Ilustración 19 Central de ciclo combinado ...................................................................... 27 Ilustración 20 Fotografía de una turbina hidroeléctrica ................................................... 28 Ilustración 21 Fotografía de una turbina de vapor .......................................................... 29 Ilustración 22 Fotografía de una turbina de gas ............................................................. 30 Ilustración 23 Corte transversal de un interruptor termomagnetico ................................ 32 Ilustración 24 Bomba de pozo profundo ......................................................................... 34 Ilustración 25 Diagrama de un variador de frecuencia ................................................... 40 Ilustración 26 Onda de un variador de frecuencia .......................................................... 41 Ilustración 27 Ejemplo de un cuadro de cargas.............................................................. 80 Ilustración 1 Fotografía ejemplo de un transformador tipo pedestal. ............................ 128 Ilustración 2 Partes de un transformador tipo pedestal. ............................................... 129 Ilustración 3 Representación esquemática de un transformador.................................. 130

Ilustración 4 Imagen satelital de la ubicación de Daltor. ............................................... 131 Ilustración 5 Alambre magneto ..................................................................................... 133 Ilustración 6 Boquillas de transformador, tipo pozo y tipo espada................................ 133 Ilustración 7 Fusible limitador de rango completo ........................................................ 134 Ilustración 8 Válvula de alivio ....................................................................................... 134 Ilustración 9 Cambiador de derivaciones ..................................................................... 134 Ilustración 10 Lado de baja tensión de un transformador tipo pedestal ...................... 135 Ilustración 11 Lado de alta tensión de un transformación tipo pedestal ....................... 135 Ilustración 12 Maquina transporta lamina ..................................................................... 136 Ilustración 13 Láminas cortadas ................................................................................... 136 Ilustración 14 Proceso de embobinado y embobinado con papel aislante ................... 137 Ilustración 15 Rollos de papel Kraft ............................................................................. 138 Ilustración 16 Rollos apilados de papel aislante Kraft .................................................. 138 Ilustración 17 Láminas de acero apiladas .................................................................... 139 Ilustración 18 Sistema de pruebas en vacío y carga .................................................... 141 Ilustración 19 Sistema de pruebas de tensión inducida ............................................... 141 Ilustración 20 Sistema de pruebas de tensión aplicada a 60Hz ................................... 142

PRESENTACION El presente documento es una bitácora de la materia de instalaciones eléctricas, correspondiente al quinto semestre de la carrera de ingeniería eléctrica, cursada en el Instituto Tecnológico de Veracruz e impartida por el ingeniero Vicente Gonzales Arregui. En este documento, se recopilara los todos los temas vistos en el curso, así como también aportaciones y contenidos extra compartidos por el maestro en clase.

DATOS DEL CURSO Nombre de la materia: Instalaciones Eléctricas Clave del grupo: 5Y5 Grupo: A Clave de la Asignatura: ELC-1013

HORARIO DE CLASES

Días de clase:

Lunes

Martes

Miércoles

Jueves

Horario

9:00 – 10:00

9:00 – 10:00

9:00 – 10:00

9:00 – 10:00

Horario:

I

ETICA La ética es la rama de la filosofía que estudia lo correcto o equivocado del comportamiento humano, la moral, la virtud, el deber, la felicidad y el buen vivir. Además, tiene como centro de atención las acciones humanas y aquellos aspectos de las mismas que se relacionan con el bien, la virtud, el deber, la felicidad y la vida realizada. El estudio de la ética se remonta a los orígenes mismos de la filosofía en la Antigua Grecia, y su desarrollo histórico ha sido amplio y variado. En el curso de Equipos Mecánicos, el maestro compartió con nosotros algunos valores que nos serán útiles en el ámbito laboral y en la práctica profesional, algunos de estos son: Colaboración: participar de esfuerzos colectivos sin tener en cuenta el beneficio personal e individual sino el beneficio para todo el grupo o la comunidad. Orden: Cuando hablamos de orden, no nos referimos solamente a la organización de las cosas materiales en nuestro hogar o espacio de trabajo. Somos también ordenados en la forma en que conducimos nuestra vida, en la forma de organizar nuestras ideas y hasta en nuestra presentación personal. Limpieza: La limpieza, tiene mucho que ver con la higiene, aunque incluye partes internas de nuestra vida. Puntualidad: La puntualidad puede considerarse un valor porque es una forma de cumplir con lo pactado con otras personas. Está asociada al respeto y a la responsabilidad. Respeto: Es la capacidad de aceptar la dignidad de otros. En algunos casos, el respeto está asociado a la sumisión o la distancia. Trabajo en equipo: El trabajo en equipo se define como la unión de dos o más personas organizadas de una forma determinada, las cuales cooperan para lograr un fin común que es la ejecución de un proyecto. Perseverancia: Es la capacidad de continuar esforzándose a pesar de los obstáculos. Está asociada a la paciencia, pero requiere una actitud más activa II

ÉTICA PROFESIONAL La profesión puede definirse como “la actividad personal, puesta de una manera estable y honrada al servicio de los demás y en beneficio propio, a impulsos de la propia vocación y con la dignidad que corresponde a la persona humana”. En virtud de su profesión, el sujeto ocupa una situación que le confiere deberes y derechos especiales, como se verá: 1.

La Vocación. La elección de la profesión debe ser completamente libre. Quien

elige de acuerdo a su propia vocación tiene garantizada ya la mitad de su éxito en su trabajo. 2.

Finalidad de la Profesión. La finalidad del trabajo profesional es el bien común.

La capacitación que se requiere para ejercer este trabajo, está siempre orientada a un mejor rendimiento dentro de las actividades especializadas para el beneficio de la sociedad. 3.

El Propio beneficio. Lo ideal es tomar en cuenta el agrado y utilidad de la

profesión; y si no se insiste tanto en este aspecto, es porque todo el mundo se inclina por naturaleza a la consideración de su provecho personal, gracias a su profesión. 4.

Capacidad profesional. Un profesional debe ofrecer una preparación especial en

triple sentido: capacidad intelectual, capacidad moral y capacidad física. a.

La capacidad intelectual consiste en el conjunto de conocimientos que dentro de

su profesión, lo hacen apto para desarrollar trabajos especializados. b.

La capacidad moral es el valor del profesional como persona, lo cual da una

dignidad, seriedad y nobleza a su trabajo, digna del aprecio de todo el que encuentra. c.

La capacidad física se refiere principalmente a la salud y a las cualidades

corpóreas, que siempre es necesario cultivar, como buenos instrumentos de la actividad humana.

III

ÉTICA PERSONAL Es la decisión que uno como individuo o como persona realiza para escoger la opción buena o la opción mala, de acuerdo a los valores y la formación de cada persona.

EFICIENCIA. La palabra eficiencia proviene del latín efficientĭa. De manera general el concepto de eficiencia puede ser definido como la facultad de orientar algo o a alguien con el objetivo de alcanzar una determinada meta con el uso más racional de recursos. La eficiencia muestra la profesionalidad de una persona competente que cumple con su deber de una forma asertiva realizando una labor impecable. Un trabajador eficiente aporta tranquilidad a cualquier jefe que siente que puede delegar y confiar en su trabajo bien hecho. Una empresa está formada por personas que suman valor a un equipo común. Basta con que una persona no sea eficiente para que el trabajo común se vea empañado por la ineficacia concreta de una persona. En la sociedad actual, en la que existe un alto nivel de competitividad a nivel profesional, es fundamental optar por la formación constante para realizar cursos, asistir a congresos, participar en tertulias, leer libros y así perfeccionar el currículum de una forma constante gracias al cumplimiento de nuevas metas que están en la línea de la eficiencia.

EFICACIA Del latín efficacĭa, la eficacia es la capacidad de alcanzar el efecto que espera o se desea tras la realización de una acción. No debe confundirse este concepto con el de eficiencia (del latín efficientĭa), que se refiere al uso racional de los medios para alcanzar un objetivo predeterminado (es decir, cumplir un objetivo con el mínimo de recursos disponibles y tiempo).

IV

PROGRAMA DEL CURSO

V

1. UNIDADES DE VOLTAJE, AMPERAJE Y POTENCIA

2. DEFINICIÓN DE VOLTAJE, CORRIENTE, POTENCIA Y RESISTENCIA. 2.1 VOLTAJE Se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. En otras palabras, es la energía necesaria para mover electrones de un punto A a un punto B.

2.2 CORRIENTE La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s, unidad que se denomina amperio.

2.3POTENCIA La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el Watt.

1

2.4 RESISTENCIA Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω). Fuente:

http://www.arquitectura21.com/2011/11/voltaje-tensionamperaje-corriente-y-

resistencia-ohm.html

3. INSTALACION ELECTRICA Una instalación eléctrica es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos. También se le llama instalación eléctrica al conjunto de elementos que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica, desde el punto de suministro hasta los equipos que la utilicen Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Instalaci%C3%B3n_el%C3%A9ctrica

Ilustración 1 Ejemplo de una instalación eléctrica

2

4. CIRCUITO ELECTRICO Es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones. Un circuito eléctrico es una red eléctrica (interconexión de 2 o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores, etc.)

que

contiene

al menos

una

trayectoria cerrada Ilustración 2 Diagrama de un circuito eléctrico sencillo

Fuente: http://www.iesbajoaragon.com/~tecnologia/elec/cir_elec.htm

5. ABSTRACCION El latín abstractio, el concepto abstracción está vinculado al verbo abstraer (separar las propiedades de un objeto a través de una operación mental, dejar de prestar atención al mundo sensible para centrarse en un pensamiento). La abstracción, por lo tanto, es alguna de estas acciones o sus efectos. La abstracción como capacidad del razonamiento, ella es la que permite separar a los objetos en partes y comprender lo esencial de cada una de ellas.

6. ANALISIS Un Análisis es un estudio profundo de un sujeto, objeto o situación con el fin de conocer sus fundamentos, sus bases y motivos de su surgimiento, creación o causas originarias. Un análisis estructural comprende el área externa del problema, en la que se establecen los parámetros y condiciones que serán sujetas a un estudio más específico, se denotan y delimitan las variables que deben ser objeto de estudio intenso y se comienza el análisis exhaustivo del asunto de la tesis. 3

7. SINTESIS El concepto de síntesis tiene su origen en el latín synthesis y, según se cuenta, sus raíces más remotas se encuentran en un vocablo griego. El término hace referencia a la presentación de un todo gracias al destaque de sus partes más interesantes o sobresalientes. En otras palabras, puede decirse que la síntesis es la conformación de algo completo a raíz de los elementos que se le han quitado durante un procedimiento previo.

8. DISEÑO Un diseño es el resultado final de un proceso, cuyo objetivo es buscar una solución idónea a cierta problemática particular, pero tratando en lo posible de ser práctico y a la vez estético en lo que se hace. Para poder llevar a cabo un buen diseño es necesario la aplicación de distintos métodos y técnicas de modo tal que pueda quedar plasmado bien sea en bosquejos, dibujos, bocetos o esquemas lo que se quiere lograr para así poder llegar a su producción y de este modo lograr la apariencia más idónea y emblemática posible.

4

9. VOLTIMETRO Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que

Ilustración 3 Diagrama de funcionamiento del voltímetro

el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

10. AMPERIMETRO Un amperímetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas

de

amperio

y

un

miliamperímetro en milésimas de amperio. En términos generales, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para

Ilustración 4 Diagrama de funcionamiento del amperímetro

detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o 5

intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico. Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.

11. TRANSFORMADOR. El transformador es un dispositivo eléctrico que utilizando las propiedades físicas de la inducción electromagnética es capaz de elevar o disminuir la tensión eléctrica de salida, para poder por ejemplo transportar la energía eléctrica desde las centrales generadoras

de

la

electricidad

hasta

las

residencias

domésticas, o para cambiar los voltajes de salida de algunos aparatos eléctricos.

Ilustración 5 Símbolo transformador

del

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador

11.1 CLASIFICACIÓN DE LOS TRANSFORMADORES. Por el servicio a que se destinan: 

Transformadores de subestación.



Transformadores de generador.



Transformadores para usos especiales: tracción, hornos, rectificadores, etc.

Por la función que realizan: 6



Transformadores elevadores.



Transformadores reductores.



Transformadores de distribución ó potencia.



Transformadores monofásicos ó trifásicos.

Por el tipo de construcción: 

De columnas con bobinas cilíndricas.



De columnas con bobinas rectangulares.



Acorazados, etc..

Por su núcleo: 

Núcleo de Aire



Núcleo de Hierro



Núcleo Variable

11.1.1 TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS. Los transformadores monofásicos, tanto de columnas como acorazados, se usan en distribución de energía eléctrica, por ejemplo para reducir, en líneas de MT de 13,2 kV a BT, 220V. Se los suele encontrar, de pequeña potencia en soportes de líneas eléctricas rurales. También se los encuentra, en potencias altas, para constituir bancos trifásicos, con tres de ellos, en sistemas de distribución Ejemplos: 10 kVA; 13200/220 V.

11.1.2 TRANSFORMADORES TRIFÁSICOS. El trifásico de columnas es el más usado. Se lo encuentra desde pequeñas potencias (10 kVA) hasta muy grandes (150 MVA). Como elevadores de tensión en las centrales, reductores en las subestaciones, de distribución en ciudades, barrios, fábricas, etc.

7

11.1.3 TRANSFORMADORES HEXAFÁSICOS. El hexafásico (6 fases en el secundario) se diferencia, constructivamente, del trifásico, en que tiene una derivación a la mitad de los devanados secundarios, y luego por supuesto, en la conexión entre ellos. Se lo usa para la rectificación industrial y en tracción eléctrica: subterráneos, tranvías, etc. Ejemplo: 13200/580 V.

Ilustración 6 Ejemplo de un transformador tipo pedestal común

12. CAMPO MAGNÉTICO Los campos magnéticos son el mecanismo fundamental para convertir la energía de una forma a otra en motores, generadores y transformadores. Existen 4 principios básicos que describe como se realizan los campos magnéticos en estos aparatos: 2.- Un campo magnético variable en el tiempo induce un voltaje en una bobina de alambre si pasa a través de ella. (Este principio es la base del funcionamiento del transformador). 3.- Un conductor que porta corriente en presencia de un campo magnético experimenta una fuerza inducida sobre él. (Esta es la base del funcionamiento del motor).

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4.- Un conductor eléctrico que se mueve en presencia de un campo magnético tendrá un voltaje inducido en él. (Esta es la base del funcionamiento del generador).

12.1 INTENSIDAD DE CAMPO MAGNÉTICO La intensidad de campo magnético H es, de alguna manera, una medida del esfuerzo de una corriente por establecer un campo magnético. La potencia del campo magnético producido en el núcleo depende también del material de éste.

12.2 UNIDADES DEL CAMPO MAGNETICO La intensidad de campo magnético se mide en ampere-vuelta por metro.

Donde la H es la intensidad de campo magnético producido por la corriente

I_net. En

unidades del SI (Sistema Internacional), I se mide en amperes y H, en ampere-vuelta por metro. ∮ 𝐻. 𝑑𝐼 = 𝐼𝑛𝑒𝑡

13 DENSIDAD DE FLUJO MAGNÉTICO La densidad de flujo magnético real producida en una sección del material está dada entonces por el producto de 2 términos: Permeabilidad magnética e intensidad del campo magnético.

𝐵 = µ𝐻 B= Densidad de flujo magnético resultante. µ= Permeabilidad magnética del material. H= Intensidad de campo magnético.

9

14. PERMEABILIDAD MAGNÉTICA Se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de ella campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior de dicho material. La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar por el símbolo μ:

Donde B es la inducción magnética (también llamada densidad de flujo magnético) en el material, y H es intensidad de campo magnético.

10

15. SUBESTACION TIPO POSTE Los

transformadores

tipo

poste

son

utilizados en las redes de distribución de energía eléctrica en áreas urbanas y rurales. Su objetivo principal es hacer que el usuario final pueda utilizar la energía eléctrica de bajo consumo. Los transformadores utilizados en este tipo de subestación pueden ser monofásicos o trifásicos

y

los

fabricantes

ofrecen

transformado res de distribución con potencias nominales normalizadas que no

Ilustración 7 Fotografía de un transformador tipo poste

exceden los 150 kVA, cuando la potencia nominal excede los 112.5KVA o el peso del transformador sobrepasa los 650kg, se requiere utilizar para su instalación una estructura tipo H. La estructura tipo H se compone de dos apoyos (postes). Incluyen apartarrayos y fusibles de expulsión para protección de sobretensiones transitorias ocasionadas por maniobras de operación o por apertura/cierre del circuito eléctrico o sobretensiones inducidas por descargas atmosféricas. La alimentación de los transformadores que conforman una subestación aérea puede hacerse por red aérea o subterránea.

11

15.1 DISEÑO DE SUBESTACION TIPO POSTE CFE

Ilustración 8 Diseño de una subestación tipo poste

Fuente: cfe.gob.mx/normas/construccion/.pdfs/0/DCMMT100.pdf

12

16. CONEXIONES DE LOS DEVANADOS EN UN TRANSFORMADOR

Ilustración 9 Conexiones en un transformador

17. NORMAS NEMA El objetivo fundamental de NEMA es promover la competitividad de sus compañías socias, proporcionando servicios de calidad que impactarán positivamente en las normas, regulaciones gubernamentales, y economía de mercado, siendo posible todo esto a través de: 

Liderazgo en el desarrollo de las normas y protección de posiciones técnicas que favorezcan los intereses de la industria y de los usuarios de los productos.



Trabajo continuo para asegurar que la legislación y regulaciones del gobierno relacionados con los productos y operaciones sean competentes con las necesidades de la industria.



Estudio del mercado y de la industria, a través de la recopilación, análisis y difusión de datos.



Promoción de la seguridad de los productos eléctricos, en su diseño, fabricación y utilización.

13



Información sobre los mercados y la industria a los medios de comunicación y a otros interesados.

Apoyo a los intereses de la industria en tecnologías nuevas y a su desarrollo.

17.1 NORMAS NEMA EN ENVOLVENTES

14

18. CLASIFICACIÓN DE ÁREA PELIGROSA DE ACUERDO A LA NOM. La NOM-001-SEDE-2012 indica que existen tres clases de lugares peligrosos (clasificados): Clase I, Clase II y Clase III. Los lugares peligrosos Clase I son aquellos en los que hay o puede haber en el aire gases inflamables, vapores producidos por líquidos inflamables o vapores producidos por líquidos combustibles, en cantidad suficiente para producir mezclas explosivas o inflamables. Ejemplos de estos lugares son una estación de servicio, una planta química, un almacén de solventes, secciones de una planta de limpieza y teñido, el interior de cabinas de aplicación de pintura por rociado, cuartos de bombas para gases inflamables, etcétera. Entre los gases peligrosos están el Acetileno, el Hidrógeno, el Etileno, el Propano, entre otros. Los lugares peligrosos Clase II son aquellos en los que existe presencia de polvos combustibles; por ejemplo, atmósferas que contienen polvos metálicos combustibles, incluyendo el aluminio, el magnesio y sus aleaciones comerciales; atmósferas que contengan polvos de carbón, negro de carbón, carbón vegetal y coque; otras atmósferas que contengan harina, cereales, madera, plástico y productos químicos. Los lugares peligrosos Clase III son aquellos en donde existe presencia de fibras fácilmente inflamables o cuando se manipulan, fabrican o utilizan materiales que producen partículas combustibles, pero en el que no es probable que tales fibras o partículas estén en suspensión en el aire en cantidades suficientes para producir una mezcla inflamable; por ejemplo, las fábricas de rayón, algodón y otras fibras textiles; una fábrica de vestidos, plantas de procesamiento de madera, etcétera.

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19. MOTOR SINCRONO Los motores síncronos son un tipo de motor de corriente alterna en el que la rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación; el período de rotación es exactamente igual a un número entero de ciclos de CA. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". Este tipo de motor contiene electromagnetos en el estátor del motor que crean un campo magnético que rota en el tiempo a esta velocidad de sincronismo.

Ilustración 10 Maquina síncrona y sus partes

La expresión matemática que relaciona la velocidad de la máquina con los parámetros mencionados es:

Donde: f: Frecuencia de la red a la que está conectada la máquina (Hz) P: Número de pares de polos que tiene la máquina p: Número de polos que tiene la máquina n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto) 16

Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a una red de 50 Hz, la máquina operará a 1.500 revoluciones por minuto. Los motores síncronos son llamados así, porque la velocidad del rotor y la velocidad del campo magnético del estátor son iguales. Los motores síncronos se usan en máquinas grandes que tienen una carga variable y necesitan una velocidad constante.

20. MOTOR A SINCRONO El motor asíncrono o de inducción es un tipo de motor de corriente alterna en el que la corriente eléctrica del rotor necesaria para producir torsión es generada por inducción electromagnética del campo magnético de la bobina del estátor. Por lo tanto un motor de inducción no requiere una conmutación mecánica aparte de su misma excitación o para todo o parte de la energía transferida del estator al rotor, como en los motores universales, motores DC y motores grandes síncronos. El primer prototipo de motor eléctrico capaz de funcionar con corriente alterna fue desarrollado y construido por el ingeniero Nikola Tesla y presentado en el American Institute of Electrical Engineers (en español, Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos, actualmente IEEE) en 1888. El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: a) de jaula de ardilla; b) bobinado, y un estator, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el teorema de Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas, cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión eléctrica en el rotor según la Ley de inducción de Faraday: La diferencia entre el motor a inducción y el motor universal es que en el motor a inducción el devanado del rotor no está conectado al circuito de excitación del motor sino que está eléctricamente aislado. Tiene barras de conducción en todo su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la periferia. Las barras están conectadas con anillos (en cortocircuito) a cada extremidad del rotor. Están soldadas a las extremidades de las barras. Este ensamblado se parece a las pequeñas jaulas rotativas para ejercitar a 17

mascotas como hámsters y por eso a veces se llama "jaula de ardillas", y los motores de inducción se llaman motores de jaula de ardilla. Entonces se da el efecto Laplace (ó efecto motor): todo conductor por el que circula una corriente eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto Faraday (ó efecto generador): en todo conductor que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión. El campo magnético giratorio, a velocidad de sincronismo, creado por el bobinado del estator, corta los conductores del rotor, por lo que se genera una fuerza magnetomotriz de inducción. La acción mutua del campo giratorio y las corrientes existentes en los conductores del rotor, originan una fuerza electrodinámica sobre dichos conductores del rotor, las cuales hacen girar el rotor del motor. La diferencia entre las velocidades del rotor y el campo magnético se denomina deslizamiento o resbalamiento.

18

21. DIAGRAMA DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA

Ilustración 11 Diagrama de generaion de energia electrica

El sistema de suministro eléctrico comprende el conjunto de medios y elementos útiles para la generación, el transporte y la distribución de la energía eléctrica. Este conjunto está dotado de mecanismos de control, seguridad y protección. Constituye un sistema integrado que además de disponer de sistemas de control distribuido, está regulado por un sistema de control centralizado que garantiza una explotación racional de los recursos de generación y una calidad de servicio acorde con la demanda de los usuarios, compensando las posibles incidencias y fallas producidas. Con este objetivo, tanto la red de transporte como las subestaciones asociadas a ella pueden ser propiedad, en todo o en parte y, en todo caso, estar operadas y gestionadas por un ente independiente de las compañías propietarias de las centrales y de las distribuidoras o comercializadoras de electricidad. Asimismo, el sistema precisa de una organización económica centralizada para planificar la producción y la remuneración a los distintos agentes del mercado si, como ocurre actualmente en muchos casos, existen múltiples empresas participando en las actividades de generación, distribución y comercialización. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_suministro_el%C3%A9ctrico 19

22. TIPOS DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA 22.1 SISTEMA EÓLICO Las centrales eólicas se basan en lautilización del viento como energía primaria para la producción de energía eléctrica. La energía eólica ha sido un recurso empleado desde tiempos remotos en diferentes partes del mundo y para diversos propósitos.

La energía eólica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de lasvibraciones que el dicho viento produce.

Ilustración 12 Central eolica

20

22.2 SISTEMA HIDROELÉCTRICO. Una central hidroeléctrica es aquella que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la central. El agua se leva por una tubería de descarga a las máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la electricidad en alternadores.

22.2.1

CARACTERÍSTICAS

PRINCIPALES

DE

UNA

CENTRAL

HIDROELÉCTRICA. Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son: La potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal máximo turbínale, además de las características de la turbina y del generador. La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y dela potencia instalada.

Ilustración 13 Central hidroeléctrica

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22.3 SISTEMA TERMOELECTRICO Una central termoeléctrica es una instalación en donde la energía mecánica que se necesita para mover el rotor del generador, y por tanto obtener la energía eléctrica, se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera. El vapor generado tiene una gran presión, y se hace llegar a las turbinas para que en su expansión sea capaz de mover los álabes de las mismas. Las centrales termoeléctricas consumen carbón, fuelóleo o gas natural. En dichas centrales la energía de la combustión del carbón, fuelóleo o gas natural se emplea para hacer la transformación del agua en vapor. Una central termoeléctrica se compone de una caldera y de una turbina que mueve el generador eléctrico. La caldera es el elemento fundamental, y en ella se produce la combustión del carbón, fuelóleo o gas.

Ilustración 14 Corte de una central termoeléctrica clásica

22

22.4 SISTEMA NUCLEAR La energía nuclear o atómica es la que se libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares. Sin embargo, este término engloba otro significado que es el aprovechamiento de dicha energía para otros fines, tales como la obtención de energía eléctrica, energía térmica y energía mecánica a partir de reacciones atómicas, y su aplicación, bien sea con fines pacíficos o bélicos. Así, es común referirse a la energía nuclear no solo como el resultado de una reacción, sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano.

Ilustración 15 Torres de refrigeración de una central nuclear

23

22.5 SISTEMA GEOTERMICO La energía geotérmica es una energía renovable que se obtiene mediante el aprovechamiento del calor natural del interior de la tierra que se transmite a través de los cuerpos de roca caliente o reservorios por conducción y convección, donde se suscitan procesos de interacción de fluidos y rocas, dando origen a los sistemas geotérmicos. El término «geotérmico» viene del griego geo («Tierra»), y thermos («calor»); literalmente «calor de la Tierra». El interior de la Tierra está caliente y la temperatura aumenta con la profundidad. Las capas profundas están a temperaturas elevadas y, a menudo, a esa profundidad hay capas freáticas en las que se calienta el agua: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones en la superficie, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para baños desde la antigüedad. Actualmente, el progreso en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo. Una central geotérmica es una instalación donde se genera electricidad mediante energía geotérmica. Actualmente 24 países tienen en funcionamiento centrales geotérmicas, con una capacidad total instalada de 12,8 GW.

Ilustración 16 Central geotérmica

24

22. 7 SISTEMA DE BIO MASA Es una instalación industrial diseñada para generar energía eléctrica a partir de recursos biológicos. Así pues, las centrales de biomasa utilizan fuentes renovables para la producción de energía eléctrica. Funcionamiento de una central de biomasa de generación eléctrica El proceso de funcionamiento de una central eléctrica de biomasa es el siguiente: En primer lugar, el combustible principal de la instalación y los residuos forestales se almacenan en la central. Allí se tratan para reducir su tamaño, si fuera necesario. A continuación, pasa a un edificio de preparación del combustible, donde se clasifica en función de su tamaño y finalmente se llevan a los correspondientes almacenes.

Ilustración 17 Central de generación mediante biomasa

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22.8 SISTEMA TERMO SOLAR Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central termoeléctrica clásica. Consiste en el aprovechamiento térmico de la energía solar para transferirla y almacenarla en un medio portador de calor, generalmente agua. Esta es una de las ventajas de la tecnología CSP, el almacenamiento térmico. La tecnología más comúnmente utilizada para almacenar esta energía son las sales fundidas (nitratos) de almacenamiento térmico. La composición de estas sales es variable, siendo la más utilizada la mezcla de nitrato de potasio, nitrato de sodio y últimamente se ha incorporado el nitrato de calcio.

Ilustración 18 Central solar térmica

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22.9 SISTEMA DE CICLO COMBINADO Se denomina ciclo combinado en la generación de energía a la coexistencia de dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua y otro cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión o quema. En la propulsión de buques se denomina ciclo combinado al sistema de propulsión COGAS. Una central de ciclo combinado es una central eléctrica en la que la energía térmica del combustible se transforma en electricidad mediante dos ciclos termodinámicos: el correspondiente a una turbina de gas, generalmente gas natural, mediante combustión (ciclo Brayton) y el convencional de agua/turbina de vapor (ciclo de Rankine). El funcionamiento de una central de ciclo combinado es algo más complejo que el de las centrales convencionales. En primer lugar, se quema gas natural en una cámara de combustión y se hace pasar por una turbina de gas conectada a un alternador. Los gases calientes que ya turbinados se aprovechan para calentar agua y convertirla en vapor en un recuperador de calor. Este vapor se hace pasar por una segunda turbina conectada a otro alternador, de forma que ambos generan energía eléctrica.

Ilustración 19 Central de ciclo combinado

27

23. TIPOS DE TURBINA

23.1 TURBINA HIDROELECTRICA Una

turbina

hidráulica

es

una

turbomáquina motora hidráulica, que aprovecha la energía de un fluido que pasa a través de ella para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador eléctrico que transforma la energía mecánica en eléctrica, así son el órgano fundamental

de

una

hidroeléctrica.

central Ilustración 20 Fotografía de una turbina hidroeléctrica

Fue inventada por Benoît Fourneyron en 1832, que instaló su primera máquina en Pontsur-l'Ognon. TIPOS: Turbinas de acción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo no sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete. Turbinas de reacción: Son aquellas en las que el fluido de trabajo sí sufre un cambio de presión importante en su paso a través de rodete. Para clasificar a una turbina dentro de esta categoría se requiere calcular el grado de reacción de la misma. Las turbinas de acción aprovechan únicamente la velocidad del flujo de agua, mientras que las de reacción aprovechan además la pérdida de presión que se produce en su interior.

28

23.2 TURBINA DE VAPOR Una turbina de vapor es una turbomáquina

motora,

que

transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el Ilustración 21 Fotografía de una turbina de vapor

intercambio

energético.

Las

turbinas de vapor están presentes en diversos ciclos de potencia que utilizan un fluido que pueda cambiar de fase, entre éstos el más importante es el ciclo de Rankine, el cual genera el vapor en una caldera, de la cual sale en unas condiciones de elevada temperatura y presión. En la turbina se transforma la energía interna del vapor en energía mecánica que, normalmente, se transmite a un generador para producir electricidad. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estátor. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estátor también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina. TIPOS: Existen las turbinas de vapor en una gran variedad de tamaños, desde unidades de 1 HP (0.75 kW) usadas para accionar bombas, compresores y otros equipos, hasta turbinas de 2,000,000 HP (1,500,000 kW) utilizadas para generar electricidad. Hay diversas clasificaciones para las turbinas de vapor modernas, y por ser turbomáquinas son susceptibles a los mismos criterios de clasificación de estas. Por otro lado, es común clasificarlas de acuerdo a su grado de reacción: Turbinas de acción: El cambio o salto entálpico o expansión es realizada en los álabes directores o las toberas de inyección si se trata de la primera etapa de un conjunto de 29

turbinas, estos elementos están sujetos al estátor. En el paso del vapor por el rotor la presión se mantendrá constante y habrá una reducción de la velocidad. Turbinas de reacción: La expansión, es decir, el salto entálpico del vapor puede realizarse tanto en el rotor como en el estátor, cuando este salto ocurre únicamente en el rotor la turbina se conoce como de reacción pura neta.

23.3 TURBINA DE GAS Una turbina de gas, es una turbomáquina motora, cuyo fluido de trabajo es un gas. Como la compresibilidad de los gases no puede ser despreciada, las turbinas de gas son turbomáquinas térmicas. Comúnmente se habla de las turbinas de gas por separado de las turbinas ya que, aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso, sus características de diseño son diferentes, y, cuando en estos términos se habla de gases, no se espera un posible cambio de fase, en cambio cuando se habla de vapores sí. Las turbinas de gas son usadas en los ciclos de potencia como el ciclo Brayton y en algunos ciclos de refrigeración. Es común en el lenguaje cotidiano referirse a los motores de los aviones como turbinas, pero esto es un error conceptual, ya que éstos son turborreactores los cuales son máquinas que, entre otras cosas, contienen una turbina de gas.

Ilustración 22 Fotografía de una turbina de gas

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24. LEYES DE NEWTON 24.1 PRIMERA LEY Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él. Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.

24.2 SEGUNDA LEY La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración. El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

24.3 TERCERA LEY Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto. Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto

24.4 CUARTA LEY La fuerza entre dos partículas de masas m1 y m2 y, que están separadas por una distancia r, es una atracción que actúa a lo largo de la línea que une las partículas, en donde G es la constante universal que tiene el mismo valor para todos los pares de partículas.

31

24.5 ¿POR QUE LAS CUATRO LEYES DE NEWTON SON IDEALES? Las leyes de newton son ideales porque para poder comprobarse se necesita un medio donde no haya fueras externas, como la gravedad, al ser así, el único medio donde se podrían comprobar estas leyes seria en el espacio, pero estas leyes fueron publicadas por Isaac Newton en 1687, cuando un viaje al espacio no era posible.

25. INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO Un

interruptor

magnetotérmico,

interruptor termomagnético o llave térmica, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos

valores

máximos.

Su

funcionamiento se basa en dos de los

efectos

circulación

producidos de

corriente

por

la

en

un

circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por

tanto,

de

dos

partes,

un

electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que

Ilustración 23 Corte transversal de un interruptor termomagnetico

circula la corriente que va hacia la carga. No se debe confundir con un interruptor diferencial o disyuntor. Al igual que los fusibles, los interruptores magnetotérmicos protegen la instalación contra sobrecargas y cortocircuitos.

32

Al circular la corriente por el electroimán, crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. Este nivel de intervención suele estar comprendido entre tres y veinte veces (según la letra B, C, D, etc.) la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor magnetotérmico) y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción. Esta es la parte destinada a la protección frente a los cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente. La otra parte está constituida por una lámina bimetálica (representada en rojo) que, al calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación y pasa a la posición señalada en línea de trazos lo que, mediante el correspondiente dispositivo mecánico (M), provoca la apertura del contacto C Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se van conectando aparatos. Ambos dispositivos se complementan en su acción de protección, el magnético para los cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas. Además de esta desconexión automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una desconexión. No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito. Incluso volvería a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta con el dedo, ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y bajar la palanca. El dispositivo descrito es un interruptor magnetotérmico unipolar, por cuanto sólo corta uno de los hilos del suministro eléctrico. También existen versiones bipolares y para corrientes trifásicas, pero en esencia todos están fundados en los mismos principios que el descrito 33

Se dice que un interruptor es de corte omnipolar cuando interrumpe la corriente en todos los conductores activos, es decir las fases y el neutro si está distribuido. Las características que definen un interruptor termomagnético son el amperaje, el número de polos, el poder de corte y el tipo de curva de disparo (B, C, D, MA). (Por ejemplo, Interruptor termomagnético C-16A-IV 4,5kA, que necesita unos 10x16A -entre 5 y 10 veces el amperaje indicado- para saltar en menos de un segundo y proteger el circuito. Si fuese B-16A-IV 4,5kA necesitaría unos 5x16 A (entre tres y cinco veces el valor nominal indicado). Una corriente mantenida de 16 A provocaría el disparo al cabo de una hora.

26. BOMBAS DE POZO PROFUNDO Una bomba sumergible de pozo profundo es una bomba que tiene un impulsor sellado a la carcasa. El conjunto se sumerge en el líquido a bombear. La ventaja de este tipo de bomba es que puede proporcionar una fuerza de elevación significativa pues no depende de la presión de aire externa para hacer ascender el líquido.

Ilustración 24 Bomba de pozo profundo

34

26.1 CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS DE POZO PROFUNDO Un sistema de sellos mecánicos se utiliza para prevenir que el líquido que se bombea entre en el motor y cause un cortocircuito. La bomba se puede conectar con un tubo, manguera flexible o bajar abajo de los carriles o de los alambres de guía de modo que la bomba siente en "un acoplador del pie de los platos", de tal forma conectándola con la tubería de salida.

26.2 APLICACIONES DE LAS BOMBAS DE POZO PROFUNDO Las bombas sumergibles encuentran muchas utilidades, las bombas de etapa simple se utilizan para el drenaje, el bombeo de aguas residuales, el bombeo industrial general y el bombeo de la mezcla. Las bombas sumergibles se colocan habitualmente en la parte inferior de los depósitos de combustible y también se utilizan para la extracción de agua de pozos de agua.

27. TIPOS DE MANTENIMIENTO. 27.1 MANTENIMIENTO CORRECTIVO Es el conjunto de tareas destinadas a corregir los defectos que se van presentando en los distintos equipos y que son comunicados al departamento de mantenimiento por los usuarios de los mismos. Se denomina mantenimiento correctivo, aquel que corrige los defectos observados en los equipamientos o instalaciones, es la forma más básica de mantenimiento y consiste en localizar averías o defectos y corregirlos o repararlos. Históricamente es el primer concepto de mantenimiento y el único hasta la Primera Guerra Mundial, dada la simplicidad de las máquinas, equipamientos e instalaciones de la época. El mantenimiento era sinónimo de reparar aquello que estaba averiado. Este mantenimiento que se realiza luego que ocurra una falla o avería en el equipo que por su naturaleza no pueden planificarse en el tiempo, presenta costos por reparación y repuestos no presupuestadas, pues implica el cambio de algunas piezas del equipo. 35

27.2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO. Es el mantenimiento que tiene por misión mantener un nivel de servicio determinado en los equipos, programando las intervenciones de sus puntos vulnerables en el momento más oportuno. Suele tener un carácter sistemático, es decir, se interviene aunque el equipo no haya dado ningún síntoma de tener un problema. En las operaciones de mantenimiento, el mantenimiento preventivo es el destinado a la conservación de equipos o instalaciones mediante realización de revisión y reparación que garanticen su buen funcionamiento y fiabilidad. El mantenimiento preventivo se realiza en equipos en condiciones de funcionamiento, por oposición al mantenimiento correctivo que repara o pone en condiciones de funcionamiento aquellos que dejaron de funcionar o están dañados. El primer objetivo del mantenimiento es evitar o mitigar las consecuencias de los fallos del equipo, logrando prevenir las incidencias antes de que estas ocurran. Las tareas de mantenimiento preventivo incluyen acciones como cambio de piezas desgastadas, cambios de aceites y lubricantes, etc. El mantenimiento preventivo debe evitar los fallos en el equipo antes de que estos ocurran. Algunos de los métodos más habituales para determinar que procesos de mantenimiento preventivo deben llevarse a cabo son las recomendaciones de los fabricantes, la legislación vigente, las recomendaciones de expertos y las acciones llevadas a cabo sobre activos similares.

27.3 MANTENIMIENTO PREDICTIVO Es el que persigue conocer e informar permanentemente del estado y operatividad de las instalaciones mediante el conocimiento de los valores de determinadas variables, representativas de tal estado y operatividad. Para aplicar este mantenimiento, es necesario identificar variables físicas (temperatura, vibración, consumo de energía, etc.) cuya variación sea indicativa de problemas que puedan estar apareciendo en el equipo.

36

Es el tipo de mantenimiento más tecnológico, pues requiere de medios técnicos avanzados, y en ocasiones, de fuertes conocimientos matemáticos, físicos y/o técnicos.

28. CIRCUITOS 28.1 CIRCUITO DERIVADO Los circuitos derivados son aquellos que se derivan o parten de las barras colectoras de un centro de cargas o de un tablero de alumbrado y control, nunca deben partir de un autotransformador, a no ser que el circuito tenga un conductor que esté conectado eléctricamente a un conductor puesto a tierra de la instalación de suministro del autotransformador. Dependerá de la persona que proyecte o haga la mano de obra de una instalación eléctrica, quien determine en cada caso específico qué requisitos aplica o cómo complementa su trabajo con otros artículos de la norma.

28.2 ESPECIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES DE UN CIRCUITO DERIVADO Los conductores de un circuito derivado deben contar con un medio de protección contra sobre corriente y contra corto circuito, conectado en serie en el punto donde se origina y se deben identificar por color en su aislamiento de la manera siguiente: Conductor de puesta a tierra: Verde, verde con franjas amarillas o desnudas. Conductor de fase: Cualquier color diferente a los dos anteriores Los circuitos derivados tienen limitación de tensión según sea su utilización: En las unidades de vivienda y en las habitaciones de hoteles, moteles y locales similares no debe ser mayor de 127 volts para cargas de alumbrado, cargas de hasta 1,440 VA o para cargas de hasta 187 watts conectadas con cordón y clavija.

37

Los tomacorrientes instalados en circuitos derivados de 15 y 20 amperes deben ser con conexión de puesta a tierra. En las viviendas, todos los enchufes en instalaciones monofásicas de 120 o 127 volts de 15 y 20 amperes, instalados en los cuartos de baño, en las cocheras, partes de la construcciones sin terminar situadas a nivel del piso que se utilicen como zonas de almacén o de trabajo, en exteriores, en galerías donde sólo se pueda circular a a nivel de piso , cuando estén al nivel del piso o inferiores, sótanos sin acabados, en la cocina cuando estén instalados en la superficie del mueble y cuando en los fregaderos estén instalados para servir aparatos eléctricos situados en las barras y a menos de 1.80 m. del borde exterior; deben ofrecer protección a las personas mediante interruptor de circuito por falla a tierra (ICFT). En los edificios que no son viviendas, todos los tomacorrientes en instalaciones monofásicas de 120 o 127 Volts de 15 y 20 amperes, que se instalen en los cuartos de baño, azoteas, cocinas y en exteriores con acceso al público, también deben ofrecer protección a las personas mediante interruptor de circuito por falla a tierra. En los hogares, los circuitos derivados sólo deben suministrar energía a las cargas de esa unidad o a las asociadas únicamente con esa unidad. Los circuitos derivados necesarios para alumbrado, alarmas centrales, señales, comunicaciones u otras necesidades de las áreas públicas o comunes de viviendas duplex o multifamiliares, no deben conectarse a los equipos que suministren energía a una vivienda individual. Las salidas para tomacorrientes que se vayan a utilizar para aparatos electrodomésticos específicos tales como equipo de lavandería, deben instalarse a menos de 1.80 m. del lugar definido para dichos aparatos. En las viviendas, se deben instalar salidas para tomacorrientes en la cocina, sala de estar, salas, salones, biblioteca, cuarto de estudio, solario, comedor, recibidor, vestíbulo, biblioteca, terraza, recámaras, cuarto de recreo o cualquier habitación similar, de acuerdo con las disposiciones siguientes:

38

La separación entre salidas de tomacorrientes debe ser tal que ningún punto a lo largo de la línea del suelo de cualquier espacio de la pared esté a más de 1.80 m. medidos horizontalmente de ese espacio. Las salidas para tomacorrientes en el piso, no deben contarse como parte del número requerido de salidas, a menos que estén localizadas a una distancia máxima de 45 cm. de la pared. En las unidades de vivienda, se requiere de 2 o más circuitos derivados de 20 amperes para salidas de tomacorrientes utilizados para alimentar aparatos electrodomésticos pequeños. Se permite instalar un circuito derivado independiente de 15 amperes o más para alimentar la salida del receptáculo para conectar el refrigerador. En la cocina, cuartos de baño y comedor, los tomacorrientes no deben instalarse con la cara hacia arriba en las superficies de trabajo. Los tomacorrientes no deben instalarse a más de 50 cm. arriba de un mostrador. Se debe instalar un circuito derivado independiente de 20 amperes para alimentar la salida del receptáculo del área de lavandería y se debe instalar por lo menos una salida de receptáculo en ésta área. Los cuartos de cada baño se debe instalar cuando menos una salida para receptáculo de 20 amperes en la pared cerca del lavabo, debiendo contar dicha salida con interruptor de circuito por falla a tierra. En el exterior de las viviendas se debe instalar cuando menos una salida para receptáculo.

28.3 CIRCUITO ALIMENTADO. Con 2% de caída de voltaje, es un conjunto de conductores que alimentan a un grupo de circuitos derivados y los circuitos alimentadores reciben la potencia a través de los dispositivos de protección contra corrientes en los tableros.

39

29. VARIADOR DE FRECUENCIA Los variadores de frecuencia son sistema utilizados para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna. Un variador de frecuencia son vertientes de un variador de velocidad, ya que llevan un control de frecuencia de alimentación, la cual se suministra por un motor. Otra forma en que son conocidos los variadores de frecuencia son como Drivers ya sea de frecuencia ajustable (ADF) o de CA, VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia), micro drivers o inversores; esto depende en gran parte del voltaje que se maneje.

29.1 FUNCIONAMIENTO DEL VARIADOR DE FFRECUENCIA

Ilustración 25 Diagrama de un variador de frecuencia

Se alimenta al equipo con un voltaje de corriente alterna (CA), el equipo primero convierte la CA en corriente directa (CD), por medio de un puente rectificador (diodos o SCR´s), este voltaje es filtrado por un banco de capacitores interno, con el fin de suavizar el voltaje rectificado y reducir la emisión de variaciones en la señal; posteriormente en la etapa de inversión, la cual está compuesta por transistores (IGBT), que encienden y apagan en determinada secuencia (enviando pulsos) para generar una forma de onda cuadrada de voltaje de CD a un frecuencia constante y su valor promedio tiene la forma de onda senoidal de la frecuencia que se aplica al motor.

40

El proceso de conmutación de los transistores es llamado PWM "Pulse Width Modulation" Modulación por ancho de pulso.

Ilustración 26 Onda de un variador de frecuencia

Al tener control en la frecuencia de la onda de corriente podemos también controlar la velocidad del motor de acuerdo a la siguiente fórmula:

Nm = velocidad mecánica (rpm) f = frecuencia de alimentación (Hz) s = deslizamiento (adimensional) P = número de polos.

41

30. SINTESIS DEL CAPITULO 1 DEL LIBRO DE DIEGO ONESIMO

30.1 DEFINICION DE INSTALACIONES ELECTRICAS Se entiende por instalación eléctrica, al conjunto de tuberías cónduit o tuberías y canalizaciones de otro tipo y forma, cajas de conexión, registros, elementos de unión entre tuberías, y entre las tuberías y las cajas de conexión o los registros, conductores, accesorios de control, accesorios de control y protección, etc., necesarios para conectar o interconectar una o varias fuentes o tomas de energía eléctrica con los receptores. Los receptores de energía eléctrica comprenden: Todo tipo de lámparas, radios, televisores, refrigeradores, licuadoras, extractores, tostadores, aspiradoras, planchas, etc.

30.2 TUBERIAS Y CANALIZACIONES Estos dos incluyen a todos los tipos de tuberías, ductos, charolas, trincheras, etc., que se utilizan para introducir, colocar o simplemente apoyar, los' conductores eléctricos para protegerlos contra esfuerzos mecánicos y medios ambientes desfavorables como son los húmedos, corrosivos, oxidantes, explosivos, etc.

30.2.1 TUBERIAS DE USO COMUN 1. - Tubo cónduit flexible de de PVC, conocido generalmente como Tubo Cónduit Plástico no Rígido o también como manguera rosa. 2.- Tubo Cónduit flexible de acero 3.- Tubo Cónduit de acero esmaltado a).- Pared delgada 42

b).- Pared gruesa 4.- Tubo conduit de acero galvanizado a).- Pared delgada b).- Pared gruesa 5.- Ducto cuadrado 6.- Tubo Cónduit de asbesto - cemento

30.3 CAJAS DE CONEXIÓN Esta designación incluye además de las cajas de conexión fabricadas exclusivamente para las instalaciones, eléctricas, algunas para instalación de teléfonos y los conocidos registros construidos en el piso, Entre las cajas de conexión exclusivas para instalaciones eléctricas, podemos mencionar las siguientes: 1.- Cajas de conext6n NEGRAS o de acero esmaltado. 2.- Cajas' de conexión GALVANIZADAS 3. - Cajas de conexión de PVC, conocidas como cajas de conexión plásticas.

30.4 CONDUCTORES ELECTRICOS La parte correspondiente a conductores eléctricos, se trata - en todo un capítulo completo, en consecuencia, sólo se puede adelantar que son los que sirven como elementos' de unión entre las - fuentes o tomas' de energía eléctrica, como transformadores, líneas de distribución, interruptores, tableros de distribución, contactos, accesorios de control y los de control y protección con los receptores.

43

30. 5 ACCESORIOS DE CONTROL Los accesorios de control pueden resumirse en forma por demás sencilla 1.- Apagadores sencillos, apagadores de 3 vías o de escalera, apagadores de 4 vías o de paso, etc. 2.- Caso secundario cuando por alguna circunstancia se tienen contactos controlados con apagador. 3:- En oficinas, comercios e industrias, además de los control. 1 es antes de escritos, se dispone de los interruptores termomagnéticos (conocidos como pastillas), que se utilizan para controlar el alumbrado de medianas o grandes áreas a partir de los tableros. 4.- Las estaciones de botones para el control manual de motores, equipos y unidades completas 5.- Interruptores de presión de todo tipo.

30.5.1 ACCESORIOS DE CONTROL Y PROTECCION Dentro de la amplia variedad de estos accesorios, se pueden considerar los de uso más frecuente: 1.- Interruptores' (switches), que pueden ser abiertos o cerrados a voluntad de los interesados', además de proporcionar protección por si solos a través de los; elementos fusibles cuando se presentan sobrecorrientes. 2.- Los interruptores termomagnéticos que, además de que suelen ser operados manualmente, proporcionan protección por sobrecarga en forma automática. 3.- Arrancadores a tensión plena y arrancadores a tensión reducida, para el control manual o automático de motores, equipos y unidades complejas.

44

30.6 OBJETIVOS DE UNA INSTALACION 1.- Seguridad (contra accidentes e incendios) 2.- Eficiencia 3.- Economía 4.- Mantenimiento 5.- Distribuci6n de elementos, aparatos, equipos, etc. 6.- Accesibilidad

30.7 TIPOS DE INSTALACION ELECTRICA Por razones que obedecen principalmente al tipo de construcciones en que se realizan, material utilizado en ellas, condiciones ambientales, trabajo a desarrollar en los locales de que se trate y acabado de las mismas; se tienen diferentes tipos de instalaciones eléctricas, a saber: 1.- Totalmente visibles 2.- Visibles entubadas 3.- Temporales 4.- Provisionales 5.- Parcialmente ocultas 6.- Ocultas 7.- A prueba de explosión

45

30.8 CODIGOS Y REGLAMENTOS En las instalaciones eléctricas de años atrás, cuando las canalizaciones no tenían la calidad y acabado para cumplir eficientemente su cometido, los conductores eléctricos no tenían el aislamiento adecuado para las condiciones de trabajo y ambiente; los elementos, dispositivos y accesorios de control y protección no eran inclusive de cierta uniformidad, aparte de tener un burdo acabado, daban como resultado lógico, instalaciones eléctricas de poca calidad, vida corta y fallas frecuentes, provocando así pérdidas materiales preferentemente por circuitos-cortos o - en el peor de los casos por explosiones, al instalar materia1esy equipos no adecuados para los diferentes medios y ambientes de trabajo, ya que, como es del dominio general, se pueden tener: - locales con ambiente húmedo, locales con ambiente seco, locales con polvos o gases explosivos, locales en donde se trabajan materias corrosivas o inflamables, etc.

30. 9 REGLAMENTO DE OBRAS E INSTALACIONES ELECTRICAS NORMA OFICIAL MEXICANA NOM – 001 – SEDE – 1999 La aplicación, interpretación y vigilancia de este Reglamento, es de la competencia de la Secretaría de Comercio a través de la Dirección General de Electricidad quien, además de hacer cumplir todo lo relacionado al mismo, está en absoluta libertad de agregar recomendaciones tales como: dimensiones de planos, escalas, símbolos a emplear, notas aclaratorias, etc.

30.9.1 CARÁCTER DE LA NORMA El carácter y aplicación de ésta es sólo para la República Mexicana y para los materiales, accesorios y equipos a instalar en el interior o exterior de edificios urbanos o rústicos. Contiene requisitos mínimos de observancia obligatoria y recomendaciones de conveniencia práctica, los que tienen por objeto prevenir riesgos y construcciones u operaciones defectuosas. No es aplicable aparatos especiales de Ferrocarril, Automóviles, de tracción y transporte. 46

31. SIMBOLOGIA ELECTRICA

47

48

49

50

51

52

53

32. PROTECCION CONTRA SOBRECORRIENTE Al circular corriente eléctrica por o a través de un conductor, un elemento, un aparato, un motor, un equipo o todo unsistema eléctrico, se produce en todos y cada uno de ellos un calentamiento, al transformarse parte de la energía eléctrica - en energía térmica; como esta última en los más de los casos no es deseable, se le conoce como pérdidas por efecto JOULE (Yul). Si el calentamiento producido es excesivo y por lapsos de tiempo considerables, llegan hasta a quemarse los elementos, aparatos, motores, equipos, etc., sin embargo, en todos los casos empiezan por dañarse los aislamientos y cuando ello ocurre, se producen invariablemente circuitos-cortos. Para regular el paso de la corriente en forma general y - para casos particulares, se dispone de lis.tones fusibles, interruptores termomagnéti cos y protecci ones de otro ti po, que evitan el paso de corrientes mayores a las previstas; tanto los –listones fusibles de los tapones como los listones dentro de-cartuchos renovables, así como los interruptores termomagnéti-cos, aprovechan el efecto producido por el calentamiento para - impedir el paso de corrientes peligrosas al circuito al cual -protegen. Los LISTONES FUSIBLES dentro de los tapones de los int~ rruptores montados sobre una base de porcelana y ésta sobre unrectángulo (ZOCALO) de madera, así como los listones fusibles - dentro de los cartuchos renovables de los interruptores de seg~ ridad, no son más que resistencias de bajo valor que se funden al paso de corrientes mayores a las previstas.

33. CAJAS DE CONEXIÓN TIPO CONDULET Son cajas de conexión especiales, para su cierre herméticose dispone de tapas y empaques especiales para que, al ser instaladas expuestas a húmedad permanente, a la intemperie o en ambientes oxidantes, inflamables, exp10si'vos, etc., no penetren a interior de las canalizaciones' elementos extraños que puedan accionar cortos circuitos o explosiones en el peor de los casos. 54

En industrias en las que se fabrican o trabajan productos -corrosivos, inflamables o potencialmente explosivos, en las de - metales ligeros, de plásticos, de pinturas, de papel, etc., en fin en locales en donde las áreas de trabajo son de un peligro - constante, se hace necesario el uso de las cajas de conexión tipo condu1et como partes componentes de las instalaciones a prueba de explosión. Las .insta1aciones eléctricas bajo las condiciones anteriores, deben ser construidas de tal manera que se elimine la posibilidad de ignición accidental de líquidos inflamables y de polvos y vapores que se encuentren flotando en el ambiente. Debe uno prever, que en ocasiones y con bastante frecuencia, además de estar la instalación a la intemperie, se cuenta en lugares con atmósfera corrosiva. Este tipo de cajas de conexión tipo CONDULET, deben acop1a~ se a tuberías de pared gruesa, ya que tienen cuerdas interiores correspondientes a todas las medidas.

34. CONDUCTORES PARA IINSTALACIONES DE BAJA TENSION Los conductores eléctricos, son aquellos materiales que ofrecen poca oposición o resistencia al paso de la corriente eléctrica por o a través de ellos. Todos los metales son buenos conductores de la electricidad, sin embargo, unos son mejores que otros, es por ello que aquí se indican solamente al gunos, nombrándolos en orden decreciente en cuanto a calidad como conductor y haciendo la aclaración corres-~ pondiente en cuanto a su empleo. PLATA Es el mejor conductor pero, su uso se ve reducido por su alto costo.

COBRE Después de la plata, el cobre electrolíticamente puro es el mejor conductor eléctrico, se le emplea en más del 90% en la fabricación de conductores eléctricos, porque reúne las, condiciones deseadas para tal fin, tales como: 55

a).- Alta conductividad b).- Resistencia mecánica c) o- Flexibilidad d). - Bajo costo

ORO Después de la plata y del cobre, el oro es el mejor conductor de la electricidad. Su alto precio adquisitivo limita e inclusive impide su empleo.

ALUMINIO Es otro buen ' conductor eléctrico sólo que, por ser menos conductor que el cobre (61% respecto al cobre suave o recocido), para una misma cantidad de corriente se necesita una sección transversa 1 mayor en comparación con conductores de cobre, además, ti e ne la desventaja de ser quebradizo, se usa con regularidad en lfneas de transmisión reforzado en su parte central interior con –una guía de acero. A mayor sección transversal de los conductores eléctriqos es mayor su capacidad de conducción de corriente. En un principio, todos y cada uno de los fabricantes de conductores eléctricos clasificaban a los mismos con diferentes numeros, símbolos y nomenclaturas, provocando con ello confusión entre los trabajadores del ramo, al no saber a ciencia cierta si –trabajaban con las mismas secciones transvásales al diferir en - simbología y número de un fabricante a otro. Después de un estudio exhaustivo de todos y cada uno de los métodos para diferenciar las áreas transversales (calibres) de –los conductores eléctricos y observando la fácil interpretación de la nomenclatura presentada por la Compañía II AMERICAN WIRE GAU 56

35. CÁLCULO DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Para el cálculo exacto del calibre de los conductores eléctricos, deben tomarse en consideración principalmente la corriente por transportar y la caída de tensión máxima permisible según el caso. Para la interpretación de las formulas correspondientes al suministro de energía eléctrica:  W = Potencia, carga por alimentar o carga total instalada expresada en watts.  En = Tensión o Voltaje entre fase y neutro (127.5 v =

220 √3

), valor comercialmente

conocido como 110 volts.  Ef = Tensión o Voltaje entre fases (220, 440, 480 volts).  I = Corriente en Amperes por conductor.  Cos φ = Factor de Potencia o Coseno del ángulo formado entre el vector tensión tomado como plano de referencia y el vector corriente, cuyo valor expresado en decimales representa el aprovechamiento de la energía proporcionada por la empresa suministradora del servicio.  p = Resistividad del cobre en Ohms/m./𝑚𝑚.2 . ambiente, a    

1 50

1 58

a 20°c de temperatura

a 60°c de temperatura ambiente, este considera un alto factor de

seguridad. L = Distancia expresada en metros desde la toma de corriente hasta el centro de carga; conocida como distancia al centro de carga. S = Sección transversal o área de los conductores eléctricos expresada en 𝑚𝑚.2 (área del cobre sin aislamiento). e = Caída de tensión entre fases y neutro. ef = Caída de tensión entre fases.

 e% = e  e% = ef

100 𝐸𝑛 100 𝐸𝑓

caída de tensión en tanto por ciento para sistemas monofásicos. caída de tensión en tanto por ciento para sistemas trifásicos.

57

36. SISTEMA MONOFÁSICO A DOS HILOS (FASE Y NEUTRO) I

F R

W

E R

N

I

W = E * I --- Watts; esta fórmula en corriente alterna sólo nos da la potencia aparente o de línea y la potencia real siempre que se tenga en el circuito carga 100% resistiva. Como se trata de indicar la fórmula general, abarcando combinaciones de los tres tipos de cargas eléctricas que son: Carga Resistiva, Carga Inductiva y Carga Capacitiva, en ella, incluiremos el factor de potencia o Cos φ. W = En I Cos φ

(1)

En calibre de los conductores por corriente se encuentra despejando I de la ecuación (1). I=

𝑊

(2)

𝐸𝑛 Cos φ

Por caída de Tensión. e = 2 R I (por ser ida y retorno) 𝐿

1 𝐿

𝑆

50 𝑆

e = 2 (p ) I = 2 ( e=

𝐿𝐼 25𝑆

e% = e S=

)I=

2𝐿𝐼 50𝑆

=

𝐿𝐼 25𝑆

caída de tensión entre fase y neutro 100 𝐸𝑛

4𝐿𝐼 𝐸𝑛 𝑒%

=

𝐿𝐼 100 25𝑆 𝐸𝑛

=

4𝐿𝐼 𝑆𝐸𝑛

(3) (4) (5)

58

37. SISTEMA MONOFÁSICO A TRES HILOS (2 FASES Y 1 NEUTRO) I

F

R W/2

E I = R

N E

W/

I

F

R

Se trata de dos sistemas monofásicos a dos hilos. W = 2 En I Cos φ I =

(1)

𝑊

(2)

2 𝐸𝑛 Cos φ

Como la carga total conectada en realidad se reparte en dos sistemas monofásicos a dos hilos, la corriente y en consecuencia la caída de tensión es exactamente la mitad con respecto al sistema elemental de fase y neutro. 𝐿

1

𝑆

50

e = R I = p( ) I = ( e% = e S =

100 𝐸𝑛 2𝐿𝐼

𝐸𝑛 𝑒%

=

𝐿𝐼

100

50𝑆

𝐸𝑛

𝐿

𝐿𝐼

𝑆

50𝑆

)( )I=( =

2𝐿𝐼 𝑆𝐸𝑛

)

(3) (4) (5)

Es recomendable que cuando se trabajen dos fases con neutro común, al neutro se le considere mayor área que a los hilos de corriente por lo menos un calibre ya que como no existen circuitos ideales el neutro tiende a trabajar como fase o hilo en algún momento.

59

38. SISTEMA TRIFÁSICO A TRES HILOS (3 FASES) I A

R W/3

Ef I

B

W/3

R Ef

I

C

R

W = √3 Ef I Cos φ I =

W/3

Ef

𝑾 √3 Ef Cos φ

(1) (2)

Sistema aplicado, cuando todas las cargas parciales son trifásicas, pero dividido en dos casos específicos. 1.- Cuando las cargas parciales son 100% resistivas como resistencias de secadores, hornos eléctricos, el factor de potencia o Cos φ = 1, en consecuencia, las formulas (1) y (2) quedan: W = √3 Ef I I =

𝑾

(1’) (2’)

√3 Ef

2.- Cuando las cargas parciales son inductivas como motores eléctricos en su generalidad y dispositivos o equipos fabricados con bobinas, hay necesidad de incluir, además del factor de potencia o Cos φ, la eficiencia N promedio de los motores, en un valor nunca mayor de 0.85. W = √3 Ef I Cos φ N I =

𝑾 √3Ef Cos φ N

(1’’) (2’’)

60

Por caída de Tensión. Para Sistema trifásico a 3 hilos, se tiene que la corriente de la línea IL = √3 I de fase, en cosecuencia: ef = R (√3 I ) = √3 RI = √3 ρ ef =

S =

𝑆

I = √3

1 𝐿 50 𝑆

I=

√3 LI 50𝑆

√3 LI 50𝑆

e% = ef S =

𝐿

100 𝐸𝑓

(3) =

2√3 LI 𝐸𝑓 𝑒%

√3 LI 100 50𝑆 𝐸𝑓

=

2√3 LI

(4)

𝑆 𝐸𝑓

pero,Ef = √3 En

2√3 LI √3 𝐸𝑛 𝑒%

=

2LI

(5)

𝐸𝑛 𝑒%

Este sistema 3φ a 3 hilos es balanceado, por lo que se considera exactamente la misma corriente por conductor.

39. SISTEMA TRIFÁSICO A CUATRO HILOS (3 FASES Y NEUTRO) I A Ef

Ef W/3

B

I E

Ef E

C

I E

N

W/3

W/3

I=0

61

Tratándose de un sistema trifásico a cuatro hilos (3φ – 4h) que se considera 100% balanceado, en el neutro se toma una intensidad de corriente igual con In = 0, además, de la figura se desprende que son en realidad 3 sistemas monofásicos a dos hilos. W = 3 En I cos φ = √3 Ef I cos φ I =

𝑊

3 En cos φ

=

𝑊 √3 Ef cos φ

(1) (2)

Para cuando se tienen cargas de alumbrado y contactos, motores monofásicos y trifásicos, en las fórmulas (1) y (2) se debe hacer intervenir a la eficiencia N, considerando un máximo valor promedio de N = 0.85 o menor, el cual estará determinado por las características de las cargas parciales. W = √3 Ef I cos φ N I

=

(1’)

𝑊

(2’)

√3 Ef cos φ N

Cuando no se da el factor de potencia (f.p) o cos φ como dato, se supone un valor normalmente de 0.85, ya que en ningún caso la carga total instalada es puramente resistiva. Por Caída de Tensión ef =

√3 LI 50𝑆

e% =

100 𝐸𝑓

ef =

100

√3 LI

𝐸𝑓

50𝑆

=

2√3 LI 𝐸𝑓 𝑆

(4)

Pero Ef = √𝟑 En, por lo tanto: e% = S=

2√3 LI √3𝐸𝑛 𝑆

2LI 𝐸𝑛 𝑒%

=

2LI 𝐸𝑛 𝑆

en consecuencia: (5)

62

40. APLICACIÓN DE LOS CUATRO SISTEMAS MONOFÁSICO A DOS HILOS (UN HILO DE CORRIENTE Y UNO NEUTRO) (1Φ – 2 H) Se utiliza en instalaciones eléctricas de alumbrado y contactos sencillos (para aparatos pequeños), cuando todas las cargas parciales son monofásicas y la carga total instalada no es mayor de 4 000 watts. Para circuitos derivados o servicios particulares de alumbrado y contactos sencillos (para aparatos pequeños), alimentados con un hilo de corriente y un hilo neutro, considerar una carga no mayor de 1 500 watts.

41. BIFÁSICO A TRES HILOS (DOS HILOS DE CORRIENTE Y UNO NEUTRO) (2Φ – 3 H) Para instalaciones eléctricas de alumbrado y contactos sencillos (para aparatos pequeños), cuando todas las cargas son monofásicas y la carga total instalada es mayor de 4 000 watts pero que no sobrepase a los 8 000 watts, cuyo valor multiplicado por el factor de demanda promedio de 0.7 se obtiene una demanda máxima aproximada de 8 000 x 0.7 = 5 600 watts que repartida en los circuitos derivados, corresponden 2 800 watts de carga efectiva por cada hilo de corriente.

42. TRIFÁSICO A TRES HILOS (TRES HILOS DE CORRIENTE) (3Φ – 3 H) Sistema utilizado en los siguientes casos: 1. En instalaciones eléctricas en las que se dispone únicamente de cargas trifásicas, independientemente de la carga total instalada. 2. En alimentaciones generales o derivados que proporcionan la energía eléctrica a cargas trifásicas. 3. Para suministrar energía a instalaciones eléctricas con servicio contratado en alta tensión. 4. En redes de distribución primaria a tensiones de 13 200 o de 20 000 volts entre fases. 5. En líneas de transmisión a tensiones entre fases mayores de 20 000 volts.

63

43. TRIFÁSICO A CUATRO HILOS (TRES HILOS DE CORRIENTE Y UNO NEUTRO) (3Φ – 4 H) Este sistema es utilizado en los siguientes casos: 1. En instalaciones eléctricas de alumbrado y contactos sencillos, cuando todas las cargas parciales son monofásicas y la total instalada es mayor de 8 000 watts. 2. Cuando se tiene tanto cargas monofásicas como cargas trifásicas, independientemente del valor de la carga total instalada. 3. En redes de distribución secundaria a tensione de 220 volts entre fases 127.5 volts entre fase y neutro, este último valor comercialmente conocido como de 110 volts.

44. CÁLCULO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS POR CORRIENTE Y CÁLCULO DE LOS DIÁMETROS DE TUBERÍAS CONDUIT.

44.1 EJEMPLO NO. 1 Calcular la corriente, calibre de los conductores eléctricos con aislamiento tipo 1W y diámetro de la tubería cónduit pared delgada para alojar los alimentadores generales, si en una instalación eléctrica se tiene una carga total instalada de 3800 watts, resultado de sumar s610 cargas parciales monofásicas (alumbrado y contactos). DATOS: W = 3800 Watts En = 127.5 Volts SOLUCION: Como sólo son cargas monofásicas y la suma total no sobrepasa el valor de 4000 watts, el sistema escogido debe ser un monofásico a dos hilos (1Φ- 2h), por tanto, se tiene: W = En I CosΦ I = W / En CosΦ No se da el factor de potencia (f. p. ) o CosΦ como dato, se supone un valor que normalmente varía de 0.85 a 0.90 ya que en ningún caso la carga total instalada es puramente resistiva. I = (W / En CosΦ) = 35 Amp. 64

44.2 EJEMPLO NO. 2 Calcular la corriente, el calibre de los conductores eléctricos (alimentadores generales) y el diámetro de la tubería conduit en que deben ser alojados, para una carga total instalada de 7400 watts, resultado de sumar sólo cargas monofásicas. DATOS: W = 7400 watts En = 127.5 CosΦ = 0.85 F. U. = F.D. = 0.70 Conductores con aislamiento tipo T.H.W SOLUCION: Si todas las cargas parciales son monofásicas y el valor de la carga total instalada es mayor de 4,000 Watts pero no sobrepasa el de 8/000 Watts, el sistema elegido es monofásico a t res hilos (2~ - 3h), en consecuencia se tiene: W = 2 En I CosΦ I = (7,400 / 2 x 127.5 x 0.85) = 34.14 Amp Ic = I X F.U. = I X F.D. = 34.14 X 0.70 = 23.9 Amp. Para una corriente efectiva de 23.9 Amp., se necesitan conductores con aislamiento tipo THW calibre #10 en virtud de que LA NORMA OFICIAL MEXICANA impide calibres menores al # 10 par alimentadores generales.

44.3 EJEMPLO NO. 3 Calcular el calibre de los conductores eléctricos (alimentadores generales) por corriente y el diámetro de la tubería conduit en que deben alojarse, para una carga total instalada de 8 200 watts, resultado de sumar solo cargas trifásicas; DATOS: W = 8 200 Watts Ef = 220 Volts Cos Φ = 0.85 Considerando una eficiencia promedio = n = 0.80 65

Aislamiento tipo TW SOLUCIÓN: Si todas las cargas son trifásicas, el sistema debe ser necesariamente un trifásico a tres hilos (3Φ – 3 h). W = √3 Ef I cos φ n I= I=

(1)

𝑊

(2)

√3 Ef cos φ n 8 200 1.73𝑥220𝑥0.85𝑥0.80

=

8 200 258.80

= 31.68 Amps.

Corriente corregida = Ic = I x F.U. Ic = 31.68 x 0.80 = 25.34 Amp. Para una corriente de 25.34 Amp., es necesario utilizar conductores eléctricos con aislamiento tipo TW calibre # 10 que conducen en condiciones normales hasta 30 Amp. El área total de los tres conductores calibre # 10 (cables) con todo y aislamiento y uno desnudo # 12 es de 53.43 mm2, por lo tanto, pueden ser alojados en una tubería de 13 mm.

44.4 EJEMPLO NO. 4 Calcular el calibre delos conductores eléctricos por corriente (alimentadores generales) y el diámetro de la tubería conduit para una carga total instalada de 28 000 watts, resultado de sumar solo cargas monofásicas como alumbrado y contactos sencillos (casa habitación, edificios de departamentos, oficinas, pequeños comercios, etc.). DATOS: W = 28 000 Watts En = 127.5 Volts Cos Φ = 0.85 F.U. = F.D. = 0.70 Conductores con aislamiento tipo TW SOLUCION: Si todas las cargas parciales son monofásicas y el valor de la carga total resulta mayor a 8 000 watts, el sistema elegido es un trifásico a 4 hilos (3Φ – 4 h), por tanto se tiene: W = 3 En I cos φ = √3 Ef I cos φ -------------- (1) 66

I= I=

𝑊 3 En cos φ

=

28 000 √3 x 220 x 0.85

𝑊 √3 Ef cos φ

=

28 000 323.51

---------- (2)

= 86.55 Amp.

Ic = I x F.U. = I x F.D. = 86.55 x 0.70 = 60.58 Amp. Para una corriente de 60.58 Amp., según la tabla No. 2, se necesitan conductores calibre # 4 que transportan en condiciones normales hasta 70 Amp. A una temperatura ambiente de 30° C y 3 hilos de corriente dentro de una misma canalización. Ic = 60.58 Amp. Calibre # 4, entonces serian 4 #4 + 1 #6 desnudo. Como los sistemas trifásicos a 4 hilos, son balanceados y por el neutro no circula corriente alguna, se puede disminuir el calibre neutro en un calibre quedando 3 #4 para hilos de corriente o fase y #6 para el neutro y 1 #6 desnudo a tierra. Ahora se calcula el área que ocupan TRES conductores #4 y UNO #6 más 1 #6 desnudo según la tabla No. 6, para de acuerdo a la tabla No. 4, ver en que diámetro de tubería pueden alojarse. 3 #4 = 196.83, 1 #6 = 49.26, 1 #6 desnudo = 12.00 TOTAL = 258.09 mm2. Se observa en la tabla No. 4 que para alojar cinco conductores eléctricos que ocupan una área total = 258.09 mm2 se necesita un diámetro de tubería conduit pared delgada de 1 ¼ “ (32 mm) de la cual se pueden ocupar hasta 390 mm 2, o bien una tubería conduit pared gruesa de 1 ¼ “ (32mm) de la cual pueden ocuparse hasta 422 mm 2.

67

45. DEMANDA CONTRATADA La demanda contratada es exactamente lo que en los planos de instalaciones eléctricas se manifiesta como DEMANDA MAXIMA - APROXIMADA. La demanda contratada puede interpretarse como aquella que el suministrador de energía eléctrica y el usuario convienen inicialmente en el contrato respectivo. En las tarifas - generales de la Comisi6n Federal de Electricidad.

45.1 DEMANDA CONTRATADA La demanda contratada la fijará el consumidor al contratar el servicio, pero nunca será menor del 60% (sesenta por ciento) de la carga conectada, ni menor de la capacidad del mayor motor o aparato instalado por el consumidor.

45.2 DEMANDA MAXIMA MEDIDA La demanda máxima medida, se determina mensualmente por medio de aparatos que indican la carga media en Kilowatts, durante el intervalo de 15 (quince) minutos, en el cual el consumo de energía eléctrica sea mayor que en cualquier otro periodo de 15 (quince) minutos en el mes.

46. CALCULO DE LA DEMANDA MAXIMA Si aplicamos el factor de demanda en la tabla 220-42 que señala para las unidades de vivienda los primeros 3000 va al 100% y los restantes al 35%

46.1 FACTOR DE DEMANDA Es la relación entre 1 a demanda máxima medida y 1 a carga total conectada

46.2 DEMANDA BASE DE FACTURACION. La demanda base de facturaci6n en condiciones normales –consistirá de los kilowatts, ya sea de la demanda contratada en vigor o de la demanda máxima medida en el mes, cualquiera que sea mayor. 68

47. PUNTO DE ENTREGA El punto instalación del suministrador. de entrega es aquel en usuario queda conectada al el que la sistema de las empresas suministradoras de energía eléctrica, deben instalar por su cuenta los aparatos y equipos limitadores o de medición para la correcta prestación del de que se trate, pero en ningún caso está obligada a realizar esta instalación a distancias mayores a 5 (cinco) metros de la entrada oficial, medidos paralelamente al piso, a menos que el usuario esté de acuerdo en pagar por su cuenta lo correspondiente a materiales y equipo para que el servicio se le proporcione a distancia mayor y en el punto que convenga a sus intereses.

69

48. TARIFAS CFE 48.1 DOMESTICAS 48.1.1TARIFA 1

48.1.2 TARIFA 1A

48.1.3 TARIFA 1B

70

48.1.4 TARIFA 1C

48.1.5 TARIFA 1D

48.1.6 TARIFA 1E RANGO DE CONSUMO DIC./2016

Básico 1-300

Intermedio bajo 301-750

Intermedio alto 751-900

Excedente

ENE.

FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL.

AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.

0.583

0.583

0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583

0.726

0.726

0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726

0.948

0.948

0.948 0.948 0.948 0.948 0.948 0.948 0.948 0.948 0.948 0.948 0.948

2.802

2.802

2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802

71

48.1.7 TARIFA 1F RANGO DE CONSUMO DIC./2016 ENE.

Básico 1-300

Intermedio 301-1,200

Intermedio alto 1,2012,500

Excedente

FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.

0.583

0.583

0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583 0.583

0.726

0.726

0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726 0.726

1.768

1.768

1.768 1.768 1.768 1.768 1.768 1.768 1.768 1.768 1.768 1.768 1.768

2.802

2.802

2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802 2.802

48.2 SERVICIOS PUBLICOS 48.2.1 TARIFA 5

CARGOS POR ENERGÍA ($/KWH) Tensión

Dic./2016

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

Media

3.146

3.161 3.176 3.191 3.206 3.221 3.237 3.253 3.269 3.285 3.301 3.317 3.333

Baja

3.742

3.760 3.778 3.796 3.814 3.832 3.851 3.870 3.889 3.908 3.927 3.946 3.965

48.2.2 TARIFA 5A CARGOS POR ENERGÍA ($/KWH) Tensión

Dic./2016

Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

Media

2.597

2.610 2.623 2.636 2.649 2.662 2.675 2.688 2.701 2.714 2.727 2.740 2.753

Baja

3.093

3.108 3.123 3.138 3.153 3.168 3.183 3.198 3.213 3.229 3.245 3.261 3.277

72

48.2.3 TARIFA 6 CARGOS Cargos

Dic./2016 Ene.

Fijo ($)

355.01

Energía ($/KWh) 1.947

Feb.

Mar.

Abr.

May. Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

356.72 358.44 360.17 361.91 363.66 365.42 367.18 368.95 370.73 372.52 374.32 376.13 1.956 1.965 1.974 1.984 1.994 2.004 2.014 2.024 2.034 2.044 2.054 2.064

48.3 AGRICOLA 48.3.1 TARIFA 9 CARGO POR ENERGÍA ($/KWH) Rango

Dic./2016 Ene.

1-5000

8.161

8.324 8.490 8.660 8.833 9.010 9.190 9.374 9.561 9.752 9.947 10.146 10.349

5001-15000 9.083

9.265 9.450 9.639 9.832 10.029 10.230 10.435 10.644 10.857 11.074 11.295 11.521

15001-35000 9.914

10.112 10.314 10.520 10.730 10.945 11.164 11.387 11.615 11.847 12.084 12.326 12.573

Adic.

11.099 11.321 11.547 11.778 12.014 12.254 12.499 12.749 13.004 13.264 13.529 13.800

10.881

Feb.

Mar.

Abr.

May. Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

48.3.2 TARIFA 9M CARGO POR ENERGÍA ($/KWH) Rango

Dic./2016 Ene.

1-5000

8.161

8.324 8.490 8.660 8.833 9.010 9.190 9.374 9.561 9.752 9.947 10.146 10.349

5001-15000 9.159

9.342 9.529 9.720 9.914 10.112 10.314 10.520 10.730 10.945 11.164 11.387 11.615

15001-35000 10.029

10.230 10.435 10.644 10.857 11.074 11.295 11.521 11.751 11.986 12.226 12.471 12.720

Adic.

11.162 11.385 11.613 11.845 12.082 12.324 12.570 12.821 13.077 13.339 13.606 13.878

10.943

Feb.

Mar.

Abr.

May. Jun.

Jul.

Ago.

Sep.

Oct.

Nov.

Dic.

73

48.3.3 TARIFA 9CU CARGO POR ENERGÍA ($/KWH) Rango

Dic./2016 Ene. Feb. Mar. Abr.

Cuota Energetica 0.560

May. Jun. Jul.

Ago. Sep. Oct.

Nov. Dic.

0.580 0.580 0.580 0.580 0.580 0.580 0.580 0.580 0.580 0.580 0.580 0.580

48.3.4 TARIFA 9N CARGO POR ENERGÍA ($/KWH) Rango

Dic./2016 Ene. Feb. Mar. Abr.

Cuota Energetica 0.280

May. Jun. Jul.

Ago. Sep. Oct.

Nov. Dic.

0.290 0.290 0.290 0.290 0.290 0.290 0.290 0.290 0.290 0.290 0.290 0.290

48.4 SERVICIO TEMPORAL DIC./2016ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL.

AGO. SEP. OCT. NOV.DIC.

Cargo por demanda ($/kW) 177.36

180.18 182.70 188.24 189.37 188.03 185.91 186.19 184.57 183.65 184.02

Cargo por energía ($/kWh) 4.783

4.908 5.096 5.503 5.423 5.161 5.143 5.135 5.047 5.001 5.033

74

48.5 TARIFAS ACUÍCOLAS Tarifas de estímulo para la energía eléctrica consumida en instalaciones acuícolas 1.- Aplicación Tarifas de estímulo para la energía eléctrica consumida en instalaciones acuícolas por los sujetos productivos inscritos en el padrón de beneficiarios de energéticos agropecuarios de SAGARPA. 2.- Cargo por la energía consumida La facturación con las tarifas que se establecen en este artículo, se realizará mediante la aplicación de los cargos que correspondan de la tarifa vigente que le resulte correlativa, multiplicada por el factor de 0.50 (cero punto cinco cero) hasta por la Cuota Energética determinada por la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación, de acuerdo con los “Lineamientos por los que se Regula el Programa Especial de Energía para el Campo en Materia de Energía Eléctrica para Uso Acuícola”, publicados en el Diario Oficial de la Federación el 15 de marzo de 2005. 3.- Depósito de Garantía El que le resulte correlativo al de las tarifas vigentes aplicables a las instalaciones acuícolas al momento de la entrada en vigor del presente Acuerdo, multiplicado por el factor de 0.50 (cero punto cinco cero).

75

49. ACOMETIDA Se llama acometida en las instalaciones eléctricas a la derivación desde la red de distribución de la empresa suministradora (también llamada de 'servicio eléctrico') hacia la edificación o propiedad donde se hará uso de la energía eléctrica (normalmente conocido como 'usuario'). Las acometidas en baja tensión (de 0 a 600/1000 V dependiendo del país) finalizan en la denominada caja general de protección mientras que las acometidas en alta tensión (a tensión mayor de 600/1000 V) finalizan en un centro de transformación del usuario, donde se define como el comienzo de las instalaciones internas o del usuario. La capacidad de la línea de transmisión afecta al tamaño de estas estructuras principales. Por ejemplo, la estructura de la torre varía directamente según el voltaje requerido y la capacidad de la línea. Las torres pueden ser postes simples de madera para las líneas de transmisión pequeñas hasta 46 kilovoltios (kV). Se emplean estructuras de postes de madera en forma de H, para las líneas de 69 a 231 kV. Se utilizan estructuras de acero independientes, de circuito simple, para las líneas de 161 kV o más. Es posible tener líneas de transmisión de hasta 1.000 kV. La acometida normal para una vivienda unifamiliar es monofásica, a tres hilos, uno para la fase o activo, otro para el neutro y el tercero para la tierra, a 230 V. En el caso de un edificio de varias viviendas la acometida normal será trifásica, de cuatro hilos, tres para las fases y uno para el neutro, la tierra debe tenerse en la misma instalación del usuario, siendo en este caso la tensión entre las fases 220/400 V y de 127/230 V entre fase y neutro dependiendo del país. Si la acometida es para una industria o una gran zona comercial esta será normalmente en Media o Alta tensión, por ejemplo a 5 kV o mayor según la zona o país, a tres hilos, uno para cada fase, el neutro se obtiene del secundario del transformador del usuario y la tierra de su instalación

76

50. INTERRUPTOR PRINCIPAL Según especificaciones de CFE para un servicio bifásico y tomando en consideración una carga se debe usar un interruptor de fusibles o preferencialmente termo magnético de dos polos 25ª para protección de dos conductores de fase. No confundir el tablero donde se instala el interruptor principal, elementos, fusibles o termo magnéticos que sirven para proteger los conductores.

51. DETERMINACION DEL NUMERO DE CIRCUITOS DERIVADOS Llamaremos circuito derivado en nuestro caso de cálculo a cada para de conductores, uno de fase procede de un ITM del centro de carga y el otro conductor neutro procedente de la barra de neutros del mismo centro de cargas que alimenta a los circuitos de fuerza. Es necesario agregar un tercer conductor de puesta a tierra, en este caso del mismo calibre que el conductor de fase mayor capacidad en amper. NOTA: Consultar la tabla 250/122 que nos indica el tamaño mínimo de los conductores que deben utilizarse como puesta a tierra en canalizaciones y equipos Según lo que la norma indica, para circuitos reidencialesla carga del circuito no debe ser mayor a 1500 va.

52. CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LOS ITM Las protecciones de los interruptores termo magnéticos o de fusibles en condiciones normales deben funcionar al 80% del valor nominal de la corriente del circuito. Se recomienda observar la siguiente tabla: CAPACIDAD DE CORRIENTE DEL CIRCUITO SEGÚN SU PROTECCION PROTECCION 10A

15A

CORRIENTE

12A

8A

20A

16A

30A

40ª

24A

32A

60A

48A 77

53.

CALCULO

DE

LOS

CONDUCTORES

DE

LOS

CIRCUITOS

DERIVADOS Para este cálculo de conductor se usa la tabla 310-15(6)(16) y haber efectuado correcciones de temperatura por lo cual se debe consultar la tabla 310-15(b)(2)(a) y la tabla de corrección de factor de agrupamiento 310-15(b)(2)(a). En algunos casos, se debe considerar el cálculo de la caída de tensión con longitudes mayores a 25 mts. Distancia del centro de la carga al tablero de acometida y de los centros de carga. Según la norma el calibre mínimo que se debe utilizar en los circuitos derivados de alimentación de tipo residencial es de 12 y el 14 AWG únicamente en regreso de apagadores de lámparas en circuitos residenciales.

54. CALCULO DE CANALIZACIONES Para determinar el área del tubo conduit de pvc o aluminio ligero o pesado se deberá de hacer recuento de las áreas incluyendo el aislamiento con forro THW para lo cual se debe consultar la tabla 5 del capítulo 10 de la página 925.

55. ECUACION DE ANDRE AMPERE En física del magnetismo, la ley de Ampère, modelada por André-Marie Ampère en 1831, relaciona un campo magnético estático con la causa, es decir, una corriente eléctrica estacionaria. James Clerk Maxwell la corrigió posteriormente y ahora es una de las ecuaciones de Maxwell, formando parte del electromagnetismo de la física clásica. La ley de Ampére explica que la circulación de la intensidad del campo magnético en un contorno cerrado es proporcional a la corriente que recorre en ese contorno.

78

El campo magnético es un campo angular con forma circular, cuyas líneas encierran la corriente. La dirección del campo en un punto es tangencial al círculo que encierra la corriente. El campo magnético disminuye inversamente con la distancia al conductor. Forma integral:

Forma diferencial:

56. LEY DE LORENTZ En física, la fuerza de Lorentz es la fuerza ejercida por el campo electromagnético que recibe una partícula cargada o una corriente eléctrica. Para una partícula sometida a un campo eléctrico combinado con un campo magnético, la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz sobre esa partícula viene dada por:

Donde V es la velocidad de la carga, E es el vector intensidad de campo eléctrico y B es el vector inducción magnética. 79

57. CUADRO DE CARGA El ordenamiento de circuitos es el resultado de varios ensayos hasta lograr el balance cuando se trata de 2 o 3 fases. Un cuadro de distribución, cuadro eléctrico, centro de carga o tablero de distribución es uno de los componentes principales de una instalación eléctrica, en él se protegen cada uno de los distintos circuitos en los que se divide la instalación a través de fusibles, protecciones magneto térmicas y diferenciales.

Ilustración 27 Ejemplo de un cuadro de cargas

80

58. APARTADO DE TABLAS Y ARTICULOS 58.1 TABLA 310-15(B)(16) Tabla 310-15(b)(16).- Ampacidades permisibles en conductores aislados para tensiones hasta 2000 volts y 60°C a 90°C. No más de tres conductores portadores de corriente en una canalización, cableo directamente enterrados, basados en una temperatura ambiente de30°C* Temperaturanominaldel conductor[Véasela tabla310-104(a)]

Tamañoo designación

60°C

75°C

90°C

TIPOS

TBS,SA, SIS,FEP,FEPB,MI,RHH,

TIPOS

RHW,THHW,THHWLS,THW,

TW, UF

THW-LS,THWN, XHHW,USE,ZW

RHW-2,THHN,THHW,THHW-LS, THW-2,THWN-2, USE-2,XHH,XHHW,XHHW-2, ZW-2

60°C

75°C

90°C

TIPOSRHW,X

SA, SIS,RHH,RHW-2,USE-2,XHH, XHHW,XHHW-2, ZW-2

TIPOS

mm

2

AWGo kcmil

TIPOS TIPOS UF

COBRE

HHW, USE

ALUMINIOOALUMINIORECUBIERTO DECOBRE

0.824

18**

—

—

14

—

—

—

1.31

16**

—

—

18

—

—

—

2.08

14**

15

20

25

—

—

—

3.31

**

12

20

25

30

—

—

—

5.26

10**

30

35

40

—

—

—

8.37

8

40

50

55

—

—

—

13.3

6

55

65

75

40

50

55

21.2

4

70

85

95

55

65

75

26.7

3

85

100

115

65

75

85

33.6

2

95

115

130

75

90

100

42.4

1

110

130

145

85

100

115

53.49

1/0

125

150

170

100

120

135

67.43

2/0

145

175

195

115

135

150

85.01

3/0

165

200

225

130

155

175

4/0

195

230

260

150

180

205

107.2 127

250

215

255

290

170

205

230

152

300

240

285

320

195

230

260

177

350

260

310

350

210

250

280

203

400

280

335

380

225

270

305

253

500

320

380

430

260

310

350

304

600

350

420

475

285

340

385

355

700

385

460

520

315

375

425

380

750

400

475

535

320

385

435

405

800

410

490

555

330

395

445

456

900

435

520

585

355

425

480

507

1000

455

545

615

375

445

500

633

1250

495

590

665

405

485

545

760

1500

525

625

705

435

520

585

1013

2000

555

665

750

470

560

630

81

58.2 TABLA 310-8(B)(2)(A)

58.3 TABLA 310-15(G) Factores de ajuste para más de tres conductores portadores de corriente en una canalización o cable Número de conductores portadores de corriente De 4 a 6

Por ciento de valor de las tablas ajustado para la temperatura ambiente si fuera necesario 80

De 7 a 9

70

De 10 a 20

50

De 21 a 30

45

De 31 a 40

40

41 y más

35

82

58.4 TABLA 310-13 Conductores-Aislamientos y usos Nombre genérico

Tipo

Temp. Usos máxima de permitidos operaciónºC

Tipo de aislamiento

Tamaño o Designación mm2

Etileno Propileno FEP Fluorado

90 o

200

FEPB

Aislamiento Mineral (con cubierta metálica)

MI

90

Espesor nominal Cubierta de aislamiento exterior(1) mm

AWG o kcmil

Lugares secos Etileno Propileno 2,08 -5,26 o húmedos Fluorado 8,37-33,6

14 10

0,51

Ninguna

8-2

0,76

Ninguna

Lugares secos Etileno Propileno 2,08-8,37 aplicaciones Fluorado especiales(2)

14 8

0,36

Malla de fibra de vidrio

13,3-33,6

62

0,36

Malla de material adecuado

0,8241,31(3)

18 16(3)

0,58

Cobre o aleación de acero

Lugares secos Oxido de o húmedos magnesio 200 Lugares secos Aplicaciones especiales(2)

16 10

0,91

94

1,27

3 500

1,40

1,31 - 5,26 6,63 - 21,2 26,7 - 253

Termoplástico MTW resistente a la humedad, al calor, al aceite y a la propagación de la flama

60

90

Perfluoroalcoxi

Polímero sintético o de cadena cruzada

PFAH

RHH

250

90

Alambrado de máquinas herramienta en lugares mojados (véase Art. 670)

Termoplástico 0,325 - 3,31 22 -12 resistente a la humedad, al 5,26 10 calor, al aceite y a la propagación de la flama 8,37 8

Alambrado de máquinas herramienta en lugares secos (véase el Artículo 670)

(A)

(B)

0,76

0,38

Ninguna

0,76

0,51

(B) Cubierta de nylon o equivalente

13,3

6

1,14

0,76

21,2 -33,6

4-2

1,52

0,76

42,4 -107

1-4/0

1,52

1,02

127 -253

250 -500

2,03

1,27

304 -507

600 -1 000

2,41

1,52

2,79

1,78

Sólo para Perfluoroalcoxi lugares secos. Sólo para cables dentro de artefactos o de canalizaciones conectadas a artefactos (sólo de níquel o de cobre recubierto de níquel)

2,08 5,26

Lugares secos Polímero o húmedos sintético o de cadena cruzada

2,08 -5,26

14 10

0,51

Ninguno

8,37 33,6

82

0,76

42,4 - 107

1 4/0

1,14

14 -10

(A)

1,14

Cubierta no metálica resistente a la humedad

83

resistente al calor

resistente al calor y a la flama

8,37 -33,6

8 -2

1,52

42,4 -107

1 - 4/0

2,03

127 -253

250 -500

2,41

304 -507

600 -1 000

2,79

5571010 Polímero sintético o de cadena cruzada resistente al calor

RHW

(5)

75

Lugares secos Polímero o mojados sintético o de cadena cruzada resistente al calor, a la humedad y a la flama

2,08 -5,26

SF

Polímero sintético resistente al calor

SIS

Termoplástico para tableros

TT

Politetrafluoroetileno extendido

TFE

Termoplástico resistente a la humedad y a la propagación de incendio

TW

Termoplástico resistente a la humedad, al

THW

150

Lugares secos Hule y húmedos

8 -2

1,52

42,4-107

1-4/0

2,03

127 -253

250 -500

2,41

304 -507

600-1 000

2,79

200

En aplicaciones donde existan condiciones de alta temperatura(2)

90

2,08 5,26 Silicón

82

1,52

42,4 107

1 - 4/0

2,03

Polímero sintético de cadena cruzada resistente al calor

2,08 5,26

75

Alambrado de tableros de distribución

Termoplástico 0,519 3,31 resistente a la humedad, al calor, a la propagación de incendio y de emisión reducida de humos y gas ácido

250

Sólo lugares Politetrasecos. Sólo fluoroetileno para cables extruido dentro de artefactos o dentro de canalizaciones conectadas a artefactos, o como alambrado a la vista (sólo de níquel o cobre recubierto de níquel)

2,08 5,26

Lugares secos Termoplástico y mojados resistente a la humedad y a la propagación de incendio

2,08-5,26

Lugares secos Termoplástico y mojados resistente a la humedad, al

2,08 -5,26

8,37

75

0,76 8

Malla de fibra de vidrio o material equivalente

1,14

20 -12

0,76

Ninguna

14-10

0,51

Ninguno

82

0,76

42,4 107

1- 4/0

1,14

8,37

(1)

Ninguna

8,37 33,6

13,3 33,6 (5)

14 10

Cubierta no metálica resistente a la humedad y a la propagación de la flama.

3,18 0,76

8,37 33,6

Alambrado de tableros de distribución

60

11002000 14-10

(1)

3,18 1,14

8,37 -33,6

557 1010 SilicónFV

11002000 14 -10

y a la propagación de la flama.

14 -10

0,76

8

1,14

6 -2 14 -10

Ninguna

1,52 0,76

Ninguna

84

calor y a la propagación de incendio

90

calor y a la propagación de Para la incendio alimentación de equipos de iluminación por descarga eléctrica véase Artículo 410-31

8,37

8

1,14

13,3 -33,6

6 -2

1,52

42,4 -107

1 - 4/0

2,03

127 -253

250-500

2,41

304 -507 Termoplástico THW LS (4) 75 resistente a la humedad, al calor y a la propagación de incendios, y de emisión reducida de humos y gas ácido

90

Lugares secos Termoplástico 2,08-5,26 y mojados. resistente a la humedad, al 8,37 calor, a la Para la propagación de alimentación de incendios, y de equipos de emisión reducida 13,3-33,6 iluminación por de humos y gas descarga 42,4-107 ácido. eléctrica véase Artículo 410-31 127-253 304-507

Termoplástico resistente a la humedad, al calor y a la propagación de incendios

THHW

Termoplástico THHWresistente a la LS (4) humedad, al calor y a la propagación de incendios, y de emisión reducida de humos y gas ácido

Termoplástico THWN con cubierta de nylon, resistente a la humedad, al calor y a la propagación de la flama

75

Lugares secos Termoplástico y mojados. resistente a la 90 Lugares secos humedad, al calor y a la Para la alimentación de propagación de equipos de iluminación por incendios. descarga eléctrica véase artículo 410-31

75 90

75

2,08-5,26

600 -1 000 14 -10

2,79 0,76

Ninguna

8

1,14

6 -2

1,52

1 - 4/0

2,03

250 -500

2,41

600 -1 000 14 -10

2,79 0,76

Ninguna

8,37

8

1,14

13,3 -33,6

6 -2

1,52

42,4-107

1 - 4/0

2,03

127-253

250 -500

2,41

304-507

600 -1 000

Lugares mojados.

Termoplástico 2,08 -5,26 14 -10 resistente a la Lugares secos humedad, al 8,37 8 calor y a la propagación de incendios, y de 13,3 -33,6 6 -2 emisión reducida de humos y gas 42,4 -107 1 - 4/0 ácido 127 -253

250 -500

304 -507

600 -1 000

Lugares secos Termoplástico 2,08 -3,31 14 -12 y mojados con cubierta de nylon, resistente 5,26 10 a la humedad, al calor y a la propagación de 8,37 -13,3 8-6 la flama

2,79 0,76

Ninguna 1,14 1,52 2,03 2,41 2,79

0,38 0,51

Cubierta de nylon o equivalente

0,76

21,2 -33,6

4 -2

1,02

42,4 -107

1 - 4/0

1,27

127 -253

250 500

1,52

304 -507

600 1 000

1,78

85

Termoplástico THHN con cubierta de nylon, resistente al calor y a la propagación de la flama

90

Lugares secos Termoplástico 2,08 -3,31 14 -12 con cubierta de nylon, resistente 5,26 10 al calor y a la propagación de la flama 8,37 -13,3 8-6

0,38 0,51 0,76

21,2 -33,6

4 -2

1,02

42,4 -107

1 - 4/0

1,27

127 -253

250 -500

1,52

304 -507

600-1 000

60

Cable monoconductor para acometida subterránea

BTC

90

Lugares secos Polímero y mojados sintético, de cadena cruzada resistente a la Acometida humedad, al subterránea. calor y a la Véase el propagación de artículo 338 la flama

15-35

Cable monoconductor y multiconductor para acometida subterránea

DRS

90

Lugares secos Polímero y mojados sintético, de cadena cruzada resistente a la Entrada de humedad, al acometida calor y a la subterránea. propagación de Véase Art. 338 la flama

21,2 33,6

Lugares secos Termoplástico y mojados. resistente a la humedad, al calor y a la Entrada de propagación de acometida la flama aérea. Véase el artículo 338

3,31 8,36

Lugares secos Termo-plástico y mojados. resistente a la humedad y a la intemperie Entrada de acometida aérea. Véase Art. 338

5,26 - 33,6

10 2

1,14

Ninguna

2,08 -5,26

14 10

1,14

Cubierta no metálica resistente a la humedad

Cable para BM-AL acometida aérea

60

75

12 10

1,78

Cable plano para TWDUV acometida aérea y sistemas fotovoltaicos

Cable para CCE acometida aérea

Lugares secos Termoplástico 3,31 5,26 y mojados. resistente a la humedad, al 8,37 13,3 calor, a la Entrada de intemperie y a la acometida propagación de aérea. Véase el incendio. Artículo 338. Sistemas fotovoltaicos. Véase el Artículo 690.

Cubierta de nylon o equivalente

1,20

8- 6

42

Ninguna 1,58

1,60

Ninguna

1,58

Ninguna

53,5-107

1/0 4/0

1,98

177

350

2,39

12 8

13,3 -21,2

1,2 64

1,6

Termoplástico resistente a la humedad y a la intemperie

o distribución aérea en baja tensión Cable para acometida subterránea un solo conductor

USE(5)

75

Ver artículo 338

Resistente al calor y la humedad

8,37 -33,6

82

1,52

86

42,4 107

1 4/0

2,03

108 - 253

213 500

2,41

279 - 507 Polímero sintético, de cadena cruzada resistente a la humedad y al calor

XHHW

(4)(5)

90 75

Lugares secos Polímero y húmedos sintético, de cadena cruzada Lugares resistente a la mojados humedad, al calor y a la propagación de la flama.

2,08 -5,26

90 150

2,79 0,76

Ninguna

8,37 -33,6

8 -2

1,14

42,4 -107

1 - 4/0

1,4

127 -253

250 -500

1,65

304-507 Tetrafluoroetileno Z modificado con etileno

550 - 1 000 14 10

Lugares secos Tetrafluoroetileno 2,08 3, 31 y mojados modificado con Lugares secos, etileno 5,26 aplicaciones (2) especiales 8,37 21,2

600-1 000 14 12

2,03 0,38

Ninguno

10

0,51

84

0,64

33,7 42,4

21

0,89

53, 5 - 107

1/0 4/0

1,14

87

58.5 TABLA 430-250 CORRIENTE A PLENA CARGA DE MOTORES TRIFASICOS DE CORRIENTE ALTERNA

88

58.6 TABLA 430-22(E)

89

58.7 TABLA 10-5

90

91

92

58.8 TABLA DE FORMULAS ELECTRICAS

93

58.9 TABLA DE POTENCIAS NORMALIZADAS

94

58.10 TABLA DE NORMAS NEMA

95

58.11 ARTÍCULO 220-12. CARGAS DE ALUMBRADO PARA LUGARES ESPECÍFICOS. 3.3

58.12 TABLA 220-12.- Cargas de alumbrado general por tipo de inmueble.

96

58.13

ARTÍCULO

210,

CIRCUITOS

DERIVADOS,

SECCIÓN

B.

CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS. 210-19. Conductores. Ampacidad y tamaño mínimos. a) Circuitos derivados de hasta 600 volts

1) General. Los conductores de los circuitos derivados deben tener una ampacidad no menor que la corre000spondiente a la carga máxima que será alimentada. Cuando un circuito derivado suministra cargas continuas o una combinación de cargas continuas y no-continuas, el tamaño mínimo del conductor del circuito derivado, antes de la aplicación de cualquier factor de ajuste o de corrección, deberá tener una ampacidad permisible no menor que la carga no-continua más el 125 por ciento de la carga continua. Excepción 1: Si el ensamble, incluidos los dispositivos de sobre corriente que protegen los circuitos derivados, está aprobado para operación al 100 por ciento de su capacidad nominal, se permitirá que la ampacidad de los conductores del circuito derivado no sea menor a la suma de las cargas continuas más las cargas no-continuas.

NOTA 1: Véase 310-15 para la clasificación de los conductores por su ampacidad.

NOTA 2: Véase la Parte B del Artículo 430 para la ampacidad mínima de los conductores de los circuitos derivados de motores.

NOTA 3: Véase 310-15(a)(3) para las limitaciones de temperatura de los conductores.

NOTA 4: Los conductores de circuitos derivados como están definidos en el Artículo 100, dimensionados para evitar una caída de tensión mayor que 3 por ciento en la salida más lejana que alimente a cargas de calefacción, de fuerza, de alumbrado o cualquier combinación de ellas y en los que la caída máxima de tensión combinada de los circuitos alimentadores y de los circuitos derivados hasta el contacto más lejano no supere 5 por ciento, proporcionarán una razonable eficiencia de funcionamiento. Para la caída de tensión de los conductores de los circuitos alimentadores, véase la NOTA 2 de 215-2(a) (3).

97

58.14 CAPÍTULO 10. TABLA 4.- Dimensiones y porcentaje disponible para los conductores del área del tubo cónduit.

98

99

100

101

58.15 ARTÍCULO 215-2 (A)(1). Capacidad y tamaños mínimos del conductor.

58.16 ARTÍCULO 220 PARTES C, D Y E.

102

58.17 ARTÍCULO 110-14 (C). CORRECCIÓN POR TEMPERATURA.

58.18 TABLA 310-15 (B)(2)(A) Y TABLA 310-15(B)(2)(B). Factores de corrección de temperatura.

103

58.19

TABLA

310-15

(C)(4)

FACTORES

DE

CORRECCIÓN

A

TEMPERATURA AMBIENTE.

104

58.20 ARTÍCULO 215-2 (A)(4). CONDUCTORES DE UNIDADES DE VIVIENDA INDIVIDUALES O DE CASAS MÓVILES.

58.21 ARTÍCULO 215-3. CALCULO DE LA PROTECCIÓN CONTRA SOBRE CORRIENTE.

105

58.22 ARTÍCULO 250-122. CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA.

106

58.23 TABLA 250-122. Tamaño minio de los conductores de puesta a tierra para canalizaciones y equipos.

107

58.24 ARTÍCULO 358. TUBO CÓNDUIT METÁLICO LIGERO TIPO EMT.

108

109

110

58.25 ARTÍCULO 362. TUBO CÓNDUIT NO METÁLICO LIGERO TIPO ENT.

111

112

58.26 TABLA 348-22. Número máximo de conductores aislados en el tubo cónduit metálico flexible con designación métrica de 12 (tamaño comercial de 3/8).

113

58.27 ARTÍCULO 348. TUBO CÓNDUIT METÁLICO SEMIPESADO TIPO IMC.

114

58.28 ARTÍCULO 356. TUBO CÓNDUIT NO METÁLICO FLEXIBLE HERMÉTICO A LOS LÍQUIDOS TIPO LFNC.

115

116

117

58.29

ARTÍCULO

350.

TUBO

CÓNDUIT

METÁLICO

FLEXIBLE

HERMÉTICO A LOS LÍQUIDOS TIPO LFMC.

118

58.30 TABLA 430-248. Corriente a plena carga de motores monofásicos de corriente alterna.

119

58.31 TABLA 430-249. Corriente a plena carga de motores de dos fases de corriente alterna (4 hilos).

120

58.32 TABLA 430-250. Corriente a plena carga de motores trifásicos de corriente alterna.

121

58.33 TABLA 220-56 Factores de demanda para equipos de cuartos de cocina diferentes a unidades de vivienda.

58.34 TABLA 220-84 Calculo opcional. Factores de demanda para unidades multifamiliares con tres o más viviendas.

122

123

58.35 TABLA 250-66 Conductor del electrodo de puesta a tierra para sistemas de corriente alterna.

124

58.36 ARTÍCULO 250.PUESTA A TIERRA Y UNIÓN.

125

126

58.37 ARTÍCULO 250-30(4). ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA.

127

49. REPORTE DE VISITA A LA FABRICA DE TRANSFORMADORES DALTOR INTRODUCCION Los transformadores cobran gran importancia en el campo doméstico como en el industrial porque con ellos podemos cambiar los valores del voltaje, aumentándola para hacer posible su transmisión de manera eficiente y

luego disminuyéndola para su

aprovechamiento en los equipos. El entendimiento de los transformadores es parte fundamental en la carrera de ingeniería eléctrica, por esta razón, se realizó una visita técnica a la fábrica de transformadores “DALTOR” para poder presenciar de una manera real y conocer a detalle cada uno de los pasos que se llevan a cabo para la elaboración de un transformador.

DEFINICION

DE

UN

TRANSFORMADOR Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida.

Las

máquinas

reales

presentan un pequeño porcentaje Ilustración 28 Fotografía ejemplo de un transformador tipo pedestal.

de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.

128

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

PARTES DE UN TRANSFORMADOR Existen varios tipos de transformadores, para fines prácticos, solo se hablara de las partes de un transformador de tipo pedestal.

Ilustración 29 Partes de un transformador tipo pedestal.

129

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El funcionamiento de los transformadores se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética,

cuya

explicación

matemática se resume en las ecuaciones de Maxwell. Al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario o inductor, producida esta por la corriente eléctrica que lo atraviesa, se

Ilustración 30 Representación esquemática de un transformador.

produce la inducción de un flujo magnético en el núcleo de hierro. Según la ley de Faraday, si dicho flujo magnético es variable, aparece una fuerza electromotriz en el devanado secundario o inducido. De este modo, el circuito eléctrico primario y el circuito eléctrico secundario quedan acoplados mediante un campo magnético. La tensión inducida en el devanado secundario depende directamente de la relación entre el número de espiras del devanado primario y secundario y de la tensión del devanado primario. Dicha relación se denomina relación de transformación.

FABRICA DE TRANSFORMADORES DALTOR La fábrica de transformadores Daltor son fabricantes de transformadores de distribución de la más alta calidad marca daltor tipo poste, pedestal, sumergibles y subestación. Desde 10 kva hasta 3,000 kva clase 15, 25 y 34.5 kv en diferentes voltajes secundarios. Naciendo como comercializadora en 1988 y siendo líder a nivel nacional en la comercialización de transformadores. Tomaron la decisión de unir fortalezas con un grupo de ingenieros con más de 20 años de experiencia en el cálculo eléctrico y mecánico para diseñar sus propios transformadores de la más alta calidad y así nace en el 2005 Transformadores Subterráneos Aéreos S.A. de C.V.

130

La misión de Daltor es Fabricar Transformadores y proporcionar servicios al mercado eléctrico cumpliendo con las normas nacionales e internacionales, manteniendo la mejora continua en tecnología y capital humano, dirigiendo sus esfuerzos a la satisfacción del cliente y al cuidado del medio ambiente.

UBICACIÓN DE DALTOR Daltor se ubica en el Km 15.5 Carretera Federal Xalapa-Veracruz, Congregación Miradores del Mar, Emiliano Zapata Veracruz C.P. 91631

Ilustración 31 Imagen satelital de la ubicación de Daltor.

131

RECORRIDO EN LA FABRICA DE TRANSFORMADORES DALTOR Al llegar a la fábrica de transformadores daltor, se nos dio una pequeña introducción a la empresa y se presentaron los ingenieros que estarían a cargo del recorrido, el grupo de 30 alumnos en total, se dividió en dos, con el fin de agilizar el recorrido. El segundo grupo estuvo a cargo del ingeniero David Méndez Mapez

ALMACEN El primer departamento mostraron en el recorrido fue el almacén quien se encargó de darnos a conocer los distintos materiales que manejan en la fábrica fue el Ingeniero Mecánico Electricista David Méndez, él nos explicó que aquí es donde llegan las partes de los transformadores que la mayoría son traídas de otros países puesto que solo son por medio de pedido, también nos dio a conocer que mediante una lista de materiales a utilizar el almacenista surte la lista y los entrega a los encargados de la elaboración de los transformadores, nos mostró piezas como la boquilla tipo pozo tornillero, pedestal, porta fusibles, indicadores de fallas placa de datos en acero inoxidable.

132

PIEZAS Y MATERIALES MOSTRADOS EN ALMACEN

ALAMBRE MAGNETO El alambre magneto es un conductor aislado por medio de una película de esmalte, el cual puede ser redondo o rectangular. Este producto se usa para embobinados de motores,

balastros

para

lámparas

fluorescentes, transformadores secos y en aceite, fuentes de poder para equipo eléctrico y Ilustración 32 Alambre magneto

electrónico,

refrigeración,

motocompresores relevadores,

para

componentes

automotrices como reguladores y alternadores, bulbos para cinescopios de televisores, bocinas y otras aplicaciones similares.

BOQUILLAS DE TRANSFORMADOR Las boquillas tipo espada son utilizados en los transformadores para la conexión de baja tensión. Las boquillas tipo pozo o similares son adecuadas para ensamblarse a un adaptador y a un codo conector, ensamblado directamente al cable de alimentación, obteniéndose así una estructura de frente muerto altamente confiable y segura, que facilita los trabajos de inspección y mantenimiento. Ilustración 33 Boquillas de transformador, tipo pozo y tipo espada

133

FUSIBLE LIMITADOR Es de tipo arena de plata de alta capacidad interruptora (50 mil A simétricos), no produce gases ni ruidos en el momento de operación, y resulta adecuado para fallas de proceso muy violento. Es eficiente para minimizar los altos esfuerzos de corriente de falla sobre el equipo y el sistema.

Ilustración 34 Fusible limitador de rango completo

VÁLVULA DE ALIVIO Se utiliza para disminuir la presión del transformador. Por las noches respira por ahí. Nunca se jala con el dedo, se hace con un alambre. Ilustración 35 Válvula de alivio

CAMBIADOR DE DERIVACIÓN Es un dispositivo que se acciona desde el exterior del transformador, sumergido en líquido refrigerante que permite seleccionar la derivación de un devanado cuando el transformador esta sin corriente y des energizado.

Ilustración 36 derivaciones

Cambiador

de

134

AREA DE TRANSFORMADORES TERMINADOS Y RECEPCION DE LÁMINAS Posteriormente, fuimos al área donde reciben las láminas y acomodan los transformadores terminados para su futuro transporte. Ahí, nos mostraron los transformadores tipo pedestal terminado. Primero nos mostraron el lado de baja tensión del transformador, comentando que Ilustración 37 Lado de baja tensión de un este lado posee boquillas tipo pozo y tipo transformador tipo pedestal

perno, también se podía observar la válvula de alivio de presión y un sello de CFE, este sello certifica que cumple con los requerimientos que exige CFE. En el lado de alta tensión, posee boquillas tipo espada, también se pudo observar indicadores de presión y temperatura, así como la placa de datos del transformador, donde especifican datos como la capacidad del transformador,

pesos,

frecuencia,

tipo

de

enfriamiento, etc.

Ilustración 38 Lado de alta tensión de un transformación tipo pedestal

135

ÁREA DE ALMACÉN DE LÁMINAS PARA EL DISEÑO DE CUBIERTAS O CARCASAS DE TRANSFORMADORES. En este departamento nos mostraron los materiales que se requieren para elaborar los cubiertos de los transformadores, con láminas de acero planas, luego sería soldados de acuerdo al tipo de transformador que lo requería y la finalidad y comprador seria pintado con su color respectivo. Aquí podemos observare la maquina por donde pasan primero las aminas para ser cortadas y posteriormente dobladas.

Aquí

podemos

observar

algunas

láminas ya cortadas y dobladas listas para ser soldadas y armar las carcasas Ilustración 39 Maquina transporta lamina

y posteriormente ser pintadas.

Ilustración 40 Láminas cortadas

136

AREA DE EMBOBINADO En esta are pudimos observar como paso a paso se lleva acabo el embobinado de cada transformador, pude ver tres máquinas que eran manejadas por una sola persona cada máquina, las vueltas que se le dan a cada bobina dependerá de si será bonina para alta o baja tensión de acuerdo a eso se establece el número de vueltas de cada bobina, en el caso de la bobina de baja tensión puede ser de 10 a 60 vueltas, mientras que para la bobina de alta tensión puede ser de 1200 a 1800 vueltas, con una maquina contadora de vueltas se prueba que sea exacto el numero establecido antes, los trabajadores también deberán llevar un conteo de las vueltas realizadas a cada bobina.

Ilustración 41 Proceso de embobinado y embobinado con papel aislante

137

AREA DE ALMACENAMIENTO DE PAPEL En este departamento se nos mostró los rollos de láminas de papel que son utilizadas para el embobinado de igual manera que el otro almacén aquí al ingeniero encargado se le deberá pasar un lista con los rollos de papel a utilizar y de esta manera serán llevados a las máquinas de embobinado. El papel utilizado es el papel Kraft, un papel con propiedades aislantes comúnmente utilizado en los trasformadores, también, es utilizado de manera cotidiana por su gran resistencia y durabilidad.

Ilustración 42 Rollos de papel Kraft

Ilustración 43 Rollos apilados de papel aislante Kraft

138

DISEÑO DE ARMADO DE NÚCLEOS TERMO MAGNÉTICOS. Posteriormente, vimos la fabricación del núcleo magnético del transformador, realizado con una máquina, diseñada por ellos, que corta láminas de aluminio en forma rectangular, llevando un numero de capas específicas, las cuales son acomodadas una encima de otra por un trabajador, dándole la forma correcta al núcleo. Esta máquina tiene que estar bien programada y calibrada pues son tamaños estrictos si es mal calibrado echara a perder mucha lamina y por ello el núcleo estará mal hecho. El acero utilizado es acero de grano orientado. Los aceros eléctricos de grano orientado normalmente tienen un nivel de 3% de silicio (Si:11Fe). Es procesado de tal manera que las propiedades óptimas se desarrollan en la dirección de la laminación, debido a un control estricto de la orientación de los cristales con respecto a la lámina. Debido a la orientación especial, la densidad de flujo magnético se incrementa en un 30% en la dirección de laminación, aunque su punto de saturación magnética se reduce en un 5%. Se utiliza para fabricar núcleos de transformadores de alta eficiencia y electroimanes.

Ilustración 44 Láminas de acero apiladas

139

ENSAMBLADO DEL TRANSFORMADOR Luego pasamos al ensamblado del interior del transformador, aquí es donde pude observar que en el interior se le ensambla lo que son los conductores, el núcleo, las bobinas, etc. Todo el ensamblado es a mano cada diseño del transformador dependerá del tipo que sea. Luego será horneado, para que de esta manera pueda ser eliminada toda la humedad que el transformador pueda llegar a tener en su interior. Después será llenado al vacío.

ZONA DE PRUEBAS Finalmente pudimos pasar a la zona de pruebas que es donde a los transformadores ya ensamblados y listos para ser entregados a sus compradores se le realizan distintas pruebas, para que de esta manera su funcionamiento sea de una mejor calidad y pueda ser manipulado con toda confianza, para que un transformador pueda darse por terminado tendrá que haber pasado por todas las pruebas correspondientes y necesarias para una perfecta condición, el tiempo que se requiere para la aplicación de todas las pruebas es de una hora.

PRUEBAS REALIZADAS A LOS TRANSFORMADORES •Relación de transformación, secuencia de fases. • Resistencia óhmica de los devanados y de aislamiento. • Factor de potencia del conjunto. • Factor de potencia del aceite. • Rigidez dieléctrica del aceite. • Perdidas en vacío y corriente de excitación. • Perdidas con carga e impedancia. • Potencial aplicado e inducido. • Corto circuito • Tensión de impulso por rayo • Elevación de temperatura de los devanados.

140

IMÁGENES DE INSTRUMENTOS DE PRUEBA SISTEMA DE PRUEBAS EN VACIO Y CARGA.

Ilustración 45 Sistema de pruebas en vacío y carga

SISTEMA DE PRUEBAS DE TENSIÓN INDUCIDA.

Ilustración 46 Sistema de pruebas de tensión inducida

141

SISTEMA DE PRUEBAS DE TENSIÓN APLICADA 60 HZ.

Ilustración 47 Sistema de pruebas de tensión aplicada a 60Hz

DETALLE DE PRUEBAS REALZADAS Pasando todas las pruebas científicas los transformadores puede decirse que aquí termina el proceso de la fabricación. Aquí es donde nos podemos dar cuenta si el transformador fue bien elaborado o si llego a fallar en algo. En esta área se nos pudo dar a conocer que siempre primero se le realizan la prueba de relación de transformación, esta prueba es para rectificar que realmente lo que me pidió el cliente que fuera por ejemplo 13200v la media 220v la baja, sea cierto, luego con la resistencia óhmica, esta prueba sirve para saber si todos los devanados y las terminales están conectados bien para evitar que haya un falo contacto, luego viene la prueba de vacío aquí podremos ver si el núcleo está bien matilado, si el acero es el correcto por que dependiendo de la lámina de su espesor de acero al silicio van a ser las pérdidas que tenga, en esta prueba vamos a ver si las perdidas entran dentro de la norma porque 142

estas pérdidas en vacío serán sumadas con las perdidas en carga estas pruebas se hacen mediante un corto en baja tensión se mete voltaje por media tensión pero como no podemos meter un voltaje de 13200v metemos la corriente nominal en baja tensión metiendo la corriente en baja tensión sabremos que estaremos trabajando a plena carga en media y en baja tensión en base a esto podemos tener las perdidas en carga. Luego sigue la prueba de resistencia de aislamiento, si no se le puso el aceite no nos dará la resistencia que necesitamos, después sigue la prueba de aplicado esta prueba es destructiva, si en algún momento tiene una burbuja de aire si no nos damos cuenta a Tiempo podemos dañar el devanado o el aislamiento se puede perforar y tener que ser cambiado por una nueva esta prueba también nos sirve para medir distancia, podremos observar si la distancia no es la correcta se dañara el equipo, por ultimo será la prueba de voltaje inducido es para el aislamiento entre conductores si el papel está roto ahí nos afectara fallara y se aterrizara en dado caso de que falle se cambia la bobina.

143

CONCLUSIÓN Los transformadores son máquinas que comúnmente podemos ver día a día, con ellos se es capaz de aprovechar la energía eléctrica de una manera más eficiente, por esto, los transformadores son parte fundamental de la sociedad actual. Para los estudiantes de ingeniería eléctrica, conocer una maquina eléctrica de tal relevancia es muy importante, por ello el plan de estudios de ingeniería eléctrica contempla materias dedicadas a los transformadores. Es muy importante conocer la teoría detrás de los transformadores, pero esto no es suficiente, es necesario también ver los transformadores de una forma real, por este motivo se visitó la fábrica de transformadores Daltor. La visita a esta fábrica fue de gran aprendizaje, observamos desde un transformador listo para su instalación, hasta los materiales para su fabricación y armado. En la visita se pudo conocer el proceso de fabricación y las normas que estos siguen en su elaboración, los ingenieros a cargo respondieron nuestras dudas a lo referente a los trasformadores. Esta visita fue y será un pilar importante en nuestro desarrollo y capacitación para ingeniería eléctrica, dándonos a conocer un poco más sobre el campo laboral de esta.

144

CUESTIONARIO 1.- CUALES SON NORMAS COMÚNMENTE UTILIZADAS PARA DETERMINAR EL DISEÑO DE LOS TRANSFORMADORES 

NOM-002-SEDE Requisitos de Seguridad y Eficiencia Energética para Transformadores de Distribución.



NMX-J-116-ANCE

Transformadores

de

Distribución

Tipo

Poste

y

Tipo

Subestación- Especificaciones. 

NMX-J-285-ANCE

Transformadores

y

Autotransformadores

de

Potencia-

Especificaciones. 

NMX-J-285-ANCE Transformadores Tipo Pedestal Monofásicos y Trifásicos Para Distribución Subterránea Especificaciones.



CFE K0000-04



CFE K0000-08

2.-TIPO DE CARACTERÍSTICAS DE BOQUILLAS DE MEDIA TENSIÓN Y BAJA TENSIÓN EN TRANSFORMADORES TIPO PEDESTAL Y TIPO POSTE DE MEDIA TENSIÓN Terminal tipo pozo (Media tensión en transformador tipo pedestal), elaborada en plástico y borne en cobre, capacidad para 3KV entre fase y fase. Más de 23KV entre fase y línea, uso exclusivo en el devanado primario, elaborado por Cooper PowerSystems. Terminal tipo espada, (Baja tensión en trasformador tipo pedestal), elaborada en porcelana, con bornes de entrada en cobre y en la salida de cobre con acabado tipo tropicalizado con estaño. Elaborado por Cooper PowerSystems, Gamma, IUSA, etc. Terminal tipo perno, (Alta tensión en transformador tipo poste), elaborada en porcelana, con bornes de entrada y salida en cobre, terminal exclusiva para transformadores tipo poste.

3-

SISTEMAS

DE

PROTECCIÓN

PARA

EL

EMBOBINADO

DE

LOS

TRANSFORMADORES TIPO PEDESTAL. Fusible limitador de corriente, utilizado en transformadores tipo pedestal y sumergible, hecho de arena plata, envuelto en una fibra especial, estructura redonda, terminales de 145

conexión en bronce o latón, capacidad de 17KV a 30A. Elaborado por Hi-Tech, Cooper PowerSystems. Fusible de expulsión, utilizado en transformadores tipo pedestal, listón hecho de plata, envuelto en un tubo de vidrio, y terminales en plata, capacidad de 15 A. elaborado por ABB. 4.- CALIBRE DE CONDUCTORES UTILIZADOS EN LAS BOBINAS LADO AT Y EN LAS BOBINAS DE BT En media tensión se utiliza alambre de 7AWG a 25 AWG y en las bobinas de baja tensión la lámina de aluminio va entre 0.2mm a 4mm de grosor y de 110mm a 500mm de ancho. 5.- NÚMERO APROXIMADO O RANGO DE VUELTAS (ESPIRAS) EN EL EMBONINADO DELTA DE ALTA TENSION Y EMBOBINADO ESTRELLA DE BAJA TENSION Dependen del conductor y del diseño del transformador. En el lado de baja se tienen entre 10 y 60 vueltas y en el lado de media tensión se tienen entre 1000 y 8000 vueltas, dependiendo de las características del transformador. 6.- OBSERVAR FÍSICAMENTE LAS CONEXIONES DEL EMBOBINADO EN DELTA DEL LADO DE MADIA TENSIÓN Y LA CONEXIÓN FÍSICA DEL EMBOBINADO ESTRELLA DE BAJA TENSIÓN. En los transformadores tipo pedestal CFE siempre exige en sus transformadores que los devanados se encuentren en conexión estrella-estrella, con el fin de utilizar una tierra corrida en todo el sistema de distribución, mientras que el usuario particular puede solicitar tanto estrella-estrella como delta-estrella, o cualquier otra conexión que requiera. En el tipo poste, los devanados siempre tendrán conexión delta-estrella en sus devanados. 7.- CARACTERISTICAS DEL TIPO DE AISLAMIENTO ENTRE BOBINAS DE AT Y BT El material en las bobinas puede ser: MEDIA TENSIÓN BAJA TENSION Aluminio

Aluminio 146

Aluminio

Cobre

Cobre

Cobre

La fábrica utiliza más cobre-aluminio. 8-. TIPO DE PINTURA UTILIZADO Y COLORES UTILIZADO PARA ENVOLVENTE DE LOS CABLES DE LOS TRANSFORMADORES Pintura en polvo estático color verde oscuro echa en puebla y pintura liquida color gris echa en Cd. de México. 9.- RANGO DE LAS CAPACIDADES EN KVA DE LOS DIFERENTES DISEÑOS DE MANUFACTURA DE TRANSFORMADORES De 1 KVA a 2500 KVA 10.- TIPOS DE PRUEBAS DE CONTROL DE CALIDAD QUE SE REALIZAN EN EL LABORATORIO DE PRUEBA DE TRANSFORMADOR •

Relación de transformación

•

Resistencia óhmica

•

Resistencia de aislamientos

•

Perdidas de vacío

•

Perdidas con carga

•

Tensión aplicada

•

Tensión inducida

•

Rigidez dieléctrica al aceite

•

Hermeticidad como física

•

Factor de potencia

•

Elevación de temperatura 147

11.- NUMERO DE PERSONAL DE CONFIANZA E INGENIEROS Y OBREROS CALIFICADOS. De 35-40 obreros y 4 personas de confianza. 12.- CAPACIDAD DE LA GRUA Es una grúa tipo riel que está instalada arriba de la fábrica con una capacidad de 8 toneladas 13.- ESPACIO Y OPORTUNIDAD DE RESIDENCIAS PROFESIONALES. La oportunidad para residencias profesionales para los estudiantes tiene una capacidad de 10 personas con una preferencia a los que viven más cerca de la fábrica. 14.- OPERACIÓN Y TIPO DE TRATAMIENTO TÉRMICO A LOS NÚCLEOS DE LOS TRANSFORMADORES Se utiliza un tratamiento de lámina de acero al silicio, colocando el núcleo en un horno durante un periodo de 3 días. A 1100°C

148

59. CONCLUSION A lo largo el curso de instalaciones eléctricas residenciales se abarcaron temas básicos correspondientes al área de eléctrica y se aprendió como llevar a cabo una instalación eléctrica y todos los cálculos que esta conlleva, así también como las medidas de seguridad correspondientes a la NOM-001-2014. Una instalación eléctrica es el conjunto de circuitos eléctricos que, colocados en un lugar específico, tienen como objetivo dotar de energía eléctrica a edificios, instalaciones, lugares públicos, infraestructuras, etc. Incluye los equipos necesarios para asegurar su correcto funcionamiento y la conexión con los aparatos eléctricos correspondiente.

60. GLOSARIO Aislante: Un material que, debido a que los electrones de sus átomos están fuertemente unidos a sus núcleos, prácticamente no permite sus desplazamientos y, por ende, el paso de la corriente eléctrica, cuando se aplica una diferencia de tensión entre dos puntos del mismo. Material no conductor que, por lo tanto, no deja pasar la electricidad. Alimentador eléctrico: Circuito normalmente conectado a una estación receptora, que suministra energía eléctrica a uno o varios servicios directamente a varias subestaciones distribuidoras. Alta tensión: Tensión nominal superior a 1 kV (1000 Volts) Alternador: Generador eléctrico de corriente alterna que opera bajo el principio de inducción electromagnética por movimiento mecánico. El movimiento mecánico puede provenir de turbinas impulsadas por vapor, agua, gases calientes o algún otro medio impulsor. Amper (∗): Unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica, cuyo símbolo es A. Se define como el número de cargas igual a 1 coulomb que pasar por un punto de un material en un segundo. (1A= 1C / s). Su nombre se debe al físico francés Andre Marie Ampere. 149

Area del Control: Es la entidad que tiene a su cargo el control y la operación de un conjunto de centrales generadoras, subestaciones y líneas de transmisión dentro de un área geográfica determinada por el grupo director del CENACE. Arranque Negro: Es el arranque que efectúa una unidad generadora con sus recursos propios. Autoabastecimiento: Es la energía eléctrica destinada a la satisfacción de necesidades propias de personas físicas o morales. Bobina: Arrollamiento de un cable conductor alrededor de un cilindro sólido o hueco, con lo cual y debido a la especial geometría obtiene importantes características magnéticas. Cable: Conductor formado por un conjunto de hilos, ya sea trenzados o torcidos. Cableado: Circuitos interconectados de forma permanente para llevar a cabo una función específica. Suele hacer referencia al conjunto de cables utilizados para formar una red de área local. Canalización: Accesorios metálicos y no metálicos expresamente diseñados para contener y proteger contra daños mecánicos alambres, cables o barras conductoras. Capacidad: Medida de la aptitud de un generador, línea de transmisión, banco de transformación, de baterías, o capacitores para generar, transmitir o transformar la potencia eléctrica en un circuito; generalmente se expresa en MW o kW, y puede referirse a un solo elemento, a una central, a un sistema local o bien un sistema interconectado. Capacidad disponible (en un sistema): Suma de las capacidades efectivas de las unidades del sistema que se encuentra en servicio o en posibilidad de dar servicio durante el período de tiempo considerado. Capacidad efectiva: Carga máxima que puede tomar la unidad en las condiciones que prevalecen y corresponde a la capacidad de placa corregida por efecto de degradaciones permanentes en equipos que componen a la unidad y que inhabilitan al generador para producir la potencia nominal. 150

Capacidad instalada: Potencia nominal o de placa de una unidad generadora, o bien se puede referir a una central, un sistema local o un sistema interconectado. Capacidad Rodante: Es la potencia máxima que se puede obtener de las unidades generadoras sincronizadas al Sistema Eléctrico Nacional. Capacitor: Dispositivo que almacena carga eléctrica y está formado (en su forma más sencilla) por dos placas metálicas separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Estos dispositivos se utilizan, entre otras cosas, para reducir caídas de voltaje en el sistema de distribución. También se le conoce como condensador. Ver Carga: Cantidad de potencia que debe ser entregada en un punto dado de un sistema eléctrico. Central generadora: Lugar y conjunto de instalaciones utilizadas para la producción de energía eléctrica. Dependiendo del medio utilizado para producir dicha energía, recibe el nombre correspondiente. Central hidroeléctrica: Central generadora que produce energía eléctrica utilizando turbinas que aprovechan la energía potencial y cinética del agua. Central termoeléctrica: Central generadora que produce energía eléctrica utilizando turbinas que aprovechan la energía calorífica del vapor de agua producido en calderas. Central eólica: Central generadora que produce energía eléctrica utilizando turbinas que aprovechan la energía cinética del viento. Central geotérmica: Central generadora que produce energía eléctrica utilizando turbinas que aprovechan la energía calorífica del vapor de agua, producido en las entrañas de la tierra. Central maremotriz: Central generadora que produce energía eléctrica utilizando turbinas que aprovechan la energía potencial de las mareas.

151

Central núcleo-eléctrica: Central generadora que produce energía eléctrica utilizando turbinas que aprovechan la energía liberada por vapor de agua. El vapor es producido por el calentamiento del agua en contacto con el proceso de fisión nuclear en un reactor. Centro Nacional de Control de Energía (CENACE):

Es la entidad creada por la

Comisión Federal de Electricidad para la planificación, dirección coordinación, supervisión y control del despacho y operación del Sistema Eléctrico Nacional. Circuito: Trayecto o ruta de una corriente eléctrica, formado por conductores, que transporta energía eléctrica entre fuentes. Conductor: Cualquier material que ofrezca mínima resistencia al paso de una corriente eléctrica. Los conductores más comunes son de cobre o de aluminio y pueden estar aislados o desnudos. Consumo (gasto): Cantidad de un fluido en movimiento, medido en función del tiempo; el fluido puede ser electricidad. Consumo de energía: Potencia eléctrica utilizada por toda o por una parte de una instalación de utilización durante un período determinado de tiempo. Corriente: Movimiento de electricidad por un conductor.// Es el flujo de electrones a través de un conductor. Su intensidad se mide en Amperes (A). Cortocircuito: Conexión accidental o voluntaria de dos bornes a diferentes potenciales. Lo que provoca un aumento de la intensidad de corriente que pasa por ese punto, pudiendo generar un incendio o daño a la instalación eléctrica. Cuchilla: Es el instrumento compuesto de un contacto móvil o navaja y de un contacto fijo o recibidor. La función de las cuchillas consiste en seccionar, conectar o desconectar circuitos eléctricos sin carga por medio de una pértiga o por medio de un motor. Demanda eléctrica: Requerimiento instantáneo a un sistema eléctrico de potencia, normalmente expresado en megawatts (MW) o kilowatts (kW). Demanda máxima bruta: Demanda máxima de un sistema eléctrico incluyendo los usos propios de las centrales. 152

Demanda máxima neta: Demanda máxima bruta menos los usos propios. Demanda promedio: Demanda de un sistema eléctrico o cualquiera de sus partes calculada dividiendo el consumo de energía en kWh entre el número de unidades de tiempo de intervalo en que se midió dicho consumo. Diferencia de potencial: Tensión entre dos puntos. Es la responsable de que circule corriente por el conductor, para que funcionen los receptores a los que está conectada la línea. Efecto Joule: Calentamiento del conductor al paso de la corriente eléctrica por el mismo. El valor producido en una resistencia eléctrica es directamente proporcional a la intensidad, a la diferencia de potencial y al tiempo. Energía: La energía es la capacidad de los cuerpos o conjunto de éstos para efectuar un trabajo. Todo cuerpo material que pasa de un estado a otro produce fenómenos físicos que no son otra cosa que manifestaciones de alguna transformación de la energía. //Capacidad de un cuerpo o sistema para realizar un trabajo. La energía eléctrica se mide en kilowatt-hora (kWh). Equipo: Dispositivo que realiza una función específica utilizando como una parte de o en conexión con una instalación eléctrica, para la operación. Estación: Es la instalación que se encuentra dentro de un espacio delimitado que tiene una o varias de las siguientes funciones: generar, transformar, recibir, transmitir y distribuir energía eléctrica. Estados de Operación del Sistema Eléctrico Nacional: NORMAL. Es aquel en el que se opera sin violar límites operativos y con suficientes márgenes de reserva de modo Sistema que se puede soportar la contingencia sencilla más severa sin violación de límites operativos en postdisturbio; ALERTA. Es aquel en el que se opera sin violar límites operativos y con margen de reserva tal que la ocurrencia de una contingencia sencilla puede provocar la violación de límites operativos en postdisturbio sin segregación de carga y con el sistema integrado: EMERGENCIA. Es aquel que se opera violando límites operativos y con margen de reserva tal que la ocurrencia de una contingencia sencilla puede provocar la segregación de carga y/o desintegración del sistema; EMERGENCIA 153

EXTREMA. Es aquel en el que operativos, afectación de carga, formación de islas o laguna combinación de lo anterior, este estado de operación es típicamente de postdisturbio; RESTAURATIVO. Aquel donde las islas eléctricas que permanecen activas suministran una parte de la demanda y donde los esfuerzos de control del grupo de operadores del Sistema Eléctrico Nacional están encaminados a lograr un estado de operación normal, que pudiera alcanzarse gradualmente dependiendo de los recursos con que se cuente. Factor de carga: Relación entre el consumo en un período de tiempo especificado y el consumo que resultaría de considerar la demanda máxima de forma continua en ese mismo período. Factor de demanda: Relación entre la demanda máxima registrada y la carga total conectada al sistema. //Relación entre la potencia máxima absorbida por un conjunto de instalaciones durante un intervalo de tiempo determinado y la potencia instalada de este conjunto. Factor de operación: Relación entre el número de horas de operación de una unidad o central entre el número total de horas en el período de referencia.

Factor de planta: Conocido también como factor de utilización de una central, es la relación entre la energía eléctrica producida por un generador o conjunto de generadores, durante un intervalo de tiempo determinado y la energía que habría sido producida si este generador o conjunto de generadores hubiese funcionado durante ese intervalo de tiempo, a su potencia máxima posible en servicio. Se expresa generalmente en por ciento. Factor de potencia: Coseno de ángulo formado por el desfasamiento existente entre la tensión y la corriente en un circuito eléctrico alterno; representa el factor de utilización de la potencia eléctrica entre la potencia aparente o de placa con la potencia real.

154

Fusible: Aparato de protección contra cortocircuitos que, en caso de circular una corriente mayor de la nominal, interrumpe el paso de la misma. Hertz Hz (∗): Un hertz es la unidad de la frecuencia en las corrientes alternas y en la teoría de las ondas. Es igual a una vibración o a un ciclo por segundo. Interruptor: Dispositivo electromecánico que abre o cierra circuitos eléctricos y tiene la capacidad de realizarlo en condiciones de corriente nominal o en caso extremo de corto circuito; su apertura y cierre puede ser de forma automática o manual. Joule: Es la unidad de energía que se utiliza para mover un kilogramo masa a lo largo de una distancia de un metro, aplicando una aceleración de un metro por segundo al cuadrado y su abreviatura es J.de generación. Masa: Conjunto de partes metálicas de aparatos que en condiciones normales están aislados de las partes activas. Motor eléctrico: Aparato que permite la transformación de energía eléctrica en energía mecánica, esto se logra mediante la rotación de un campo magnético alrededor de unas espiras o bobinado. Ohm: Unidad de medida de la resistencia eléctrica. Equivale a la resistencia al paso de la electricidad que produce un material por el cual circula un flujo de corriente de un amperio, cuando está sometido a una diferencia de potencial de un Volt. Su símbolo es Ω. Potencia: Es el trabajo o transferencia de energía realizada en la unidad de tiempo. Se mide en Watt (W). Potencia eléctrica: Tasa de producción, transmisión o utilización de energía eléctrica, generalmente expresada en Watts.

Potencia instalada: Suma de potencias nominales de máquinas de la misma clase (generadores, transformadores, convertidores, motores) en una instalación eléctrica.

155

Protección: Es el conjunto de relevadores y aparatos asociados que disparan los interruptores necesarios para separar equipo fallado, o que hacen operar otros dispositivos como válvulas, extintores y alarmas, para evitar que el daño aumente de proporciones o que se propague. Red de distribución: Es un conjunto de alimentadores interconectados y radiales que suministran a través de los alimentadores la energía a los diferentes usuarios. Sistema de distribución: Es el conjunto de subestaciones y alimentadores de distribución, ligados eléctricamente, que se encuentran interconectados en forma radial para suministrar la energía eléctrica. Sistema eléctrico: Instalaciones de generación, transmisión y distribución, físicamente conectadas entre sí, operando como una unidad integral, bajo control, administración y supervisión. Subestación: Conjunto de aparatos eléctricos localizados en un mismo lugar, y edificaciones necesarias para la conversión o transformación de energía eléctrica o para el enlace entre dos o más circuitos. Suministrador: Es la Comisión Federal de Electricidad o la Compañía de Luz y Fuerza del Centro. Suministro: Es el conjunto de actos y trabajos para proporcionar energía eléctrica a cada usuario. Tablero de control: Dentro de una subestación, son una serie de dispositivos que tienen por objeto sostener los aparatos de control, medición y protección, el bus mímico, los indicadores luminosos y las alarmas. Tensión: Potencial eléctrico de un cuerpo. La diferencia de tensión entre dos puntos produce la circulación de corriente eléctrica cuando existe un conductor que los vincula. Se mide en Volt (V) y vulgarmente se la suele llama voltaje. La tensión de suministro en los hogares de México es de 110 V.

156

Transformación: Es la modificación de las características de la tensión y de la corriente eléctrica para adecuarlas a las necesidades de transmisión y distribución de la energía eléctrica. Transformador: Dispositivo que sirve para convertir el valor de un flujo eléctrico a un valor diferente. De acuerdo con su utilización se clasifica de diferentes maneras. Transmisión: Es la conducción de energía eléctrica desde las plantas de generación o puntos interconexión hasta los puntos de entrega para su distribución. Turbina: Motor primario accionado por vapor, gas o agua, que convierte en movimiento giratrio la energía cinética del medio. Unidad: Es la máquina rotatoria, compuesta de un motor primario ya sea: turbina hidráulica, de vapor, de gas, o motor diesel, acoplados a un generador eléctrico, se incluyen además la caldera y el transformador de potencia. Volt (∗): Se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente de un amper utiliza un Watt de potencia. Unidad del Sistema Watt (∗): Es la unidad que mide potencia. Se abrevia W y su nombre se debe al físico inglés James Watt.

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61. BIBLIOGRAFIA Becerril Diego Onésimo – Instalaciones eléctricas practicas – 12ª Edicion – 2015 NOM – 001 – SEDE - 2012 https://es.wikipedia.org/wiki/Instalaci%C3%B3n_el%C3%A9ctrica http://conceptodefinicion.de/voltaje/ https://curiosoando.com/que-es-el-amperaje https://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetro https://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetro http://www.tecnologia-industrial.es/Transformador.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico https://www.quiminet.com/articulos/sistemas-de-generacion-de-energia-41889.htm http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/newt.html http://www.cfe.gob.mx/negocio/2_Conocetutarifa/Paginas/eligeesquema.aspx http://www.drotec.com.ar/bombas-electromagneticas.html https://es.wikipedia.org/wiki/Pulso_electromagn%C3%A9tico http://www.pemex.com/procura/procedimientos-de-contratacion/normasreferencia/Normas%20vigentes/NRF_001_PEMEX%202013.pdf http://www.elgrantlapalero.com/bomba-autocebante-de-1-2-hp-at60-igoto.htm https://www.quiminet.com/articulos/las-bombas-centrifugas-con-el-impulsor-abierto26840.htm https://www.quiminet.com/articulos/las-bombas-centrifugas-con-el-impulsor-cerrado26840.htm https://www.quiminet.com/ -centrifugas-con-el-impulsor-semiabierto-26840.htm https://www.evans.com.mx/bombas-sumergibles/pozo-profundo.html 158

http://www.rawelt.com.mx/es/clasificacion-areas-peligrosas http://www.areatecnologia.com/herramientas/manometro.html https://es.wikipedia.org/wiki/Bar%C3%B3metro https://es.tableworld.net/tablas-de-equivalencias/equivalencias-presion

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