Fallas Comunes de Equipo Eléctrico Primario en Subestaciones de Potencia Subestación de Potencia

Las Subestaciones de Potencia desempeñan una función muy importante ya que son los nodos de entrada y salida de los paquetes de energía para su envío a grandes distancias, regulación o distribución.

Equipo Eléctrico Primario de las Subestaciones

Interruptores de Potencia.

Transformadores de Instrumento:

Transformadores de Corriente.

Transformadores de Potencial Inductivo y Capacitivo.

Transformadores de Potencia.

Cuchillas Secionadoras.

Apartarrayos.

Causas de fallas en Equipo Eléctrico Primario:

Cuando el aislamiento del equipo se encuentra en buenas condiciones puede estar sujeto a sobre tensiones de corta duración transitorios debidas a descargas atmosféricas (rayos) directas o indirectas. Estas sobre tensiones producen fallas en el aislamiento, resultando corrientes de falla o corto circuito con valores muchas veces mayores que la corriente nominal.

Otra causa de falla es el envejecimiento del aislamiento el cual puede producir ruptura aun al valor del voltaje nominal.

Objetos externos que rompen distancias de fase a tierra y entre fases( Aves, Quema de Maleza, Árboles etc.)

  Tipos de fallas

Fallas de fase a tierra: Acortamiento de distancias, descargas atmosféricas, caída de conductores al piso.

Fallas Permanentes: Perforación o ruptura de aislamientos, ruptura de conductores, perforación de boquillas, explosión de cámaras de interruptores etc.

Fallas Transitorias: Son de corta duración y están creadas por sobre tensiones transitorias debidas al flameo de los aislamientos.

Efectos de las Fallas

Si las fallas no son liberadas prontamente se pueden presentar los siguientes efectos:

Daños en Generadores, Transformadores, Interruptores y Transformadores de Instrumentos.

Fallas con arco eléctrico pueden desencadenar en incendios.

Pueden reducir la calidad del voltaje dentro del Sistema Eléctrico.

Pueden producir sobrecalentamiento en barras y todas las uniones de conductores primarios dentro de la Subestación de Potencia.

Interruptores de Potencia

Los interruptores de Potencia son: D ispositivos destinados a abrir o cerrar circuitos en condiciones normales de carga, o en condiciones anormales que se presentan en el caso de fallas .

Tareas fundamentales de los Interruptores de Potencia:

Cerrado, debe ser un conductor ideal.

Abierto, debe ser un aislador ideal.

Cerrado, deber ser capaz de interrumpir la corriente a que fue diseñado, rápidamente en cualquier instante, sin producir sobrevoltajes peligrosos.

Abierto, debe ser capaz de cerrar rápidamente y en cualquier instante, bajo corrientes de falla, sin soldarse los contactos por las altas temperaturas.

Elementos Constructivos Principales de los Interruptores de Potencia

Cámaras de Interrupción: Extinción en gas SF6, aceite pequeño y gran volumen , vació y soplo de aire.

Aislamientos.

Gabinete de mando y control 129vcd para el control y 127- 220 vca para la fuerza.

Mecanismo de accionamiento: Hidráulico, Neumático, Resorte.

Interruptores Gran volumen de Aceite y Gas SF6 Fallas Comunes Interruptores de Potencia

Mayores: Atascamientos de barras de accionamiento, explosión de cámaras de arqueo debido a que el Int. No abre completamente por desprendimiento de casquillos de unión entre barra de accionamiento y contactos móviles.

Menores. Falla en los circuitos de control, falla en los equipos de monitoreo como son: perdida presión de gas SF6, nitrógeno, aceite, aire y resortes destensados. Aperturas en falso debido al aterrizamiento de los cables de control.

Causas de Fallas Mayores

El no atender los siguientes criterios de Mantenimiento:

El Numero de Operaciones.- Esta dirigido ala conservación de los contactos, medio de interrupción y mecanismo de operación.

kilo amperes acumulados.- Esta enfocado específicamente ala cámara de Interrupción y se cuentan los ka acumulados durante la fallas en tiempo determinado.

Condiciones Ambientales.- En forma particular se debe considerar el equipo que se encuentra cerca de las costas, refinerías, desechos industriales en climas muy extremosos.

Baja capacidad Interruptiva debido al incremento en el nivel de corto circuito.

  Contacto fijo dañado por un Penetración defectuosa con el contacto móvil Int. de Pot. 245 kvs Barra de Accionamiento y Contacto Fijo de Int. Pot. Siemens 230 kvs. Desmontaje de Cámara de Extinción Interruptor de Potencia Explotado, inicia con una falla menor ya que pierde gas SF6 y no se bloquea por perdida de gas y al presentarse una falla en el equipo que protegía el Int. Intenta abrir sin medio de extinción. lo que desencadena en una falla mayor. Son Transformadores diseñados no para transferir potencia, sino para suministrar Señales de Corriente o tensión adecuada a los aparatos de medición. Como se muestra en la figura siguiente: Transformadores de Instrumentos Transformadores de Potencial (TP’s) Inductivos (TPI’s) Transformadores de Corriente (TC’s) Capacitivos (TPC’s) Transformadores de Instrumento LINEA 85 KV H1 X1 H2 X2 H1 X1 H2 X2 X1 X2 P1 P2 X1 X2 P1 P2 A B C TRANSF. DE CORRIENTE TRANSF. DE POTENCIAL MEDICION O PROTECCION A B C CARGA DIAGRAMA DE CONEXIONES DE TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS Conexiones Basicas Proceso Fabricación TC 230 kvs.

Transformador de Potencial Capacitivo e Inductivo Fallas de Transformadores de Instrumentos

Menores:

Fugas de aceite en compensador , fisuras o roturas en la membrana de caucho. TCS y TPS.

Fugas de aceite en palanca de potencial y perdida del mismo en unión de capacitores TPCS.

Mayores: Explosión debida a la perdida excesiva de aceite y fallas transitorias, en lugares de gran contaminación fallas a tierra debido a el flameo del aislamiento. TCS, TPS, TPCS.

Perdida de aceite en Compensador Válvulas de no Retorno no Funcionan Correctamente en el Compensador Cabezal roto por Presión propia de Transformador de Corriente Fallas de Transformadores de Potencia

Fallas mayores:

Boquillas.

Cambiadores de derivaciones con carga.

Conexiones internas flojas Puntos Calientes.

Corto circuito entre espiras .

Fallas menores:

Operación en falso de relevadores de instrumentos.

Falla en los circuitos de alarma del transformador.

Conexión de boquillas de 15.5 kvs 2000 amp propensas a falsos contactos por vibración en el Transformador. Fallas de Boquillas

La boquilla en un Transformador de Potencia tiene la función de conectar las guías de los devanados hacia el exterior manteniendo la hermeticidad y aislamiento eléctrico.

Por sus características intrínsecas las boquillas están sometidas a grandes esfuerzos dieléctricos al tener que soportar grandes diferencias de potencial en espacios

físicos reducidos, esta característica los hace ser uno de los elemento más susceptible de falla de un transformador.

Boquilla de 245 kvs debido al degramiento del aislamiento, con el paso del tiempo desencadena en descargas parciales y produce explosión. Revisión de Conexiones en Cambiador de Derivaciones sin Carga Operación Manual. Cambiadores de Derivaciones de Operación con Carga.

Componentes:

Cabezal del conmutador

Deposito de aceite del ruptor

Ruptor

Selector de tomas

Mando a motor

Relevadores de protección (flujo y sobre presión)

Vista general del conmutador bajo carga tipo MIII-500. a.- Cabezal del conmutador, b.- Depósito de aceite del ruptor. c.- Accionamiento del selector de Tomas. d.- Selector de Tomas fino. e.- Preselector. Selector de Tomas Válvula de Sobre presión y Sobre flujo Mando a Motor Accionado por 220 vca Fallas comunes en cambiadores de Derivaciones con Carga

Fallas en los circuitos de control. El mecanismo al ser accionado no se detiene en los finales de carrera y sufre falla en el conmutador.

Conexiones que se aflojan en el selector de tomas ( puntos calientes).

En cambiadores de subestaciones de líneas radiales donde se opera con mucha frecuencia para regulación del voltaje el aceite tiende a degradarse rápidamente y si no se sustituye corre el peligro de incendio.

Falla de Aislamiento por Contaminación en Boquilla 115 kvs de Transformador CUCHILLAS SECCIONADORAS Es un dispositivo primario de maniobra diseñado para seccionar un circuito de potencia sin flujo de corriente solo con potencial o sin el en forma visible. Fallas puntos calientes, flameo de aislamiento circuitos de control. Mecanismo de accionamiento cuchilla doble apertura vertical falla común desajuste de las levas de paro de fin de carrera lo que produce daños en fusibles mecánicos.

APARTARRAYOS Es un dispositivo primario diseñado para proteger otro equipo mas delicado o costoso contra sobre tensiones causadas por descargas atmosféricas, maniobras entre otras. Fallas comunes Explosión debido fallas transitorias severas cuando el aislamiento ya esta deteriorado o cuando el blindaje de las subestaciones y líneas de Transmisión (hilo de guarda) no protege debido a una alta resistencia en los valores de red de tierras.

Evitar daños en los equipos eléctricos

Las sobrecargas y el mal estado de la red pueden provocar incendios y cortocircuitos

- Imagen: Sam crockett -

El mantenimiento de la red eléctrica es fundamental para evitar accidentes. Una instalación en mal estado aumenta la probabilidad de que se produzcan daños en los equipos. Entre estos, destacan los cortocircuitos y los incendios, por lo que es conveniente conocer las causas que los provocan y, sobre todo, aprender a evitarlas.

Los daños se producen por dos motivos: la sobrecarga de la red y el mal estado o envejecimiento de ésta. Una instalación está sobrecargada cuando se conectan demasiados aparatos eléctricos a la vez y por los conductores circula una corriente excesiva. Esta situación provoca que la temperatura de los cables aumente y, en consecuencia, favorece su degradación.

Si por los conductores circula una corriente excesiva, estos se calientan y aumenta el riesgo de incendio

La temperatura es proporcional a la intensidad de la sobrecarga. Cuanto más sobrecargada esté la red, mayor será el calor que registrarán los conductores. Si el calor es excesivo, los cables pueden llegar a incendiarse. ¿Cómo evitarlo? Con pequeños interruptores automáticos o PIA que limitan la intensidad, en sustitución de los antiguos fusibles, e interrumpen la corriente eléctrica cuando se conectan más aparatos de los que la red es capaz de soportar. Cada circuito debe tener su propio PIA.

Instalación en mal estado

Las tareas de mantenimiento son fundamentales. Una instalación en mal estado aumenta el riesgo de cortocircuitos, que pueden derivar en un incendio. Ambos suceden por la misma causa: una subida de la intensidad. Sin embargo, el origen de ésta es diferente.

Los cortocircuitos se producen por una mala conexión entre dos conductores que se encuentran a distinto potencial, es decir, que tienen una tensión diferente. Esto provoca un aumento de la corriente y el calentamiento de los conductores, que pueden llegar a quemarse.

Quemaduras, otro riesgo latente

Además de aumentar la posibilidad de incendio, el incremento de la temperatura de los conductores eleva el riesgo de quemaduras. Éstas se pueden producir si, tras una subida de intensidad, se tocan los cables, ya que el calor de estos será excesivo, o cuando el metal fundido se proyecte hacia el exterior. Estas salpicaduras son motivo de lesiones.

Aislar la instalación eléctrica

En locales húmedos, con polvo o temperaturas elevadas, las canalizaciones han de ser estancas y los cables deben contar con una cubierta especial

- Imagen: Florian Rieder -

La condensación revela la presencia de humedad. Techos y paredes delatan su aparición en forma de manchas, moho y, en los casos más extremos, gotas de agua. Por ello, en este tipo de locales es fundamental mantener unas normas de seguridad básicas siempre que alberguen material eléctrico.

En el caso de las canalizaciones prefabricadas, tienen que ser estancas para evitar filtraciones. También los terminales, empalmes y conexiones de éstas deben emplear sistemas o dispositivos con un grado de protección IPX1.

Cuando se trate de conductores y cables, deben cumplir los siguientes requisitos de acuerdo a su ubicación:

En el interior de tubos. La tensión asignada será de 450/750V, mientras que los tubos estarán empotrados o en superficie -con un grado de resistencia a la corrosión 3-. La instrucción ITC-BT-21 establece las condiciones en que deben instalarse cada uno de estos tubos.

En el interior de canales aislantes. Los cables se instalarán en superficie, mientras que las conexiones, empalmes y derivaciones se realizarán en el interior de cajas.

Armados con alambres galvanizados sin tubo protector. Los conductores tendrán una tensión asignada de 0,6/1 kV y discurrirán por el interior de huecos o en superficie, mediante dispositivos hidrófugos y aislantes.

En general, el grado de protección IPX1 se extiende a las cajas de conexión, los interruptores, las tomas de corriente y el resto del material utilizado, mientras que las cubiertas y las partes accesibles nunca deben ser metálicas. Es conveniente comprobar que el equipo instalado cumple estas condiciones.

Locales con polvo

El material eléctrico que se ubica en locales con una cantidad importante de polvo tiene un riesgo mayor de deterioro. Si no está convenientemente aislado, el polvo puede penetrar en su interior y estropearlo. Para evitarlo, las canalizaciones y los diferentes equipos deben tener un grado de protección mínimo IP5X, siempre que las características del local no exijan un grado más elevado.

Influencia de la temperatura

En ocasiones, el local o emplazamiento en el que se localiza la instalación está expuesto a temperaturas elevadas. Cuando éstas superan los 40°C, hay que vigilar las condiciones del material eléctrico y de los equipos. Los cables, por ejemplo, deben estar aislados con materias plásticas o elastómeros, siempre que la temperatura ambiente no sobrepase los 50°C. Para temperaturas ambientes superiores, deben utilizarse cables con un aislamiento especial.

Por el contrario, en locales a muy baja temperatura (inferior a -20°C), como cámaras de congelación o frigoríficas, el aislamiento de los aparatos y los elementos de protección del material deben ser especiales para soportar estas condiciones.

Evitar cortocircuitos y sobrecargas

Los racionalizadores de energía cortan el suministro de un circuito no prioritario cuando se sobrepasa la potencia contratada

- Imagen: Dora Pete -

El número de aparatos eléctricos que se pueden encender simultáneamente en una vivienda depende de la potencia contratada. Por este motivo, en ocasiones es necesario apagar algún electrodoméstico si se quiere poner en funcionamiento otro. No es extraño que se conecten a la vez, por ejemplo, las placas de inducción, el ordenador, la televisión, el secador de pelo y la lavadora. Sin embargo, el consumo de estos aparatos, unido al de otros conectados de forma continua, como el frigorífico, favorece que se produzca una sobrecarga y se corte la corriente.

Para evitarlo, existen unos dispositivos denominados racionalizadores que desconectan circuitos no prioritarios cuando se sobrepasa la potencia contratada. Detectan un exceso de consumo y, durante el tiempo que éste dura, apagan una carga. En general, el corte dura unos minutos y afecta a la calefacción eléctrica, puesto que esto no impide la comodidad de los residentes.

Cada vez que se fuerza la instalación y se interrumpe la corriente eléctrica, se favorece su deterioro y el de los aparatos, que se recalientan. Los racionalizadores evitan que esto suceda. Antes de que el interruptor de control de potencia (I.C.P.) corte la corriente por sobrecarga, desconectan un circuito temporalmente.

Medidor de corriente interno

Para realizar su función, los racionalizadores cuentan con un medidor de corriente consumida y un transformador de intensidad. Cuando estos detectan que la potencia consumida está a punto de superar la potencia contratada, se fuerza la parada de un circuito.

De esta forma, se garantiza el consumo y se anula la necesidad de contratar una potencia superior en la vivienda.

Cuando se detecta que la potencia consumida está a punto de superar la potencia contratada, se fuerza la parada de un circuito

Si se prevén puntas de consumo frecuentes, se pueden racionalizar varias salidas no prioritarias para que el corte afecte a más de un circuito hasta que pase la punta. Se puede racionalizar una salida después de otra, si la primera es insuficiente, o las dos a la vez, cuando el consumo es considerable. Otra opción es alternar la racionalización entre dos salidas para que el tiempo de corte se reparta.

Doble aislamiento

Los racionalizadores se instalan en el cuadro eléctrico, detrás del I.C.P. Entre ambos dispositivos no debe haber ningún aparato conectado. Evitan la actuación del interruptor de control de potencia y mejoran su rendimiento al protegerlo de sobrecargas. Existen modelos universales para instalaciones monofásicas -las habituales en una vivienda- y trifásicas -reservadas para grandes edificios o viviendas con una potencia contratada elevada-.

Debido a la corriente que soportan, los racionalizadores, como el resto de la instalación, se estropean con el paso del tiempo y es necesario cambiarlos. No obstante, están preparados para funcionar con una alimentación de 220 voltios y disponen de doble aislamiento (clase II) .

Protección de los aparatos eléctricos

Los electrodomésticos con doble aislamiento son más seguros porque disponen de protección reforzada en el cable y en las partes metálicas

- Imagen: Belden -

Cada aparato eléctrico debe ser utilizado para la finalidad con que se fabricó. Un uso incorrecto puede acarrear sobrecargas o derivar en un estado de conservación dudoso que ponga en riesgo la seguridad de las personas. En este sentido, uno de los factores a tener en cuenta es el tipo de aislamiento. Debido al uso frecuente de los electrodomésticos, el cable y las partes metálicas que se conectan al circuito deben estar protegidas adecuadamente para soportar tirones, caídas o el desgaste por un uso continuado.

El Reglamento electrotécnico para baja tensión (REBT) establece las condiciones técnicas y las garantías que deben reunir las instalaciones eléctricas para asegurar su normal funcionamiento. El objetivo es preservar la seguridad de las personas y los bienes. "Esta clasificación pretende especificar la protección que existe del aparato eléctrico con respecto a las personas que intervienen en su uso", concreta Juan Antonio Peón, secretario técnico de la Federación Nacional de Empresarios de Instalaciones Eléctricas y Telecomunicaciones de España (FENIE). De acuerdo a la normativa, los aparatos se clasifican en cuatro grupos, según el grado de protección y el tipo de aislamiento:

Clase O. Son los aparatos más peligrosos, ya que las partes metálicas que se conectan a un conductor no tienen dispositivos de protección. También carecen de toma de tierra y su aislamiento es funcional, es decir, el necesario para asegurar que el aparato funcione. Este aislamiento se emplea en electrodomésticos pequeños, aunque tiende a desaparecer. Para identificarlos, los aparatos pueden llevar inscrito "Clase 0" o carecer de indicación.

Clase I. Además del aislamiento básico, las partes metálicas están conectadas a un borne de tierra, que se conecta a su vez al circuito. "La toma de tierra es un elemento muy importante de protección, ya que protege al usuario frente a una posible electrocución", destaca Peón. Se distinguen porque en la placa de características del aparato aparece un símbolo a modo de pirámide invertida, con una barra vertical en el medio. Este aislamiento es apto para grandes electrodomésticos.

Clase II. Son los más fiables. Tienen doble aislamiento o aislamiento reforzado, que consigue una protección más segura y duradera. Las partes metálicas están separadas del resto con piezas aislantes. Su identificación es un símbolo formado por dos cuadrados (uno más pequeño en el interior de otro más grande) o "Clase II". Son los electrodomésticos que se usan habitualmente en exteriores o en lugares donde pueden entrar en contacto con agua (cuarto de baño), como el secador de pelo o la máquina de afeitar.

Clase III. Se refiere a los aparatos que funcionan con voltajes de baja tensión, inferiores a 50 voltios. Es un aislamiento frecuente en los juguetes. Estos aparatos se distinguen porque llevan inscrito "Clase III" o el valor de la tensión nominal dentro de un rombo.

Otras normas de seguridad

Para garantizar un uso correcto de los aparatos eléctricos, la Guía técnica de aplicación del REBT recoge otra serie de normas muy sencillas. Así, recomienda manipular los electrodomésticos siempre con las manos secas y nunca en el baño o bajo la ducha, ya que

hay riesgo de electrocutarse. No hay que dejar ningún aparato cerca de la bañera, para evitar que caiga a su interior, y tampoco hay que usar aparatos con los cables pelados o las clavijas rotas.

No hay que tirar del cable para desconectar los aparatos ni acumular varias conexiones en un mismo enchufe

En cuanto a las conexiones, no es conveniente acumular varias en un mismo enchufe o usar un ladrón, dejar aparatos eléctricos conectados al alcance de los niños, desconectarlos mediante un tirón o enchufarlos a una toma de corriente cuya potencia no se adecua a la del electrodoméstico. En este último caso, podría quemarse la base del enchufe.

Detectar una instalación eléctrica defectuosa

El envejecimiento de los materiales aumenta el riesgo de accidente

Se estima que unos 17 millones de hogares españoles tienen instalaciones eléctricas inadecuadas, según datos de la Plataforma para la Revisión de las Instalaciones Eléctricas (PRIE). El riesgo de accidente eléctrico aumenta conforme pasan los años y se produce el envejecimiento de los materiales. Unas normas básicas de seguridad y la revisión de los principales componentes de la instalación, ayudan a asegurar el buen funcionamiento de la electricidad en el hogar.

- Imagen: Massimo Somma -

La seguridad en el hogar incluye la revisión de la instalación eléctrica. Hay que prestarle la atención necesaria para evitar posibles accidentes y que todos los aparatos y electrodomésticos funcionen correctamente. Con este objetivo, es recomendable revisar los siguientes componentes:

Limitadores de intensidad o termo magnéticos. Protegen la instalación eléctrica de cortocircuitos y sobrecargas producidas cuando la intensidad que circula por la línea es mayor que la que se ha fijado en el termo magnético.

Interruptor diferencial. Para revisarlo, hay que pulsar el propio interruptor. Si al hacerlo se corta la corriente eléctrica, significa que funciona bien. Protege la vivienda frente a posibles fallos que pueden causar un accidente eléctrico.

Pequeños interruptores automáticos. Son elementos de corte y protección para cada circuito.

A medida que pasan los años, hay más riesgo de accidente eléctrico debido al envejecimiento de los materiales, por lo que la revisión debe ser más precisa. En este sentido, conviene avisar a un instalador profesional para que emita un diagnóstico global. "Los accidentes derivados de instalaciones eléctricas inseguras se pueden prevenir", advierte la Asociación Española de Fabricantes de Iluminación (ANFALUM). La seguridad reside en el empleo de dispositivos de protección, desde interruptores automáticos y diferenciales obligatorios, hasta descargadores de sobretensiones.

"Los accidentes derivados de instalaciones eléctricas inseguras se pueden prevenir"

Una de las principales conclusiones del Documento Técnico elaborado por la Plataforma para la Revisión de Instalaciones Eléctricas (PRIE) defiende, precisamente, la revisión periódica de todas las instalaciones eléctricas. Según este Documento, el 68% de los hogares españoles tiene instalados sistemas de cableado con secciones inadecuadas, el 69% presenta tomas de corriente inseguras, casi una cuarta parte carece de red de tierras y más de dos terceras partes presentan instalaciones eléctricas defectuosas. Una situación que se agrava en las viviendas construidas antes de 1975.

Accidentes eléctricos

Los accidentes por fallos en la instalación eléctrica se deben, según PRIE, al envejecimiento y el deterioro de la propia instalación, la ausencia de dispositivos de seguridad, la manipulación inadecuada de las instalaciones y la sobrecarga eléctrica. "Cualquier instalación eléctrica que supere los 30 años de antigüedad se convierte en una instalación peligrosa si no ha sido sometida a ningún tipo de revisión o modificación profesional para renovar los elementos deteriorados y adaptarse a la demanda de potencia", alerta.

Las principales causas de accidente son el envejecimiento de la instalación, la ausencia de dispositivos de seguridad y la manipulación inadecuada

Es importante que la instalación eléctrica sea revisada cuando se emita una nueva normativa de seguridad, para que se ajuste a ésta. Incluso cuando una vivienda cuenta con dispositivos de seguridad, no está a salvo de posibles accidentes. El informe de PRIE subraya que un 13,5% de los hogares inspeccionados que tienen estos dispositivos padece "calentamientos anormales" en sus protecciones y un 10% dispone de elementos de protección con un funcionamiento incorrecto. Además, es posible que la instalación antigua no esté preparada para cubrir la demanda de los nuevos aparatos eléctricos que se instalan en el hogar con el paso del tiempo.

Requisitos mínimos de seguridad

Se considera que una instalación eléctrica es segura cuando tiene:

Red de tierra y tomas de corriente con toma de tierra. El material aislante de los conductores de tierra suele ser verde y amarillo.

Al menos un diferencial que permite la desconexión automática de la alimentación ante una sobrecarga.

Interruptores automáticos en cada circuito. Dispositivos de protección de acuerdo a la sección de cada conductor.

Por último, es importante mantener unas normas de seguridad eléctrica en el cuarto de baño, con tomas de corriente, interruptores y aparatos de iluminación con carcasa metálica y situados, como mínimo, a 1 metro de distancia de la bañera o ducha.

CONDUCTORES, AISLANTES Y SEMICONDUCTORES

TEORIA DE BANDAS

DEFINICION:

Al separar dos átomos (de carga n) considerablemente no interactúan entre sí y sus niveles de energía se pueden considerar casi nulos, o sea, como aislados pero al juntar estos dos átomos, sus órbitas exteriores empezaran a traslaparse y al llegar a una interacción bastante intensa forman dos niveles diferentes (n). Al realizar esto con un gran numero de átomos ocurre algo similar. Conforme los átomos se acercan unos a otros, los diversos niveles de energía atómicos empiezan a dividirse. A esta división es a lo que podemos llamar una Banda, y el ancho de esta banda de energía que surge de un nivel de energía atómica particular es independiente del número de átomos en un sólido. El ancho de una banda de energía depende sólo de las interacciones de vecinos cercanos, en tanto que el número de niveles dentro de la banda depende del número total de partículas interactuando.

En otras palabras seria lo mismo decir que los electrones pueden ocupar un número discreto de niveles de energía, pueden tener solamente aquellas energías que caen dentro de las bandas permitidas. La banda donde se mueven normalmente los electrones de valencia se conoce como banda de valencia, y los electrones que se mueven libremente y conducen la corriente se mueven en la banda de conducción.

Conductores: Para los conductores la banda de conducción y la de valencia se traslapan, en este caso, el traslape favorece ya que así los electrones se mueven por toda la banda de conducción.

Aislantes: En este caso las bandas de valencia y conducción se encuentran muy bien separadas lo cual casi impide que los electrones se muevan con mayor libertad y facilidad.

Semiconductores: En el caso de los semiconductores estas dos bandas se encuentran separadas por una brecha muy estrecha y esta pequeña separación hace que sea relativamente fácil moverse, no con una gran libertad pero no les hace imposible el movimiento.

LISTA DE 15 CONDUCTORES

No. Propiedad Nombre Resistividad, 10-8 m

1 No metal Hidrogeno ----------

2 Metal Plata 1.59

3 Metal Cobre 1.6730

4 Metal Oro 2.35

5 Metal Aluminio 2.6548

6 Metal Berilio 4.0

7 Metal Sodio 4.2

8 Metal Magnesio 4.45

9 Metal Rodio 4.51

10 Metal Molibdeno 5.2

11 Metal Iridio 5.3

12 Metal Volframio 5.65

13 Metal Lantano 5.70

14 Metal Cinc 5.916

15 Metal Potasio 6.15

TIPOS DE SEMICONDUCTORES

Primero que nada tenemos que definir claramente lo que es un semiconductor el cual no es más que un material ya sea sólido o liquido con una resistividad intermedia entre la de un conductor y la de un aislador.

Gracias a los semiconductores la tecnología del estado sólido a sido reemplazada por completo a los tubos al vació, estos materiales están formados por electrones externos de un átomo, y los cuales son conocidos como electrones de valencia.

Existen dos tipos de semiconductores los de tipo N y los de tipo P y la unión de estos dos formando así un tercero llamado unión PN.

SEMICONDUCTOR TIPO N:

Este tipo de semiconductor trata de emparejar los materiales con respecto a sus cargas y lo realiza con enlace de impurezas a ambos materiales. Por lo tanto, la impureza puede donar cargas con carga negativa al cristal, lo cual nos explica el nombre de tipo N (por negativo).

El material semiconductor de tipo N comercial se fabrica añadiendo a un cristal de silicio pequeñas cantidades controladas de una impureza seleccionada. A estas impurezas también se les llama contaminantes, claro así se le llaman a las impurezas que se agregan intencionalmente. Los contaminantes de tipo N mas comunes son el fósforo, arsénico y antimonio. A estos semiconductores se les conoce también como donadores, y como este nombre lo indica estos semiconductores pasas cargas a el material que le hace falta para así poder emparejar este material, y es por eso que se les conoce mayormente como donadores.

SEMICONDUCTOR TIPO P:

El semiconductor tipo P se produce también comercialmente por el proceso de contaminación, en este caso el contaminante tiene una carga menos que el semiconductor tipo N, entre los mas comunes podemos encontrar el aluminio, boro, galio y el indio. Conocidos como aceptores el cual contiene espacios y necesita que sean llenados para emparejar el material.

SEMICONDUCTOR UNION PN:

Al combinar los materiales de tipo P y N se obtienen datos y cosas muy curiosas pero lo mas importante y relevante es la formación del tipo unión PN. Una unión se compone de tres regiones semiconductoras, la región tipo P, una región de agotamiento y la región tipo N.

La región de agotamiento se forma al unir estos dos materiales y aquí es donde los átomos que le sobran al tipo N pasan a llenar los espacios que deja el tipo P así complementándose uno con otro. Lo mas importante de la unión es su capacidad para pasar corriente en una sola dirección.

CLASES DE AISLANTES

1Antes que nada tenemos que definir claramente lo que es un aislante y no son mas que cualquier material que conduce mal el calor o la electricidad y que se emplea para suprimir su flujo, o sea, que las cargas se mueven con mucha dificultad.

1 Son aquellos materiales en los cuales los electrones no se desprenden fácilmente, aún aplicando una diferencia de potencial, es decir, una presión eléctrica elevada.

Las dos clases de aislantes mas importantes que existen son:

Aislantes Eléctricos.

Aislantes Térmicos.

AISLANTES ELÉCTRICOS

Como su nombre lo dice es perfecto para las aplicaciones eléctricas y sería aun mas perfecto si fuera absolutamente no conductor, pero claro ese tipo de material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Un buen aislante apenas poseen electrones permitiendo así el flujo continuo y rápido de las cargas.

En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables muy finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos eléctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plástico. En los equipos electrónicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones eléctricas. Las líneas de alta tensión se aislan con vidrio, porcelana u otro material cerámico.

La elección del material aislante suele venir determinada por la aplicación. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores eléctricos. También hay que seleccionar los aislantes según la temperatura máxima que deban resistir. El teflón se emplea para temperaturas altas, entre 175 y 230 ºC. Las condiciones mecánicas o químicas adversas pueden exigir otros materiales. El nylon tiene una excelente resistencia a la abrasión, y el neopreno, la goma de silicona, los poliésteres de poxy y los poliuretanos pueden proteger contra los productos químicos y la humedad.

AISLANTES TÉRMICOS

Los materiales de aislamiento térmico se emplean para reducir el flujo de calor entre zonas calientes y frías. Por ejemplo, el revestimiento que se coloca frecuentemente alrededor de las tuberías de vapor o de agua caliente reduce las pérdidas de calor, y el aislamiento de las paredes de una nevera o refrigerador reduce el flujo de calor hacia el aparato y permite que se mantenga frío.

El aislamiento térmico puede cumplir una o más de estas tres funciones: reducir la conducción térmica en el material, que corresponde a la transferencia de calor mediante electrones; reducir las corrientes de convección térmica que pueden establecerse en espacios llenos de aire o de líquido, y reducir la transferencia de calor por radiación, que corresponde al transporte de energía térmica por ondas electromagnéticas. La conducción y la convección no tienen lugar en el vacío, donde el único método de transferir calor es la radiación. Si se emplean superficies de alta reflectividad, también se puede reducir la radiación. Por ejemplo, puede emplearse papel de aluminio en las paredes de los edificios. Igualmente, el uso de metal reflectante en los tejados reduce el calentamiento por el sol. Los termos o frascos Dewar impiden el paso de calor al tener dos paredes separadas por un vacío y recubiertas por una capa reflectante de plata o aluminio.

El aire presenta unas 15.000 veces más resistencia al flujo de calor que un buen conductor térmico como la plata, y unas 30 veces más que el vidrio. Por eso, los materiales aislantes típicos suelen fabricarse con materiales no metálicos y están llenos de pequeños espacios de

aire. Algunos de estos materiales son el carbonato de magnesio, el corcho, el fieltro, la guata, la fibra mineral o de vidrio y la arena de diatomeas. El amianto se empleó mucho como aislante en el pasado, pero se ha comprobado que es peligroso para la salud y ha sido prohibido en los edificios de nueva construcción de muchos países.

En los materiales de construcción, los espacios de aire proporcionan un aislamiento adicional; así ocurre en los ladrillos de vidrio huecos, las ventanas con doble vidrio (formadas por dos o tres paneles de vidrio con una pequeña cámara de aire entre los mismos) y las tejas de hormigón (concreto) parcialmente huecas. Las propiedades aislantes empeoran si el espacio de aire es suficientemente grande para permitir la convección térmica, o si penetra humedad en ellas, ya que las partículas de agua actúan como conductores. Por ejemplo, la propiedad aislante de la ropa seca es el resultado del aire atrapado entre las fibras; esta capacidad aislante puede reducirse significativamente con la humedad.

Los costes de calefacción y aire acondicionado en las viviendas pueden reducirse con un buen aislamiento del edificio. En los climas fríos se recomiendan unos 8 cm de aislamiento en las paredes y entre 15 y 20 cm de aislamiento en el techo.

Recientemente se han desarrollado los llamados superaislantes, sobre todo para su empleo en el espacio, donde se necesita protección frente a unas temperaturas externas cercanas al cero absoluto. Los tejidos superaislantes están formados por capas múltiples de mylar aluminizado, cada una de unos 0,005 cm de espesor, separadas por pequeños espaciadores, de forma que haya entre 20 y 40 capas por centímetro.

INTRODUCCION

El siguiente trabajo de investigación que se presenta es sobre Conductores, Semiconductores y Aislantes, en el cual se maneja lo que es Teoría de Bandas de cada uno de los tres materiales, una lista de conductores del de mayor calidad al de menor, los tres tipos de semiconductores existentes que son muy útiles en nuestros tiempos y las diferentes clases de aislantes que como se vera mas adelante una de ellos nos ahorra grandes cantidades de dinero y muchos recursos.

CONCLUSIONES

Un conductor es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga.

Un aislante es un material que se resiste al flujo de carga.

Un semiconductor es un material intermedio en su capacidad para transportar carga.

Un semiconductor tipo N contiene impurezas donadoras y electrones libres.

Un semiconductor tipo P esta formado por átomos aceptores y por huecos faltantes de electrones.

Los tipos de aislantes son dos: Eléctricos y Térmicos.

BIBLIOGRAFIA

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Ingeniero Electricista

ELECTRICIDAD estudio de la CORRIENTE CONTINUA

Ministerio de Educación Pública

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FÍSICA Conceptos y Aplicaciones

Quinta Edición

McGRAW-HILL Interamericana Editores

CAPITULO 17DETECCION Y MEDICION DE PUNTOS CALIENTES.

Uno de los problemas más comunes que se presentan en las instalaciones eléctricas (Centrales Generadoras, Subestaciones, Líneas de Transmisión y Subtransmisión, Redes de Distribución, etc.), así como en los diversos equipos que las integran, son los denominados "PUNTOS CALIENTES"; los cuales pueden llegar a ocasionar el daño parcial o total en equipos e instalaciones, con la consiguiente pérdida de la continuidad del servicio eléctrico.

Por tal razón es de suma importancia, como política del mantenimiento predictivo, dedicar recursos y orientar esfuerzos para la detección, medición y corrección oportuna de estos "PUNTOS CALIENTES", producto en la mayoría de los casos de falsos contactos o elementos debilitados, por la acción de las corrientes de sobrecarga y cortocircuito, o bien por agentes externos a la instalación.

La programación de las acciones de detección de puntos calientes, debe estar debidamente fundamentada en las estadísticas de comportamiento de cada instalación; evitando el caer en la práctica errónea de ejecutar dichas actividades de manera rutinaria con base en una supuesta periodicidad, que lejos de dar los resultados requeridos, desvía la atención en muchas ocasiones a instalaciones que no representan problema alguno. Es importante, que por la naturaleza de los puntos calientes, se tenga siempre presente, que aún después de corregidos, no se puede asegurar su eliminación permanente, estando siempre latente su reaparición en función de las condiciones operativas de cada una de las instalaciones.

17.1 TEORIA GENERAL

Todo cuerpo ya sea animado o de otra forma, emite radiaciones de energía infrarroja en cantidades que dependen de su temperatura. Por la pequeña longitud de onda en el espectro electromagnético, esta radiación no es perceptible, siendo por tanto imposible detectar a simple vista un punto caliente en una línea, dispositivo o equipo eléctrico que se encuentre energizado; sobre todo en las etapas iniciales, que es cuando en forma oportuna puede corregirse sin ningún riesgo para la instalación. Obviamente, cuando el punto caliente es perceptible a simple vista, es porque se encuentra ya en un proceso acelerado de crecimiento, presentándose incluso el deterioro de los elementos de la instalación involucrados.

La elevación de temperatura en los puntos de contacto es producida por varios factores, entre ellos se pueden citar principalmente:

a) Alta resistencia de contacto, ocasionada por deficiente apriete de partes de la unión.

b) Corrosión producida por la unión de materiales distintos (par galvánico).

c) Reducida área de contacto para la conducción.

d) Baja calidad de los materiales en algunos equipos.

Un falso contacto en un circuito, produce calentamiento excesivo.

Los materiales más comúnmente usados como conductores en la industria eléctrica, son el cobre y el aluminio.

El cobre se funde a una temperatura de 1080°C.

El aluminio se funde a una temperatura de 560°C.

Las aleaciones para algunos conectores están constituidas de varios materiales en diferentes proporciones, las temperaturas de fusión, son del orden de los 600°C.

La termografía es una técnica usada para detectar radiaciones infrarrojas invisibles (calor), sin necesidad de tener contacto con la instalación o con los equipos. El principio de funcionamiento de los dispositivos utilizados para este propósito, es la conversión de la energía calorífica en luz visible.17.2 TECNICA DE MEDICION.

Para la detección de puntos calientes, existen equipos que detectan las emisiones de energía infrarroja de la temperatura que se produce por alta resistencia de contactos.

El principio en el que se basa el equipo, es en el de convertir una señal de radiación infrarroja, captada a través de un filtro detector especial, en señal eléctrica, la que a su vez, se convierte en señal de video para poder ser observada.

El equipo debe ser operado principalmente por personal técnico capacitado; por estar construido con elementos y dispositivos electrónicos delicados y frágiles.

Las marcas de equipos detectores que Comisión Federal de Electricidad utiliza para la revisión de sus instalaciones, son las marcas: Probeye, Inframétris, 3M, Aga y Videotherm.

En el presente procedimiento se describen únicamente las instrucciones de operación del detector de puntos calientes de la marca Probeye modelo 699, así como una breve descripción del sistema

Videotherm modelo 96.

17.3 REGISTRO Y REPORTE DE INSPECCIONES PARA LA DETECCION DE PUNTOS CALIENTES.

A través del tiempo se han venido desarrollando diferentes formas para el registro de los puntos calientes detectados en una instalación eléctrica; desde los elementales diagramas unifilar y trifilar, pasando por diversos formatos simplificados, hasta los sofisticados reportes fotográficos, en videocassette, disco flexible e impresión multicromática.En el presente procedimiento se presenta un formato resumen para fines ilustrativos, con el propósito de que en futuras revisiones del documento, pueda establecerse uno de aplicación generalizada, con la aportación de todas las áreas interesadas.

Las sobrecargas y el mal estado de la red eléctrica pueden provocar incendios y cortocircuitos.

El mantenimiento de la red eléctrica es fundamental para evitar accidentes.Una instalación en mal estado aumenta la probabilidad de que se produzcan daños en los equipos. Entre estos, destacan los cortocircuitos y los incendios.

Los daños se producen por dos motivos: la sobrecarga de la red y el mal estado o envejecimiento de ésta.

Si por los conductores circula una corriente excesiva, estos se calientan y aumenta el riesgo de incendio.

La temperatura es proporcional a la intensidad de la sobrecarga. Cuando más sobrecargada esté la red, mayor será el calor que registrarán los conductores. Si el calor es excesivo, los cables pueden llegar a incendiarse. ¿Cómo evitarlo? Con pequeños interruptores automáticos o PIA que limitan la intensidad, e interrumpen la corriente eléctrica.

Instalación en mal estado: Las tareas de mantenimiento son fundamentales. Una instalación en mal estado aumenta el riesgo de cortocircuitos, que pueden derivar en un incendio. Los cortocircuitos se producen por una mala conexión entre dos conductores que se encuentran a distinto potencial, es decir, que tienen una tensión diferente. Esto provoca un aumento de la corriente y el calentamiento de los conductores, que pueden llegar a quemarse.

Quemaduras, otro riesgo latente: Además de aumentar la posibilidad de incendio, el incremento de la temperatura de los conductores eleva el riesgo de quemaduras. Éstas se pueden producir si, tras una subida de intensidad, se tocan los cables, ya que el calor de estos será excesivo, o cuando el metal fundido se proyecte hacia el exterior. Estas salpicaduras son motivo de lesiones.

Evitar cortocircuitos y sobrecargas: Para evitar una sobrecarga existen unos dispositivos denominados racionalizadores de energía que cortan el suministro de un circuito no prioritario cuando se sobrepasa la potencia contratada.

Medidor de corriente interno: Los racionalizadores cuentan con un medidor de corriente consumida y un transformador de intensidad. Cuando estos detectan que la potencia consumida está a punto de superar la potencia contratada, se fuerza la parada de un circuito. De esta forma, se garantiza el consumo y se anula la necesidad de contratar una potencia superior. Se pueden racionalizar varias salidas no prioritarias para que el corte afecte a más de un circuito hasta que pase la punta. Se puede racionalizar una salida después de otra, si la primera es insuficiente, o las dos a la vez, cuando el consumo es considerable. Otra opción es alternar la racionalización entre dos salidas para que el tiempo de corte se reparta.

Doble aislamiento: Los racionalizadores que disponen de doble aislamiento, se instalan en el cuadro eléctrico, detrás del I.C.P. Evitan la actuación del interruptor de control de potencia y mejoran su rendimiento al protegerlo de sobrecargas.

Proteger los equipos eléctricos ante una tormenta: Los pararrayos garantizan la protección contra sobretensiones de origen atmosférico. Son dispositivos especiales para proteger los equipos eléctricos en caso de sobretensión transitoria en la línea de alimentación. La normativa vigente distingue dos tipos de sobretensiones, las que se producen como consecuencia de la descarga directa de un rayo y las que responden a la influencia de una descarga lejana, conmutaciones o defectos de la red y efectos inductivos, entre otras causas. Cuando se prevé un riesgo bajo de sobretensión en una instalación, generalmente porque está alimentada por una red subterránea, se considera suficiente la resistencia de los equipos y no se requiere ninguna protección suplementaria.

Las sobretensiones transitorias tienen una duración del orden de algunos microsegundos, lo cual implica que los dispositivos de protección deben tener un tiempo de respuesta de este orden. Los mecanismos de protección contra sobretensiones de origen atmosférico deben seleccionarse de forma que su nivel de protección sea inferior a la tensión que soportarán los equipos.

La protección contra sobretensiones y la importancia de la continuidad de servicio

Las sobretensiones son subidas de tensión en la red eléctrica, las cuales causan desperfectos en los equipos de nuestra vivienda o negocio. En algunos casos los destruyen de manera inmediata y en otros casos, los van deteriorando progresivamente, disminuyendo así su vida útil.

La implementación de protección contra sobretensiones, tanto transitorias como permanentes, en los últimos tiempos ha sufrido un incremento muy notable debido sobretodo a dos factores: el desarrollo de la tecnología con equipos eléctricos y electrónicos cada vez más sensibles a esta problemática, y a las nuevas normativas y reglamentos, los cuales obligan a la instalación de este tipo de protección.

La prioridad de estas protecciones es evitar los daños producidos por las sobretensiones transitorias y permanentes. No obstante, un segundo factor está adquiriendo mucha importancia en las instalaciones eléctricas: la continuidad de servicio. Tanto en instalaciones donde no se pueden permitir no tener energía (servicios, hospitales,…) como en instalaciones remotas (segundas residencias, torres de telecomunicaciones, …) donde una actuación de una protección puede tener resultados fatales por tardar demasiado tiempo en volver a restaurar el suministro.

La reconexión automática esta indicada para instalaciones como entidades bancarias, servidores, 2ª residencias, establecimiento de restauración, farmacias, …

La protección contra sobretensiones, tanto transitorias como permanentes, se ha de efectuar de manera eficiente, garantizando la protección de los equipos conectados, pero también garantizando la continuidad de servicio, y en caso que se tenga que desconectar por seguridad, minimizar el tiempo de falta, ofreciendo reconexiones seguras y rápidas.

Es importante garantizar la continuidad del servicio o en su caso minimizar el tiempo de falta, para evitar daños y perdidas en instalaciones sensibles a la falta de alimentación continuada.

En la imagen, ejemplos de aplicaciones susceptibles a sufrir daños o perdidas por lucro cesante debido a una demora en el reestablecimiento del suministro eléctrico. (cámaras frigoríficas, granjas de animales, acuarios, cajeros automáticos, servidores de empresa, …)

Sobretensiones Transitorias

Cada una de las sobretensiones es de una naturaleza diferente, por consiguiente el modo de protección es también diferente. La sobretensiones transitorias, son picos de tensión de decenas de kilovoltios con un periodo de duración de microsegundos. Los protectores contra sobretensiones transitorias se instalan en paralelo a la instalación, y derivan la energía directamente a tierra. La duración de esta anomalía es tan corta que los interruptores magnetotérmicos no actuarán. Por tanto, está asegurada tanto la protección como la continuidad de servicio. No obstante, los protectores de sobretensiones transitorias, por su propia naturaleza, tienen una vida finita, y cuando esta se acaba, el protector ha de ofrecer una desconexión segura del equipo.

Protector contra sobretensiones transitorias (gama CS2 de Cirprotec)

Una instalación bien dimensionada contra sobretensiones transitorias no debe tener efectos en la continuidad del servicio.

Sobretensiones Permanentes

Por otro lado la protección contra sobretensiones permanentes, pasa por la actuación de un elemento de corte. La tensión nominal de entrada a la instalación no es segura, por consiguiente se han de desconectar los equipos antes de que estos sufran daños. Esta problemática tiene como principal causa las roturas o malos conexionados del cable de neutro. Por consiguiente, al no estar la avería en la instalación del usuario, ésta será reparada por la compañía o la empresa que ha causado los desperfectos, y la seguridad volverá a estar garantizada. Estos cortes se pueden detectar y reparar rápidamente, el problema se presenta porque los elementos de corte ya han actuado, y el tiempo entre que la avería está resuelta y se vuelve a suministrar el servicio depende del usuario. Es en este caso donde una reconexión automática adquiere una importancia muy importante. El usuario volverá a tener suministro desde el primer momento que la seguridad esté garantizada. En instalaciones remotas, este servicio, evitará daños materiales que hubieran estado generados por un periodo demasiado largo sin suministro.

Por la naturaleza de la sobretensión permanente, el sistema de protección pasa por una desconexión general de la instalación, protegiendo así todos los equipos conectados.

Es importante destacar que esta reconexión se ha de hacer, sólo cuando la seguridad esté garantizada. Una reconexión sin un previo análisis de la red puede ser muy peligroso.

Protector contra sobretensiones permanentes (gama V-Check 2MB de Cirprotec)

Protección Combinada contra sobretensiones (transitorias y permanentes) con reconexión automática

Cirprotec dispone en su gama de protectores contra sobretensiones transitorias y permanentes. Adicionalmente, dispone de la gama combinada, la cual ofrece en un mismo producto protección contra los dos tipos de sobretensiones. Algunos modelos de esta gama ofrecen como valor añadido el interruptor automático magnetotérmico, siendo el TOP de la gama el modelo V-Check MR, el cual ofrece protección contra sobretensiones permanentes y transitorias, con interruptor magnetotérmico integrado y con reconexión automática. En el momento que la sobretensión permanente haya cesado, éste reconectará, minimizando todos los posibles daños y problemas.

Un protector contra sobretensiones transitorias y permanentes con reconexión automática, supone un valor añadido en tanto  evita los problemas derivados de la desconexión permanente una vez solventado la causa de la sobretensión permanente.

Protector contra sobretensiones transitorias y permanentes con sistema de reconexión automática (gama V-Check 2MR de Cirprotec)

Introducción

El mantenimiento predictivo se puede definir como una herramienta de planeación de mantenimiento usada para determinar la necesidad de acciones correctivas de mantenimiento. Los datos obtenidos en un programa de mantenimiento predictivo, proporcionan información que permite aumentar capacidad de producción, calidad del producto y efectividad de la planta.

Tema

Algunas herramientas usadas en mantenimiento predictivo son: análisis de aceite, termografía, monitoreo de vibración, análisis de gas, parámetros del proceso, monitoreos ultrasónicos, inspecciones visuales y mediciones eléctricas. A este tema nos referiremos.

Una de las mayores fallas en equipos eléctricos son causadas por falla de aislamiento. El aislamiento eléctrico es afectado por envejecimiento, humedad, polvo, condiciones ambientales, parámetros operacionales y prácticas de mantenimiento o limpieza.

Las paradas inesperadas de equipos eléctricos debido a las fallas en aislamiento, no sólo afectan la producción sino que también ocasionan daños potenciales a equipos, riesgos al personal y mayores tiempos de reparación entre otros.

Degradación en el aislamiento de un motor eléctrico

Se puede supervisar el deterioro del aislamiento y predecir las condiciones de falla con las herramientas y técnicas adecuadas. Un método usado ampliamente en la industria para medir el estado del aislamiento ha sido la prueba del megger. Aunque este método ha

demostrado durante los años su eficacia, es una operación manual y pueden mencionarse varias desventajas en su uso: disponibilidad de un técnico para tomar lecturas, consumo de tiempo, riesgos de seguridad para el personal involucrado, clase de señales que se inyectan al equipo bajo prueba, cuidado y precisión del megger entre otras.

Debido a estos factores, se han desarrollado algunos equipos para lecturas de aislamiento en línea. Algunos de ellos usan voltaje reducido para probar los dispositivos eléctricos mientras están en condiciones de reposo. Al contrario de estos dispositivos, los probadores a que nos referimos, proporcionan un voltaje operativo potencial con limitación de corriente al dispositivo supervisado.

Los probadores automáticos de resistencia de aislamiento supervisan la condición de equipos rotatorios eléctricos bien sean de corriente alterna o directa. Los probadores se conectan a la fase "B" del contactor del motor, o al interruptor del generador y a la tierra de equipo.

Los probadores aplican un voltaje de prueba d.c. fijo al bobinado mientras el motor o el generador está en mínima carga. Los voltajes de la prueba típicos son 500, 1000, 2500 o 5000 dc. El voltaje seleccionado se aproxima al voltaje operativo para cada equipo. El probador mide la corriente de fuga a tierra actual, la cual se relaciona con la rigidez dieléctrica del aislamiento del equipo. La corriente de la prueba se limita a 350 microamperes para evitar sobreesforzar el aislamiento debido a la aplicación prolongada de voltaje.

Un circuito comparador de estado sólido supervisa cualquier corriente de fuga. El punto de alarma o disparo se puede ajustar de .05 a 30 megohm para satisfacer la aplicación. Cuando la corriente de fuga excede el punto de ajuste, el probador puede activar una alarma y bloquear el equipo supervisado. Los equipos no pueden arrancar hasta que la falla se aclare. Los contactos de alarma o falla permanecen retenidos mecánicamente y permanecen asegurados hasta que el personal de mantenimiento accione un botón de "reset" o restablecimiento.

El punto de disparo de pre-alarma se puede ajustar de 15 a 50 megohms. Esta información anticipada permite que el personal de mantenimiento programe una investigación. Sin embargo el motor continúa disponible para operar sin riesgo de disparo del interruptor principal o daño al motor. Una pre-alarma proporcionará información para permitir que personal de mantenimiento empiece a supervisar el deterioro de aislamiento en sus fases incipientes.

Las compañías han encontrado que los motores que operan 24 horas son candidatos para la comprobación automática de la resistencia de aislamiento. Las pausas e interrupciones breves en la operación son casi inevitables. En estas ocasiones, los probadores de resistencia de aislamiento automáticos hacen chequeos rápidos de mantenimiento predictivo a la integridad del aislamiento desde el tablero de mando del equipo reduciendo la probabilidad de sorpresas costosas e inesperadas en el futuro inmediato cuando el funcionamiento del motor es crítico.

Algunos modelos de 500 Vdc de este probador automático tienen provisiones de escáner. Donde el scanner es apropiado, una unidad central de prueba monitorea la resistencia de aislamiento de varios motores o generadores secuencialmente. El promedio del barrido o scanner es de 30 segundos/ciclo. Hay también una opción disponible que es la transmisión para procesar del valor de aislamiento bien en forma de señales 4-20 mA o RS 232.

Además de las ventajas de evitar fallas costosas en motores de ciclo continuo o generadores, Meg-Alert también contribuye a hacer ahorros en otras formas:

Previniendo o reduciendo pérdida causadas por paros de equipo no programados Reduciendo procedimientos de rebobinado de motor. Eliminando costos de mantenimiento por pruebas manuales de aislamiento.

La seguridad es un beneficio adicional e importante. Cuando el personal puede probar y supervisar equipos eléctricos rotativos con tales dispositivos automáticos, la seguridad mejora.