INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICODIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONAL

DIRECCIÒN TÈCNICA DOCENTEDEPARTAMENTO DE CURRICULUM

MANUAL PARA EL PARTICIPANTEREDES ELÉCTRICAS

ESPECIALIDAD : ElectricidadMODO DE FORMACIÓN: APRENDIZAJE

ENERO, 2009

INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO (INATEC)DIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONALDIRECCIÒN TÈCNICA DOCENTEDEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM

Unidad de Competencia:

• Instalador de transformadores

Elementos de Competencias:

• Instala y da mantenimiento a redes eléctricas

ENERO 2009

INDICEPágina

INTRODUCCION ........................................................................................................ 1OBJETIVO GENERAL ................................................................................................ 1OBJETIVOS ESPECIFICOS ....................................................................................... 1RECOMENDACIONES GENERALES ........................................................................ 3UNIDAD I: REDES DE MEDIA TENSIÓN ................................................................... 41.1. Introducción .......................................................................................................... 41.1.1 Generación de energía eléctrica ........................................................................ 51.1.2 Subestaciones de distribución ............................................................................ 71.1.3 Suministro de energía a través de las redes de alta tensión y de tensión media 91. 2 Red de Baja Tensión .......................................................................................... 191.2.1 Tipos de Redes ................................................................................................ 211.2.2 Estructura de la red y transporte de energía .................................................... 231.2.3 Normas Técnicas para la construcción de redes.............................................. 231.3 Mantenimiento preventivo a redes eléctricas ...................................................... 241.3.1 Reglas de seguridad o reglas de oro ................................................................ 251.3.2 Mantenimiento correctivo a redes eléctricas .................................................... 26EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN .................................................................... 27UNIDAD II: REDES DE ALIMENTACIÓN DE BAJA TENSIÓN ................................. 292. Redes de alimentación .......................................................................................... 292.1. Tipos .................................................................................................................. 292.1.1 Redes monofásicos .......................................................................................... 302.2 Redes trifásicos ................................................................................................... 303- Tabla de conductores del fabricante ..................................................................... 324- Alarmas de aplicación ........................................................................................... 335- Parámetros de selección de conductores ............................................................. 34

5.1-Cálculos eléctricos ........................................................................................... 345.2- Cálculo mecánico del conductor ..................................................................... 35

5.3- Tensión mínima admisible ................................................................................. 365.4- Intensidad .......................................................................................................... 365.5-- Potencia ............................................................................................................ 38EJERCICIOS DE AUTO EVALUACIÓN .................................................................... 40GLOSARIO ............................................................................................................... 41BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 42

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INTRODUCCIÓNEl Manual para el participante “Redes Eléctricas” pretende que los(as)participantes adquieran las destrezas y habilidades necesarias para instalar y darmantenimiento a redes eléctricas de distribución.

El Manual contempla dos Unidades modulares, donde sus contenidos sedesarrollan en orden lógico desde los elementos más sencillos hasta llegar a losmás complejos.

El Manual para el participante está basado en sus Módulos y Normas técnicasrespectivas y corresponde a la Unidad de competencia “Instalador detransformadores” de la Especialidad de Técnico en electricidad.

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto-evaluación paraalcanzar el dominio de la competencia: instalador de transformadores, para lograrlos objetivos planteados, es necesario que los(as) participantes tengan en cuentael las normas de seguridad, para prevenir accidentes eléctricos, así como brindarlos primeros auxilios en caso de accidentes de origen eléctrico.

OBJETIVO GENERAL

§ Instalar eficientemente redes eléctricas de distribución en media y bajatensión, haciendo uso de herramienta, equipos adecuados y normastécnicas de construcción.

§ Dar mantenimiento eficientemente a redes eléctricas de distribución enmedia y baja tensión, tomando en cuenta las medidas de seguridad.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

§ Identificar correctamente tipos de redes de distribución primaria, analizandosus características constructivas.

§ Identificar correctamente tipos de estructuras de una red de distribuciónsecundaria, según niveles de tensión de la zona.

§ Aplicar correctamente reglas de oro para el mantenimiento de redeseléctricas primarias y secundarias, sin omitir ningún procedimiento.

§ Clasificar correctamente los tipos de redes de alimentación, analizandosus características.

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§ Identificar correctamente resistencia de aislamiento de conductores de red,utilizando el código de colores.

§ Calcular correctamente valores nominales de intensidad y potencia de redde alimentación.

§ Seleccionar adecuadamente el calibre de conductores utilizados, segúncálculo de instalación.

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RECOMENDACIONES GENERALES

Para iniciar el estudio del Manual, debe estar claro que siempre su dedicación yesfuerzo le permitirá adquirir la Unidad de competencia a la cual responde elMódulo Formativo de Redes Eléctricas.

• Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual debe estar claroque su dedicación y esfuerzo le permitirá adquirir la competencia a la cualresponde el Módulo formativo.

• Al comenzar un tema debe leer detenidamente los objetivos yrecomendaciones generales.

• Trate de comprender las ideas y analícelas detenidamente paracomprender objetivamente los ejercicios de auto evaluación.

• Consulte siempre a su docente, cuando necesite alguna aclaración.

• Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos queestén a su alcance.

• A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando susinquietudes o dudas sobre éstos, para solicitar aclaración durante lassesiones de clase.

• Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación.

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UNIDAD I: REDES DE MEDIA TENSIÓN

1.1. IntroducciónLa humanidad desde las más remotas épocas, ha usado alguna forma artificial deenergía en todas sus actividades. El tiro del arado con animales, el caballo para elacarreo y el transporte aprovechaban la energía animal, los troncos con los queprimitivamente se transportaba aprovechaban la energía hidráulica de los ríos.Con el tiempo el hombre fue aprendiendo gradualmente a aprovechar otrasfuentes de energía que le brindaba la naturaleza y en la época modernaaparecieron diferentes formas más sofisticadas de aprovecharla.

Los depósitos de energía en la naturaleza son las llamadas Fuentes de Energía,las Plantas de transformación la convierte en energía útil para que pueda serutilizada por Los consumidores.

Las energías renovables ofrecen la oportunidad de obtener energía útil paradiversas aplicaciones, su aprovechamiento tiene menores impactos ambientalesque el de las fuentes convencionales y poseen el potencial para satisfacer todasnuestras necesidades de energía presentes y futuras. Además, su utilizacióncontribuye a conservar los recursos energéticos no renovables y propicia eldesarrollo regional.

La energía eléctrica producida por las plantas de generación de gran capacidad,ubicadas geográficamente acorde a los factores técnicos económico, estransmitida hasta los consumidores más alejados por medio de líneas detransmisión y su entrega final a los consumidores se realiza a través de redes desubtransmisión y distribución. Con este esquema se cubren cientos de miles dekilómetros cuadrados.

La estructura de un sistema electromagnético de forma general (Fig. 1) y de formaunifilar (Fig. 3) está formado por los siguientes niveles: generación: transmisión:distribución primaria y distribución secundaria

Fig. 1Estructura de un sistema electromagnético

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1.1.1 Generación de energía eléctricaEl primer eslabón de la cadena que forman los sistemas electroenergético lointegran las plantas de generación, que es donde se produce la energía que se hade llevar hasta los usuarios más alejados.

Las platas eléctricas pueden ser de diferentes tipos, dependiendo entre otrosfactores del combustible o fuente primaria de energía empleado, pero su principiogeneral de operación es el mismo y consiste en el accionamiento de un motorprimario (turbina de vapor, hidráulica, etc.) que pone en funcionamiento unalternador.

Atendiendo a la forma en que se realiza el proceso de transformación energética,las plantas de generación se pueden dividir en los siguientes tipos:

• Aerogeneradores• Plantas térmicas• Plantas hidroeléctricas• Planta nuclear• Plantas geotérmicas• Plantas nucleares• Plantas mareomotrices

Y éstas a su vez pueden clasificarse de acuerdo a muchos otros factores queespecífica el modo de obtención de la energía primaria.

TransmisiónLa interconexión de las diferentes plantas generadoras que forman un sistema deenergía se realiza por medio de las líneas de transmisión y los voltajes máselevados del sistema corresponden a este nivel.

La función más importante de las líneas de transmisión es efectuar el intercambiode potencia o de asistencia mutua entre las diversas regiones del sistema. Por logeneral se genera entre los 6 y 20 KV, 138KV, 230 KV, 400 KV. 500KV, 750 KV.Actualmente a nivel mundial se estudian líneas de transmisión con niveles devoltaje arriba de los 1000 KV.

Se transmite actualmente la energía desde sus fuentes de generación a 230 KV y138 KV 60 HZ con voltajes de subtransmisión de 69 KV.

El Sistema Interconectado Nacional cuenta con un total de 1836 kilómetros delíneas de transmisión.

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SUBESTACIONESLas instalaciones llamadas subestaciones son plantas transformadoras que seencuentran junto a las centrales generadoras (Subestación elevadora) y en laperiferia de las diversas zonas de consumo (Subestación reductora), enlazadasentre ellas por la Red de Transporte.

SUBTRANSMISIÓNLos circuitos de Subtransmisión (Fig. 2) nacen generalmente en una subestaciónde transmisión y distribuyen la energía a los consumidores mayores y a lassubestaciones de distribución en un área geográfica limitada. Su alimentación espor un solo extremo y opera independiente de otros sistemas de subtransmisión.

Fig. 2Circuito típico de sub transmisión

DISTRIBUCIÓNEl sistema de distribución tiene una función similar a la de la subtransmisión y esel último eslabón de la cadena para hacer llegar la energía hasta los consumidoresmás pequeños. El sistema de distribución se divide en dos: Primarios ySecundarios.

La distribución primaria recibe la energía de la subestación de distribución y en surecorrido la transmite directamente a los consumidores medianos (talleres,Comercios, etc.) o a los consumidores pequeños (residencias) a través de ladistribución secundaria.

Los voltajes usados en Nicaragua en la distribución primaria son: 13.8 KV y 24. KVde los secundarios de las subestaciones conectadas en estrella con el neutrosólidamente aterrado.

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El neutro está conectado a la red de tierra de la subestación y corresimultáneamente con las tres fases formando un sistema de cuatro hilos. Loscircuitos tienen longitudes de varios kilómetros y sobre todo los circuitos rurales sediferencia de los circuitos urbanos por la longitud que alcanzan, unos 15kilómetros y más.Los transformadores de distribución por lo general son monofásicos y tienencapacidades de 1.5 KVA hasta 100 KVA, colocándose los mismos en los postesde los circuitos.

Fig. 3Estructura de un sistema electromagnético unifilar

1.1.2 Subestaciones de distribuciónPor el nombre de subestaciones entendemos un conjunto de máquinas, aparatos ycircuitos que tienen como función cambiar las características de tensión y corrientede la energía eléctrica y proveer las facilidades necesarias para su interrupción,control y protección de operación normal y en emergencia (Fig. 4)

Se encuentran ubicadas inmediatamente después de las plantas generadoras y sumisión primordial es permitir la transmisión de energía eléctrica a distanciasrelativamente grandes, modificando el nivel de tensión que van desde 10KV a230KV.Normalmente, un sistema eléctrico se diseña para que la falla de un elementocualquiera, tal como transformador, línea de distribución o línea de transmisión,sea mínima o afecte durante el menor tiempo al menor número de usuario.

Es importante el conocimiento cabal de parámetros meteorológicos y ambientalesy de la infraestructura existente que pueden afectar o condicionar alfuncionamiento de los diversos elementos de una subestación. Al inicio del diseñose deberá tener definida la siguiente información:

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• Condiciones meteorológica: temperatura, viento, humedadrelativa, precipitación.

• Condiciones ambientales: existencia de contaminación naturaly/o industrial.

• Infraestructura básica: accesos, cercanía a centros poblados deimportancia, comunicaciones.

Una subestación se diseña y construye para que tenga una vida útil que puedasobrepasar los 20 ó 25 años.

El Plan a largo plazo establece los requerimientos de la subestación no sóloen su uso inicial, sino su uso en algunos años adelante. Se debe por tanto dar lasadecuadas consideraciones en el diseño inicial a las condiciones finales yefectuar comparaciones económicas para determinar que provisiones de diseñose deben efectuar para una fácil expansión en el futuro.

El estudio de mercado de la zona a ser servida dará el criterio básico de si lasubestación se hará por etapas. En este análisis se deberá considerar lo siguiente:

Ø Número de celdas en alta tensión.Ø Número de salidas en baja tensión.Ø Número de transformadores.

Igualmente es necesario analizar el desarrollo de la red de transmisión futura a lacual se integraría la subestación, pues ello influirá en el nivel de corrientes decortocircuito que será necesario limitar y que afectará el dimensionamiento de loselementos de la subestación.

Los efectos de las corrientes de cortocircuito son a menudo destructivos, sino setoman las medidas adecuadas de protección y adicionalmente pueden dejar sinservicio a un considerable número de consumidores, dando como consecuenciauna pobre calidad de servicio.

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Fig. 4Representación de una subestación eléctrica de distribución

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1.1.3 Suministro de energía a través de las redes de alta tensión y de tensiónmedia

Las tensiones de generación de la energía eléctrica en las centrales oscila entre 6KV y 18 KV, tensiones que no son suficientes para su transporte a grandesdistancias donde suelen estar los centros de consumo. Estas tensiones sonelevadas a las salidas de las centrales a valores superiores (138 KV, 230 KV y 380KV,) para que las pérdidas por efecto joule sean los más pequeñas posiblesdurante el transporte de la energía eléctrica desde allí a los centros de consumo.

La tensión (13.8 KV, 24 KV) de las redes de distribución que alimentan los centrosde consumo necesita ser reducida a la tensión de utilización en BT que es de440/230 V, esto se realiza en los Centros de Transformación mediante untransformador (Transformadores de distribución).

Los principales componentes de una línea eléctrica aérea de AT son los:

•Conductores•Aisladores•Apoyos

ConductoresEstos son siempre desnudos. Pueden ser hilos de cobre reunidos formandocuerda o hilos de aluminio con refuerzo de acero (Fig. 5). Estos últimos seprefieren por ser más ligeros y económicos. Al igual que las placas de uncondensador, los conductores de una línea mantienen la carga al desconectar lafuente de tensión. Para prevenir accidentes graves, antes de trabajar sobre unalínea en vacío, ésta debe ponerse a tierra, por lo cual se colocan interruptoresadecuados de puesta a tierra.

En la parte más alta de la torre, se ponen conductores desnudos, llamados de hilode guarda, que sirven para apantallar la línea e interceptar los rayos antes quealcancen los conductores activos situados debajo. Esos hilos de guardia noconducen corriente, por lo que normalmente se hacen de acero y se conectansolidariamente a tierra en cada una de las torres. Las torres se conectansolidariamente a tierra. Cuando un rayo cae sobre la torre, o el cable de guardia, lacorriente del rayo puede descargarse rápidamente a tierra sin llegar a producirarcos en la cadena de aisladores (ver tabla nº 1 de conductores).

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Fig. 5Cables desnudos de Al – AC para líneas aéreas

Disposición de Los ConductoresEn la medida de lo posible los conductores de las líneas aéreas se disponen detal manera que sus secciones formen los vértices de un triángulo equilátero,(Fig.6) de esta manera la caída de tensión inductiva es la misma para los tresconductores, pero también se suele usar la disposición en un mismo plano.

Por otra parte, es frecuente la instalación en los apoyos de dos circuitos, o más, yque cada fase esté constituida por más de un conductor (Fig. 7 y Fig. 8)

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Fig. 6Disposición de los conductores

Fig. 7Dos circuitos cuadruplex apoyo de alineación

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Fig. 8Conductor duplex

AisladoresSirven de apoyo y soporte a los conductores, al mismo tiempo que los mantienenaislados de tierra. El material más utilizado para los aisladores es la porcelana, elvidrio y materiales sintéticos como resinas epoxi.

De una manera general los aisladores se pueden clasificar en:

a) Aisladores fijos: unidos al soporte por un herraje fijo y no pueden, porconsiguiente, cambiar normalmente de posición después de su montaje (verFig. 9).

Fig. 9Aisladores fijos

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b) Aisladores en cadena: constituidos por un número variable de elementossegún la tensión de servicio; formando una cadena móvil alrededor de supunto de unión al soporte. Éste es el tipo de aislador más empleado enmedia y en alta tensión (ver Fig. 10, 11, 12, 13).

Fig. 10Aislador de cadena

Fig. 11

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Así como por el tipo de material de aislamiento.

Aisladores de porcelana Fig. 12

Aisladores de vidrio templado Fig. 13

Aisladores de composite, con mayores propiedades aislantes Fig.14.

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Según la configuración:Tipo poste, para alineaciones y pequeños ángulos Fig. 15

De suspensión, para ángulos fuertes, amarres y finales de línea Fig. 16

Herrajes y grapas

GRAPASExisten dos tipos grapas, dependiendo de la configuración de la línea.· Grapa de suspensión Fig. 17

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Grapa de amarre Fig. 18

HERRAJESLos herrajes se emplean para la fijación de los aisladores. Los sistemas y formasson diversos, dependiendo del tipo de aislador. Según los aisladores que hay quefijar, los herrajes se pueden clasificar en:Herrajes para aisladores tipo poste Fig.19La fijación del aislador tipo poste se realiza mediante un herraje que se une alaislador con un perno

Herrajes para aisladores tipo posteFig.19

Herrajes para aisladores de suspensión Fig. 20.

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La fijación de las cadenas de aisladores se realiza mediante un grilleteensamblado directamente a la cadena de aisladores.

Herrajes para aisladores de suspensiónFig. 20.

Herrajes para aisladores de carrete Fig. 21

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HerrajesFig. 22

ApoyosLos tipos de apoyos, Fig. 23 deben mantener los conductores a suficiente alturasobre tierra y adecuadamente distanciados entre sí. Según su función se clasificanen:

- Apoyos de alineación: su función es solamente soportar los conductores ycables de tierra; son empleados en las alineaciones rectas.

- Apoyos de anclaje: su finalidad es proporcionar puntos firmes en la línea, quelimiten e impidan la destrucción total de la misma cuando por cualquier causa serompa un conductor o apoyo.

- Apoyos de ángulo: empleados para sustentar los conductores y cables de tierraen los vértices o ángulos que forma la línea en su trazado. Además de las fuerzaspropias de flexión, en esta clase de apoyos aparece la composición de lastensiones de cada dirección.

- Apoyos de fin de línea: soportan las tensiones producidas por la línea; son supunto de anclaje de mayor resistencia.

- Apoyos especiales: su función es diferente a las enumeradas anteriormente;pueden ser, por ejemplo, cruce sobre ferrocarril, vías fluviales, líneas detelecomunicación o una bifurcación,

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Fig. 23Tipos de apoyos

1. 2 Red de Baja Tensión

El ámbito de aplicación de las Normas Tecnológicas de la Edificación (NTE) sonpara las instalaciones de suministro y distribución de energía eléctrica a polígonoso zonas residenciales, desde la red general de la compañía suministradora hastalas acometidas o los centros de consumo. Se considera únicamente líneas en ATnominal no superior a 30 KV y disposición enterrada, y líneas en baja detensión nominal 220/380 V, enterradas o en fachada con conductores aislados. Lared de baja tensión consta de las siguientes etapas:

§ Conexión a la red existente

§ Derivación en A. T.

§ Red de distribución

§ Red

§ Tipos de redes

§ Cálculo

En la fig 24 podemos ver un ejemplo de una red de distribución, con una redprimaria en AT que parte de una subestación SE (salida de tres líneas de AT

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que terminan en las diferentes estaciones transformadoras ET), y una redsecundaria en BT (con salidas de cada estación transformadora ET)

Fig. 24Red de distribución, con una red primaria en AT que parte de una subestación SE

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1.2.1 Tipos de RedesExisten dos tipos de redes: redes radiales y redes malladas.

Red Radial, (Ver Fig. 25)La red radial, en antena o abierta está formada por un conjunto de líneas quesolamente reciben alimentación por uno de sus extremos.

Red RadialFig.25

Red Mallada, (Ver Fig. 26)Estas redes difieren de las mencionadas en el punto anterior en que la líneaprincipal se apoya en otra línea principal perteneciente a otra subestación o a lamisma.

Red malladaFig. 26

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Red urbana, (Ver Fig. 27)La red urbana suele ser mallada, con doble alimentación. Puede ser aérea osubterránea. La densidad de carga en estos casos es alta.

Red urbanaFig. 27

Red rural, (Ver Fig. 28)La red rural suele ser radial y aérea. En estas zonas existen grandes distanciasentre núcleos de población y la densidad de carga es baja.

Red ruralFig. 28

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1.2.2 Estructura de la red y transporte de energíaLas normas de arquitectura de red, establecen la estructura y transporte generalde la misma, tanto para el caso de la red aérea como para la red subterránea.

Sin embargo en la aplicación de dichas normas a las redes y transporte de energíaes necesario tener en cuenta las siguientes consideraciones:

• La red de distribución urbana es fundamentalmente aérea, con estructurasapoyadas.

• La tensión en B.T. es de 120/ 208 V trifásica o 120/ 240 V monofásica. Lo que obliga a situar los centros de transformación lo más cerca posiblede las cargas, en el edificio, y próximo a la centralización de contadores.

• En zonas urbanas de baja densidad de consumo, los transformadores songeneralmente de tipo postes derivados directamente de la línea general oderivaciones, no siendo posible la configuración de la red en racimos.

• En zonas de mayor densidad de consumo los centros de transformaciónse sitúan en el interior de los edificios, alimentados desde la red aérea através de un entronque aéreo-subterráneo.

• Los apoyos de las líneas aéreas urbanas soportan además de las líneasde M.T., la red de B.T. y redes de otros servicios tales como teléfono,televisión por cable, alumbrado público, etc.

• La corriente de falta, especialmente en las redes de 13,2 kV, puede sersuperior al poder de corte de los fusibles de expulsión, lo que obliga autilizar fusibles limitadores ELSP con respaldo para la protección contracortocircuitos.

Estas particularidades, originan algunas dudas en la aplicación de las normas deArquitectura de Red, y obligan a definir soluciones concretas normalizadas que seadapten a las características específicas de la red de las empresascentroamericanas y que al mismo tiempo cumplan los criterios de Arquitectura dered.

1.2.3 Normas Técnicas para la construcción de redesEntre las normas técnicas de construcción tenemos las siguientes:

§ Redes de distribución de energía eléctrica: Tipología, naturaleza de lacorriente, tensiones de servicio, montaje y ámbitos de aplicación.

§ Características constructivas de las redes de distribución aéreas ysubterráneas.

§ Sistemas de mecanizado y conexionado para el montaje de redes.§ Herramientas y equipos básicos utilizados en el montaje y mantenimiento:

Tipología, función y características.§ Elementos y materiales utilizados. Funciones y características.

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§ Elementos de señalización y protección. Tipos y características.§ Tipos de mantenimiento: predictivo, preventivo y correctivo.§ Averías típicas de estas instalaciones.§ Mecanizado y conexionado para el mantenimiento de líneas de distribución.§ Diagnóstico y localización de averías. Sintomatología, técnicas empleadas y

características fundamentales.§ Herramientas empleadas para el mantenimiento de instalaciones. Función,

utilización y tipo empleados.§ Reglamentación electrotécnica vigente de B.T.§ Reglamentación electrotécnica vigente para redes de distribución.§ Normativa particular de la compañía distribuidora.§ Normativa nacional e internacional.§ Herramientas informáticas de uso común para la realización de proyectos.§ Sistemas de elaboración de informes-memoria, partes de trabajo, boletines.

1.3 Mantenimiento preventivo a redes eléctricasEste tipo de mantenimiento nos permite de manera programada mantener en buenestado y funcionando sus Acondicionadores de Línea y Sistemas de EnergíaIninterrumpible.

Así mismo, se puede diagnosticar el cambio de piezas mayores a corto o amediano plazo, se sugiere realizar un mantenimiento preventivo cada 4 mesescomo mínimo.

Las funciones principales del mantenimiento preventivo son:

§ Minimizar la posibilidad de fallasprevisibles.

§ Cuidar y mantener las instalaciones en perfectas condiciones§ Reparar las instalaciones que sólo requieren destreza manual§ Organizar los materiales de recambio§ Habilitar un equipo mínimo de mantenimiento§ Definir los criterios técnicos básicos para

aceptar artefactos eléctricos en la red eléctrica existente

En nicaragua, el mantenimiento preventivo de las redes eléctricas casi no serealiza pero en otros países desarrollados se realiza este tipo de mantenimientoprogramado, por ejemplo.

Evitar la corrosión de las estructuras metálicas de las líneas, especialmente en laszonas donde existe un alto grado de contaminación,

Lavado de aislamientos, con el objeto de eliminar la suciedad depositada en elaislamiento de vidrio de las líneas eléctricas y se realizan siempre con lainstalación en servicio. Esta limpieza en las líneas de alta tensión se realiza con unhelicóptero, (ver fig. 29) y con camión, (ver fig. 30).

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Limpieza en líneas de alta tensión Limpieza en líneas de alta tensión Fig. 29 Fig.30

1.3.1 Reglas de seguridad o reglas de oro

El Reglamento tiene por objeto establecer las condiciones técnicas y garantíasque deben reunir las instalaciones eléctricas conectadas a una fuente desuministro en los límites de baja tensión, con la finalidad de:

a) Preservar la seguridad de las personas y los bienes

b) Asegurar el normal funcionamiento de dichas instalaciones y prevenir lasperturbaciones en otras instalaciones y servicios.

c) Facilitar desde la fase de proyecto de las líneas su adaptación a losfuturos aumentos de carga racionalmente previsibles

d) Contribuir a la fiabilidad técnica y a la eficiencia económica de lasinstalaciones.

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1.3.2 Mantenimiento correctivo a redes eléctricas

Tiene por objetivo restaurar el funcionamiento de los equipos y para esto serequiere hacer una evaluación integral de los daños, en algunas ocasiones, esnecesario retirar los equipos para revisarlos en nuestro departamento de servicio.En estos casos contamos con equipo de renta para que no dejar desprotegida sulínea de alimentación.

Este mantenimiento se aplica cuando el equipo se encuentra fuera de servicio pordaños en sus componentes o presenta funcionamiento anormal.

Tiempo estimado de realización del servicio: 3 horas a 4 días, depende del daño yde la disponibilidad de las refacciones.

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EJERCICIOS DE AUTO-EVALUACIÓN

Después del estudio de la Unidad I, le sugiero que realices los siguientesejercicios de auto-evaluación, lo que permitirá fortalecer sus conocimientos.

I. Responda las siguientes preguntas1. Mencione como esta estructurado un sistema electromagnético

2. Mencione los tipos de generadoras de energía eléctrica

3. ¿Que diferencia existe entre transmisión y sub transmisión de energíaeléctrica?

4. ¿Qué es una subestación de energía?

5. ¿Cómo están formados los conductores de alta tensión de energía?

6. ¿Que es un aislador y cuántos tipos existe?

7. ¿Para qué se utilizan los apoyos y cuáles son?

8. ¿Qué es una red de baja tensión y cuántos tipos existen?

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9. Mencione las normas técnicas para la construcción de redes

10. ¿En qué consiste el mantenimiento preventivo de las redes eléctricas?

11. Mencione las reglas de oro

12 ¿En qué consiste el mantenimiento correctivo de las redes eléctricas?’

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UNIDAD II: REDES DE ALIMENTACIÓN DE BAJA TENSIÓNEste apartado se refiere a la red secundaria de Baja Tensión destinadaprincipalmente al suministro de clientes residenciales de todo tipo y comerciales.

Esta red podrá ser:§ Monofásica§ Trifásica

2. Redes de alimentaciónConstituyen la red de distribución el conjunto de instalaciones necesarias parahacer llegar la energía eléctrica, desde las redes de transporte hasta los clientes.

Se puede considerar la red de reparto, en términos comerciales, a los canalesprimarios de distribución de nuestro producto y la constituyen dos tipos deinstalaciones:

• Líneas subterráneas o aéreas de 69 y 115 kV.• Subestaciones AT/MT (Mayoristas)

La red de Media y Baja tensión constituyen los canales locales (Líneas de MediaTensión) que distribuyen el producto a los "Minoristas" quienes a su vez, seencargan de hacerlo llegar a los clientes (red de baja tensión). Esta red estáformada por las siguientes instalaciones:

• Líneas aéreas y subterráneas de 13,2, 24,9 y 34,5 kV.• Centros de transformación MT/BT.• Líneas aéreas y subterráneas de baja tensión.• Elementos de maniobra y operación de la red

Las instalaciones de consumo se conectan a la red baja tensión mediante cables olíneas aéreas, según cual sea la estructura de la red de distribución. En los puntosde distribución se realizan las derivaciones de acuerdo a las necesidades delconsumidor.

Las derivaciones se realizan en dos tipos de sistemas de red de alimentación:trifásica y monofásica.

2.1. TiposSegún las derivaciones (monofásica o trifásica) los tipos de redes de mediatensión, dependiendo de su construcción pueden ser:

· Redes aéreas· Redes subterráneas· Redes mixtas

Según ámbito geográfico· Redes urbanas· Redes rurales

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· Redes aisladas

2.1.1 Redes monofásicasMonofásica a tres hilos y tensión de servicio de 120-240 V.

La red monofásica corriente alterna 120/240v, (Fig.31) es mayormente utilizadapara instalaciones domesticas, consta de una línea de alimentación o fase (L1 oL2 o L3) un conductor neutro (N) y un conductor de protección (PE).

L1 (Fase Conductor) PE (Conductor de Protección) N (Conductor Neutro

Este tipo de redes tiene su utilización en zonas residenciales con viviendasunifamiliares. De acuerdo con el esquema que sigue:

Monofásico corriente alterna 120/ 240 vFig. 31

Las redes de este tipo se alimentarán mediante un solo transformador monofásicotipo poste.

La red de distribución alimentada por el citado transformador puede conectarsemediante un puente simple o un puente doble, dependiendo de si la red está aambos lados del transformador a un lado de éste. Se aplicará a redes, tantourbanas como rurales.

2.2 Redes trifásicosTrifásica a cuatro y cinco hilos con las tensiones 120/240 V alimentada medianteun banco con dos transformadores en triángulo (delta) abierto corriente alterna120/240v, Fig. 32, según el esquema siguiente:

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Delta abierto corriente alterna 120/ 240 vFig. 32

La red de distribución de B.T. alimentada por este banco de transformadorespuede conectarse mediante un puente simple o un puente doble, dependiendo delas necesidades de la red.

Para clientes que precisen suministro trifásico se podrán usar excepcionalmentebancos en poste con tres transformadores monofásicos conectados en estrellatrifásica corriente alterna 120/208v. Fig. 33. La red de distribución que saliera deeste centro de transformación será en conductor cuádruplex con puente doble.

Estrella trifásica corriente alterna 120/208vFig. 33

Tendrá su aplicación en suministros urbanos y residenciales con alta densidad decarga.

Han sido fijadas las siguientes designaciones, de acuerdo a la sugerencia de laIEC, las normas DIN y los reglamentos VDE:

*Para las tres fases (líneas vivas o de alimentación): L1, L2, L3*Para el conductor de protección: N*Conductor de protección: PE

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3- Tabla de conductores del fabricanteLos conductores a emplear serán desnudos de aluminio con alma de acero ACSR(Aluminium Conductor Steel Reinforced) normalizados para las líneas eléctricasaéreas de 13,2, 24,9 y 34,5 kV de Unión FENOSA.

Para la aplicación en las redes aéreas desnudas de media tensión en lasempresas eléctricas del área Centroamérica y Caribe de Unión Fenosa se hanseleccionado cables ACSR, por su relación calidad-precio con respecto a otros,por ser la tecnología más extendida en el área.

En los cables ACSR vienen combinadas las dos principales características delacero galvanizado y del aluminio. El primero usado como núcleo para proporcionarla mayor parte del esfuerzo a la rotura del cable y el segundo para proporcionar laconductividad.

Se ha reducido a cuatro el número de conductores normalizados, para mayorsencillez y economía tanto de desarrollo como de mantenimiento y explotación dela red.

Los conductores seleccionados se muestran en la siguiente tabla nº 2:

Tabla nº 2

Las características principales de estos conductores se indican en la siguientetabla nº 3:

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Tabla nº 34- Alarmas de aplicaciónConsiste en la verificación y operación de los siguientes sistemas, accesorios ydispositivos.

• Verificación del cableado interno de acuerdo a código de colores, calibre yclase de conductor utilizado

• Verificación del cableado interno de acuerdo a diagramas esquemáticos.

• Verificación de aterrizamiento de equipos a la barra de tierras

• Verificación de terminales a comprensión y etiquetado

• Verificación de alimentaciones de CD a los equipos

• Operación real de alarmas locales y remotas

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5- Parámetros de selección de conductoresLos criterios de utilización de los conductores ASCR normalizados se mostrará enla siguiente tabla nº 4:

Tabla nº 4

5.1-Cálculos eléctricosEl cálculo de la sección de los conductores se realizará teniendo en cuenta lossiguientes límites:

• Caída de tensión máxima: 8%• Demanda máxima de diseño, por salida subestación: 10 000 kVA• Coeficientes de simultaneidad de diseño:

Red urbana: 0,7 x Potencia instalada Red rural: 0,4 x Potencia instalada

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5.2- Cálculo mecánico del conductorEn este apartado se indican los cálculos mecánicos de conductores a realizar.Teniendo en cuenta las características meteorológicas y geográficas de los paísesincluidos en el Proyecto Tipo, se han definido tres zonas en las que variarán lascondiciones en las que se realizan los cálculos mecánicos del conductor para lasdistintas hipótesis. Son las siguientes:

Zona 1: será de aplicación en las zonas de influencia de huracanes conaltitudes inferiores a los 1000 m.

Zona 2: se aplicará cuando las líneas se instalen en zonas sin influencia dehuracanes con altitudes inferiores a los 2000 m.

Zona 3: será de aplicación en las zonas con altitudes superiores a los2000m.

Una vez definidas las zonas, se precisarán las características de las hipótesis decálculo mecánico que serán de aplicación en cada una de ellas.

En la siguiente tabla nº 5 se resumen estas hipótesis con las correspondientessobrecargas a considerar:

Tabla nº 5(1) La presión de viento de 106,28 daN/m2 es la equivalente a la ejercida por unviento de 150 km/h.(2) La presión de viento de 68,02 daN/m2 es la equivalente a la ejercida por unviento de 120 km/h

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5.3- Tensión mínima admisibleEn este anexo se presentan los límites admisibles de caída de tensión definidasen las distintas regulaciones. Asimismo se establecen los voltajes mínimos dediseño en las redes de MT, teniendo en cuenta los siguientes criterios:

1. El primer y el último cliente “visto” por el circuito no tendrá tensionespenalizables.2. El voltaje a la salida de la subestación estará regulado en el lado de bajatensión, con un ajuste en el ancho de banda del regulador no mayor de 2voltios, sobre la base de 120 voltios.3. Los valores señalados en el cuadro anterior como voltaje en barras desubestación son valores centrales del ancho de banda del regulador.4. Las variaciones de corta duración (interrupciones, arranque de motores yotros) no han sido consideradas.5. Los voltajes de alta tensión, a la entrada de los transformadores depotencia en la subestación, estarán dentro de los niveles establecidos, demanera que el equipo de regulación en baja tensión, opere dentro del límitede ±10% del voltaje nominal.6. Se asume una caída de voltaje en el transformador de distribución de 2%y en la red de distribución más acometida de 2,5% en urbano y 5% en rural.

5.4- IntensidadEs la intensidad que no provoca ninguna disminución de las característicasmecánicas de los conductores, incluso después de un número elevado decortocircuitos. Se calcula admitiendo que el calentamiento de los conductores serealiza mediante un proceso adiabático (a calor constante).La intensidad máxima de cortocircuito para un conductor de sección S, viene dadapor:

Donde:Icc: Intensidad máxima de cortocircuito (A).

K: Coeficiente que depende de la naturaleza del conductor, del aislamientoy de sus temperaturas al principio y al final del cortocircuito. En este caso setoman como valores 143 para el cobre y 93 para el aluminio.

S: Sección del conductor (mm2).

t: Tiempo de duración del cortocircuito (s).

Sustituyendo los valores para las secciones normalizadas, obtenemos los valoresrepresentados en la siguiente tabla.

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Tabla nº 6

Tabla nº 7