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Tabla de contenido

CAPÍTULO I......................................................................................................................................... 8

1. INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................................... 8

1.1 INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA ELÉCTRICA. ................................................................................ 8

1.2 HISTORIA DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN EL ECUADOR. .......................................................... 9

1.3 CENTRALES ELÉCTRICAS. ........................................................................................................ 10

1.3.1 Tipos de centrales. ........................................................................................................... 11

1.3.2 Hidráulicas o hidroeléctricas. ........................................................................................ 11

1.3.3 Nucleares. ........................................................................................................................... 12

1.3.4 Mareomotrices. .................................................................................................................. 14

1.3.5 Geotérmicas. ...................................................................................................................... 15

1.3.6 Eólicas. ................................................................................................................................ 16

1.3.7 Solares ................................................................................................................................. 18

1.3.8 Hidrotérmicas .................................................................................................................... 19

1.3.9 Térmicas .............................................................................................................................. 19

1.4 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN. ......................................................................................................... 21

1.4.1 Fuentes de Energía. ......................................................................................................... 22

1.4.2 Fuentes de Energía Renovables. .................................................................................. 22

1.4.3 Fuentes de Energía No Renovables: ........................................................................... 23

1.5 SUBESTACIONES PRINCIPALES.................................................................................................. 27

1.5.1 Que es una Subestación Eléctrica? ............................................................................. 27

1.5.2 Funciones de una Subestación. .................................................................................... 28

1.5.3 Partes de una Subestación. ........................................................................................... 30

1.5.4 Equipos de una Subestación. ........................................................................................ 30

1.5.5 Patio de Transformación. ............................................................................................... 31

1.5.6 Patio de Entrada. ............................................................................................................... 31

1.5.7 Tipos de Subestaciones. ................................................................................................. 32

1.5.8 Vista General de una Subestación. .............................................................................. 35

1.6 LÍNEA DE SUBTRANSMISIÓN. .................................................................................................... 36

1.7 SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN. ......................................................................................... 36

1.8 ALIMENTADORES PRIMARIOS. .................................................................................................. 37

CAPÍTULO II ..................................................................................................................................... 39

2. GENERACION DE ENERGIA. ................................................................................................. 39

2.1 INTRODUCCIÓN A LOS GENERADORES. .................................................................................... 39

2.2 GENERADORES PRIMARIOS. ..................................................................................................... 41

2.3 GENERADORES IDEALES. ......................................................................................................... 42

2.4 SISTEMA DE GENERACIÓN CORRIENTE ELÉCTRICA. .............................................................. 44

2.4.1 Generación de energía eléctrica. .................................................................................. 44

2.5 FUERZA ELECTROMOTRIZ DE UN GENERADOR. ...................................................................... 47

2.6 MONTAJE DE UN GENERADOR. ................................................................................................. 49

2.6.1 Cimentación y Anclaje. ............................................................................................... 49

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA

UNIDAD ACADEMICA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y ELÉCTRICA

2 “ESTUDIO, DISEÑO ELÉCTRICO, CABINA DE TRANSFORMACIÓN Y GENERACIÓN PARA EL PROYECTO DEL NUEVO EDIFICIO DE LA UNIDAD ACADEMICA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y ELÉCTRICA” Tnlg. Diego José Carabajo Vallejo

2.6.2 Nivelado. ......................................................................................................................... 50

2.6.3 Instalación de Rodete y Accesorios en los Apoyos. ........................................... 53

2.6.4 Instalación del Generador. ......................................................................................... 55

2.6.5 Templado de fajas. ....................................................................................................... 56

2.6.6 Pruebas antes de la puesta en marcha................................................................... 56

2.6.7 Recomendaciones........................................................................................................ 57

CAPITULO III .................................................................................................................................... 58

3. TRANSFORMADORES. ........................................................................................................... 58

3.1 INTRODUCCIÓN A LOS TRANSFORMADORES. ........................................................................... 58

3.2 RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. ........................................................................................... 61

3.3 TIPOS DE TRANSFORMADORES. ................................................................................................ 64

3.3.1 Transformador de Potencia. ...................................................................................... 64

3.3.2 Transformador de Distribución. ............................................................................... 65

3.4 TRANSFORMADORES SEGÚN SUS APLICACIONES. ..................................................................... 67

3.4.1 Transformador elevador/reductor de tensión. ...................................................... 67

3.4.2 Transformadores elevadores. ................................................................................... 68

3.4.3 Transformadores variables. ....................................................................................... 68

3.4.4 Transformador de aislamiento. ................................................................................. 69

3.4.5 Transformador de alimentación. .............................................................................. 69

3.4.6 Transformador trifásico. ............................................................................................. 70

3.4.7 Transformador de pulsos. .......................................................................................... 70

3.4.8 Transformador de línea o Flyback. .......................................................................... 71

3.4.9 Transformador diferencial de variación lineal. ..................................................... 71

3.4.10 Transformador con diodo dividido. ......................................................................... 72

3.4.11 Transformador de impedancia. ................................................................................. 72

3.4.12 Estabilizador de tensión. ............................................................................................ 72

3.4.13 Transformador electrónico. ....................................................................................... 73

3.4.14 Transformador de frecuencia variable. ................................................................... 73

3.4.15 Transformadores de medida. .................................................................................... 74

3.5 TRANSFORMADORES SEGÚN SU CONSTRUCCIÓN. ..................................................................... 74

3.6 AUTOTRANSFORMADOR. ........................................................................................................... 76

RESUMEN .......................................................................................................................................... 78

CAPITULO IV .................................................................................................................................... 78

4. CIRCUITO DE TOMACORRIENTES .................................................................................... 78

4.1 INTRODUCCIÓN. ......................................................................................................................... 79

4.2 CIRCUITOS DE FUERZA. ............................................................................................................ 79

4.3 CLASIFICACIÓN. ........................................................................................................................ 80

4.3.1 Circuitos de fuerza 127V............................................................................................. 80

4.4 TIPOS DE TOMACORRIENTES. ................................................................................................... 82

4.5 CIRCUITO DE FUERZA 220V. ..................................................................................................... 87

RESUMEN .......................................................................................................................................... 89




CAPITULO V ..................................................................................................................................... 89

5. CIRCUITO DE ILUMINACIÓN. ............................................................................................. 89

5.1 INTRODUCCIÓN A LA ILUMINACIÓN. ........................................................................................ 89

5.2 LA VISIÓN HUMANA ................................................................................................................... 90

5.2.1 Visión Fotópica. ............................................................................................................ 91

5.2.2 Visión Escotópica. ....................................................................................................... 91

5.2.3 Visión Mesotópica: ....................................................................................................... 92

5.3 LA LUZ. ...................................................................................................................................... 92

5.4 FACTORES OBJETIVOS DEL PROCESO VISUAL. ......................................................................... 93

5.4.1 Tamaño. .......................................................................................................................... 93

5.4.2 Luminancia. .................................................................................................................... 94

5.4.3 Contraste. ....................................................................................................................... 95

5.4.4 Tiempo............................................................................................................................. 95

5.5 MAGNITUDES LUMINOSAS FUNDAMENTALES. ......................................................................... 96

5.5.1 Flujo Luminoso ............................................................................................................. 97

5.5.2 Rendimiento Luminoso ............................................................................................... 98

5.5.3 Cantidad de luz. (Energía Luminosa) .................................................................... 100

5.5.4 Intensidad Luminosa ................................................................................................. 101

5.5.5 Iluminancia ................................................................................................................... 102

5.5.6 Luminancia ................................................................................................................... 103

5.6 SISTEMAS DE ALUMBRADO DE INTERIORES. ........................................................................... 104

5.6.1 Alumbrado General. ................................................................................................... 105

5.6.2 Alumbrado direccional. ............................................................................................. 106

5.6.3 Alumbrado Localizado. ............................................................................................. 107

5.6.4 Alumbrado Suplementario. ...................................................................................... 107

5.7 CALCULO DE UN ALUMBRADO INTERIOR POR EL MÉTODO DEL RENDIMIENTO DE LA ILUMINACIÓN. ....................................................................................................................................... 110

5.7.1 Iluminancia Media (Em)............................................................................................. 111

5.7.2 Rendimiento de la Iluminación (n). ........................................................................ 113

5.7.3 Factor de conservación de la instalación (fe). .................................................... 114

5.7.4 Puntos de luz. .............................................................................................................. 114

5.7.5 Altura de las luminarias sobre el plano de trabajo (h) ...................................... 116

5.7.6 Distancia entre Luminarias (d) ................................................................................ 116

5.8 ERRORES MÁS COMUNES QUE HAY QUE EVITAR EN EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN. ....................................................................................................................................... 118

5.8.1 Apenas un punto de luz en el cuarto de dormir. ................................................ 118

5.8.2 Ofuscamiento en el hall de entrada. ...................................................................... 119

5.8.3 Sala de estar demasiado iluminada. ...................................................................... 119

5.8.4 Focos dirigidos sobre los sofás. ............................................................................ 120

5.8.5 Apenas un punto de luz sobre la mesa de estudio. .......................................... 120

5.8.6 Poca luz y sombras en el espejo del baño. ......................................................... 121

5.8.7 Mala reproducción de color en la cocina. ............................................................ 121

5.8.8 Exceso de luz sobre la mesa del comedor. ......................................................... 122




CAPITULO VI .................................................................................................................................. 123

6. SISTEMAS DE PROTECCIÓN ............................................................................................... 123

6.1 INTRODUCCIÓN. ............................................................................................................... 123

6.2 SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA. ............................................................................................. 126

6.2.1 Tipos de Sistemas. ..................................................................................................... 127

6.3 DISEÑO DE UNA PUESTA A TIERRA. ......................................................................................... 127

6.3.1 Resistividad y resistencia del suelo. ..................................................................... 127

6.4 MEDIDA DE LA RESISTIVIDAD ELÉCTRICA DEL SUELO. .......................................................... 131

6.4.1 Método de Frank Wenner. ........................................................................................ 131

6.4.2 Método Schlumberger. .............................................................................................. 132

6.5 SELECCIÓN E INSTALACIÓN DEL ELECTRODO. ....................................................................... 133

6.5.1 Electrodo vertical en pozo. ...................................................................................... 134

6.5.2 Electrodo horizontal en zanja. ................................................................................ 134

6.6 CALCULO PARA PUESTA A TIERRA. ......................................................................................... 135

6.7 INTERRUPTORES TERMO MAGNÉTICOS. ................................................................................. 141

6.8 TABLEROS DE PROTECCIÓN O CENTROS DE CARGA. .............................................................. 144

CAPITULO VII ................................................................................................................................ 146

7. ESTUDIO Y DISEÑO ELÉCTRICO ....................................................................................... 146

7.1 INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................................... 146

7.1.1 Contenido. .................................................................................................................... 147

7.1.2 Objetivos....................................................................................................................... 147

GLOSARIO....................................................................................................................................... 148




INDICE DE GRAFICOS

Gráfico 1 - 1.3.2 (a) Central hidroeléctrica diagrama interno. ..................................................... 12

Gráfico 2 - 1.3.2 (b) Central hidroeléctrica vista externa. ............................................................ 12

Gráfico 3 - 1.3.3 (a) Diagrama de funcionamiento central Nuclear ............................................. 13

Gráfico 4 - 1.3.3 (b) Vista externa central nuclear. ...................................................................... 14

Gráfico 5 - 1.3.4 (a) Generación mareomotriz ............................................................................. 15

Gráfico 6 - 1.3.4 (b) Hélice generadora de energía ...................................................................... 15

Gráfico 7 - 1.3.5 Generación Geotérmica .................................................................................... 16

Gráfico 8 - 1.3.6 (a) Central Eólica .............................................................................................. 17

Gráfico 9 - 1.3.6 (b) Partes de un Generador Eólica .................................................................... 17

Gráfico 10 - 1.3.7 (a) Paneles Solares .......................................................................................... 18

Gráfico 11 - 1.3.7 (b) Partes de un panel solar ............................................................................. 19

Gráfico 12 - 1.3.9 Funcionamiento de una central térmica .......................................................... 20

Gráfico 13 - 1.4 Línea de Transmisión ......................................................................................... 22

Gráfico 14 - 1.5.1 Vista de una Subestación ................................................................................ 28

Gráfico 15 - 1.5.3 Partes de una Subestación ............................................................................... 30

Gráfico 16 - 1.5.4 Equipos de una Subestación.......................................................................... 30

Gráfico 17 - 1.5.5 Patio de Transformación ................................................................................ 31

Gráfico 18 -1.5.6 Diagrama patio de entrada. ............................................................................. 31

Gráfico 19 - 1.5.7 Tipos de subestaciones ................................................................................... 34

Gráfico 20 - 1.15 Vista 3d de una Subestación. ........................................................................... 35

Gráfico 21 - 2.2 Generador primario ........................................................................................... 42

Gráfico 22 - 2.3 (a) Generador de tensión ideal E= I x Rc ........................................................... 43

Gráfico 23 - 2.3 (b) E= I x (Rc+Ri) .............................................................................................. 43

Gráfico 24 - 2.6.2 Montaje de un generador ............................................................................... 50

Gráfico 25 - 2.6.2 Nivelado. ........................................................................................................ 51

Gráfico 26 - 2.6.3 Tubo de succión acoplado a la carcasa de turbina axial ................................. 52

Gráfico 27 - 3.1 Diagrama de un Transformador ......................................................................... 59

Gráfico 28 - 3.2 Relación de transformación .............................................................................. 63

Gráfico 29 - 3.3 Vista de un transformador de potencia ............................................................. 65

Gráfico 30 - 3.4 Transformador de distribución .......................................................................... 66

Gráfico 31 - 3.5 Transformador elevador .................................................................................... 68

Gráfico 32 - 3.6 Transformador trifásico. Conexión estrella-triángulo. ....................................... 70

Gráfico 33 - Diagrama de un Autotransformador ........................................................................ 77

Gráfico 34 - 4.3 (a) Tomacorriente polarizado ............................................................................. 81

Gráfico 35 - 4.3 (b) Tomacorriente no polarizado ...................................................................... 82

Gráfico 36 - 4.4 Diferentes tipos de Tomacorrientes ................................................................... 86




Gráfico 37 - 5.1 Tamaño visual .................................................................................................... 94

Gráfico 38 - 5.2 Vista de contraste ............................................................................................... 95

Gráfico 39 - 5.3 Vista del flujo Luminoso .................................................................................. 98

Gráfico 40 - 5.4 Intensidad luminosa ........................................................................................ 101

Gráfico 41 - 5.5 Diagrama de iluminancia ................................................................................. 102

Gráfico 42 - 5.6 Formas de iluminación en general ................................................................... 105

Gráfico 43 - 5.7 Iluminación Direccional .................................................................................. 106

Gráfico 44 - 5.8 Iluminación localizada ..................................................................................... 107

Gráfico 45 - 5.9 Iluminación en un puesto de trabajo ................................................................ 108

Gráfico 46 - 5.10 Iluminación en un dormitorio ........................................................................ 119

Gráfico 47 - 5.11 Iluminación en un espejo del baño................................................................. 121

Gráfico 48 - 5.12 Iluminación en una cocina ............................................................................ 122

Gráfico 49 - 6.1 Diseño de puesta a tierra método Frank Wenner ............................................. 131

Gráfico 50 - 6.2 Diseño de puesta a tierra método Frank Schlumberger ................................... 132

Gráfico 51 - 6.3 Electrodo de cobre colocado verticalmente ..................................................... 134

Gráfico 52 - 6.4 Electrodo de cobre colocado horizontalmente ................................................. 135

Gráfico 53 - 6.5 Interruptor termo magnético trifásico .............................................................. 142

Gráfico 54 - 6.6 Interruptor termo magnético bifásico............................................................... 143

Gráfico 55 - 6.7 Interruptor termo magnético monofásico......................................................... 143

Gráfico 56 - 6.8 Interruptor termo magnético vista interna ........................................................ 144

Gráfico 57 - 6.9 Centro de carga ............................................................................................... 145

Gráfico 58 - 6.10 Base de breakers ........................................................................................... 145




INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Niveles de Subestación existentes ................................................................................... 29

Tabla 2 Niveles de Subestación en Ecuador ................................................................................ 29

Tabla 3 Flujo luminoso ............................................................................................................... 98

Tabla 4 Rendimiento luminoso ................................................................................................ 100

Tabla 5 Luminancia ................................................................................................................... 104

Tabla 6 Cuadro de luxes ............................................................................................................. 112

Tabla 7 Cuadro de luxes ............................................................................................................. 112

Tabla 8 Terreno arcilloso - arenoso con el 15% de humedad .................................................... 128

Tabla 9 Terreno arcilloso - arenoso a 10°C ................................................................................ 129

Tabla 10 Terreno arcilloso - arenoso con el 15% de humedad a 10°C ...................................... 129

Tabla 11 Valores de resistividad para rocas y terrenos comunes. .............................................. 130




CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN.

1.1 Introducción a la Energía Eléctrica.

Se denomina energía eléctrica a la forma de energía resultante de la existencia de una

diferencia de potencial entre dos puntos, los que permiten establecer una corriente

eléctrica.

De una u otra forma, la electricidad interviene en la mayoría de aspectos de nuestra vida

y, según avanza la tecnología se hace cada vez más imprescindible, de tal forma que si

tuviéramos que prescindir de ella la humanidad se vería inmersa en una segunda “Edad

Media”.

Desde que el hombre comenzó a utilizar la energía eléctrica este ha sido el elemento

evolucionario de la industria, la medicina, la ciencia, el comercio, la tecnología, etc.,

convirtiéndose así en uno de los servicios de mayor importancia para el desarrollo de las

ciudades y de la humanidad.

Sin ella no se podría tener iluminación por las noches, los hospitales no brindarían

atención, las industrias dejarían de producir, las personas no dispondrían del uso de sus

aparatos eléctricos, en fin, sin electricidad no habría desarrollo en el País.

La capacidad que hoy se tiene para producir y transportar la electricidad se debe a la

acción continua de los gobiernos de la República y a la preparación de los trabajadores

del sector eléctrico, quienes instalan, operan y dan mantenimiento a las plantas de




generación y a los miles de kilómetros de líneas, torres, cables y postes que transmiten y

distribuyen la energía eléctrica.

1.1 Introducción a la Energía Eléctrica.

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

1.2 Historia de la Energía Eléctrica en el Ecuador.

Una vez emancipada la nueva república del Ecuador de la Gran Colombia se decide

llamar a una junta de notables de las principales ciudades y deciden sentar las bases de la

nación. Se adopta la Constitución de José Joaquín Olmedo con algunos cambios, se

definen los conceptos de derecho individual como la base de la república y el convivir

de los ciudadanos a través de la democracia.

La Constitución solo es reformada en 1845 para separar la iglesia, sociedad y economía

del Estado.

Al tener una Constitución que no interviene ni en la economía ni en la sociedad,

capitales ingleses deciden invertir en el país, se construye en 1846 el primer ferrocarril

entre Guayaquil y Portoviejo, en 1847 otra empresa lo extiende hasta Manta y Salinas,

en los siguientes años se crearán 12 ferrocarriles que unen sierra, costa y oriente. Incluso

una línea aparece en las Galápagos para servir el puerto y la ciudad.

Se descubre petróleo en la península de Santa Elena y gracias a que Ecuador se ha

convertido en el centro científico más grande de Sudamérica debido a la demanda




industrial se, descubre al año siguiente petróleo en la ya desarrollada y rica región

oriental cuya base económica hasta entonces era la explotación de fruta, caña y café.

La energía eléctrica llega en 1889, la primera planta se inaugura en Durán, en menos de

dos décadas Ecuador se convierte en la nación más iluminada, el alumbrado público se

extiende hasta el más pequeño pueblo motivado por la expansión del capitalismo, el

alumbrado es canjeado por alimentos en pueblos de la serranía, las empresas los venden

gracias al ferrocarril en Colombia y Perú.

1.2 Historia de la Energía Eléctrica en el Ecuador.

http://www.cambiemosecuador.com/2005/10/index.html

1.3 Centrales Eléctricas.

Una central productora de energía es cualquier instalación que tenga como función

transformar energía potencial en trabajo.

Las Centrales Eléctricas son las diferentes plantas encargadas de la producción de la

energía eléctrica y se sitúan, generalmente, en las cercanías de las fuentes de energía

básica (ríos, yacimientos, de carbón etc.).

También pueden ubicarse próximas a las grandes ciudades y zonas industriales, donde el

consumo de energía es elevado.

Los generadores son las maquinas encargadas de la obtención de la electricidad.

Estas maquinarias son accionadas por motores primarios. El motor primario junto con el

generador forma un conjunto denominado grupo.




1.3.1 Tipos de centrales.

Los diferentes tipos de las centrales eléctricas dependen de las distintas materias primas

empleadas para obtener la energía eléctrica. Se diferencia en la energía potencial

primaria que origina la transformación.

1.3.2 Hidráulicas o hidroeléctricas.

El costo de construcción es de estas centrales es elevado pero se compensan con los

bajos gastos de explotación y mantenimiento luego de la puesta en marcha de las

mismas.

Como consecuencia de esto, las centrales hidráulicas son las más rentables en

comparación con los restantes tipos.

Las turbinas hidráulicas son accionadas por el agua como consecuencia de la energía

cinética o a la presión que ha desarrollado en su descenso. Anteriormente el agua es

retenida encauzada y controlada.




Gráfico 1 - 1.3.2 (a) Central hidroeléctrica diagrama interno.

Gráfico 2 - 1.3.2 (b) Central hidroeléctrica vista externa.

1.3.3 Nucleares.

La producción de la energía se logra mediante la transformación previa de la energía

nuclear. Un combustible nuclear, el Uranio, y el reactor nuclear remplazan a los

combustibles y a la caldera de la central térmica.




Los tres combustibles fisionables conocidos son: uranio 235, plutonio 239 y uranio 233.

El primero de estos combustibles es el único que se encuentra disponible en la

naturaleza. Las centrales nucleares o termonucleares utilizan las turbinas de vapor como

maquinas motrices.

El reactor y los sistemas de instalación deben ser sometidos a una continua refrigeración,

por lo tanto, la localización de estas centrales depende de la disponibilidad de caudales

de agua de valor determinado y regular.

La presente demanda de energía puede ser satisfecha en forma suficiente con el

rendimiento logrado por las centrales hidráulicas, térmicas y nucleares.

Las siguientes centrales presentan una serie de dificultades económicas y técnicas. Los

rendimientos obtenidos con las mismas son bajos en comparación con las centrales

anteriores.

Estas centrales se construyeron con el propósito de aprovechar al máximo los recursos

energéticos naturales, pero presentan un alto costo de construcción y una escasa

prestación de energía eléctrica.

Gráfico 3 - 1.3.3 (a) Diagrama de funcionamiento central Nuclear




Gráfico 4 - 1.3.3 (b) Vista externa central nuclear.

1.3.4 Mareomotrices.

La energía eléctrica es consecuencia de la energía de las mareas. Parten del cambio de

nivel periódico y las corrientes de agua de mares, océanos, lagos, etc.

Cuando la marea está alta, se retiene agua del mar en la zona de embalse; al bajar la

marea, el agua retorna al mar a través de las maquinas, haciendo funcionar las mismas.

El conjunto de "máquina motriz – generador" se denomina grupo-bulbo y en su interior

se ubican un generador, los equipos correspondientes y una hélice (turbina eléctrica del

tipo Kaplan de eje horizontal o inclinado).




Gráfico 5 - 1.3.4 (a) Generación mareomotriz

Gráfico 6 - 1.3.4 (b) Hélice generadora de energía

1.3.5 Geotérmicas.

Las altas temperaturas que existen en el interior del globo terráqueo producen un vapor

natural a 200°C aproximadamente.




Esta energía térmica acciona directamente las turbinas de vapor de las centrales

geotérmicas. El subsuelo terrestre es una reserva de energía prácticamente inagotable,

pero es de difícil acceso y por lo tanto poco aprovechable.

Gráfico 7 - 1.3.5 Generación Geotérmica

1.3.6 Eólicas.

Estas centrales utilizan a los vientos o corrientes de aire para generar la energía eléctrica.

Su utilización se limita a situaciones especiales debida a que la obtención de energía

eléctrica a través de estas centrales, tiene un elevado costo.

El viento puede ser aprovechado a partir de ciertas velocidades (mínima 6 m/s), solo en

las centrales eólicas de un tamaño considerable.

Los aerogeneradores o turbinas eólicas son aquellas máquinas que superan algunas

decenas de KW.




Aún se desconoce la manera de regular la producción que estas máquinas aportan.

Gráfico 8 - 1.3.6 (a) Central Eólica

Gráfico 9 - 1.3.6 (b) Partes de un Generador Eólica




1.3.7 Solares

En un primer procedimiento, la energía luminosa y térmica proveniente del Sol en forma

de radiación electromagnética es transformada en energía eléctrica mediante el empleo

de células.

La irradiación solar equivale a 1 Kw/m2 siempre que el tiempo se encuentre despejado.

La obtención de este tipo de energía es muy irregular, debido a que depende de las

variaciones horarias y estacionales y de las modificaciones en la nubosidad.

Gráfico 10 - 1.3.7 (a) Paneles Solares




Gráfico 11 - 1.3.7 (b) Partes de un panel solar

1.3.8 Hidrotérmicas

Estas centrales producen la energía a través del aprovechamiento de la energía térmica

de grandes extensiones de agua.

El lugar de emplazamiento de estas centrales suele ser en los mares y océanos.

1.3.9 Térmicas

El alimento de estas centrales está constituido por los distintos combustibles sólidos

(carbón mineral); líquidos (gas-oíl y fuel-oíl, originados en la refinación del petróleo

crudo); y gaseosos (gas natural).

La energía eléctrica surge como consecuencia de la energía térmica de combustión.




La proximidad a un yacimiento de carbón, o a una refinería de petróleo o a un grupo

industrial son algunos de los condicionantes del lugar donde estas centrales pueden

ubicarse.

El vapor de agua producido en una caldera posibilita el funcionamiento de las turbinas

de vapor (máquinas motrices) al hacer girar el eje de dichas máquinas.

En el caso de que las turbinas sean accionadas por gas proveniente de la combustión del

gas natural, gas de altos hornos o aceite de petróleo destilado, se trata de turbinas de gas.

Gráfico 12 - 1.3.9 Funcionamiento de una central térmica

1.3 Centrales Eléctricas.

http://energia3.mecon.gov.ar/contenidos/archivos/Reorganizacion/contenidos_di

dacticos/CentralesElectricas.pdf




1.4 Líneas de Transmisión.

Es el conjunto de dispositivos para transportar o guiar la energía eléctrica desde una

fuente de generación a los centros de consumo (las cargas).

Estos son utilizados normalmente cuando no es costeable producir la energía eléctrica en

los centros de consumo o cuando afecta el medio ambiente (visual, acústico o físico),

buscando siempre maximizar la eficiencia haciendo las perdidas por calor o por

radiaciones las más pequeñas posibles.

El sistema de energía eléctrica consta de varios elementos esenciales para que realmente

la energía eléctrica tenga una utilidad en residencias, industrias, etc.

Todo comienza cuando en las plantas generadoras de energía eléctrica de las cuales

existen varias formas de generar la energía (plantas geotérmicas, nucleares,

hidroeléctricas, térmicas, etc.).

Después de ese proceso la energía creada se tiene que acondicionar de cierta manera

para que en su transportación a los centros de consumo se tenga el mínimo de pérdidas

de esa energía, y para eso está el proceso de elevación de voltaje. Al transmitir la energía

se tiene alta tensión o voltaje y menos corriente para que existan menores perdidas en el

conductor, ya que la resistencia varía con respecto a la longitud, y como estas líneas son

demasiado largas las pérdidas de electricidad por calentamiento serian muy grandes.

Esa electricidad llega a los centros de distribución el cual estos ya envían la electricidad

a los centros de consumo, donde estos reciben electricidad ya acondicionada de acuerdo

a sus instalaciones ya sean 110, 127, 220 v, etc.




Gráfico 13 - 1.4 Línea de Transmisión

1.4.1 Fuentes de Energía.

Las fuentes de energía pueden clasificar en:

Renovables.

No Renovables.

1.4.2 Fuentes de Energía Renovables.

Las energías renovables son aquellas que llegan en forma continua a la Tierra y que a

escalas de tiempo real parecen ser inagotables.




Son fuentes de energía renovables:

Energía Hidráulica

Energía Solar

Energía Eólica

Energía de Biomasa

Energía Mareomotriz

1.4.3 Fuentes de Energía No Renovables:

Son Fuentes de Energía No Renovables:

Carbón

Petróleo

Gas Natural

Energía Nuclear

1.4.3.1 Carbón.

Es un combustible fósil y sólido que se encuentra en el subsuelo de la corteza terrestre y

que se ha formado a partir de la materia orgánica de los bosques del periodo

Carbonífero, en la Era Primaria.




La explotación del carbón representa un múltiple y acusado impacto sobre el medio

ambiente, clasificándose modalidades:

1.4.3.2 Petróleo.

Constituye uno de los elementos líquidos más peligrosos del planeta, no por su

naturaleza en sí, sino por el catastrófico uso que de él hace el hombre. La contaminación

que provoca se manifiesta de varias formas.

1.4.3.3 El Crudo.

En la extracción: se vierte parte del petróleo, directamente al espacio que rodea la

prospección. Esto es especialmente dañino cuando se trata de extracciones en mar

abierto.

1.4.3.4 Gas Natural.

Constituye un tipo de energía no renovable, ligado muy directamente a la industria del

petróleo, aunque las consecuencias derivadas de su consumo son menos perjudiciales

para el entorno natural.

En realidad, debido a su menor impacto, se podría utilizar como una energía tránsito,

capaz de sustituir con éxito al carbón al petróleo, a corto o medio plazo, hasta alcanzar




un óptimo desarrollo y aplicación de las energías limpias. Esto representaría un freno a

la dependencia hacia electricidad y petróleo y una reducción importante en la emisión de

contaminantes.

• Analicemos sus ventajas e inconvenientes.

1) Ventajas en comparación con otras fuentes energéticas:

Barato.

Rendimiento energético mayor.

Suministro permanente que no obliga a almacenamientos ni se arriesga a

desabastecimientos.

Reserva mundial inmensa (superior a la del petróleo).

Menor contaminación directa, debido a que no contiene azufre y la producción

de CO2 es mínima.

Menor contaminación indirecta, pues no necesita transporte por carretera.

2) Inconvenientes.

No es una fuente energética renovable.

La instalación de conductos produce impactos ambientales, aunque limitados.

Genera elementos químicos en la combustión, aunque en menor proporción y

con menor incidencia.




1.4.3.5 Energía Nuclear.

La tecnología nuclear constituye actualmente la fuente energética de mayor poder,

aunque no la más rentable. Sus dos principales problemas son:

Desechos radiactivos de larga vida.

Alta potencialidad aniquiladora en caso de accidente.

Características principales entre un sistema de distribución de C.A y C.C.

• Corriente Continúa C.C.

No tiene perdidas por reactancias

Tiene perdidas resistivas solamente.

No tiene factor de potencia.

No es fácil transformable.

Utiliza todo el conductor para conducir.

Usa mayor amperaje.

• Corriente Alterna C.A.

Tiene frecuencia.

Presenta una mayor caída de tensión.




Tiene mayor perdidas por impedancias.

Es fácilmente transformable.

Tiene factor de potencia.

1.4 Línea de Transmisión.

http://gama.fime.uanl.mx/~omeza/pro/LTD/LTD.pdf

http://html./tipos-de-energia_3.html

1.5 Subestaciones Principales.

1.5.1 Que es una Subestación Eléctrica?

Es una parte del SEP conformada por un conjunto de equipos, dispositivos y circuitos,

que tienen la función de modificar los parámetros de potencia eléctrica; permitiendo el

control del flujo de energía, dando seguridad para el SEP, equipos y personal de

operación y mantenimiento.




Es una Gráfico 14 - 1.5.1 Vista de una Subestación

1.5.2 Funciones de una Subestación.

Regular la tensión para compensar los cambios de voltaje del sistema.

Permitir el control, protección y medición en los circuitos de distribución.

Permitir la interconexión eléctrica con otras subestaciones.

Permitir la transferencia de carga entre subestaciones.

Control de reactivos suministrados a las redes de distribución.




• Niveles de Tensión en Subestaciones.

La red eléctrica de un sistema de potencia, se opera a distintos niveles de tensión desde

la generación hasta la utilización.

Tabla 1 Niveles de Subestación existentes

Para el caso del Ecuador, nuestro sistema tiene los siguientes niveles de tensión.

Tabla 2 Niveles de Subestación en Ecuador




1.5.3 Partes de una Subestación.

Gráfico 15 - 1.5.3 Partes de una Subestación

1.5.4 Equipos de una Subestación.

Gráfico 16 - 1.5.4 Equipos de una Subestación




1.5.5 Patio de Transformación.

Gráfico 17 - 1.5.5 Patio de Transformación

1.5.6 Patio de Entrada.

Gráfico 18 -1.5.6 Diagrama patio de entrada.

4. Seccionador de barra.

6. Transformador de corriente.

2. Interruptor.

3. Seccionador de línea

7. Pararrayo.




1.5.7 Tipos de Subestaciones.

Dependiendo del nivel de tensión, potencia que manejan, objetivo y tipo de servicio que

prestan, las subestaciones se pueden clasificar como:

a. Subestaciones Elevadoras.

Se usan en las centrales eléctricas para elevar la tensión de generación a valores de

transmisión.

b. Subestaciones Reductoras.

Se usan para reducir la tensión de un sistema de transmisión a subtransmisión, o de

subtransmisión a distribución o eventualmente hacia grandes consumidores.

c. Subestaciones de Enlace.

Se usan en las centrales eléctricas para elevar la tensión de en los sistemas eléctricos, se

requiere tener mayor flexibilidad de operación para incrementar la continuidad del

servicio y consecuentemente la confiabilidad.




No disponen de transformación.

d. Subestaciones en Anillo.

Estas subestaciones se usan con frecuencia en los sistemas de distribución para

interconectar subestaciones que están interconectadas a su vez con otras.

e. Subestaciones Radiales.

Cuando una subestación tiene un solo punto de alimentación y no se interconecta con

otras, normalmente son subestaciones lejanas.

f. Subestaciones de Switcheo ó de Paso.

En estas subestaciones no se tienen transformadores de potencia, ya que no se requiere

modificar el nivel de tensión de las fuentes a alimentación y solo se hacen operaciones

de conexión y desconexión.




Gráfico 19 - 1.5.7 Tipos de subestaciones




1.5.8 Vista General de una Subestación.

Gráfico 20 - 1.15 Vista 3d de una Subestación.

1.5 Subestaciones Principales.

Seminario de subestaciones Ingeniero Armando Guamán.




1.6 Línea de Subtransmisión.

Un sistema de subtransmisión es un conglomerado integrado por líneas, subestaciones y

grandes consumidores de energía eléctrica que manejan voltajes superiores a 34.5 KV,

en el caso de Ecuador estos voltajes oscilan entre 67 y 69 KV.

La etapa de subtransmisión puede considerarse entonces como un punto intermedio entre

las etapas de transmisión y distribución de un SEP, debido al nivel de voltaje al que

trabaja, y por lo tanto es de vital importancia monitorear continuamente este sistema

para tomar las decisiones más acertadas que garanticen su correcto funcionamiento.

1.6 Línea de Subtransmisión.

http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/284/3/Capitulo1_Modelacion_y_a

nalisis_del_sistema_de_subtransmision_a_69KV_de_EEROSA_utilizando_GIS.

pdf

1.7 Subestaciones de Distribución.

Cada Subestación de Distribución del tipo interior ó a la intemperie, incluye un conjunto

de instalaciones eléctricas para la transformación, medición, protección y/o

seccionamiento de la energía eléctrica, que es recibida de una red de distribución




primaria y es entregada a un subsistema de distribución secundaria, para los circuitos de

alumbrado público, a otra red de distribución primaria, ó a usuarios alimentados a

tensiones de distribución primaria ó secundaria.

De acuerdo a su instalación, las Subestaciones de Distribución puede ser tipo

convencional (de superficie en caseta ó subterránea en edificios), tipo aérea (monoposte

o biposte) y tipo compacta (bóveda ó pedestal).

1.7 Subestaciones de distribución


1.8 Alimentadores Primarios.

Son los encargados de llevar la energía eléctrica desde las subestaciones de potencia

hasta los transformadores de distribución. Los conductores van soportados en poste

cuando se trata de instalaciones aéreas y en ductos cuando se trata de instalaciones

subterráneas.

Los componentes de un alimentador primario son:

• Troncal.

• Ramal.




Troncal, es el tramo de mayor capacidad del alimentador que transmite la energía

eléctrica desde la subestación de potencia a los ramales. En los sistemas de distribución

estos conductores son de calibres gruesos 336, 556 y hasta 795 MCM, ACSR (calibre de

aluminio con alma de acero), dependiendo del valor de la densidad de carga.

Ramal, es la parte del alimentador primario energizado a través de un troncal, en el cual

van conectados los transformadores de distribución y servicios particulares

suministrados en media tensión. Normalmente son de calibre menor al troncal.

1.8 Alimentadores Primarios.


RESUMEN

El presente capitulo se tratan las magnitudes de líneas de transmisión, alimentadores primarios, inicios de

la energía eléctrica en Ecuador, generaciones de energía, con sus principales conceptos fundamentales,

además tiene un carácter eminentemente teórico, apoyándose estrictamente en la teoría, graficas y tablas

necesarias para afrontar con éxito la realización de este capítulo.




CAPÍTULO II

2. GENERACION DE ENERGIA.

2.1 Introducción a los Generadores.

La Generación Distribuida (GD) representa un cambio en el paradigma de la generación

de energía eléctrica centralizada. Aunque se pudiera pensar que es un concepto nuevo, la

realidad es que tiene su origen, de alguna forma, en los inicios mismos de la generación

eléctrica.

De hecho, la industria eléctrica se fundamentó en la generación en el sitio del consumo.

Después, como parte del crecimiento demográfico y de la demanda de bienes y

servicios, evolucionó hacia el esquema de Generación Centralizada, precisamente

porque la central eléctrica se encontraba en el centro geométrico del consumo, mientras

que los consumidores crecían a su alrededor.

Sin embargo, se tenían restricciones tecnológicas de los generadores eléctricos de

corriente continua y su transporte máximo por la baja tensión, que era de 30 a 57

kilómetros.

Con el tiempo, la generación eléctrica se estructuró como se conoce hoy en día, es decir,

con corriente alterna y transformadores, lo que permite llevar la energía eléctrica

prácticamente a cualquier punto alejado del centro de generación.




Bajo este escenario, se perdió el concepto de Generación Centralizada, ya que las

grandes centrales se encuentran en lugares distantes de las zonas de consumo, pero cerca

del suministro del combustible y el agua.

En los años setentas, factores energéticos (crisis petrolera), ecológicos (cambio

climático) y de demanda eléctrica (alta tasa de crecimiento) a nivel mundial, plantearon

la necesidad de alternativas tecnológicas para asegurar, por un lado, el suministro

oportuno y de calidad de la energía eléctrica y, por el otro, el ahorro y el uso eficiente de

los recursos naturales.

Una de estas alternativas tecnológicas es generar la energía eléctrica lo más cerca

posible al lugar del consumo, precisamente como se hacía en los albores de la industria

eléctrica, incorporando ahora las ventajas de la tecnología moderna y el respaldo

eléctrico de la red del sistema eléctrico, para compensar cualquier requerimiento

adicional de compra o venta de energía eléctrica.

A esta modalidad de generación eléctrica se le conoce como Generación In-Situ,

Generación Dispersa, o más cotidianamente, Generación Distribuida.

Introducción a los generadores. “texto”

www.camaraconstruccionquito.ec/index.php?option...es




2.2 Generadores Primarios.

Estos generadores se caracterizan por convertir en energía eléctrica la energía que

proviene de otra naturaleza, una batería o pila eléctrica. Se indican de modo esquemático

la energía de partida y el proceso físico de conversión.

Se ha considerado en todos los casos conversiones directas de energía.

Por ejemplo, el hidrógeno posee energía química y puede ser convertida directamente en

una corriente eléctrica en una pila de combustible.

También sería su combustión con oxígeno para liberar energía térmica, que podría

expansionar un gas obteniendo así energía mecánica que haría girar un alternador para,

por inducción magnética, obtener finalmente la corriente deseada.

En la mayoría de los casos, el rendimiento de la transformación es tan bajo que es

preferible hacerlo en varias etapas.

Por ejemplo, convertir la energía nuclear en energía térmica, posteriormente en energía

mecánica de un gas a gran presión que hace girar una turbina a gran velocidad, para

finalmente, por inducción electromagnética obtener una corriente alterna en un

alternador, el generador eléctrico más importante desde un punto de vista práctico como

fuente de electricidad para casi todos los usos de ahora.




Gráfico 21 - 2.2 Generador primario

2.2 Generador Primario. “texto”


2.3 Generadores Ideales.

Un generador se considera ideal cuando carece de resistencia interna, o lo que es lo

mismo, su resistencia interna (que nunca es nula) se considera nula o despreciable.

Desde el punto de vista teórico (teoría de circuitos) se distinguen dos tipos de

generadores ideales:

Generador de voltaje o tensión: un generador de voltaje ideal mantiene un voltaje

fijo entre sus terminales con independencia de la resistencia de la carga, Rc, que

pueda estar conectada entre ellos.




Gráfico 22 - 2.3 (a) Generador de tensión ideal E= I x Rc

Generador de corriente o intensidad: un generador de corriente ideal mantiene una

corriente constante por el circuito externo con independencia de la resistencia de la carga

que pueda estar conectada entre ellos.

En la Figura 2.3 (a) se ve el circuito más simple posible, constituido por un generador de

tensión constante E conectada a una carga Rc y en donde se cumpliría la ecuación:

Gráfico 23 - 2.3 (b) E= I x (Rc+Ri)

El generador descrito no tiene existencia real en la práctica, ya que siempre posee lo que,

convencionalmente, se ha dado en llamar resistencia interna, que aunque no es realmente

una resistencia, en la mayoría de los casos se comporta como tal.




En el grafico 23 - 2.3 (b) se puede ver el mismo circuito anterior, pero donde la

resistencia interna del generador viene representada por una resistencia Ri, en serie con

el generador, con lo que la ecuación anterior se transforma en:

Así, un generador real puede considerarse en muchos casos como un generador ideal de

tensión con una resistencia interna en serie, o bien como un generador ideal de

intensidad en paralelo con una resistencia.

2.3 Generador Ideal. “texto”

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/iesbahiadecadiz/pdf/electr/cesarsanchez

/modulo8/tema3.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctrico

2.4 Sistema de Generación Corriente Eléctrica.

2.4.1 Generación de energía eléctrica.

En general, la generación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de

energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la

generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que




ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del

sistema de suministro eléctrico.

Desde que Nicolás Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los

alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la

energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la

construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas

redes de transporte y sistemas de distribución.

Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el

planeta.

Así, los países industrializados o del Primer mundo son grandes consumidores de

energía eléctrica, mientras que los países del llamado tercer mundo apenas disfrutan de

sus ventajas.

La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo

largo del día.

Esta variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias

existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología extremas de

frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo de

calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del

día en que se considera la demanda.

La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que

aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada.

Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la

misma central o en centrales reservadas para estos períodos.

En general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en el que

está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica, de valle

la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los




combustibles fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es

necesario).

Corriente de Energía.

Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se

clasifican en termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas, nucleares y solares

termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las corrientes de los ríos o del mar:

mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas.

La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los dos

primeros tipos de centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas,

tienen en común el elemento generador, constituido por un alternador, movido mediante

una turbina que será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.

Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas eléctricas consideran

que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, WN, asequibles y renovables

de generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio

de mentalidad.

2.4 Generación de energía Eléctrica “texto”

http://es.wikipedia.org/wiki/Generaci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica




2.5 Fuerza Electromotriz de un Generador.

El trabajo realizado para mover la carga eléctrica recibe el nombre de fuerza

electromotriz (fem).

La fem es el trabajo que tiene que realizar el generador para que se muevan las cargas

del circuito. Sea q la cantidad de carga que pasa por cualquier sección del circuito en un

intervalo de tiempo determinado, y T el trabajo realizado por el generador; la fem viene

dada por:

E =

La unidad de fem es el voltio:

V =

No hay que confundir el concepto fem con el de diferencia de potencial. La fem es la

causa del movimiento de las cargas dentro del propio generador, mientras que la

diferencia de potencial es la causa del movimiento de las cargas en el resto del circuito.

Por tanto, un generador o fuente de fem es un dispositivo que transforma energía

eléctrica.




Está se presenta manteniendo constante una diferencia de potencial entre los bornes del

generador. Esta diferencia se denomina tensión, se simboliza por U.

La corriente eléctrica.

En un conductor metálico aislado como, por ejemplo, un trozo de cobre, los electrones

más externos de cada átomo se mueven libremente por el metal, es decir, no tienen una

dirección privilegiada.

Pero si los extremos de ese trozo de cobre los conectamos a una pila eléctrica, aparece

un campo eléctrico en su interior y dichos electrones se mueven en la dirección del

campo en el sentido de menor a mayor potencial.

Los efectos de la corriente eléctrica son:

Efecto calorífico, por el paso de corriente.

Luminoso, por el paso de gases y semiconductores.

Químico, por el paso de disoluciones conductoras.

Fisiológico, que afecta a hombres y animales.




2.5 Fuerza Electromotriz de un Generador “texto”

http://www.slideshare.net/MNG7/fuerza-electromotriz-9131145

2.6 Montaje de un Generador.

2.6.1 Cimentación y Anclaje.

El proceso de montaje de la turbina axial se inicia con la cimentación de la turbina, esta

cimentación debe realizarse considerando las fuerzas producidas durante el

funcionamiento a plena carga, para ello tienen que estar óptimamente anclados tanto el

bastidor de la turbina o espiral, así como también el tubo de succión.

La turbina cuya carcasa tiene forma de espiral está provista de apoyos para el anclaje en

el piso, estos apoyos tienen agujeros para pernos de ¾ de pulgada que van asegurados al

piso, en estos pernos se asegura la carcasa, previa cimentación. Para la cimentación se

utiliza concreto armado.

Una forma práctica de realizar la cimentación de la turbina es la siguiente:

Cuando se encuentra preparada la estructura para el vaciado del concreto, colocar la

carcasa con sus pernos de anclaje puestos, luego vaciar el concreto, teniendo cuidado de

no moverla del lugar, para ello tiene que estar muy asegurada.




2.6.2 Nivelado.

La nivelación de la turbina se inicia durante la cimentación y anclaje, antes del vaciado

del concreto, con ayuda de un tecle o elemento de izaje se proceda a nivelar la carcasa y

luego se asegura para que durante el proceso de vaciado del concreto no pueda moverse

ni desnivelarse.

Si es que por alguna razón después de que el concreto adquiere su dureza (seca

completamente) la turbina sufre algún pequeño desnivel, este se corrige colocando

laminas de bronce o acero “lainas”, según sea necesario hasta que el equipo esté

completamente nivelado.

Una vez terminada la nivelación se procede a fijar la carcasa al piso utilizando los

pernos anclados al concreto y dándole el ajuste necesario a sus respectivas tuercas.

Paralelamente a la instalación de la carcasa se realiza la cimentación de la base del

generador que se acopla a la carcasa mediante pernos, y va apoyada sobre un muro de

concreto.

Gráfico 24 - 2.6.2 Montaje de un generador




Gráfico 25 - 2.6.2 Nivelado.

Nivelación y cimentación de carcasa de turbina axial.

La carcasa instalada sirve de guía para colocar el tubo de succión, este tubo de succión

cuenta con una brida que se acopla a la brida de la cubierta del rodete (zona de rotación)

ubicada en la parte inferior de la carcasa, entre las bridas se coloca una empaquetadura

de caucho con alma de lona de 3 mm de espesor mínimo. En la grafica, se puede

apreciar el tubo de succión acoplado a la carcasa de la turbina.

A continuación del tubo de succión se construye el canal de descarga que es de forma

rectangular y permite la conducción del agua desde la descarga de la turbina en la casa

de máquinas hacia el río




Gráfico 26 - 2.6.3 Tubo de succión acoplado a la carcasa de turbina axial

A continuación del tubo de succión se construye el canal de descarga que es de forma

rectangular y permite la conducción del agua desde la descarga de la turbina en la casa

de máquinas hacia el río

Acople turbina – Tubería de Presión (Válvula - Unión dresser)

La unión de la turbina con la tubería de presión es mediante una junta de montaje, o

junta de dilatación (unión dresser) por dos razones importantes:

• Para facilitar el montaje y desmontaje de la turbina.

• Para absorber las deformaciones de dilatación producidas por el cambio de

temperatura.




La unión dresser también absorbe pequeños des alineamiento que pueden existir entre la

turbina y la tubería de presión.

Adicionalmente es necesario colocar una válvula para el control del agua de ingreso a la

turbina y se instala inmediatamente antes de la unión dresser (aguas arriba) con la

finalidad de facilitar manipulaciones en la turbina (desmontaje) con la válvula cerrada.

La válvula para esta turbina se ha construido del tipo compuerta pero se puede optar por

colocar otro tipo de válvula para el control del agua como puede ser la válvula del tipo

mariposa.

Para realizar el montaje de la unión dresser y la válvula hay que ubicarlas en dirección

de la tubería de presión y turbina, para ello hay que contar con un tecle para sostener a

cada una de las piezas.

Una vez alineadas las partes (formando un solo eje), se procede a colocar los pernos para

unirlas mediante sus respectivas bridas, utilizando empaquetaduras de caucho con alma

de lona de 6 mm de espesor entre brida y brida.

Para obtener mejores resultado de alineamiento entre la turbina y la tubería de presión se

puede iniciar primeramente con la ubicación de la turbina (Cimentación y anclaje de

esta), luego alinear la tubería con respecto a la turbina con la unión dresser y válvula

montadas, o se puede instalar turbina y tubería en forma conjunta, haciendo primero la

nivelación y alineamiento y luego asegurar colocando concreto a la turbina en la base y a

la tubería de preferencia en el cambio de dirección (codo).

2.6.3 Instalación de Rodete y Accesorios en los Apoyos.

Después de haber instalado la carcasa de la turbina hay que dejar que seque el concreto

de preferencia por el lapso de 8 días, luego se procede a realizar el ensamble de los

componentes de la turbina, primero se instalan los alabes directrices que en conjunto




forman una pieza móvil (se ha construido con esa característica con la finalidad de un

fácil montaje y desmontaje). El acople de esta pieza a la carcasa se realiza mediante

pernos y silicona como “sellante”.

El rodete va ensamblado en el extremo inferior del eje, asegurado con una chaveta

cuadrada, estando el eje apoyado sobre dos rodamientos que soportan esfuerzos radiales

y axiales

Para la transmisión de movimiento y potencia, en este caso, se esta utilizando una

transmisión flexible de fajas y poleas. La polea motriz va instalada en el eje entre los dos

apoyos (rodamientos), cuya instalación se asegura con una chaveta cuadrada y la polea

cuenta con un cono de ajuste para facilitar el ensamble.

La secuencia de ensamble de los componentes que van en el eje es la siguiente:

El rodete

Cono de ingreso

Apoyo de prensa estopa

Prensa estopa

Apoyo de rodamiento inferior

Rodamiento inferior (incluye caja o chumacera)

Polea motriz

Apoyo de rodamiento superior (voladizo)

Rodamiento superior (incluye chumacera)




Cada una de estas piezas se ensamblan en la posición adecuada tal como lo indican los

planos, teniendo presente que el eje gire libremente (sin ajustes ni rozamientos).

El ajuste de los rodamientos al eje es por manguito de fijación, el cual facilita el

ensamble. Antes de dar el ajuste al manguito se debe verificar la perpendicularidad del

eje y la correcta posición de los otros componentes, luego se procede al ajuste de las

tuercas de los manguitos de los rodamientos superior e inferior.

Al mismo tiempo se aseguran las chumaceras a sus respectivos apoyos, con sus

correspondientes pernos.

Para el ajuste de la tuerca de los manguitos hay que utilizar una llave especial

recomendada por los fabricantes de rodamientos para evitar roturas y/o daños.

El ajuste de la prensa estopa se regula de acuerdo a las fugas de agua, teniendo presente

de mantener siempre a la cinta grafitada en contacto con agua (debe existir una mínima

fuga de agua hacia el exterior) para que actúe como refrigerante y evitar el

calentamiento de la cinta grafitada y por consiguiente del eje.

El eje y los accesorios ensamblados en este, forman un solo conjunto que facilitan el

montaje y desmontaje.

2.6.4 Instalación del Generador.

La instalación o montaje del generador se realiza sobre la base preparada previamente

para éste, junto con la carcasa de la turbina. Para facilitar el desplazamiento del

generador (templado de las fajas) se utiliza una plancha de acero con agujeros

perforados de acuerdo a las dimensiones del generador.




2.6.5 Templado de fajas.

En el caso de que la transmisión sea por poleas y fajas, el ajuste se realiza mediante

templadores dándole el ajuste necesario y luego se asegura la plancha base del generador

a la estructura cimentada.

2.6.6 Pruebas antes de la puesta en marcha.

Después de haber realizado el montaje de la turbina y generador, y antes de proceder a

iniciar el funcionamiento, se realizan algunas pruebas o verificaciones con la finalidad

de ver la sensibilidad del conjunto, detectar algunos sonidos raros, o algunos

inconvenientes que puedan presentarse, para ello hay que hacer girar al eje y su conjunto

manualmente unos minutos y analizar minuciosa y detenidamente las cosas extrañas que

puedan suceder.

Una vez verificado que no hay inconvenientes, abrir parcialmente la válvula de control

del agua y hacer funcionar por unos minutos, en este lapso de tiempo también estar

pendiente de las cosas que puedan ocurrir, percibir si existen algunos sonidos

inadecuados, verificar temperatura de los rodamientos, verificar las fugas de agua, o algo

imprevisto que se pueda presentar para su corrección inmediata.

Finalmente después de realizar todas las correcciones necesarias si es que las hay, poner

en funcionamiento los equipos.




2.6.7 Recomendaciones.

Para ajustar las chavetas de poleas y rodete, usar siempre prisioneros, mas no

otro tipo de pernos u tornillos.

Los rodamientos deben estar perfectamente alineados para facilitar la libre

rotación del eje.

Para sellar las partes, de preferencia usar silicona y para las uniones bridadas

usar empaquetaduras de jebe con alma de lona de espesor 6 mm.

2.6 Montaje de un generador. “texto”

http://practicalaction.org/docs/consulting/guia%20de%20montaje.pdf

RESUMEN

La energía eléctrica se produce en los aparatos llamados generadores o alternadores si estos son de

corriente alterna, en cambio reciben el nombre de dinamo encaso de ser de corriente continua, un

generador consta, en su forma más simple de: Una espira que gira impulsada por algún medio externo.

A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o

dínamo, el generador produce electricidad cuando está girando.




CAPITULO III

3. TRANSFORMADORES.

3.1 Introducción a los Transformadores.

El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto

nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción

electromagnética.

Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí

eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material

ferro magnético.

La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se

establece en el núcleo.

Un transformador está compuesto por un núcleo de hierro con dos arrollamientos o

devanados separados y aislados entre sí, denominados primarios y secundarios.




Gráfico 27 - 3.1 Diagrama de un Transformador

Al conectar el devanado primario a una corriente alterna monofásica, se establece un

flujo magnético alterno dentro del núcleo. Este flujo atraviesa el devanado secundario

induciendo una fuerza electromotriz en el devanado secundario. A su vez, al circular

corriente alterna en el secundario, se contrarresta el flujo magnético, induciendo sobre el

primario una fuerza contra electromotriz.

Desde el punto de vista energético, un transformador convierte energía eléctrica en

magnética en el primario, y en el secundario convierte energía magnética en eléctrica.

El primario se comporta como un receptor y el secundario como un generador. Como el

flujo circulando por el núcleo en único, las tensiones del primario y secundario (fuerza

contra electromotriz y electromotriz respectivamente) son proporcionales al número de

vueltas da cada arrollamiento:

V= −N

V = −N




Despejando obtenemos:

= = m

Donde:

V y V son las tensiones en el primario y secundario.

N y N son el número de vueltas en el primario y secundario.

A la relación entre el número de vueltas en el primario y el secundario la llamamos

relación de transformación, y la representamos con la letra m.

Si el transformador fuese ideal y no tuviese pérdidas, la potencia eléctrica consumida en

el primario sería igual a la generada en el secundario, y puesto que el flujo magnético y

las corrientes están en fase = = (ósea, que se mantiene el desfase):

P= P = V. I. cos = V . I . cos

Por tanto:

= = m =

De esta fórmula deducimos que si el transformador es reductor, es decir que reduce la

tensión, la corriente aumenta, y si es elevador, la tensión aumenta y la corriente

disminuye.




3.1 Introducción a los Transformadores “texto”

http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador

3.2 Relación de Transformación.

La relación existente entre el número de espiras del primario y del secundario de un

transformador, determinará el valor de la f.e.m. inducida sobre su circuito secundario.

Un transformador que posea en su secundario mayor número de espiras que las del

primario, inducirá sobre aquel una tensión mayor que la aplicada. A la inversa, un

secundario con menor número de espiras que las del primario generará una tensión

menor que la del primario.

La relación de transformación nos indica el aumento ó decremento que sufre el valor de

la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, por cada

voltio de entrada cuántos voltios hay en la salida del transformador.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (E), la aplicada al devanado primario

y la fuerza electromotriz inducida (E ), la obtenida en el secundario, es directamente

proporcional al número de espiras de los devanados primario (N) y secundario (N ).

=




La razón de la transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado

secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de

vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de

tensión.

= = = m

Donde:

V: Es la tensión en el devanado primario ó tensión de entrada.

V : Es la tensión en el devanado secundario ó tensión de salida.

I: Es la corriente en el devanado primario ó corriente de entrada.

I : Es la corriente en el devanado secundario ó corriente de salida.

UNIDAD ACADEMICA DE INGENIERIA DE

“ESTUDIO, DISEÑO ELÉCTRICO, CABINA DE TRANSFORMACIÓN Y GENERACIÓN PARA EL PROYECTO DEL NUEVO EDIFICIO DE LA UNIDAD ACADEMICA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y ELÉCTRICA”Tnlg. Diego José Carabajo Vallejo

Esta particularidad se utiliza en la

efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las

pérdidas por el efecto Joule

Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del

primario, al aplicar una tensión alterna de 230

voltios en el secundario

espiras).

A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le

llama relación de vueltas del transformador o relación de transformación.

Ahora bien, como la

transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la

fuerza electromotriz por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el

caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10

secundario será de solo 0,1 amperios (u

UNIVERSIDAD CATÓ


“ESTUDIO, DISEÑO ELÉCTRICO, CABINA DE TRANSFORMACIÓN Y GENERACIÓN PARA EL PROYECTO DEL NUEVO EDIFICIO DE LA UNIDAD ACADEMICA DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y ELÉCTRICA” Tnlg. Diego José Carabajo Vallejo

Gráfico 28 - 3.2 Relación de transformación

Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica


efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.

i el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del

primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen 23.000

voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de



Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un


or la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el

caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10

secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).

ATÓLICA DE CUENCA

SISTEMAS Y ELÉCTRICA

63 “ESTUDIO, DISEÑO ELÉCTRICO, CABINA DE TRANSFORMACIÓN Y GENERACIÓN PARA EL PROYECTO DEL NUEVO EDIFICIO

eléctrica: al poder


i el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del

en el primario, se obtienen 23.000

(una relación 100 veces superior, como lo es la relación de



aplicada en el primario, en caso de un


or la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el

caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10 amperios, la del




3.2 Relación de Transformación “texto”

http://www.buenastareas.com/ensayos/Transformador/1784703.html

3.3 Tipos de Transformadores.

Diferentes tipos de Transformadores.

3.3.1 Transformador de Potencia.

Se utilizan para subtransmisión y transmisión de energía en alta y baja tensión. Son de

aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes

usuarios.

Características Generales:

Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20MVA en tensiones de 13.2,

33, 66, y 132 KV. Y frecuencias de 50 y 60 HZ.




Gráfico 29 - 3.3 Vista de un transformador de potencia

3.3.2 Transformador de Distribución.

Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de

potencias iguales o inferiores a 500 KVA y de tensiones iguales o inferiores a 67000V,

tanto monofásicos como trifásicos.

Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes,

algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18kV, se

construyen para montaje en estaciones o en plataformas.

Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes

públicos, talleres y centros comerciales.

Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media

tensión. Son de aplicación en zona súrbanas, industrias, minería, explotaciones

petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización

intensiva de energía eléctrica.




Características Generales:

Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones

primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35kV.

Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del

cliente. Se proveen en frecuencias de 50 - 60Hz. La variación de tensión, se realiza

mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga.

Gráfico 30 - 3.4 Transformador de distribución




3.3 Tipos de Transformadores “texto”

http://www.posgradofadu.com.ar/archivos/biblio_doc/a5_1-electr-06-

instalaciones_equipamiento.pdf

3.4 Transformadores según sus aplicaciones.

3.4.1 Transformador elevador/reductor de tensión.

Son empleados por empresas transportadoras eléctricas en las subestaciones de la red de

transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule.

Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energía eléctrica a

tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones

para adaptarlas a las de utilización.



Un transformador con

3.4.2 Transformadores elevadores

Este tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensión de

salida con respecto a la tensión de entrada. Esto quiere decir que la relación de

transformación de estos transformadores es

3.4.3 Transformadores variables

También llamados "Variacs", toman una línea de tensión fija (en la entrada) y proveen

de tensión de salida variable ajustable, dentro de dos valores.

UNIVERSIDAD CATÓ



Gráfico 31 - 3.5 Transformador elevador

Un transformador con PCB, como refrigerante en plena calle.

Transformadores elevadores.



transformación de estos transformadores es menor a uno.

Transformadores variables.


de tensión de salida variable ajustable, dentro de dos valores.

ATÓLICA DE CUENCA



plena calle.







3.4.4 Transformador de aislamiento.

Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que

consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1.

Se utiliza principalmente como medida de protección, en equipos que trabajan

directamente con la tensión de red. También para acoplar señales procedentes de

sensores lejanos, en resistencias insanias, en equipos de electro medicina y allí donde se

necesitan tensiones flotantes entre sí.

3.4.5 Transformador de alimentación.

Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias

para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible que corta su circuito

primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste

se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. Estos

fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el

transformador.



Gráfico 32

3.4.6 Transformador trifásico

Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de

estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o delta

ellas: ∆-∆, ∆-Y, Y-∆ y Y

pasar de ∆ a Y o viceversa, las tensiones de fase var

3.4.7 Transformador de pulsos

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja

destinado a funcionar en régimen de pulsos y además de muy versátil utilidad en cuanto

al control de tensión 220 V.

UNIVERSIDAD CATÓ



32 - 3.6 Transformador trifásico. Conexión estrella-triángulo.

Transformador trifásico.


(con hilo de neutro o no) o delta -triángulo- (∆) y las combinaciones entre

∆ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al

pasar de ∆ a Y o viceversa, las tensiones de fase varían.

Transformador de pulsos.

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja


ntrol de tensión 220 V.

ATÓLICA DE CUENCA



triángulo.


(∆) y las combinaciones entre

Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja autoinducción)





3.4.8 Transformador de línea o Flyback.

Artículo principal: Transformador Flyback

Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC

(CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal.

Suelen ser pequeños y económicos.

Además suele proporcionar otras tensiones para el tubo (foco, filamento, etc.). Además

de poseer una respuesta en frecuencia más alta que muchos transformadores, tiene la

característica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus

diferentes arreglos entre sus bobinados secundarios.

3.4.9 Transformador diferencial de variación lineal.

El transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés) es un

tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. El

transformador posee tres bobinas dispuestas extremo con extremo alrededor de un tubo.

La bobina central es el devanado primario y las externas son los secundarios. Un centro

ferro magnético de forma cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea ser medida, se

desliza con respecto al eje del tubo.

Los LVDT son usados para la realimentación de posición en servomecanismos y para la

medición automática en herramientas y muchos otros usos industriales y científicos.




3.4.10 Transformador con diodo dividido.

Es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador para

proporcionar la tensión continua de MAT directamente al tubo.

Se llama diodo dividido porque está formado por varios diodos más pequeños repartidos

por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo sólo tiene que soportar

una tensión inversa relativamente baja.

La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicado.

3.4.11 Transformador de impedancia.

Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión

(tarjetas de red, teléfonos, etc.) y era imprescindible en los amplificadores de válvulas

para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces.

3.4.12 Estabilizador de tensión.

Es un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la tensión en el

primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de tensión en el secundario

quedan limitadas. Tenía una labor de protección de los equipos frente a fluctuaciones de

la red.




Este tipo de transformador ha caído en desuso con el desarrollo de los reguladores de

tensión electrónicos, debido a su volumen, peso, precio y baja eficiencia energética.

3.4.13 Transformador electrónico.

Está compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente

eléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drásticamente

su tamaño.

También pueden formar parte de circuitos más complejos que mantienen la tensión de

salida en un valor prefijado sin importar la variación en la entrada, llamados fuente

conmutada.

3.4.14 Transformador de frecuencia variable.

Son pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda de

audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos

electrónicos para comunicaciones, medidas y control.




3.4.15 Transformadores de medida.

Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los

transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en

circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan

los circuitos de medida o de relés, permitiendo una mayor normalización en la

construcción de contadores, instrumentos y relés.

3.4 Transformadores según sus aplicaciones. “texto”


3.5 Transformadores según su construcción.

El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo

un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se

emplea habitualmente para convertir 220 V a 125 V y viceversa y en otras aplicaciones

similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvánico entre el

primario y el secundario.

El núcleo consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre

el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo




magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y

bajas pérdidas por corrientes de Foucault.

El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí

misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas

habituales.

Presenta pérdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado

puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus

pérdidas.

En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o

con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para

ajustar su inductancia.

Están provistos de núcleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha,

envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersión.

Para ciertas aplicaciones han aparecido en el mercado transformadores que no están

basados en el flujo magnético para transportar la energía entre el primario y el

secundario, sino que se emplean vibraciones mecánicas en un cristal piezoeléctrico.

Tienen la ventaja de ser muy planos y funcionar bien a frecuencias elevadas. Se usan en

algunos convertidores de tensión para alimentar los fluorescentes del backlight de

ordenadores portátiles.

3.5 Transformadores según su construcción. “texto”





3.6 Autotransformador.

El autotransformador puede ser considerado simultáneamente como un caso particular

del transformador o del bobinado con núcleo de hierro. Tiene un solo bobinado arrollado

sobre el núcleo, pero dispone de cuatro bornes, dos para cada circuito, y por ello

presenta puntos en común con el transformador.

En realidad, lo que conviene es estudiarlo independientemente, pero utilizando las leyes

que ya vimos para los otros dos casos, pues así se simplifica notablemente el proceso

teórico.

En la práctica se emplean los autotransformadores en algunos casos en los que presenta

ventajas económicas, sea por su menor costo o su mayor eficiencia. Pero esos casos

están limitados a ciertos valores de la relación de transformación, como se verá en

seguida.

No obstante, es tan común que se presente el uso de relaciones de transformación

próximas a la unidad, que corresponde dar a los autotransformadores la importancia que

tienen, por haberla adquirido en la práctica de su gran difusión.

Para estudiar su funcionamiento, haremos como con los transformadores, es decir,

primero consideraremos el principio en que se basan, desde el punto de vista

electromagnético, para obtener las relaciones entre las tensiones y las corrientes de sus

secciones, ya que no se puede hablar de bobinados en plural.

Luego veremos el diagrama vectorial, muy parecido al de transformadores, pero con

diferencias que lo distinguen netamente. Y, también, haremos un estudio comparativo

entre el autotransformador y el transformador de iguales condiciones de servicio.

La figura siguiente nos muestra un esquema del autotransformador. Consta de un

bobinado de extremos A y D, al cual se le ha hecho una derivación en el punto

intermedio B. Por ahora llamaremos primario a la sección completa A D y secundario a



la porción B D, pero en la práctica puede ser a la inversa, cuando se desea elevar la

tensión primaria.

La tensión de la red primaria, a la cual se conectará el autotransformador, es V1,

aplicada a los puntos A y D. Como toda bobina con núcleo de hierro, en cuanto se aplica

esa tensión circula una corriente que hemos llamado de vacío en la teoría anterior.

Sabemos también, que esa corriente de vacío está formada por dos componentes; una

parte es la corriente magnetizante, que está atrasada 90° respecto de la tensión, y otra

parte que está en fase, y es la que cubre las pérdidas en el hierro, cuyo monto se

encuentra multiplicando esa parte de la corriente de vacío, por la tensión aplicada.

Llamamos a la corriente total de vacío I0, como lo hemos hecho en otras oportunidades.

UNIVERSIDAD CATÓ



n B D, pero en la práctica puede ser a la inversa, cuando se desea elevar la

Gráfico 33 - Diagrama de un Autotransformador







cuentra multiplicando esa parte de la corriente de vacío, por la tensión aplicada.


ATÓLICA DE CUENCA



n B D, pero en la práctica puede ser a la inversa, cuando se desea elevar la







cuentra multiplicando esa parte de la corriente de vacío, por la tensión aplicada.





3.6 Autotransformador. “texto”

http://garaje.ya.com/migotera/autotransformador.htm

Maquinas Eléctricas “Transformador”

RESUMEN

En este capítulo se tiene en cuenta brevemente los tipos de transformadores ya sean de distribución,

elevadores ya que el mismo es un dispositivo para convertir energía eléctrica de un nivel de voltaje a

energía eléctrica de otro nivel de voltaje mediante la acción de un campo magnético. El transformador

cumple un papel de extrema importancia en la vida moderna, pues posibilita la transmisión económica de

energía eléctrica a largas distancias.

CAPITULO IV

4. CIRCUITO DE TOMACORRIENTES




4.1 Introducción.

Se denomina tomacorriente a la pieza cuya función es establecer una conexión eléctrica

segura con un enchufe macho de función complementaria.

El tomacorriente o toma de corriente generalmente se sitúa en la pared, ya sea colocado

de forma superficial (enchufe de superficie) o empotrado en la pared montado en una

caja (enchufe o tomacorriente empotrado), siendo éste el más común.

Constan, como mínimo, de dos piezas metálicas que reciben a su homóloga macho para

permitir la circulación de la corriente eléctrica. Estas piezas metálicas quedan fijadas a la

red eléctrica por tornillos o, actualmente con mayor frecuencia, por medio de unas

pletinas plásticas que, al ser empujadas, permiten la entrada del hilo conductor y al dejar

de ejercer presión sobre ellas, unas chapas apresan el hilo, impidiendo su salida.

4.1 Introducción a los Tomacorrientes. “texto”

Seminario instalaciones eléctricas generales Ing. Juan Carlos Cobos.

4.2 Circuitos de Fuerza.

Son los circuitos destinados a la alimentación de cargas individuales iguales o mayores a

2000 vatios.




4.3 Clasificación.

Los circuitos derivados que se utilizan para alimentar las cargas de fuerza, se clasifican

en dos grupos:

4.3.1 Circuitos de fuerza 127V.

Son los circuitos destinados a la alimentación de artefactos, electrodomésticos y aparatos

eléctricos de pequeñas potencias.

Circuito que alimentan equipos de uso domestico, tales como: cocinas eléctricas,

calentadores eléctricos (calefones, duchas, estufas), etc.

Estas cargas deben alimentar con circuitos derivados individuales.

Los conductores que alimentan una carga individual, debería tener una capacidad de

conducción permanente no menor del 125% de la corriente nominal de la carga.

La demanda máxima prevista en este tipo de circuitos no deberá exceder de 3000 vatios.

La sección mínima de los conductores de estos circuitos no deberá ser menor que la

correspondiente al N° 12 AWG de cobre (4mm).

Para toda la longitud del circuito, la magnitud de la caída de tensión no deberá exceder

del 3% de la tensión nominal de alimentación.




Los tomacorrientes se denominan como polarizados y no polarizados, estos son los más

utilizados en una instalación normal, aunque para proteger todos los aparatos conectados

lo ideal es que se coloquen tomacorrientes polarizados.

a ) Tomacorriente polarizado.

Este tomacorriente se caracteriza por tener tres puntos de conexión, el de fase, vivo o

positivo, el neutro o negativo y el de tierra física, es muy importante el uso de estos

tomacorrientes. A la derecha un ejemplo de la espiga que se utiliza.

Gráfico 34 - 4.3 (a) Tomacorriente polarizado

b ) Tomacorriente no polarizado.

Este tomacorriente únicamente tiene 2 puntos de conexión, el de fase, vivo o positivo y

el neutro o negativo; este tipo de tomacorriente no es recomendable para aparatos que




necesiten una protección adecuada contra sobrecargas y descargas atmosféricas. A la

derecha un ejemplo de la espiga que se utiliza.

Gráfico 35 - 4.3 (b) Tomacorriente no polarizado

4.3 Tipos de Tomacorrientes. “texto”


4.4 Tipos de Tomacorrientes.

Cuando la electricidad llegó a los entornos domésticos era principalmente para la

iluminación, sin embargo, cuando esto resultó una alternativa viable a los otros medios

de calefacción y además del desarrollo de aparatos (utensilios, electrodomésticos..) que

ahorran trabajo, fue necesario un medio de conexión al suministro diferente a la toma de

luz. En los años 20 apareció el enchufe de dos púas.




En esa época, algunas compañías eléctricas operaban con sistemas de tarifación

divididos donde el coste de la electricidad para la luz era más bajo que para otras cosas,

lo cual llevó a que los aparatos de bajo voltaje (como los aspiradores, secadores de

pelo..) fuesen conectados a la toma de luz.

Como creció la necesidad de instalaciones más seguras, surgieron las tomas de corriente

de 3 pines. El tercer pin de la toma era un pin de tierra, que se conectaba efectivamente

en tierra, siendo este del mismo potencial que la red de suministro neutra. La idea detrás

de todo esto era que en caso de un cortocircuito en tierra, el fusible se fundiese y de este

modo se desconectase del suministro.

La razón por la que ahora estamos invadidos por no menos de 13 tipos diferentes de

enchufes y tomas de corriente de pared es porque la mayoría de países prefieren

desarrollar su propio enchufe en vez de adoptar el estándar americano. Además, los

enchufes y clavijas no suelen ser compatibles lo cual hace necesario reemplazar el

enchufe cuando compras aparatos en el extranjero.

Tipo B




Tipo C

Tipo D

Tipo E

Tipo F




Tipo G

Tipo H

Tipo I

Tipo J




Tipo K

Tipo L

Tipo M

Gráfico 36 - 4.4 Diferentes tipos de Tomacorrientes






4.5 Circuito de fuerza 220V.

Europa y la mayor parte de otros países en el mundo usan un voltaje que es el doble que

el de EE.UU. Está entre 220 y 240 voltios, mientras que en Japón y en la mayor parte del

continente americano el voltaje está entre 100 y 127 voltios.

El sistema de generación de electricidad de corriente alterna fue inventado en el siglo

diecinueve por Nicola Tesla. Después de cuidadosos cálculos y muchas pruebas,

averiguó que 60 Hz (Hertz, ciclos por segundo) era la mejor frecuencia para la corriente

alterna. Por su parte prefirió 240 voltios, mientras que Thomas Edison, cuya corriente

continua, era de 110 voltios.

Quizás Edison tenía un punto útil en el factor de seguridad del voltaje inferior, pero la

corriente continua no podía proporcionar la potencia necesaria con una larga distancia

mientras que la corriente alterna si podía.

Cuando la empresa alemana AEG construyó al primer generador europeo, sus ingenieros

decidieron fijar la frecuencia en 50 Hz, porque el número 60 no encajó la secuencia de

unidad métrica estándar (1, 2, 5).

En aquel tiempo, AEG tenía el monopolio y extendió al resto del continente su

frecuencia. En Gran Bretaña, diferentes frecuencias proliferaron, y sólo después de la

segunda Guerra Mundial el estándar de 50 ciclos fue definitivamente establecido. Un

error grande, pese a todo.

Los 50 Hz son el 20 % menos eficaz en la generación, además el 10-15 % menos

eficiente en la transmisión, se requieren hasta un 30 % más de cable y materiales

magnéticos en la construcción de transformador.




Los Motores eléctricos son mucho menos eficientes en la frecuencia inferior, y también

deben ser construidos más robustos para paliar las pérdidas eléctricas y el calor

suplementario generado. Hoy, sólo un puñado de países (Perú, Ecuador, Guyana,

Filipinas y Corea del Sur) siguen el consejo de Tesla y usa la frecuencia de 60 Hz juntos

con un voltaje de 220-240 V.

Al principio Europa tenía un voltaje de 110 V también, como Japón y EE.UU. Se

consideró necesario aumentar el voltaje para conseguir más potencia con menos

pérdidas.

Con el tiempo EE.UU también quisieron cambiarse, pero debido al elevado coste para

sustituir todas las instalaciones eléctricas, decidieron no hacerlo. Pensemos que en los

años 50 y 60, una casa media estadounidense ya tenía un refrigerador, una lavadora, etc.,

en Europa todavía no

El resultado final es que ahora, los EE.UU parecen no haber evolucionado desde los

años 60, y todavía se enfrentan con problemas como las bombillas que queman más

rápidamente cuando mas cerca están del transformador (debido a que les llega un alto

voltaje).

Actualmente en todos los nuevos edificios americanos están poniendo enchufes de 230

V y conectando electrodomésticos, como hornos, a 230 voltios. Los americanos que

tienen aparatos europeos, ya pueden conectarlo a estas salidas.


http://www.otae.com/enchufes/mapamon.htm





RESUMEN

En el capítulo cuarto se considera en circuito de tomacorrientes en 127V y 220V estos llamados a su vez

circuitos de fuerza utilizados en nuestro medio tomando en cuenta varios tipos, modelos, marcas,

utilizados a nivel mundial.

La razón por la que tenemos diferentes tipos de enchufes y tomas de corriente de pared es porque la

mayoría de países prefieren desarrollar su propio enchufe en vez de adoptar el estándar americano.

Además, los enchufes y clavijas no suelen ser compatibles lo cual hace necesario reemplazar el enchufe

cuando compras aparatos en el extranjero.

CAPITULO V

5. CIRCUITO DE ILUMINACIÓN.

5.1 Introducción a la Iluminación.

La iluminación laboral es uno de los factores ambientales, que tiene como principal

finalidad el facilitar la visualización de las cosas dentro de un contexto espacial, de

modo que el trabajo se pueda realizar en unas condiciones aceptables de eficacia,

comodidad y seguridad.

Logrando lo anterior, las consecuencias repercuten favorablemente sobre las personas,

reduciendo la fatiga, los índices de errores y accidentes.




Además que influye directamente en el aumento de la cantidad y calidad del trabajo. La

iluminación combinada con diferentes colores genera ambientes específicos, que según

la actividad realizada y la adecuada combinación, nos van a establecer ambientes

laborales más adecuados.

Los requerimientos en cuanto a los niveles de iluminación están determinados por las

exigencias específicas del puesto de trabajo en que se realice la medición, condiciones

visuales y edad del trabajador.

La iluminación defectuosa (exceso, defectos de calidad, intensidad, etc.) son factores de

cansancio visual y esfuerzo mental, así como generadora de accidentes, falta de

adaptación y de bienestar y bajos rendimientos.

Además, la iluminación insuficiente incrementa las alteraciones visuales debidas a los

vicios de refracción y la edad, pero no causa daño visual por sí misma.

5.1 Introducción a la Iluminación. “texto”

http://www.manceras.com.co/artiluminacion.pdf

5.2 La visión humana

Toda radiación electromagnética emitida o reflejada por cualquier cuerpo, cuyas

longitudes de onda estén comprendidas entre 380 y 780 nanómetros, es susceptible de




ser percibida como luz, siempre que su intensidad sea superior a unos valores mínimos

conocidos como umbrales absolutos de percepción visual.

Básicamente existen tres tipos de visión: Fotópica, escotópica y mesotópica.

5.2.1 Visión Fotópica.

Conocida también como diurna, está regulada por los conos y los bastones de la retina y

permite la percepción de las diferencias de luz y color. En este tipo de visión la máxima

sensibilidad se produce para longitudes de onda alrededor de 555 nanómetros

correspondiente al color amarillo-limón.

5.2.2 Visión Escotópica.

También conocida como nocturna, está regulada básicamente por los bastones de la

retina y posibilita la percepción de las diferencias de luminosidad pero no de los colores,

ya que por debajo de determinados niveles de luz, los conos de la retina permanecen

inactivos.

La máxima sensibilidad se desplaza hacia longitudes de onda menores (hacia color azul),

con longitudes de onda alrededor de 500 nanómetros.




5.2.3 Visión Mesotópica:

Es una visión entre la fotópica y la escotópica.

Estos aspectos relacionados con los tipos de visión toman una importancia significativa

a la hora de diseñar sistemas de iluminación o de señalización en condiciones visuales

extremas como, por ejemplo, en las pistas de aterrizaje, señalización marítima y aérea,

trabajo nocturno, trabajo con material fotosensible, etc.

5.1 La visión Humana. “texto”


5.3 La Luz.

La luz es una manifestación de energía que puede obtenerse calentando hasta la

incandescencia sólidos o gases. Puede definirse como la energía radiante que incide

sobre la retina del ojo humano produciendo la sensación visual.

La luz que llega a nuestros ojos y nos permite ver, es un pequeño conjunto de

radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda comprendidas entre los 380nm y

los 770nm.




5.3 La luz. “texto”


5.4 Factores objetivos del proceso visual.

Las investigaciones han demostrado que la visión depende de cuatro variables primarias,

asociadas al objeto visual:

Tamaño.

Luminancia.

Contraste de luminancia entre el objeto u sus alrededores.

Tiempo disponible para verlo.

5.4.1 Tamaño.

El tamaño del objeto es el factor que generalmente tiene más importancia en el proceso

visual.




Cuanto más grande es un objeto en relación con el ángulo visual (o ángulo subtendido

por el objeto desde el ojo) más rápido puede ser visto.

Gráfico 37 - 5.1 Tamaño visual

5.4.2 Luminancia.

Uno de los factores primordiales para la visibilidad es la iluminancia. La de un objeto

depende de la intensidad de la luz que incide sobre él y de la proporción de esta que se

refleja en dirección al ojo.

Una superficie blanca tendrá un brillo mucho mayor que la misma iluminación. Sin

embargo, añadiendo suficiente luz a una superficie oscura, es posible hacerla tan

brillante como una blanca.




Cuando más oscuro es un objeto o una labor visual, mas grande es la iluminación

necesaria para conseguir igual brillo, en circunstancias parecidas, para la misma

visibilidad.

5.4.3 Contraste.

Tan importante para la visión es el nivel general de la luminancia como el contraste de

luminancia o color entre el objeto visual y su fondo. La diferencia en el esfuerzo visual

requerido para leer las dos mitades de la tarjeta es una simple demostración de la

efectividad del contraste.

Gráfico 38 - 5.2 Vista de contraste

Los altos niveles de iluminación compensan parcialmente los contrastes de bajo brillo y

resultan de gran ayuda cuando no pueden evitarse las condiciones de eficiencia de

contraste.

5.4.4 Tiempo.

La visión no es un proceso instantáneo; requiere tiempo. De nuevo puede recurrirse a la

cámara fotográfica para ilustrarlo. Es posible tomar una fotografía con una luz muy




tenue si la exposición es suficientemente larga, pero para una exposición rápida es

necesaria emplear una gran cantidad de luz.

El ojo puede ver detalles muy pequeños con niveles bajos de iluminación, si se da un

tiempo suficiente y se presenta de la fatiga visual. Pero para una visión rápida se

requiere más luz.


5.5 Magnitudes luminosas fundamentales.

En luminotecnia interviene dos elementos básicos: la fuente productora de la luz y el

objeto o espacio a iluminar.

La razón es más simple de lo que parece. No toda la luz emitida por una fuente llega al

ojo y produce sensación luminosa, ni toda la energía que consume por ejemplo una

lámpara incandescente se convierte en luz. Todo esto se ha de evaluar de manera y para

ello definiremos nuevas magnitudes:

Flujo luminoso.

Rendimiento luminoso.

Cantidad de luz.

Intensidad luminosa.




Iluminancia.

Luminancia.

5.5.1 Flujo Luminoso

El Flujo Luminoso es la potencia (W) emitida en forma de radiación luminosa a la que el

ojo humano es sensible.

Su símbolo es y su unidad es el lumen (lm). A la relación entre vatios y lúmenes se le

llama equivalente luminoso de la energía y equivale a:

1 vatio-luz a 555 nm = 683 lm

Un ejemplo: si consideramos dos bombillas, una de 25 W y otra de 60 W.

Vemos que la de 60 W emite una luz más intensa que la otra.

Cuando hablamos de 25 W o 60 W nos referimos sólo a la potencia consumida por la

bombilla, de la cual solo una parte se convierte en luz visible, ese es el llamado flujo

luminoso.

Puede medirse en watts (W), pero parece más sencillo definir una nueva unidad, el

lumen, que tome como referencia la radiación visible.

Empíricamente se demuestra que a una radiación de 555 nm de 1 W de potencia emitida

por un cuerpo negro le corresponden 683 lúmenes.



Incandescente Standard de 100w

Fluorescente de 40w (blanco frio)

Mercurio de alta presión 400w

Halogenuros metálicos 400w

Sodio de alta presión Na 400w

Sodio a baja presión Na 180w

magnesio AG

5.5.2 Rendimiento Luminoso

El Rendimiento luminoso (η) de una fuente de luz es la relaci

emitido y la potencia consumida por dicha fuente. En unidades del

por vatio (lm/w).

Viene dado por la expresión:

UNIVERSIDAD CATÓ



Gráfico 39 - 5.3 Vista del flujo Luminoso

Tipo de Lámpara Flujo Luminoso

Incandescente Standard de 100w 1380

Fluorescente de 40w (blanco frio) 3200

Mercurio de alta presión 400w 23000

Halogenuros metálicos 400w 28000

Sodio de alta presión Na 400w 48000

Sodio a baja presión Na 180w 31500

magnesio AG-3 450000

Tabla 3 Flujo luminoso

endimiento Luminoso

El Rendimiento luminoso (η) de una fuente de luz es la relación entre el

emitido y la potencia consumida por dicha fuente. En unidades del SI, se

Viene dado por la expresión:

ATÓLICA DE CUENCA



ón entre el flujo luminoso

, se mide en lumen



Donde:

Es la potencia consumida por la fuente.

Es el flujo luminos

Puede entenderse este valor en términos de porcentaje de eficiencia. Por ejemplo, un

foco corriente suele emitir un 85% de la energía eléctrica gastada en forma de calor y

otras radiaciones, y un 15% efectivamente en iluminación visible, por lo que es muy

ineficiente.

Al hablar de flujo luminoso mencionamos que toda la energía eléctrica consum

una lámpara (incandescente, fluorescente, etc.) se transformaba en luz visible.

Una parte se pierde por calor, parte en forma de radiación no visible.

Si se lograse fabricar una lámpara que transformara sin pérdidas toda la potencia

eléctrica consumida en luz de una longitud de onda de 555 nm.

Esta tendría el mayor rendimiento lumínico posible cuyo valor seria 680 Lm/W, pero

como solo una pequeña parte

obtenidos hasta ahora para las distintas lámparas que

UNIVERSIDAD CATÓ



s la potencia consumida por la fuente.

s el flujo luminoso emitido.


corriente suele emitir un 85% de la energía eléctrica gastada en forma de calor y


Al hablar de flujo luminoso mencionamos que toda la energía eléctrica consum


Una parte se pierde por calor, parte en forma de radiación no visible.


eléctrica consumida en luz de una longitud de onda de 555 nm.


como solo una pequeña parte es transformada en luz los rendimientos luminosos

obtenidos hasta ahora para las distintas lámparas quedan muy por debajo de ese valor.

ATÓLICA DE CUENCA




corriente suele emitir un 85% de la energía eléctrica gastada en forma de calor y


Al hablar de flujo luminoso mencionamos que toda la energía eléctrica consumida por




es transformada en luz los rendimientos luminosos

dan muy por debajo de ese valor.




Tipo de Lámpara Potencia Nominal w Rendimiento luminoso Lm/w

Incandescente Standard de 100w 40 11

Fluorescente de 40w (blanco frio) 40 80

Mercurio de alta presión 400w 400 58

Halogenuros metálicos 400w 360 78

Sodio de alta presión Na 400w 400 120

Sodio a baja presión Na 180w 180 175

Tabla 4 Rendimiento luminoso

Ejemplo de cálculo de rendimiento luminoso:

Un tubo fluorescente de 40w que emite un flujo luminoso de 3200 lúmenes tiene un

rendimiento luminoso de:

n = = = 80 Lm/w

5.5.3 Cantidad de luz. (Energía Luminosa)

De forma análoga a la energía eléctrica que se determina por la potencia eléctrica en la

unidad de tiempo, la cantidad de luz o energía luminosa se determina por la potencia

luminosa o flujo emitido en la unidad de tiempo.

La cantidad de luz se representa por la letra Q, siendo su unidad el lumen por segundo

(lm x s),




Q = . t Cantidad de luz = Q

5.5.4 Intensidad Luminosa

La intensidad luminosa (I) de una fuente puntual de luz en una dirección determinada es

el cociente entre el flujo luminoso que abandona la fuente y se propaga en un elemento

de ángulo solido que contiene la dirección en cuestión, y dicho elemento de ángulo

solido.

Gráfico 40 - 5.4 Intensidad luminosa




Su unidad es la Candela (cd), la define como un sesentavo de parte de la intensidad

luminosa de 1 cm de platino fundido a una temperatura de 2046 °K.

Es importante observar que para una fuente puntual, la intensidad luminosa en una

dirección determinada es independiente de la distancia a la fuente.

5.5.5 Iluminancia

Considérese un punto (P) en una superficie y alrededor de ese punto un diferencial de

área de la superficie en cuestión.

Gráfico 41 - 5.5 Diagrama de iluminancia

La iluminación en un punto de una superficie es el flujo incidente por unidad de área de

la superficie en dicho punto. Esto es:




E = $$%

Su unidad es el Lux (lx)

Obsérvese que no se trata de la relación absorbida o reflejada por la superficie sino solo

del flujo luminoso que llega o incide en la misma.

De aquí que la iluminancia sea independiente del tipo de superficie sobre la cual incide

el flujo luminoso y por lo tanto independiente de sus propiedades reflectoras,

transmisoras o absorbentes.

5.5.6 Luminancia

Hasta ahora hemos hablado de magnitudes que informan sobre propiedades de las

fuentes de luz (flujo luminoso o intensidad luminosa) o sobre la luz que llega a una

superficie (iluminancia).

Pero no hemos dicho nada de la luz que llega al ojo que a fin de cuentas es la que vemos.

De esto trata la luminancia.




La luminancia es la que produce en el órgano visual la sensación de claridad, pues la luz

no se hace visible hasta que es reflejada por los cuerpos. La mayor o menor claridad con

que vemos los objetos igualmente iluminados depende de su luminancia.

Se llama luminancia a la relación entre la intensidad luminosa y la superficie aparente

vista por el ojo en una dirección determinada. Su símbolo es L y su unidad es la cd/m .

La luminancia se expresa de dos formas en candelas por unidad de superficie o en

lúmenes por unidad de superficie.

Sol

50.000

.cd/m² Cielo despejado 0,3 a 0,5 cd/m². Cielo cubierto 0,03 a 0,1 cd/m².

Luna 0,25 . cd/m² Lámpara incandescente clara 100 a 200 . cd/m² Lámpara incandescente mate 5 a 50 . cd/m² Lámpara incandescente opal 1 a 5 . cd/m²

Lámpara fluorescente 40 / 20 w 0,75 . cd/m² Lámpara de mercurio alta presión 400 w 11 cd/m².

Lámpara de Halogenuros metálicos 400 w 78 . cd/m² Lámpara de Sodio Alta presión Na 400 w 500 . cd/m²

Tabla 5 Luminancia

5.6 Sistemas de alumbrado de interiores.

En el alumbrado de interiores existen tres sistemas relacionados con la distribución de la

luz sobre el área que hay que iluminar. Estos tres métodos son los siguientes:




5.6.1 Alumbrado General.

Recibe este nombre el alumbrado en el cual el tipo de luminaria, su altura de montaje y

su distribución se determinan de forma que se obtenga una iluminación uniforme sobre

la zona que hay que iluminar.

La distribución más habitual es colocar las luminarias de forma simétrica en filas.

Cuando se emplean lámparas fluorescentes puede resultar una colocación de luminarias

en líneas continuas.

Este sistema de alumbrado presenta la ventaja de que la iluminación es independiente de

los puestos de trabajo, por tanto la distribución de estos se puede hacer de forma más

flexible.

Por el contrario tiene el inconveniente de que la iluminancia media proporcionada debe

corresponder a las zonas que por su trabajo requieran niveles más altos.

Gráfico 42 - 5.6 Formas de iluminación en general




5.6.2 Alumbrado direccional.

Este término describe una iluminación en la cual la luz procede predominantemente de

la dirección preferida, efecto que se logra usualmente mediante la disposición especial

de luminarias fluorescentes con espejos o mediante lámparas spots de haz ancho.

Este tipo de iluminación se utiliza frecuentemente:

Como iluminación publicitaria que resalte objetos.

Para crear sombras que destaquen forma y textura de las figuras.

Para iluminar superficies que, a su vez, funcionan como fuentes de luz

secundarias (iluminación indirecta)

La iluminación direccional debe combinarse con el alumbrado general como

medio de romper la excesiva monotonía que este podría producir.

Gráfico 43 - 5.7 Iluminación Direccional




5.6.3 Alumbrado Localizado.

En algunos casos es necesario concentrar luminarias en ciertas partes del techo para

obtener una iluminancia suficientemente alta en lugares de interés principal.

Este tipo de iluminación es muy útil para áreas localizadas de trabajo en fábricas.

Gráfico 44 - 5.8 Iluminación localizada

5.6.4 Alumbrado Suplementario.

La iluminación localizada se obtiene colocando luminarias muy cerca de la tarea visual,

para iluminar solamente un área muy reducida. Se complementa con uno de los otros

sistemas de iluminación ya descritos.




Se recomienda iluminación localizada cuando:

El trabajo implique exigencias visuales muy críticas

La visión de formas y texturas requieran que la luz venga de una dirección

precisa.

La iluminación general no alcance a ciertas zonas, debido a los obstáculos

existentes.

Se necesite mayor nivel de luminancia en beneficio de trabajadores de edad o

trabajadores con rendimiento visual deficiente.

Para conseguir comodidad visual en interiores donde normalmente no se realicen

trabajos.

Gráfico 45 - 5.9 Iluminación en un puesto de trabajo




Para eliminar en todo lo posible las molestias de continuas y fuertes adaptaciones

visuales que lleva consigo este sistema de alumbrado, debe existir una relación entre el

nivel de iluminación de la zona de trabajo y el nivel de iluminación general del local.

En el estudio de todo alumbrado debe determinarse para cada caso cual de los tres

sistemas citados es el más conveniente. La experiencia ha demostrado que un alumbrado

general en locales destinados a oficinas, talleres, etc.

Proporciona las mejores condiciones de visibilidad, dando al ambiente un efecto sereno

y armonioso, siendo por ello el método preferido.

Los alumbrados, localizado y suplementario, van estando un tanto en desuso debido a la

evolución de las lámparas de descarga eléctrica, pues al ofrecer éstas un elevado

rendimiento luminoso, los altos niveles requeridos para los mismos se alcanzan de forma

económica con una iluminación general.

Por ello, los alumbrados localizado y suplementario han quedado limitados a aquellos

casos donde en los lugares de trabajo, por estar desfavorablemente situados, el

alumbrado general no es económicamente aconsejable.

5.6 Sistemas de alumbrado de interiores





5.7 Calculo de un alumbrado interior por el método del rendimiento de la

iluminación.

El cálculo de los niveles de iluminación de una instalación de alumbrado de interiores es

bastante sencillo. A menudo nos bastará con obtener el valor medio del alumbrado

general usando el método de los lúmenes.

Para los casos en que requiramos una mayor precisión o necesitemos conocer los valores

de las iluminancias en algunos puntos concretos como pasa en el alumbrado general

localizado o el alumbrado localizado recurriremos al método del punto por punto.

El cálculo de un alumbrado interior debe partirse de los datos fundamentales relativos a:

Tipo de actividad que hay que desarrollar.

Dimensiones y características físicas del local que hay que iluminar.

Conocidos estos datos se puede fijar la iluminancia media que hay que obtener y las

condiciones de calidad que debe cumplir el alumbrado de acuerdo con los factores que

influyen en la visión, para llegar a determinar el tipo de luminaria y la clase de fuente de

luz más adecuados, el sistema de alumbrado más idóneo y la distribución más

conveniente.

Con los datos anteriores se efectúan los cálculos correspondientes para hallar el flujo

luminoso necesario y fijar respecto al mismo la potencia de las lámparas, el número de

puntos de luz y la distribución de las luminarias.

El flujo luminoso total necesario se calcula aplicando la formula:




= ( )ŋ( *+

Donde:

= Flujo luminoso total necesario

E, = Iluminancia Media (Lux)

S = Superficie que hay que iluminar

Ŋ = Rendimiento de la iluminación

f = Factor de conservación de la instalación

5.7.1 Iluminancia Media (Em).

La iluminancia media se fija de acuerdo con la actividad que hay que desarrollar,

generalmente según tablas confeccionadas con arreglo a los factores que influyen en la

visión.




VIVIENDAS LUX

Alumbrado local en salas de estar (superficie de trabajo) 500 - 1000

Alumbrado local en salas de estar (alumbrado ambiental) 100 - 300

Cocinas 50 - 100

Dormitorios, cuartos, baños

I Pasillos, escaleras, Garajes.

N ESCUELAS

T Aulas 250 - 1000

R Aulas de dibujo 400 - 800

I Tableros de dibujo 1000 - 3000

O OFICINAS

R Salas de delineación 750 - 1500

E Locales de oficina (trabajo normal, monografía, etc.) 400 - 800

S Lugares de trabajo (archivos, salas de espera, etc.) 150 - 300

TIENDAS

Grandes espacios de venta y exposiciones 800 - 1500

Espacios normales de venta 250 - 500

INDUSTRIA

Trabajo de gran precisión 2500 - 5000

Trabajo de precisión 1000 - 2000

Trabajo ordinario 400 - 800

Tabla 6 Cuadro de luxes

E ALUMBRADO PUBLICO

X Plazas en general .8 - 12

T Grandes plazas 20 - 25

E Vías secundarias 15 - 20

R Vías principales 15 - 25

I Carreteras de segundo orden .10 - 16

O Autopistas, cruces, carreteras en general. 15 - 25

R

E

S

Tabla 7 Cuadro de luxes




5.7.2 Rendimiento de la Iluminación (n).

El rendimiento de la iluminación depende de dos factores principales:

Rendimiento del local

Rendimiento de la luminaria

Entre ellos existe la siguiente relación:

n = n0 + n1

El rendimiento del local depende de las dimensiones de este y de los factores de

reflexión del techo p1 paredes p2 y suelo p3 (véanse tablas 3.8 y 3.9) Y de la forma de

distribución de la luz por la luminaria (curva fotométrica).




5.7.3 Factor de conservación de la instalación (fe).

El factor queda determinado por la pérdida del flujo luminoso de las lámparas, debida

tanto a su envejecimiento natural como al polvo o suciedad que puede depositarse en

ellas, y a las pérdidas de reflexión o transmisión de la luminaria por los mismos motivos.

Los valores del factor de conservación oscilan entre el 0.50 y el 0.80. el valor más alto

corresponde a instalaciones situadas en locales limpios, efectuadas con luminarias

cerradas y lámparas de baja depreciación luminosa, en las que se efectúan limpiezas

frecuentes y reposiciones de lámparas totales o por grupos, mientras que el valor más

bajo corresponde a locales polvorientos o sucios con un deficiente mantenimiento de la

instalación de alumbrado.

5.7.4 Puntos de luz.

El número de puntos de luz, y consecuentemente de luminarias, se calcula dividiendo el

valor del flujo total necesario por el flujo luminoso nominal de la lámpara o lámparas

contenidas en una luminaria, siendo:

N = 1

N = Número de puntos de luz o iluminarias.




T = Flujo luminoso total necesario.

L = Flujo luminoso de las lámparas contenidas en una luminaria.

De la fórmula anterior se deduce que, para un mismo flujo luminoso total, el nuero de

puntos de luz disminuye a medida que aumenta el flujo luminoso de cada luminaria.

Es lógico pensar que si se utilizan luminarias dotadas con lámparas de elevado flujo

luminoso se consigue el mismo flujo total con menor inversión económica, pero hay que

tener también en cuenta que, al disminuir el número de puntos de luz, la uniformidad

media de la iluminación será menos efectiva ya que tendrá que existir una mayor

separación entre ellos para su distribución regular, dando lugar a zonas intermedias con

menor iluminación.

La uniformidad media se determina por un factor que relaciona la iluminancia mínima

con la iluminancia media de la siguiente forma:

Fem = 4.564.78

Para conseguir una uniformidad media aceptable a la vez que un mínimo riesgo de

deslumbramiento, las luminarias han de distribuirse manteniendo siempre una

determinada altura h sobre el plano de trabajo y la correspondiente distancia d entre las

mismas.




5.7.5 Altura de las luminarias sobre el plano de trabajo (h)

La altura que debe tomarse para las distintas clases de iluminación viene dada por las

siguientes relaciones:

Altura mínima: h = 9 h´

h´ Altura aconsejable: h = 9: h´

Altura optima: h´= :; h´

En el caso de iluminación indirecta y semi-indirecta no debe superarse el valor

correspondiente a la altura óptima.

5.7.6 Distancia entre Luminarias (d)

La distancia entre luminarias está en función de la altura h sobre el plano de trabajo.

Según sea el ángulo de abertura del haz de la luminaria, habrán de tomarse diferentes

distancias.

Estas distancias son:




Para luminarias con distribución intensiva………………………………… d ≤ 1.2 h.

Para luminarias con distribución Semi-intensiva o Semi-extensiva………. d ≤ 1.5 h.

Para luminarias con distribución extensiva………………………………… d ≤ 1.6 h.

La selección del tipo de luminaria con respecto a la altura del local se hace de la

siguiente forma:

Altura del local Tipo de luminaria

Hasta 4 m Extensiva

De 4 a 6 m Semi-extensiva

De 4 a 6 m Semi-extensiva

Más de 10 m Intensiva

5.7 Calculo de alumbrado





5.8 Errores más comunes que hay que evitar en el diseño de un sistema de

iluminación.

Apenas un punto de luz en el cuarto de dormir.

Ofuscamiento en el hall de entrada

Sala de estar demasiada iluminada

Focos dirigidos sobre los sofás.

Apenas un punto de luz sobre la mesa de estudio.

Poca luz y sombras en el espejo de baño.

Exceso de luz sobre la mesa del comedor.

5.8.1 Apenas un punto de luz en el cuarto de dormir.

El punto de luz en el centro del cuarto va, invariablemente, a ofuscar a quien se acueste,

además de proyectar la sombra de su propio cuerpo contra el armario y espejos.

Lo ideal es distribuir la iluminación por toda la habitación de acuerdo con su utilización

y sus hábitos personales. Una luminaria de cabecera con luz suave para lectura o para no

ser ofuscado al levantarse en medio de la noche. Otra luminaria dirigida hacia el espejo,

una luminaria para dirigir la luz hacia abajo con pedestal o una columna para la

iluminación general.




Gráfico 46 - 5.10 Iluminación en un dormitorio

5.8.2 Ofuscamiento en el hall de entrada.

Normalmente la intensidad de luz dentro de los elevadores y corredores de los edificios

es baja, por lo tanto evite usar demasiada iluminación en el hall de entrada. Una luz

general de baja intensidad y uno o dos puntos de luz para lámpara dicroica dirigidos

hacia elementos de la decoración es más que suficiente, creando un clima agradable y

acogedor.

5.8.3 Sala de estar demasiado iluminada.

Esto ocurre cuando se abusa de las lámparas halógenas y dicroicas, que deben ser usadas

para destaque. La mejor opción es trabajar con circuitos diferentes para encender la




iluminación en varias etapas o la utilización de dime rizadores, posibilitando la

regulación de la intensidad de luz.

5.8.4 Focos dirigidos sobre los sofás.

Además de ofuscar sus invitados, los puntos de luz sobre la cabeza crean sombras

incómodas en el rostro de las personas que están sentadas, además de crear un clima

impersonal de vitrina.

Lo ideal para una sala de estar son lámparas de luz difusa en luminarias

direccionándolas de luz hacia abajo o pedestales, pudiendo también utilizar luminarias

de columna con lámparas halógenas dirigidas hacia el techo.

En el caso de su sala, si el techo fuese bajo, utilice luminarias direccionales dirigidas

hacia los cuadros u objetos de decoración.

5.8.5 Apenas un punto de luz sobre la mesa de estudio.

Generalmente se ilumina la mesa de trabajo y estudio con apenas un punto de luz sobre

ella, lo cual es un error grave que perjudica la visión. Para estudiar cómodamente es

interesante usar también una luz general, evitando la fatiga visual y tornando el trabajo

más productivo. La lámpara indicada para el punto de luz sobre la mesa es una

fluorescente compacta que no emite calor y tiene una luz uniforme y suave.




5.8.6 Poca luz y sombras en el espejo del baño.

Muchas veces el baño es muy bien iluminado, pero se comete un error al iluminar el

espejo. Para maquillarse por ejemplo, es necesaria una luz frontal que no ofusque. Si la

luz estuviera encima o debajo de la línea del rostro, provocara sombras. Lo ideal es

colocar dos líneas de lámparas en las laterales del espejo, como en los camerinos.

Gráfico 47 - 5.11 Iluminación en un espejo del baño

5.8.7 Mala reproducción de color en la cocina.

La cocina es donde preparamos los alimentos para la familia. Lámparas con baja

reproducción de colores pueden confundir y esconder alimentos impropios para el

consumo.




Use siempre lámparas con buena reproducción de colores. Utilice fluorescentes

tubulares que dan garantía de colores reales.

Gráfico 48 - 5.12 Iluminación en una cocina

5.8.8 Exceso de luz sobre la mesa del comedor.

Lo ideal es mantener una distancia entre 60 y 80 cm entre la luminaria y la mesa, pues si

ella estuviera muy baja, la luz queda excesiva y encima de esta distancia, ofusca a las

personas que están allí.

No se deben utilizar lámparas halógenas o incandescentes que proyecten una luz

marcante y que irradien mucho calor, así como tampoco focos ahorrados con luz blanca,

pues tienen una muy baja calidad de reproducción de colores.




5.8 Errores mas comunes


RESUMEN

Las instalaciones de alumbrado tienen una gran importancia, tanto desde el punto de vista técnico como

en la referente a la seguridad y al confort de nuestras vidas cotidianas.

El capitulo actual tiene un papel muy importante dentro del estudio de la presente monografía, puesto que

una deficiente instalación de alumbrado, disminuye el rendimiento laboral de y aumenta la fatiga.

CAPITULO VI

6. SISTEMAS DE PROTECCIÓN

6.1 Introducción.

Es bien sabido que la mayoría de los sistemas eléctricos necesitan ser aterrizados y que

esta práctica probablemente se inició en los primeros días de los experimentos eléctricos.

Entonces, como ahora, la estática se descargaba por conexión a una placa que estaba en

contacto con la masa general de la tierra.




La práctica ha continuado y se ha desarrollado progresivamente, de modo que tales

conexiones a tierra se encuentran en casi todos los puntos en el sistema eléctrico. Esto

incluye la estación generadora, las líneas y los cables que distribuyen la energía eléctrica

y los locales en los cuales se utiliza.

Por puesta a tierra generalmente entendemos una conexión eléctrica a la masa general de

la tierra, siendo esta última un volumen de suelo, roca etc., cuyas dimensiones son muy

grandes en comparación al tamaño del sistema eléctrico que está siendo considerado.

Antes de exponer definiciones, es importante notar que en Europa se tiende a usar el

término “earthing”, mientras que en Norte América es más común el término

“grounding”.

La definición de la IEEE de puesta a tierra es:

“Tierra (sistema de tierra). Una conexión conductora, ya sea intencional o accidental,

por medio de la cual un circuito eléctrico o equipo se conecta a la tierra o a algún cuerpo

conductor de dimensión relativamente grande que cumple la función de la tierra”.

Como se describirá posteriormente, es posible operar un sistema eléctrico sin una tierra,

entonces ¿por qué es tan común la práctica de poner a tierra los sistemas eléctricos?

Las razones que más frecuentemente se citan para tener un sistema aterrizado, son:

Proporcionar una impedancia suficientemente baja para facilitar la operación

satisfactoria de las protecciones en condiciones de falla.




Asegurar que seres vivos presentes en la vecindad de las subestaciones no

queden expuestos a potenciales inseguros, en régimen permanente o en

condiciones de falla.

Mantener los voltajes del sistema dentro de límites razonables bajo condiciones

de falla (tales como descarga atmosférica, ondas de maniobra o contacto

inadvertido con sistemas de voltaje mayor), y asegurar que no se excedan los

voltajes de ruptura dieléctrica de las aislaciones.

Hábito y práctica.

En transformadores de potencia puede usarse aislación graduada.

Limitar el voltaje a tierra sobre materiales conductivos que circundan

conductores o equipos eléctricos.

Otras razones citadas menos frecuentemente, incluyen:

Estabilizar los voltajes fase a tierra en líneas eléctricas bajo condiciones de

régimen permanente, por ejemplo, disipando cargas electrostáticas que se han

generado debido a nubes, polvo, aguanieve, etc.

Una forma de monitorear la aislación del sistema de suministro de potencia.

Para eliminar fallas a tierra con arco eléctrico persistente.

Para asegurar que una falla que se desarrolla entre los enrollados de alto y bajo

voltaje de un transformador pueda ser manejada por la protección primaria.

Proporcionar una trayectoria alternativa para las corrientes inducidas y de tal

modo minimizar el “ruido “ eléctrico en cables




Proporcionar una plataforma equipotencial sobre la cual pueda operar equipo

electrónico.

6.1 Introducción


6.2 Sistemas de puesta a tierra.

Se considerará la puesta a tierra de redes de potencia en primer lugar, ya que el método

de puesta a tierra de estas redes influencia fuertemente el método subsiguiente escogido

en el interior de construcciones.

En teoría, la red principal de potencia no tiene que ser aterrizada (puesta a tierra) y

algunas veces se argumenta que una red no aterrizada puede ser más confiable.

En algunos casos esto puede ser verdad, pero en general, las redes no aterrizadas no son

confiables debido al sobre-solicitación de la aislación que rodea cables o líneas. Esta

solicitación puede surgir debido a estática, inducción o fallas intermitentes.

Hay varias formas en las cuales puede operar el sistema de potencia: levantado de tierra,

puesto a tierra con baja impedancia y puesto a tierra con alta impedancia.




6.2.1 Tipos de Sistemas.

Existen ciertos métodos para efectuar una conexión a tierra, los cuales reciben

definiciones estándares. Cada uno se identifica por un código que contiene las siguientes

letras:

T: tierra, conexión directa a tierra.

N: neutro

C: combinada

S: separada

6.3 Diseño de una puesta a tierra.

6.3.1 Resistividad y resistencia del suelo.

Los parámetros de resistividad y de resistencia, tienen significados diferentes. La

resistividad eléctrica ñ del suelo describe la dificultad que encuentra la corriente a su

paso por él. De igual manera la conductividad ó como la facilidad que encuentra la

corriente para atravesarlo.




La Resistencia eléctrica viene determinada por la resistividad del suelo y su geometría.

Al considerar al suelo como un conductor rectilíneo y homogéneo de sección S y

longitud L su resistencia y resistividad son:

R = ρ)1 → ρ = 0)1

El suelo es una mescla de rocas, gases y otros materiales orgánicos e inorgánicos.

Esta mescla de hace que la resistividad del suelo aparte de depender de composición

interna, dependa de otros factores externos como la temperatura, la humedad, el

contenido de las sales, etc., que pueden provocar que un mismo suelo presente

resistividades diferentes con el tiempo.

Variación de la resistividad con la temperatura

°C 20 10 0 (Agua) 0 (hielo) -5 -15

ñ ( m ) 75 100 138 300 790 3300

Tabla 8 Terreno arcilloso - arenoso con el 15% de humedad




Variación de la resistividad con la humedad

% agua 2,5 5 10 15 20 30

ñ ( m ) 1500 430 185 105 63 42

Tabla 9 Terreno arcilloso - arenoso a 10°C

Variación de la resistividad con el contenido de sales

% sales 0 0,1 1 5 10 20

ñ ( m ) 107 18 4,6 1,9 1,3 1

Tabla 10 Terreno arcilloso - arenoso con el 15% de humedad a 10°C

Otro Factor que influye directamente sobre la resistividad es el carácter geológico del

terreno.



En la siguiente tabla se indican los valores para los diferentes tipos de suelos, donde se

ve que la resistividad del terreno puede tener valores

de que se trate (de <=> -

Granito Compacto

Carbono, Diorita, Sienita,

Basalto

Granito mojado

Calcáreo mesozoico

Arena fina seca

Calcáreo miocénico

Arena normal

Formaciones cristalinas

Lava antigua

Arena arcilla

Aluviones embebidos en agua dulce

Arena cascajos mojados

Aluvión secos

Arena arcilla en estratos alternados

Arena arcillosa mojada

Arcilla normal

Margas secas

Arcilla escamosa

Arcilla ferrosa

Mioceno plioceno

Aluviones embebidos en agua salada

Agua de mar

Mineral conductor

Solución Salina

Tabla 11

UNIVERSIDAD CATÓ




ve que la resistividad del terreno puede tener valores muy distintos en función del tipo

- m a 0.1 - m).

TERRENOS

RESISTIVIDAD

Granito Compacto - Gneis seco

Carbono, Diorita, Sienita,

Granito mojado 2,000

mesozoico 1,500 / 150

Arena fina seca 1,000

miocénico 1,000/50

Arena normal 500/250

Formaciones cristalinas metamórficas 500/80

Lava antigua 300/150

Arena arcilla 200/80

Aluviones embebidos en agua dulce 200/20

Arena cascajos mojados 150/100

secos 100/50

Arena arcilla en estratos alternados 100/20

Arena arcillosa mojada 50

Arcilla normal 60/20

Margas secas 50

Arcilla escamosa 20/,3

Arcilla ferrosa 10

Mioceno plioceno 10/,1

Aluviones embebidos en agua salada 5/,1

Agua de mar 1

Mineral conductor 0,1

Salina 0,1/0,01

11 Valores de resistividad para rocas y terrenos comunes.

ATÓLICA DE CUENCA




muy distintos en función del tipo




6.4 Medida de la resistividad eléctrica del suelo.

6.4.1 Método de Frank Wenner.

Este método, se basa en la aplicación en el principio de caída de potencial, donde se

toman cuatro electrodos (A, P1, P2 y B), ubicados sobre una línea recta, separados a

igual distancia “a” entre ellos.

Gráfico 49 - 6.1 Diseño de puesta a tierra método Frank Wenner




METODO WENNER

Siendo su resistividad

ρ = 2π @<a − <2a − <2a + <aCD = 2πE = 2πRa

6.4.2 Método Schlumberger.

En este método los cuatro electrodos se ubican sobre una línea recta y la distancia de los

electrodos detectores de potencia P1y P2 que permanecen fijos, es mucho menor que los

electrodos inyectores de corriente A y B, que son los que se trasladan.

Gráfico 50 - 6.2 Diseño de puesta a tierra método Frank Schlumberger




• Método Schlumberger.

Siendo su resistividad.

G = 2HIJ @<K − <K + L − <K + L + <LC−< = 4HN K(K + L)L

6.5 Selección e instalación del electrodo.

El electrodo es el componente del sistema de puesta a tierra que esta en contacto directo

con el suelo y proporciona el medio para botar o recoger cualquier tipo de fuga de

corriente a tierra.

El electrodo debe tener buena conductividad eléctrica y no corroerse dentro del suelo; el

más usado es el cobre electrolítico de pureza 99.9%. El electrodo puede tomar diversas

formas:

Barras verticales.

Conductores horizontales.




6.5.1 Electrodo vertical en pozo.

Son los que más se aplican por el mínimo espacio que necesitan, se usa un electrodo

simple tipo varilla de cobre (jabalina) siendo las medidas estándar, para su longitud.

Gráfico 51 - 6.3 Electrodo de cobre colocado verticalmente

6.5.2 Electrodo horizontal en zanja.

Se aplica poco, se emplea un electrodo simple de cobre tipo platina o un conductor

desnudo.




Gráfico 52 - 6.4 Electrodo de cobre colocado horizontalmente

6.6 Calculo para puesta a tierra.

Un bajo valor de resistencia de puesta a tierra es siempre deseable para disminuir el

máximo potencial de tierra, por tanto al diseñar un sistema de puesta a tierra, es

fundamental determinar tensiones máximas aplicadas al ser humano en caso de falla.

• Tensión de paso.

Es la diferencia de potencial entre dos puntos de un terreno que pueden ser tocados

simultáneamente por una persona; su valor permisible esta dado por: EQ =

>;R ST√




Donde:

Ep = Tensión de Paso Permisible en voltios.

Ps = Resistividad de la superficie del terreno en (Ω-m)

t = Duración máxima de falla en segundos.

Tensión de contacto.

Es la diferencia de potencial entre un punto en la superficie del terreno y cualquier otro

punto que se pueda ser tocado simultáneamente por una persona; su valor permisible

está dado por:

EQ =>;R V. ; ST√

En donde:

Et = Tensión de contacto permisible en voltios.




• Selección del conductor de la malla.

Para calcular la sección del conductor se aplica la siguiente ecuación:

AC = I Y 33tlog ^ tm − ta234 + ta + <_` a

Ac = Sección del conductor (CM).

I = Corriente máxima de falla (Amp.)

Tm = Temperatura máxima en los nodos de la malla (450°C con soldadura y 250°C con

amarre pernado.)

Ta = Temperatura ambiente (°C).

t = Tiempo máximo de despeje de la falla (seg).

Sin embargo, la sección mínima recomendable es 2/0 AWG para la malla y 5/8” para las

varillas, estos valores mínimos están de acuerdo con prácticas internacionales.

Tensiones Reales de Paso y de contacto.




La tensión de paso real en una subestación está dada por:

EQ = kc.kd.Q1

En donde:

EQ = Tensión de paso real en voltios.

kc = Coeficiente que tiene en cuenta, la influencia combinada de la profundidad y

del espaciamiento de la malla.

kd = Coeficiente de irregularidad del terreno.

ρ = Resistividad del suelo (Ω-m)

I = Corriente máxima de falla (Amp)

L = Longitud total del conductor (m)

La tensión de contacto real está dado por:

ef = gh.gi.fjk




Donde:

Et = Tensión de contacto en voltios.

k m = Coeficiente que tiene en cuenta las características geométricas de la malla.

Valor de la resistencia de Puestas a Tierra.

El cálculo de la resistencia de puesta a tierra se puede hacer por el método de Laurent y

Niemann o por método de Dwinght.

Método de Laurent y Niemann.

Este método es bastante aproximado y la expresión para el cálculo es:

R = =.443p = m <√Aγ + <Lo

Donde:

R = Resistencia en ohmios.

A γ = Área de la malla de puesta a tierra en m²

ρ = Resistividad del suelo (Ω-m)

L = Longitud total del conductor (m).




La ecuación es una aproximación y su resultado siempre es mayor que el valor real.

• Cálculo del número de varillas de puestas a tierra verticales.

El uso de varillas de tierra como único medio de puesta a tierra en una subestación, no es

recomendable, ya que con estas no se logra una superficie equipotencial, y por lo tanto

las tensiones de paso y de contacto toman valores peligrosos.

• Cálculo de la resistencia de una varilla

La resistencia de una varilla enterrada a una profundidad comprendida entre 0.5 y 1m, se

calcula por:

Rp = p2πL @ln @4Lr C − <C

Donde:

Rp : Resistencia de una varilla en Ω p : Resistividad del terreno (Ω-m) L : Longitud de la varilla (m)

r : radio de la varilla en m.




• Número Mínimo de Varillas

Datos de laboratorio muestran que existe un límite en el número de varillas en paralelo,

pues su efectividad decrece cuando su número aumenta. Estos resultados se deben al

siguiente fenómeno: cuando el número de varillas aumenta en determinada área, el

espacio entre electrodos decrece.

Los cilindros frontera de las varillas, los cuales determinan la resistencia de tierra,

tienden a entrecruzarse, reduciendo así la efectividad individual de cada varilla.

Manejar demasiadas varillas en un espacio muy estrecho resulta muy costoso y no

reduce significativamente la resistencia.

Para determinar el número aproximado de varillas requeridas en un área dada de una

subestación, se deben seguir los siguientes pasos.

6.7 Interruptores Termo magnéticos.

Al circular la corriente por el electroimán, crea una fuerza que, mediante un dispositivo

mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo podrá abrirlo si la

intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado.

Este nivel de intervención suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad

nominal (la intensidad de diseño del interruptor magneto térmico) y su actuación es de

aproximadamente unas 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su

velocidad de reacción. Esta es la parte destinada a la protección frente a los

cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rápido y elevado de corriente.




La otra parte está constituida por una lámina bimetálica (representada en rojo) que, al

calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación y pasa a la

posición señalada en línea de trazos lo que, mediante el correspondiente dispositivo

mecánico (M), provoca la apertura del contacto C. Esta parte es la encargada de proteger

de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al

nivel de intervención del dispositivo magnético.

Esta situación es típica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme

se van conectando aparatos.

Ambos dispositivos se complementan en su acción de protección, el magnético para los

cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas. Además de esta desconexión

automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual

de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una

desconexión.

No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de sobrecarga o

cortocircuito. Incluso volvería a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta con el dedo,

ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y bajar la

palanca.

Gráfico 53 - 6.5 Interruptor termo magnético trifásico




Gráfico 54 - 6.6 Interruptor termo magnético bifásico

Gráfico 55 - 6.7 Interruptor termo magnético monofásico

El dispositivo descrito es un interruptor magneto térmico unipolar, por cuanto sólo corta

uno de los hilos del suministro eléctrico. También existen versiones bipolares y para

corrientes trifásicas, pero en esencia todos están fundados en los mismos principios que

el descrito.

Se dice que un interruptor es de corte unipolar cuando interrumpe la corriente en todos

los conductores activos, es decir las fases y el neutro si está distribuido.




Gráfico 56 - 6.8 Interruptor termo magnético vista interna

6.8 Tableros de protección o centros de carga.

Un centro de carga es un tablero metálico que contiene una cantidad determinada de

interruptores termo magnéticos, generalmente empleados para la protección y

desconexión de pequeñas cargas eléctricas y alumbrado.

En el caso de que en el tablero se concentre exclusivamente interruptores para

alumbrado, se conoce como "tablero de alumbrado"; si concentra otros tipos de cargas,

se conoce como "tablero de fuerza"; en caso de que contenga interruptores tanto para

fuerza como alumbrado se conocerá como "tablero de fuerza y alumbrado" o "tablero

mixto".

Los centros de carga pueden ser monofásicos o trifásicos, razón por la cual pueden

soportar interruptores termo magnéticos mono polares, bipolares o tripolares. De

acuerdo con el número de circuitos, pueden contener 1, 2, 4, 6, 8,12, 20, 30, 40, 42 y

hasta 80 unidades.




Los Centros de Carga Square D son los equipos más utilizados para la distribución final

de la energía eléctrica y así llegar a cargas de alumbrado, contactos y equipos finales.

Permiten la instalación de los interruptores QO, por lo que las cargas se protegen ante

eventos de sobrecarga y cortocircuito.

Gráfico 57 - 6.9 Centro de carga

Gráfico 58 - 6.10 Base de breakers




Gabinete:

NEMA 1 para usos generales, fabricado con lámina de acero estirado en frío, previo

tratamiento de fosfatizado en caliente, curado al horno y terminado con pintura en polvo

beige duna; estos procesos aseguran la dureza y acabados adecuados Todos los gabinetes

incluyen un número suficiente de "knockouts" o discos removibles de diferentes

diámetros para tubería, cubriendo así cualquier posición deseada para los tubos de

acceso y salida de cables.

RESUMEN

La importancia de entender el comportamiento de la electricidad y cuáles son sus aplicaciones, hoy en día es un hecho que todas las personas se ven involucradas de cualquier modo con electricidad tanto en sus casas como en el trabajo. De ahí surge la importancia que tiene las protecciones tanto para el hombre como para los aparatos eléctricos.

CAPITULO VII

7. ESTUDIO Y DISEÑO ELÉCTRICO

7.1 Introducción.




En la actualidad es un requerimiento para realizar la instalación eléctrica de una

vivienda, edificio, industria, etc. Para que necesite más de dos sistemas de medición o un

condominio o lotización se deben seguir ciertas pautas y normas de la Centro Sur para la

realización del Diseño eléctrico. El contenido de este capítulo hace referencia a la

aplicación directa de las normas estudiadas en los otros capítulos.

7.1.1 Contenido.

Se aplicara los contenidos revisados anteriormente, para la elaboración de cuadros de

cargas y cálculo de protecciones.

Se desarrolla todos los esquemas necesarios para la elaboración del plano con el diseño

eléctrico.

7.1.2 Objetivos.

Se distinguirán las partes que componen la memoria Técnico- descriptiva del diseño

eléctrico para viviendas.

Se realizara los trámites correspondientes a la aprobación de diseños eléctricos.




GLOSARIO

Amperio:

Unidad de medida de la corriente eléctrica, que debe su nombre al físico francés André Marie Ampere, y

representa el número de cargas (coulomb) por segundo que pasan por un punto de un material conductor.

(1Amperio = 1 coulomb/segundo).

Arco Eléctrico:

Es una especie de descarga eléctrica de alta intensidad, la cual se forma entre dos electrodos en presencia

de un gas a baja presión o al aire libre. Este fenómeno fue descubierto y demostrado por el químico

británico Sir Humphry Davy en 1800.

Bobina:

Arrollamiento de un cable conductor alrededor de un cilindro sólido o hueco, con lo cual y debido a la

especial geometría obtiene importantes características magnéticas.

Central de Generación Eólica:

Es aquella central donde se utiliza la fuerza del viento para mover el eje de los generadores eléctricos. Por

lo general puede producir desde 5 hasta 300 KW.

Central de Generación Térmica:

Es aquella central donde se utiliza una turbina accionada por vapor de agua inyectado a presión para

producir el movimiento del eje de los generadores eléctricos.

Central Hidroeléctrica:

Es aquella central donde se aprovecha la energía producida por la caída del agua para golpear y mover el

eje de los generadores eléctricos.

Comercialización:

Consiste en la venta, facturación y cobro por el servicio eléctrico prestado a los consumidores finales.




Corriente Eléctrica:

Es el flujo de electricidad que pasa por un material conductor; siendo su unidad de medida el amperio. y se

representan por la letra I.

Corriente Eléctrica Alterna:

El flujo de corriente en un circuito que varía periódicamente de sentido. Se le denota como corriente A.C.

(Altern current) o C.A. (Corriente alterna).

Corriente Eléctrica Continua:

El flujo de corriente en un circuito producido siempre en una dirección. Se le denota como corriente D.C.

(Direct current) o C.C. (Corriente continua).

Coulomb:

Es la unidad básica de carga del electrón. Su nombre deriva del científico Agustín de Coulomb (1736-

1806).

Distribución:

Incluye el transporte de electricidad de bajo voltaje (generalmente entre 120 Volt. y 34.500Volt) y la

actividad de suministro de la electricidad hasta los consumidores finales.

Efecto Fotoeléctrico:

Cuando se produce en un material, la liberación de partículas cargadas eléctricamente, debido a la

irradiación de luz o de radiación electromagnética. Este fenómeno fue explicado por Albert Einstein en

1905 utilizando el concepto de partícula de luz o fotón.

Electricidad:

Fenómeno físico resultado de la existencia e interacción de cargas eléctricas. Cuando una carga es estática,

esta produce fuerzas sobre objetos en regiones adyacentes y cuando se encuentra en movimiento producirá

efectos magnéticos.




Energía solar:

Es la energía radiante producida en el sol como resultado de reacciones de fusión nuclear; esta energía se

propaga a través del espacio por las partículas llamadas fotones.

Generación de Energía:

Comprende la producción de energía eléctrica a través de la transformación de otro tipo de energía

(mecánica, química, potencial, eólica, etc.) utilizando para ello las denominadas centrales eléctricas

(termoeléctricas, hidroeléctricas, eólicas, nucleares, etc.)

Generador:

Dispositivo electromecánico utilizado para convertir energía mecánica en energía eléctrica por medio de la

inducción electromagnética.

Inducción Electromagnética:

Es la creación de electricidad en un conductor, debido al movimiento de un campo magnético cerca de

este o por el movimiento de él en un campo magnético.

Ohmio:

Unidad de medida de la Resistencia Eléctrica. Y equivale a la resistencia al paso de electricidad que

produce un material por el cual circula un flujo de corriente de un amperio, cuando está sometido a una

diferencia de potencial de un voltio.

Resistencia Eléctrica:

Se define como la oposición que ofrece un cuerpo a un flujo de corriente que intente pasar a través de si.

Tierra:

Comprende a toda la conexión metálica directa, sin fusibles ni protección alguna, de sección suficiente

entre determinados elementos o partes de una instalación y un electrodo o grupo de electrodos enterrados

en el suelo, con el objeto de conseguir que en el conjunto de instalaciones no existan diferencias

potenciales peligrosas y que al mismo tiempo permita el paso a tierra de las corrientes de falla o la de

descargas de origen atmosférico.




Transformador:

Dispositivo utilizado para elevar o reducir el voltaje. Está formado por dos bobinas acopladas

magnéticamente entre sí.

Transmisión:

Comprende la interconexión, transformación y transporte de grandes bloques de electricidad, hacia los

centros urbanos de distribución, a través de las redes eléctricas y en niveles de tensión que van desde

115.000 Volts, hasta 800.000 Volt.

Turbina:

Máquina rotativa con la capacidad de convertir la energía cinética de un fluido en energía mecánica. Sus

elementos básicos son: rotor con paletas, hélices, palas, etc. Está energía mecánica sirve para operar

generadores eléctricos u otro tipo de máquinas.

Voltio:

Es la unidad de fuerza que impulsa a las cargas eléctricas a que puedan moverse a través de un conductor.

Su nombre, voltio, es en honor al físico italiano, profesor en Pavia, Alejandro Volta quien descubrió que

las reacciones químicas originadas en dos placas de zinc y cobre sumergidas en ácido sulfúrico originaban

una fuerza suficiente para producir cargas eléctricas.

Voltímetro:

Es un instrumento utilizado para medir la diferencia de voltaje de dos puntos distintos y su conexión

dentro de un circuito eléctrico es en paralelo.




BIBLIOGRAFIA

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http://www.slideshare.net/MNG7/fuerza-electromotriz-9131145




http://practicalaction.org/docs/consulting/guia%20de%20montaje.pdf


http://www.buenastareas.com/ensayos/Transformador/1784703.html

http://www.posgradofadu.com.ar/archivos/biblio_doc/a5_1-electr-06-

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http://garaje.ya.com/migotera/autotransformador.htm

Maquinas Eléctricas “Transformador”




http://www.otae.com/enchufes/mapamon.htm





tabla de contenido - dspace de la universidad catolica de...

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