1. DATOS DE LA ASIGNATURA. Nombre de la asignatura Carrera Clave de la asignatura Especialidad

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1 1. DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura Carrera Clave de la asignatura Especialidad (Créditos) SATCA Subestaciones Eléctricas Ingeniería Eléctrica GOC-1303 Generación y Operación de Sistemas Eléctricos PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. La asignatura aporta al perfil del Ingeniero Eléctrico la capacidad de planear, seleccionar, instalar y mantener subestaciones eléctricas para aplicaciones residenciales, comerciales, de servicio público e industriales; aplicando las Normas Oficiales Mexicanas, de acuerdo al marco legal aplicable a las subestaciones eléctricas, generando los conocimientos para seleccionar y especificar los equipos y materiales correspondientes. La asignatura permite al alumno desarrollar habilidades para la toma de decisiones en la planificación de la instalación de una subestación eléctrica, en la selección adecuada de los componentes, para que desde el punto de vista técnico, económico y normativo cumplan con los requerimientos de cada aplicación en particular. La aplicación de las normas al diseño y construcción de los equipos que conforman una subestación eléctrica se ha ubicado en el área de especialidad, dada la importancia que tiene la operación y el mantenimiento de la misma. Intención Didáctica En la unidad uno se presenta las normas de instalación de una subestación eléctrica, la simbología aplicada a los diagramas eléctricos y las normas de seguridad que se deben cumplir para prevenir accidentes. En la segunda unidad se describe los equipos primarios de una subestación eléctrica, los elementos constitutivos de un transformador de potencia, su clasificación y los elementos de protección. En la tercera unidad se analiza los elementos de protección y control de una subestación eléctrica. En la cuarta unidad se evalúa los puntos importantes para contar con una adecuada coordinación de protección, selección de aislamientos y el cálculo del corto circuito. En la unidad cinco se propone como actividad integradora la elaboración del proyecto de selección y representación de una subestación eléctrica de uso específico, con el análisis económico de la misma. Donde el alumno indique las normas de referencia utilizadas para la integración del proyecto.

2 3. COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Elaborar proyectos de instalación, operación y mantenimiento de subestaciones eléctricas de potencia, de acuerdo a la normatividad vigente. Competencias genéricas: Competencias instrumentales: Capacidad de planificar y organizar Capacidad de análisis y síntesis Pensamiento crítico Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Expresión oral y escrita Solución de problemas Toma de decisiones Competencias interpersonales Capacidad crítica y autocrítica Capacidad para comunicarse con profesionales de otras áreas Trabajo en equipo Habilidades interpersonales Competencias sistémicas Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones Habilidad de investigación Habilidad para trabajar en forma autónoma Capacidad de aprender Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) Capacidad para diseñar y gestionar proyectos Búsqueda del logro

3 4. HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión: INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA Enero del 9 al 13 de INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA Agosto del 5 al 9 del Participantes Ing. Lauro Perales Aguilera Ing. Rafael López Rodríguez Academia de Ingeniería Eléctrica Electrónica Evento Elaboración de Programas de la Especialidad por Competencias Revisión del programa por competencias profesionales 5. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Aplicar normas nacionales e internacionales; interpretar planos eléctricos y diagramas de equipos eléctricos; seleccionar, instalar y operar en conjunto los equipos de una subestación eléctrica de potencia. 6. COMPETENCIAS PREVIAS Comprende y aplica los conceptos básicos de las leyes y principios fundamentales del electromagnetismo. Conoce y aplica las diversas simbologías, dispositivos y componentes eléctricos que permitan su interpretación. Realiza diagramas eléctricos basados en dibujo asistido por computadora. Utiliza apropiadamente los instrumentos de medición y prueba para la comprobación de la operación de las subestaciones eléctricas, por medio de la medición e interpretación de variables eléctricas. Aplica los aspectos legales de las Normas Oficiales Mexicanas, para la aplicación dentro del desarrollo de proyectos de la adquisición, instalación, puesta en servicio, operación y mantenimiento de una Aplica los parámetros de los campos eléctricos y magnéticos para determinar su comportamiento en el análisis de subestaciones eléctricas de potencia y las líneas de transmisión.

4 7. TEMARIO Unidad Temas Subtemas La normatividad nacional e internacional aplicada a las Subestaciones Eléctricas. Equipos primarios de una Subestación Eléctrica de Alta Potencia. Equipos de protección de una Subestación Eléctrica de Potencia. Coordinación de aislamiento y cálculo del corto circuito en una Subestación Eléctrica de Potencia. 1.1 Normas vigentes para Instalaciones Eléctricas. 1.2 Interpretación de los sufijos de los diagramas de las Subestaciones Eléctricas. 1.3 Diagramas de fuerza y control. 1.4 Normas de seguridad para el manejo de una Subestación Eléctrica. 2.1 Elementos constitutivos de un Transformador Eléctrico de Potencia. 2.2 Clasificación de los transformadores de Potencia. 2.3 Elementos de protección de un Transformador de Potencia. 3.1 Interruptores. 3.2 Seccionadores. 3.3 Cuchillas fusibles y de prueba. 3.4 Sistema de tierras. 3.5 Apartarrayos. 3.6 Relevadores de protección. 3.7 Tableros de control y medición. 3.8 Hilos de guarda. 3.9 Conexión del banco de capacitores para corregir el factor de potencia Banco de baterías Planta de emergencia Pruebas eléctricas a una Subestación Eléctrica Prueba a equipo de control y medición de una Subestación Eléctrica. 4.1 Diagramas unifilares y trifilares. 4.2 Arreglo de conexiones de subestaciones Conexión Monofásico Conexión Polifásico. 4.3 Arreglo de diagrama de conexiones de los circuitos para garantizar la continuidad del servicio. 4.3 Coordinación de protección. 4.4 Cálculo del corto circuito. 5 Proyecto de la selección de componentes de una 5.1 Elaborar la propuesta de la selección de componentes de la subestación eléctrica de

5 Subestación Eléctrica de Potencia y análisis económico. acuerdo a la carga y demanda proporcionada. 5.2 Normas aplicables al proyecto. 5.2 Análisis económico. 5.3 Análisis de tarifas de suministro. 8. SUGERENCIAS DIDÁCTICAS El profesor debe ser conocedor de la disciplina de las subestaciones eléctricas, la cual está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida para la construcción de nuevos conocimientos. Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad, señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo identifique. Ejemplos: reconocer el orden de un sistema físico dada la función de transferencia del mismo: reconocimiento de patrones; elaboración de un principio a partir de una serie de observaciones producto de un experimento: síntesis. Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar comportamientos como aquellos de segundo orden, identificando puntos de coincidencia y diferencia entre ellos en cada situación concreta. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las investigaciones hechas a partir de software de simulación (Matlab) y las experiencias prácticas solicitadas como trabajo extra clase. Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Ejemplo: el calculo de la capacidad a solicitar para el transformador del proyecto realizada en la unidad 5. Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades prácticas a través de guías escritas, redactar reportes e informes de las actividades de

6 experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidas durante las observaciones. Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos al llevar a cabo actividades prácticas para contribuir a la formación de competencias para el trabajo experimental como: identificación, manejo y control de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo. Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción, y análisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución. Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como la práctica de un desarrollo sustentable. Propiciar el uso de TIC s, en el desarrollo de la asignatura. 9. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN La elaboración debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: Elaboración de tablas y/o bases de datos de los equipos para apoyo y consulta Elaboración de trabajos extraclase de recopilación de información de subestaciones eléctricas elegidas para la aplicación del proyecto, con exposición de resultados. Elaboración de proyecto de la selección de una subestación eléctrica para un uso específico. Elaboración de un prototipo virtual para la visualización de los componentes de una Evaluación en base al conocimiento y aplicación de las normas nacionales e internacionales. Presentación y exposición de trabajos de investigación y recopilación de información documental. Formar un portafolio de evidencias de las investigaciones realizadas como apoyo del contenido del curso, para considerar como parte de la evaluación final.

7 10. UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Normalización vigente para Subestación Eléctrica de Potencia Competencias específicas a desarrollar Identificar las normas nacionales e internacionales para la selección, instalación y puesta en servicio de una Aplicar adecuadamente los sufijos en los diagramas eléctricos de fuerza y control de las subestaciones eléctricas. Identificar las normas de seguridad aplicadas en la instalación, operación y mantenimiento de una Actividades de Aprendizaje Obtener de la compañía suministradora de energía eléctrica la normalización para la selección, instalación y mantenimiento de una Conocer la NOM-001-SEDE para analizar como esta estructurada. Conocer la NOM-008-SCFI-2002, Sistema General de Unidades de Medida para utilizarlas adecuadamente en los cálculos y proyectos. Conocer la Norma NMX-J-098- ANCE-1999, Sistemas Eléctricos de Potencia Suministro Tensiones Eléctricas Normalizadas, para la selección de equipos y materiales de acurdo a los niveles de tensión disponibles en el país. Conocer las normas de CFE para instalación de las diferentes subestaciones eléctricas de acuerdo a su aplicación. Conocer los sufijos aplicables en los diagramas de fuerza y control. Ejecutar acciones de aplicación de las normas de seguridad en el manejo de una subestación eléctrica Unidad 2: Equipos primarios de una SE Competencias específicas a desarrollar Aplicando los conceptos de la definición de equipo primario de una subestación, diseñar preliminarmente la capacidad en KVA de una subestación para un Actividades de Aprendizaje Investigar y analizar las cargas en un área residencial. Realizar un cuadro de cargas de los consumos promedio de los equipos, cargas de iluminación y consumo de

8 área residencial. Utilizando la metodología de las protecciones eléctricas, selecciona los elementos que lo constituyen servicios. Hacer una identificación y selección de los elementos de protección de un transformador Unidad 3: Equipos de protección de una Subestación Eléctrica Competencias específicas a desarrollar Aplicar la metodología y normalización en la selección de los equipos de protección para una Actividades de Aprendizaje Hacer una identificación de las fallas frecuentes en una subestación eléctrica. Investigar las causas más frecuentes que originan las fallas en una Realizar un cuadro detallado de los elementos de protección que operan en las diferentes fallas eléctricas Unidad 4: Coordinación de aislamiento y cálculo del corto circuito en una SE Competencias específicas a desarrollar Utilizar la metodología analítica o el software correspondiente, para calcular los valores de los equipos necesarios para la coordinación de aislamientos. Utilizar la metodología analítica o el software correspondiente, para calcular las corrientes de falla de una subestación eléctrica para seleccionar los dispositivos de protección por sobre corriente y de corto circuito Actividades de Aprendizaje Elaborar el diagrama de impedancias equivalente para la representación del circuito. Exponer los criterios de la potencia base y los de voltaje base para los cálculos. Con los resultados del corto circuito, seleccionar los componentes para la coordinación de aislamientos. Unidad 5: Proyecto para la selección de componentes de una subestación eléctrica específica y el análisis económico. Competencias específicas a desarrollar Actividades de Aprendizaje Clasificar los componentes Obtener información técnica y

9 primarios y secundario o de control y medición de una subestación eléctrica. Elaborar el análisis económico con el tiempo de amortización de la inversión. económica de las diferentes opciones comerciales de los elementos constitutivos de una Análisis del costo-beneficio de la selección de los componentes Análisis del tiempo de amortización de la inversión 11. FUENTES DE INFORMACIÓN 1. Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas 2. Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida. 3. Norma Mexicana NMX.J-098-ANCE-1999, Sistemas Eléctricos de Potencia Suministro Tensiones Eléctricas Normalizadas 4. NEC, National Electric Code Handbook 5. Página web: cfe.gob.mx, Comisión Federal de Electricidad. 6. Grainger, J.J- Stevenson W. D., Análisis de Sistemas de Potencia, McGraw Hill, Lazar, Irwin, Diseño de Instalaciones Eléctricas Para Plantas Industriales, Ed. Limusa, Enriquez Harper, Gilberto, Fundamentos de Instalaciones Eléctricas de Mediana y Alta Tensión, Ed. Limusa, PRÁCTICAS PROPUESTAS Efectuar visitas a subestaciones eléctricas de potencia del entorno. Pruebas de polaridad y relación de transformación. Prueba de la rigidez dieléctrica del aceite. Pruebas de resistencia de aislamiento. Prueba del sistema de tierras. Pruebas de pérdidas en el hierro y en el conductor. Determinación de valores nominales de un transformador. Prueba de relación de transformación por TTR. Prueba en vacío y corto circuito. Prueba de banco de capacitores. Prueba de reguladores. Prueba de interruptores.

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