EE - Ingeniería Eléctrica

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1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: EPSEM - Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Manresa EE - Departamento de Ingeniería Eléctrica GRADO EN INGENIERÍA DE RECURSOS ENERGÉTICOS Y MINEROS (Plan 2012). (Unidad docente Obligatoria) 6 Idiomas docencia: Catalán Profesorado Responsable: Otros: MODESTO FREIJO ALVAREZ MODESTO FREIJO ALVAREZ Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. Conocer el funcionamiento y explotación del sistema eléctrico de potencia. 2. Diseñar y calcular instalaciones eléctricas de alta y baja tensión (con las correspondientes protecciones por los equipos y personas). 3. Aplicar la reglamentación y normativas correspondientes. Transversales: 4. SOSTENIBILIDAD Y COMPROMISO SOCIAL - Nivel 3: Tener en cuenta las dimensiones social, económica y ambiental al aplicar soluciones y llevar a cabo proyectos coherentes con el desarrollo humano y la sostenibilidad. 5. TRABAJO EN EQUIPO - Nivel 3: Dirigir y dinamizar grupos de trabajo, resolviendo posibles conflictos, valorando el trabajo hecho con las otras personas y evaluando la efectividad del equipo así como la presentación de los resultados generados. Metodologías docentes En las clases de teoría se expondrán los fundamentos teóricos de las materias, complementados con actividades destinadas a la participación, discusión y el análisis crítico por parte de los alumnos. En las clases de problemas se expondrán y resolverán ejercicios correspondientes a los temas tratados en teoría. Los alumnos tendrán que resolver los ejercicios que se indiquen. Durante el curso, se realizarán trabajos relacionados con temas específicos que los alumnos deberán resolver y exponer en grupo o individualmente. Objetivos de aprendizaje de la asignatura - Fundamentar adecuadamente el conocimiento de las técnicas de generación, transporte y distribución de la energía eléctrica. - Estudio y cálculo de las perturbaciones a que está sometida una red eléctrica. - Aplicación sobre las modernas técnicas de protección y control de instalaciones. - Aplicación de las normativas y la reglamentación vigente en seguridad minera. - Desarrollar la capacidad de análisis en la resolución de problemas. - Desarrollar la capacidad de trabajar en equipo. 1 / 13

2 Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 30h 20.00% Horas grupo mediano: 0h 0.00% Horas grupo pequeño: 30h 20.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 90h 60.00% 2 / 13

3 Contenidos Título del contenido 1: LA RED ELECTRICA Dedicación: 4h Grupo grande/teoría: 2h 1.1 Elementos que intervienen. Generación. Transporte. Distribución. Transformación. Interconexión. Consumo. 1.2 Configuraciones más usuales. 1.4 Funcionamiento y explotación del sistema eléctrico de potencia. Clase teórica. Conocimiento de las partes y funciones del sistema eléctrico de potencia Título del contenido 2: DISTURBIOS EN INSTALACIONES ELECTRICAS Dedicación: 8h Grupo grande/teoría: 4h Aprendizaje autónomo: 4h 2.1 Tratamiento del neutro y su comportamiento frente a una red perturbada. 2.2 Sobreintensidades Sobrecargas y cortocircuitos Tipos de corto-circuitos Evolución normal de un corto-circuito. Efectos de las corrientes. 2.3 Sobretensiones. Origen Impedancia de onda. Ondas de frente escarpado Sobretensiones de origen atmosférico Sobretensiones de origen interno. 2.4 Coordinación de aislamiento. Clase teórica. Análisis de los diferentes tipos de conexión del neutro. Conocimiento de los tipos y efectos de perturbaciones en la red producidas por sobretensiones e intensidades. 3 / 13

4 Título del contenido 3: CALCULO DE LAS CORRIENTES DE CUR-CIRCUITO Dedicación: 12h Grupo grande/teoría: 4h Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 6h 3.1 Métodos más usuales para el cálculo de potencias y corrientes de corto-circuito. 3.2 Cálculo de impedancias. 3.3 Cálculo de las corrientes de corto-circuito. 3.4 Corriente de corto-circuito inicial y permanente. 3.5 Aplicaciones prácticas. 3.6 Bobinas de reactancia. 3.7 Coordinación de los sistemas de protección. Selectividad. Clase teórica con problemas. Actividad 1. Cálculo de las corrientes de corto-circuito, sus efectos y las necesidades de protección. Título del contenido 4: ELEMENTOS DE MANIOBRA Dedicación: 4h Grupo grande/teoría: 2h 4.1 Interrupción y establecimiento de corrientes eléctricas. El arco eléctrico. 4.2 Interruptor. Tipos y comportamientos Magnitudes y características. 4.3 Seccionadores. Tipos y comportamientos. Clase teórica. Selección de la aparamenta necesaria para maniobra de un sistema eléctrico. 4 / 13

5 Título del contenido 5: SISTEMAS DE PROTECCION CONTRA SOBREINTENSIDADES Dedicación: 11h Grupo grande/teoría: 3h Actividades dirigidas: 6h 5.1 Protecciones directos e indirectos. 5.2 Fusibles. Tipo. Aplicación Tiempo de fusión. Capacidad de corte Elección y combinación con otros elementos de protección. Selectividad. 5.3 Relés de protección. Tipo. Aplicación. 5.4 Transformadores de medida de intensidad Factores del transformador Sistemas de conexionado. 5.5 Transformadores de medida de tensión Factores del transformador Sistemas de conexionado. 5.6 Selectividad de las protecciones. 5.7 Diseño de esquemas. Clase teórica con ejercicios. Actividad 2. Conocimiento y diseño de las protecciones para los equipos en sistemas e instalaciones eléctricas. 5 / 13

6 Título del contenido 6: SISTEMAS DE PROTECCION CONTRA SOBRETENSIONES Dedicación: 10h Grupo grande/teoría: 2h Actividades dirigidas: 6h 6.1 Protecciones para sobretensiones atmosféricas. Conceptos Tipos de pararrayos. Aplicaciones Pararrayos autovalvulares. Tipo. Tensión nominal. Capacidad de descarga Radio de acción. Emplazamiento Conexión a tierra de los pararrayos Coordinación de aislamiento. Disposiciones reglamentarias. 6.2 Protecciones para sobretensiones industriales Selectividad de las protecciones. Clase teórica con ejercicios. Actividad 3. Actividad 4. Actividad 5. Conocimiento y diseño de las protecciones para los equipos en sistemas e instalaciones eléctricas. Título del contenido 7: TRANSFORMADOR DE POTENCIA Dedicación: 12h Grupo grande/teoría: 4h Actividades dirigidas: 6h 7.1 Bancos trifásicos. 7.2 Transformador trifásico. 7.3 Grupo de conexión. 7.4 Acoplamientos. Repartos de cargas. 7.5 Cálculo de las tensiones de corto-circuito. 7.6 Regulación de tensiones. 7.7 Pérdidas en los transformadores. 7.8 Transformadores especiales. Clase teórica con ejercicios. Actividad 3. Actividad 4. Actividad 5. 6 / 13

7 Título del contenido 8: INSTALACIONES DE TRANSFORMACIÓN Y DISTRIBUCIÓN Dedicación: 12h Grupo grande/teoría: 6h Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 4h Interconexión a la red de AT y bt Prescripciones y normas técnicas de carácter general. Condiciones reglamentarias. Instalación en el exterior, de interior y enterradas. 8.2 Instalaciones blindadas por tensiones elevadas. 8.3 Transformación AT / AT y AT / bt Temperatura de trabajo de los transformadores Elección de la potencia adecuada. 8.4 Elementos de maniobra y protecciones más usuales. 8.5 Conexionado a tierras de la instalación. 8.6 Disposiciones reglamentarias. Clase teórica con ejercicios. Actividad 4. Conocimiento y diseño de las protecciones para los equipos e instalaciones eléctricas en los centros de transformación y distribución. 7 / 13

8 Título del contenido 9: INTERCONEXIONES A LAS REDES AT Y b.t. Dedicación: 7h Grupo grande/teoría: 4h Actividades dirigidas: 1h 9.1 Inteconexión a redes de AT Conexión por línea aérea Conductor. Tipo. Elección de la sección Aisladores y accesorios Canalización subterránea. Cables Intensidad de servicio Intensidad y tiempo de corto-circuito Medida y protección. 9.2 Inteconnexio a redes de b.t Conexión por línea aérea Conductor. Tipo. Elección de la sección Aisladores y accesorios Canalización subterránea. Cables Intensidad de servicio Intensidad y tiempo de corto-circuito Elementos de medida y protección. Clase teórica y ejercicios. Actividad 3. Actividad 5. Conocer el diseño, proyecto, supervisión y mantenimiento de instalaciones de interconexión. Conexión en alta y baja tensión. 8 / 13

9 Título del contenido 10: CONEXION A TIERRA DE LAS INSTALACIONES Dedicación: 8h Grupo grande/teoría: 4h Actividades dirigidas: 2h 10.1 Proyecto de las instalaciones de conexión a tierra Elementos y condiciones de montaje Características del sol y de los electrodos Determinación de las intensidades de defecto. Tensiones de paso y contacto Tierras de protección Tierras de servicio Vigilancia periódica. Reglamentación Aparatos de medida de tierras. Clase teórica con ejercicios. Actividad 4. Actividad 5. Diseño y cálculo para la puesta a tierra de las instalaciones eléctricas. Aplicación de la reglamentación y normativa para el mantenimiento. Título del contenido 11: RIESGO ELECTRICO. PROTECCIÓN DE PERSONAS Dedicación: 5h Grupo grande/teoría: 2h Actividades dirigidas: 1h 11.1 Sistemas de protección según regimen de neutro Contacto directo e indirecto Tensiones de paso y contacto Los dispositivos de protección. Selectividad Transformadores de aislamiento y seguridad Tensiones de seguridad Disposiciones reglamentarias. Clase teórica y ejercicios. Actividad 4. Actividad 5. Conocimiento y diseño de las protecciones para los equipos y personas en sistemas e instalaciones eléctricas. Aplicación de la normativa. 9 / 13

10 Planificación de actividades TÍTULO DE LA ACTIVIDAD 1: CÁLCULO DE LAS CORRIENTES DE CORTO-CIRCUITO EN UNA INSTALACIÓN DE AT Y B.T. Ejercicio expuesto en clase, que el alumno, de forma individual tendrá que resolver y calcular las intensidades térmicas y dinámicas en diferentes puntos de la instalación de alta y baja tensión. Temario expuesto en clase y bibliografía recomendada. Dedicación: 5h Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 3h El ejercicio será entregado al profesor en un plazo especificado. El sistema de presentación será el indicado por el profesor. Posteriormente, se devolverá corregido. Puntuación 4% calificación final asignatura. Con estos resultados, el estudiante debe ser capaz de conocer la reacción de los diferentes puntos de la red ante los efectos del corto circuito. TÍTULO DE LA ACTIVIDAD 2: DISEÑO DE UN CIRCUITO DE PROTECCIÓN CONTRA SOBREINTENSIDADES Dedicación: 6h Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 4h Ejercicio expuesto en clase, que el alumno, de forma individual tendrá que resolver y calcular las intensidades térmicas y dinámicas en diferentes puntos de la instalación. Escogerá el mecanismo de protección más adecuado y sus elementos asociados que le correspondan (elementos de maniobra, transformadores de intensidad) y confeccionará el esquema de su conexionado. Temario expuesto en clase, bibliografía recomendada y catálogos industriales. Normativa y reglamentación vigente. El ejercicio será entregado al profesor en un plazo especificado. El sistema de presentación será el indicado por el profesor. Posteriormente, se devolverá corregido. Puntuación 4% calificación final asignatura. El estudiantado debe ser capaz de diseñar el circuito de protección contra sobreintensidades que sea más adecuado para un tipo de receptor. TÍTULO DE LA ACTIVIDAD 3: ITERCONEXIÓN A LA RED DE AT Dedicación: 9h Actividades dirigidas: 3h Aprendizaje autónomo: 6h 10 / 13

11 Ejercicio expuesto en clase, que los alumnos, de forma individual tendrán que resolver y desarrollar los cálculos necesarios para que el material para ellos escogido cumpla lo establecido por la compañía eléctrica suministradora y propietaria de la red de AT. Escogerá los aparatos más adecuados (elementos de maniobra, transformadores de intensidad y tensión, protección y contaje) y cumplimentará la documentación técnica necesaria. Ejemplo expuesto en clase. Normativa y reglamentación vigente. El ejercicio será entregado al profesor en un plazo especificado. El sistema de presentación será el indicado por el profesor. Posteriormente, se devolverá corregido. Puntuación 4% calificación final asignatura. El estudiante debe ser capaz de dimensionar la instalación, así como cumplimentar la documentación técnica solicitada por la compañía eléctrica de acuerdo con la potencia contratada en el suministro de AT. TÍTULO DE LA ACTIVIDAD 4: DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE TRANSFORMACIÓN AT / B.T. Dedicación: 21h Actividades dirigidas: 3h Aprendizaje autónomo: 18h Ejercicio expuesto en clase, que el alumno, de forma individual o con equipo tendrá que resolver y calcular las intensidades térmicas y dinámicas en diferentes puntos de la instalación. Determinará la capacidad de los cables (AT y bt). Escogerá el mecanismo de protección más adecuado, los elementos asociados que le correspondan (elementos de maniobra, transformadores de intensidad) y confeccionará el esquema de su conexionado. Escogerá el tipo y potencia más adecuado para el transformador. Proyectará la red de tierras. Temario expuesto en clase, bibliografía recomendada y catálogos industriales. Normativa y reglamentación vigente. El ejercicio será entregado al profesor en un plazo especificado. El sistema de presentación será el indicado por el profesor. Posteriormente, se devolverá corregido. Puntuación 4% calificación final asignatura. El estudiante debe ser capaz de diseñar y dimensionar un centro de transformación AT / B.t. TÍTULO DE LA ACTIVIDAD 5: INTERCONEXIÓN A LA RED DE BT Dedicación: 13h Actividades dirigidas: 2h Aprendizaje autónomo: 11h 11 / 13

12 Ejercicio expuesto en clase, que los alumnos, de forma individual o con equipo tendrán que resolver y desarrollar los cálculos necesarios para que el material para ellos escogido cumpla lo establecido por la compañía eléctrica suministradora y propietaria de la red bt Escogerá los aparatos más adecuados (elementos de maniobra, transformadores de intensidad y tensión, protección y contaje) y cumplimentará la documentación técnica necesaria. Ejemplo expuesto en clase. Catálogos industriales. Normativa y reglamentación vigente. El ejercicio será entregado al profesor en un plazo especificado. El sistema de presentación será el indicado por el profesor. Posteriormente, se devolverá corregido. Puntuación 4% calificación final asignatura. El estudiante debe ser capaz de diseñar y dimensionar la instalación, así como cumplimentar la documentación técnica solicitada por la compañía eléctrica de acuerdo con la potencia contratada en el suministro de bt TÍTULO DE LA ACTIVIDAD 6: PRUEBAS INDIVIDUALES DE EVALUACIÓN CONTINUA. (A MITAD DE CURSO) Realización de un ejercicio escrito con una parte de conocimientos teóricos seguida de una o dos aplicaciones prácticas que los alumnos, de forma individual tendrán que resolver y desarrollar los cálculos necesarios. Enunciado de las dos partes (teoría y problemas). Formulario. Normativa y reglamentación vigente. Resolución de la prueba. Puntuación 30% calificación final asignatura. Dedicación: 3h Grupo grande/teoría: 3h TÍTULO DE LA ACTIVIDAD 7: PRUEBAS INDIVIDUALES DE EVALUACIÓN CONTINUA. (A FINAL DE CURSO) Realización de un ejercicio escrito con una parte de conocimientos teóricos seguida de una o dos aplicaciones prácticas que los alumnos, de forma individual tendrán que resolver y desarrollar los cálculos necesarios. Enunciado de las dos partes (teoría y problemas). Formulario. Normativa y reglamentación vigente. Resolución de la prueba. Puntuación 50% calificación final asignatura. Dedicación: 3h Grupo grande/teoría: 3h 12 / 13

13 Sistema de calificación Presentación de trabajos (actividades de la 1 a la 5) con valoración del 20% (calificación final asignatura). Dos pruebas escritas, en mitad de curso (actividad 6) y al final (actividad 7) con valoraciones del 30 y 50% (calificación final asignatura). Cada una de las pruebas, evaluará toda la materia hecha hasta ese momento, tanto de la teoría como de los problemas. Para la realización de las pruebas en la parte práctica, el alumno podrá utilizar un formulario (en un folio A4). La superación del primer ejercicio, no significa en ningún caso la eliminación de contenido del segundo ejercicio. La realización de los cuestionarios de las sesiones de problemas será siempre individual, aunque el alumno haya trabajado previamente en grupo los problemas seleccionados. Normas de realización de las actividades Los temas se evaluarán mediante pruebas escritas individuales. Es condición indispensable para aprobar la asignatura el haber hecho todas las actividades. De la actividad dirigida evaluará la presentación y el trabajo escrito. Bibliografía Básica: Espanya. Reglamento electrotécnico para baja tensión: R.D. 842/2002 e instrucciones técnicas complementarias. Badajoz: Abecedario, ISBN Espanya. RLAT: reglamento de líneas eléctricas de alta tensión e instrucciones técnicas complementarias, ITC-LAT 01 a 09 ; Real Decreto 223/2008 de 15 de febrero. Madrid: Gaceta, ISBN Ras, E. Transformadores de potencia, de medida y de protección. 7a ed. Barcelona: Marcombo, ISBN Jubells J. Protección de instalaciones electricas (apunts assignatura) Jubells J. Cálculo de las corrientes de corto-circuito: exercicis (apunts assignatura). Complementaria: Zoppeti G. Estaciones transformadoras y de distribución: su estudio, montaje, regulación y ensayo. 4a ed. Barcelona: Gustavo Gili, Montané P. Protecciones en las instalaciones eléctricas: evolución y perspectivas. 2a ed. Barcelona: Marcombo, ISBN Ramírez, J. Estaciones de transformación y distribución : protección de sistemas eléctricos. 9a ed. Barcelona: CEAC, ISBN Schmelcher, T.; Guillén, J. Manual de baja tensión: indicaciones para la selección de aparatos de maniobra, instalaciones y distribuciones. Berlín: Siemens-Aktiengesellschaft, ISBN Jubells J. Curso básico de transformadores (apunts assignatura) Jubells J. Sobretensions (apunts assignatura). Jubells J. Procedimientos i especificaciones para la medición y comprobacion de instalaciones de puesta a tierra (apunts assignatura). Norma técnica particular para líneas de alta tensión: NTP-AT. Norma técnica particular para instalaciones en baja tensión: NTP-BT. Normas UNE del Reglamento electrotécnico para baja tensión. 5a ed. Madrid: AENOR, ISBN / 13