Instalaciones Industriales Instalaciones Eléctricas para Ing. Industrial. JTP a cargo de la Teoría: Ing. Branda Julio C. ATP Ing.

Transcripción

1 Instalaciones Industriales Instalaciones Eléctricas para Ing. Industrial JTP a cargo de la Teoría: Ing. Branda Julio C. ATP Ing. Sergio Propatto

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5 Algunas definiciones para entrar en clima!!! CAMMESA: Compañía administradora del Mercado Eléctrico Mayorista. ENRE: Ente Nacional Regulador de la Electricidad. MEM: Mercado Eléctrico Mayorista. SADI: Sistema Argentino de Interconexión Es el conjunto de sistemas y componentes que forman el sistema eléctrico argentino, redes de alta y media tensión, protecciones, playas de transformación de tensión, etc.

6 Sistema Argentino de Interconexión Geo Sadi 2015 Unifilar por tensiones SADI 2015

7 Sistema Argentino de Interconexión

8 El contexto Energético Nacional

9 El contexto Energético Nacional

10 Instalaciones Eléctricas de Transmisión Sucede normalmente que las centrales eléctricas se encuentran cerca de la fuente de energía disponible (ejemplo un rio, un lugar de viento, una mina de carbón, etc.) y el centro de consumo muy alejado de la central o centrales. Generación Transmisión Distribución Para resolver esta dificultad un país construye sistemas eléctricos como los mostrados en la Figura en donde podemos distinguir tres etapas: generación, transmisión y distribución.

11 GENERACIÓN

12 Figura 1.3: Esquema de una central hidroeléctrica de pasada Figura 1.3: Esquema de una central hidroeléctrica de embalse Figura 1.4: Esquema de una central hidroeléctrica de Bombeo

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14 SISTEMAS DE POTENCIA

15 GENERACIÓN

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17 GENERACIÓN

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20 ENERGÍA SOLAR

21 ENERGÍA EÓLICA

22 ENERGÍA GEOTÉRMICA

23 ENERGÍA MAREOMOTRIZ Y DE LAS OLAS

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25 TRANSMISIÓN

26 DISTRIBUCIÓN

27 INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES

28 Instalaciones eléctricas Industriales y domiciliarias

29 Repaso de circuitos trifásicos Un circuito trifásico balanceado en Y-Y tiene una fuente con un voltaje de fase de 220 V. El mismo tiene una impedancia de linea de (1 + j2)ω y una impedancia de carga de (19 + j13)ω a) Cuál es la corriente de la fase A? b) Cuál es el voltaje de la carga?

30 Circuito trifásico

31 Circuito monofásico equivalente Sumamos las impedancias y queda:

32 Cálculo de la corriente en la carga I Aa 220 j0 8,8 20 j15 36,86 º A Cálculo de la tensión en la carga V AN (19 j13)*(8,8 36,86 º A) º V 202,6 2,48 V AN

33 Conclusión: La impedancia de la línea produjo una reducción de la tensión aplicada a la carga de 220V a 202,6V lo que representa una caída de tensión del 8% Este porcentaje será muy importante calcular al momento de realizar una instalación domiciliaria.

34 Introducción En las instalaciones eléctricas podemos distinguir dos ámbitos que influyen en las características de elección de los aparatos y en su instalación: LAS INSTALACIONES RESIDENCIALES y las INSTALACIONES INDUSTRIALES Y COMERCIALES.

35 Ámbito de características industriales y comerciales Se trata de instalaciones domiciliarias unifamiliares, múltiples y comercios de pequeña envergadura. Las características de los aparatos son fijadas por la norma IEC La operación de los sistemas es realizada generalmente por personal no calificado. La alimentación es siempre en baja tensión, y los consumos de energía son pequeños. El instalador tiene la responsabilidad de cumplir con la Reglamentación técnica que norme el Municipio en donde se encuentre, o en su defecto adoptar la normativa de la AEA (Asociación Electrotécnica Argentina).

36 Ámbito de características industriales y comerciales En el caso de las instalaciones domiciliarias unifamiliares, el uso de conductores de menor sección seleccionados según las directivas de la Reglamentación de la AEA, junto con la adecuada selección de protecciones termo magnéticas y diferenciales, es suficiente por lo que un estudio mayor no es necesario, salvo contadas excepciones.

37 Ámbito de características industriales y comerciales Se trata de Instalaciones industriales o comerciales que son mantenidas y operadas por personal idóneo en electricidad. Las características de los aparatos son fijadas por la norma IEC En estos casos los consumos de energía son importantes, y puede haber suministro en media tensión. Justamente, como los suministros pueden ser de gran potencia, se hace necesario profundizar el estudio de la instalación para una correcta selección de los dispositivos de maniobra y protección como así también los conductores que se utilizarán en ellas, evitando así la posibilidad de incidentes que puedan producir daños personales o materiales.

38 La Red Eléctrica de distribución La distribución radial es la más económica. En ella partiendo de una fuente o nudo central la red se va ramificando en forma de racimo o radial. Esta forma de distribución es la más económica. La economía de este tipo de distribución radica en el hecho de que cuando se produce una ramificación, la sección de los conductores va disminuyendo. Este sistema de distribución es muy usado también porque en él es relativamente fácil elegir las protecciones. El único inconveniente que posee este sistema es que si hay una falla (cortocircuito) en uno de los alimentadores, se queda sin energía eléctrica todo lo que está conectado aguas abajo. Esquema de un sistema de abastecimiento con red radial en media y baja tensión

39 La Red Eléctrica de distribución La distribución en anillo es la que brinda una mayor continuidad en el servicio. En ella se parte de una fuente o nudo central, se recorre todo el sistema a alimentar y se vuelve al mismo nudo formando así un anillo. La mayor continuidad en el servicio radica en el hecho de que si se produce una falla en un alimentador las subestaciones se pueden seguir alimentando por el otro lado. Esto exige que la sección de los conductores del alimentador esté dimensionada para soportar toda la carga del sistema, lo cual implica un mayor costo. Otro inconveniente de este sistema es la dificultad para elegir correctamente las protecciones (es muy difícil escalonarlas). Es recomendado el uso de este sistema de distribución cuando ante una falla es necesario reponer de inmediato el servicio, por esta razón es el tipo de red que más se emplea en las redes de reparto, para interconectar estaciones transformadoras de distribución que abastecen gran cantidad de usuarios en los grandes centros urbanos. Esquema de un sistema de abastecimiento con red en anillo

40 La Red Eléctrica de distribución En la distribución urbana en baja tensión se emplea el sistema mallado, especialmente en sistemas muy densos. En estos casos la distribución en media tensión es radial pero la distribución en baja tensión es una serie de anillos que siguen los recorridos de las calles, formando una verdadera malla. Estos anillos incluso pueden en caso de ser necesario interconectarse entre sí, asegurando de esta forma la restitución rápida del servicio en caso de falla de algún transformador. Esquema de un sistema de abastecimiento con red radial en media y mallada en baja tensión

41 La Red Eléctrica Industrial Una red industrial puede tener muchas configuraciones pero la más sencilla y la más ampliamente usada es la red radial.

42 Subestación Eléctrica Los transformadores de Potencia. La función de la subestación, como dijimos, es bajar la tensión desde media (33 kv o 13,2 kv) a baja tensión (220 V entre fase y neutro o 380 V entre fases). Para cumplir con su función toda subestación tendrá como mínimo un transformador, que podrá ser sumergido en aceite (normalmente se utilizan del tipo ONAN) o seco, dependiendo de las características del proyecto.

43 Subestación Eléctrica Esquema de una subestación de distribución con interruptor en el secundario Subestación a intemperie y colocada a nivel del suelo

44 Subestación Eléctrica Esquema de una subestación de distribución con interruptor en el secundario Subestación cubierta y colocada a nivel del suelo con celdas de media y de baja tensión Subestación a intemperie y colocada a nivel del suelo con celdas de media y de baja tensión

45 Subestación Eléctrica Tablero de media tensión Tablero de baja tensión Transformador Figura 3.31: Ejemplo de una subestación compacta

46 Subestación Eléctrica Imágenes del interior de subestaciones cubiertas con celdas modulares

47 Subestación Eléctrica

48 Subestación Eléctrica Esquema de una subestación de distribución aérea trifásica elemental Subestaciones de distribución aéreas urbanas biposte y monoposte Subestaciones de distribución aéreas rurales monopostes a)monoposte para línea por retorno por tierra, b) monoposte con línea convencional trifásica

49 Cualquiera sea la red, ésta debe contar con elementos que: Soporten las características ambientales del lugar de la instalación. Permitan el seccionamiento de cualquier parte de la instalación. (poder desconectar de forma segura la parte de la instalación que interese). Alimenten a cada una de las cargas sin que se produzcan calentamientos excesivos en conductores y elementos durante su funcionamiento normal. (Con una tensión dentro de los valores permitidos y forma de onda adecuada)

50 Cualquiera sea la red, ésta debe contar con elementos que: Aseguren que la tensión que llega a cada una de las cargas este dentro de los limites fijados por la normativa. Esto es una caída de tensión en toda la red menor al 3% para iluminación, menor al 5% para fuerza motriz, y menor al 15% para el instante en que se producen arranques de motores. Aseguren que en caso de que la corriente aumente por una anomalía (ya sea esta una sobrecarga o un cortocircuito), se interrumpa rápidamente la zona afectada evitando daños a las personas y a los bienes (incluyendo la propia instalación) dejando fuera de servicio solo la parte afectada por el fallo (selectividad).

51 Normativa para la ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles REGLAMENTACIÓN PARA LA EJECUCIÓN DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN INMUEBLES DE LA ASOCIACIÓN ELECTROTÉCNICA ARGENTINA ORDENANZA DEL PARTIDO DE GENERAL PUEYRREDON Nº "REGLAMENTO PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS, MECÁNICAS, TÉRMICAS Y DE INFLAMABLES EN EL PARTIDO DE GENERAL PUEYRREDON"

52 Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles AEA

53 Esquema general INSTALACIÓN INDIVIDUAL Red de alimentación Línea de alimentación Protección de la alimentación Línea de alimentación INSTALACIÓN MULTIPLE Medidor de energía Línea principal Límite de aplicación de la reglamentación Tablero principal (TP) Línea seccional o Circuito de distribución Tablero seccional (TSi) Línea seccional o Circuito de distribución Tablero seccional (TSij) Líneas de circuitos o Circuitos terminales Límite de aplicación de la reglamentación

54 Glosario Clasificación de las líneas Línea de alimentación Es la que vincula la red de la empresa distribuidora, con los bornes de entrada del medidor de energía. Acometida: Se llama acometida al conjunto de elementos empleados para conectar una red domiciliaria con la red de distribución.

56 Glosario Clasificación de las líneas Línea principal Es la que vincula los bornes de salida del medidor de energía, con los bornes de entrada del tablero principal, punto de origen de la instalación de la vivienda, oficina o local.

58 Glosario Clasificación de las líneas Línea seccional o circuito de distribución Es el que vincula los bornes de salida de un dispositivo de maniobra y protección de un tablero, con los bornes de entrada del siguiente tablero.

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61 Glosario Clasificación de las líneas Circuito Terminal Es el que vincula los bornes de salida de un dispositivo de maniobra y protección con los puntos de utilización.

62 Clasificación de los circuitos terminales Circuitos para usos generales Iluminación de uso general (IUG) (< 6A) Tomacorrientes para uso general (TUG) (< 10A) Circuitos para usos especiales Iluminación de uso especial (IUE) (6A - 20A) Tomacorrientes de uso especial (TUE) (10A - 20A) Circuitos para usos específicos Alimentación a fuentes de muy baja tensión funcional (MBTF) Alimentación de pequeños motores (APM) Alimentación de tensión estabilizada (ATE) Circuito de muy baja tensión de seguridad (MBTS) Alimentación de carga única (ACU), etc.

63 Resumen de tipos de circuitos

64 Grado de protección IP Grado de protección:. El grado de protección define las condiciones de seguridad de funcionamiento en función de la agresividad del ambiente y la seguridad de las personas en cuanto a la posibilidad de acceder a dicho equipamiento poniendo en riesgo su vida. La publicación IEC ( ) indica mediante el código IP los grados de protección proporcionados por el envolvente del material eléctrico contra el acceso a partes peligrosas y contra la penetración de cuerpos sólidos extraños o agua. El código IP está formado por 2 cifras características (ejemplo IP 55) y puede ser ampliado por medio de una letra adicional cuando la protección real de las personas contra el acceso a las partes peligrosas sea superior a la indicada por la primera cifra (ejemplo: IP 20C)

65 Grado de protección IP

66 Grado de electrificación Se calcula el grado de electrificación con el fin de determinar, en la instalación, el número de circuitos y los puntos de utilización a considerarse como mínimo. Es función de la superficie del inmueble, considerando la cubierta más la semi-cubierta. Con este grado de electrificación obtenemos luego la potencia máxima simultanea calculada.

67 Grado de electrificación Paso 1 de 4 Con la superficie del inmueble (cubierta más semi-cubierta) obtenemos el grado de electrificación Tabla I

68 Grado de electrificación Tabla I

69 Grado de electrificación Paso 2 de 4 1) Con la superficie del inmueble (cubierta más semicubierta) obtenemos el grado de electrificación Tabla I 2) Se obtiene así el número mínimo de circuitos Tabla II

70 Grado de electrificación Tabla II Nota: En el grado de electrificación superior se deberá agregar un circuito para completar los 6. Este circuito será de libre elección.

71 Grado de electrificación Paso 3 de 4 1) Con la superficie del inmueble (cubierta más semicubierta) obtenemos el grado de electrificación Tabla I 2) Se obtiene así el número mínimo de circuitos Tabla II 3) Se identifican los puntos de utilización mínimos Tabla IV

72 Grado de electrificación Tabla IV

73 Grado de electrificación Paso 4 de 4 1) Con la superficie del inmueble (cubierta más semi-cubierta) obtenemos el grado de electrificación Tabla I 2) Se obtiene así el número mínimo de circuitos Tabla II 3) Se identifican los puntos de utilización mínimos Tabla IV 4) Se calcula con todo lo anterior la potencia máxima simultánea Tabla I

76 Ejemplos de Instalación

80 Circuitos eléctricos básicos Circuito de un punto Circuito combinación

81 Circuitos eléctricos básicos

82 Circuitos eléctricos básicos Circuito de toma corriente

83 Circuitos eléctricos básicos Circuito de toma corriente y de un punto en una misma caja

86 Simbología utilizada en planos eléctricos

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88 Cuadro de potencia BOCAS DE LUZ TOMAS FUERZA MOTRIZ CANTIDAD POTENCIA El cuadro de potencia resume la cantidad de bocas de iluminación, toma corriente y fuerza motriz. La potencia es la que resulte de la cuenta total según la cantidad de circuitos previamente calculados.

89 Planilla de carga 1: Se indica en este cuadro el nombre del tramo, por ejemplo: de medidor totalizador a tablero general, departamento más alejado, bombas, etc. 2: Se indica en este cuadro la potencia total del tramo analizado. 3: Se indica en este cuadro el coeficiente de simultaneidad que se adopta para el tramo. (si fuese ascensor seria 1, Porque?) 4: Se indica en este cuadro la potencia simultánea, resultante de multiplicar la potencia total del tramo por el coeficiente de simultaneidad del tramo analizado.

90 5: Se indica en este cuadro el factor de potencia que se va a utilizar en los cálculos. Por ejemplo 0,95. 6: Teniendo como datos la potencia, el factor de potencia y la tensión se puede calcular la corriente del tramo sabiendo que se trata de un tramo monofásico o trifásico. 7: Se indica aquí la distancia que recorren los conductores del tramo teniendo en cuenta la escala del plano.

91 8: Se indica en este cuadro el porcentaje máximo de caída de tensión que admitimos en el tramo, no sobrepasando un 3% en iluminación o un 5% en fuerza motriz 9: Se indica en este cuadro la sección del conductor en base al calentamiento que se produce en el mismo al circular la corriente calculada, obteniéndose este dato de los catálogos de cables.

92 10: Se indica en este cuadro la sección normalizada calculada en base a la caída de tensión y para calcularla se utilizan las siguientes fórmulas aproximadas:

93 11: Se cotejan en este las secciones obtenidas de catálogo en base al calentamiento y la obtenida en base a caída de tensión, adoptándose la mayor de las dos, trabajando siempre con valores normalizados. 12: Una vez adoptada la sección debemos constatar si el valor de la caída de tensión es igual o menor que la admitida para el tramo, para esto se calcula dicha caída de tensión con las siguientes formulas aproximadas:

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95 13: Una vez calculada la caída de tensión en el tramo con la sección de conductor adoptada se debe sumar este valor al de las distintas caídas de tensión parciales entre los bornes del medidor y el tablero de que se trate. Si el valor de caída de tensión supera el 3% en iluminación o el 5% en fuerza motriz se debe cambiar la sección adoptada en algún tramo.