Consideraciones eléctricas y conceptos básicos sobre La generación, transmisión y distribución de energía Unidad 1 Parte 1.

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1 Consideraciones eléctricas y conceptos básicos sobre La generación, transmisión y distribución de energía Unidad 1 Parte 1. En esta unidad trataremos los conceptos básicos de electricidad, su generación, distribución y la manera como es llevada hasta las empresas y hogares. 1

2 QUÉ ENCONTRAREMOS EN ESTE DOCUMENTO? Consideraciones Eléctricas... 3 Enlaces de interés

3 1.1 Voltaje Consideraciones Eléctricas La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. Se puede medir con un voltímetro. En el sistema internacional de unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios (V). 3

4 1.2 Corriente eléctrica La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material y se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el sistema internacional de medidas se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. 1.3 Tipos de cargas Cargas resistivas: Las cargas resistivas son simplemente aquellas en las que la electricidad produce calor y no movimiento. Típicas cargas de este tipo son las lámparas incandescentes o los radiadores eléctricos Cargas inductivas: Las cargas inductivas generalmente son aquellas en las que la electricidad circula a través de bobinas. Normalmente son motores, tales como ventiladores o frigoríficos; o transformadores, que se encuentran en la mayoría de los aparatos electrónicos, tales como televisores, ordenadores o lámparas fluorescentes. 4

5 1.3.3 Cargas capacitivas: En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. Factor de potencia adelantado. Tienen como principal objetivo la inserción de compensación de energía reactiva excedente junto a las empresas eléctricas. 1.4 Cables eléctricos Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad. Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente tal, usualmente de cobre; éste puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado por varias hebras o alambres retorcidos entre sí. Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el aluminio y, aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica excelente, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de conductores por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas. El uso de uno y otro material como conductor, dependerá de sus características eléctricas (capacidad para transportar la electricidad), mecánicas (resistencia al desgaste, maleabilidad) y del uso específico que se le quiera dar y del costo. Estas características llevan a preferir al cobre en la elaboración de conductores eléctricos. El tipo de cobre que se utiliza en la fabricación de conductores es el cobre electrolítico de alta pureza, 99,99%. Dependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se presenta en los siguientes grados de dureza o temple: duro, semi-duro y blando o recocido. 5

6 1.4.1Tipos de cables: La Sección 310 de la NTC 2050 establece requisitos generales de los conductores y sus denominaciones de tipos, aislamiento, rótulos, etiquetas, resistencia mecánica, capacidad de corriente nominal y usos. Si no se especifica otra cosa, los conductores son de cobre. El calibre mínimo para utilizar debe ser 14 AWG en cobre. Cuando van instalados en canalizaciones, los conductores de calibre 8 AWG y mayores deben ser del tipo cableados, es decir, no se aceptan conductor sólido o alambre Según su constitución: Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o hilo conductor. Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, lo que le otorga una gran flexibilidad.. 6

7 Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislación con o sin cubierta protectora. Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí, envueltas cada una por su respectiva capa de aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes Cables de acometida: La sección 338 de la NTC 2050 establece requisitos generales de los cables de acometida, los cuales están conformados por un conjunto de uno o varios conductores con o sin cubierta interior; pueden ser del tipo SER, SEU o USE. El calibre mínimo de los cables de acometida de cobre no debe ser inferior a 8 AWG. 7

8 Cables para media tensión: Los cables de media tensión están conformados básicamente por un conductor (cobre o aluminio), un blindaje sobre el conductor (XLPE semiconductor), el aislamiento (XLPE o EPR), nivel 100% o 133%, un blindaje del aislamiento (XLPEsemiconductor), una pantalla metálica (cinta de cobre o hilos de cobre) y la cubierta exterior o chaqueta (PVC o PE); conductores y pantallas bloqueados contra la migración longitudinal de humedad. Las principales configuraciones utilizadas son: cables monopolares (con sus variantes de pantallas), cables tripolares (tres fases cableadas bajo una cubierta común) y cables tríplex (tres fases con chaquetas individuales, cableadas entre sí) Cables de aluminio desnudo Los conductores de aluminio desnudo son usados para transmisión y distribución de energía eléctrica en líneas aéreas. Los metales más utilizados para su fabricación son aluminio 1350-H19, aleación de aluminio 6201-T81 y acero recubierto con zinc o con aluminio. Las principales configuraciones de los cables de aluminio desnudo son: conductores AAC formados por alambres de aluminio 1350-H19, conductores AAAC formados por alambres de aleación de aluminio 6201-T81, conductores ACSR/GA formados por alambres de aluminio 1350-H19 reforzados con alambres de acero recubierto con zinc. 8

9 Cables de cobre al desnudo Los conductores de cobre desnudo son usados para transmisión y distribución de energía eléctrica en líneas aéreas, sistemas de puesta a tierra y como conductores de neutro. Se fabrican conductores de cobre tres tipos de temple: duro, semiduro y suave; los primeros utilizados en líneas aéreas, donde es requerida una mayor carga de rotura, mientras que los otros temples son utilizados en sistemas de puesta a tierra Cables baja tensión En general, se usan en el proceso de utilización y van desde la salida de los transformadores de distribución hasta la conexión con los equipos. Se consideran cables de baja tensión aquellos cuyo voltaje de operación es como máximo de 1000 V entre fases; dentro de esta familia se encuentran principalmente cables para 600 V. De forma básica un cable de baja tensión está compuesto por uno o varios conductores de cobre y materiales que componen el aislamiento o la chaqueta, que generalmente son plásticos. Opcionalmente se construyen con pantalla electrostática y en algunas aplicaciones específicas con armaduras para protección mecánica. En los materiales de aislamiento más usados son el PVC, el Polietileno Termoplástico (PE) y el Polietileno Reticulado (XLPE). Dentro de estos tipos, se encuentran compuestos con características especiales como retardancia a la llama, compuestos no halogenados, baja emisión de humos, resistencia a los rayos solares, entre otros. La chaqueta proporciona resistencia mecánica a la abrasión y a posibles daños ocasionados durante la instalación y/o manipulación en operación. Para algunas aplicaciones a la intemperie o en instalación subterránea se usa el PE que posee una mejor impermeabilidad al agua y buena resistencia a los rayos solares. CODIGO DE COLORES PARA CONDUCTORES SEGÚN EL 9

10 1.5 Puesta a tierra y neutro Puesta a tierra La definición que realiza el Reglamento Eléctrico de Baja Tensión (REBT) sobre puesta a tierra es: la denominación puesta a tierra comprende toda la ligazón metálica directa, sin 10

11 fusible 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 objetivo de conseguir que en el conjunto de instalaciones, edificios y superficie próxima del terreno no existan diferencias de potencial peligrosas y que al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de falta o de las descargas de origen atmosférico. Este sistema de protección se basa en impedir que se produzcan tensiones o diferencias de potencial superiores a los 24 V, mediante la colocación de conductores paralelos a los conductores de fase, capaces de enviar a tierra cualquier corriente de fuga, de derivación, o las debidas a descargas atmosféricas Partes de que consta una puesta a tierra: Estos elementos los podemos agrupar de la siguiente forma: Terreno o tierra, encargado de disipar todas las energías que a él accedan. Toma de tierra, parte enterrada en el terreno, formada por: Los electrodos. Línea de enlace con tierra. Punto de puesta a tierra. Instalación de puesta a tierra, parte exterior al terreno, formada por: Línea principal de tierra Neutro El neutro sirve para determinar la diferencia de potencial entre las fases, es decir, el voltaje de fase llámese monofásico, bifásico o trifásico. La tierra es un dispositivo de protección que determina la resistencia de la estructura o de la carcasa que rodea al circuito; ejemplo: si se conecta un tv al potencial (llamémosle contacto), la clavija tiene una pata más ancha que la otra; esa pata es el neutro y la otra iría al potencial. Si se 11

12 invierte, se energiza es la carcasa y si no se tiene aterrizado el contacto, el aparato al poco tiempo sufrirá un desperfecto o en un sobrevoltaje se dañará. Como se lleva el neutro el voltaje, en realidad el neutro no es más que una conexión en serie de las salidas de los embobinado del trasformador, que es esto que el voltaje se va a elevar, dependerá de las vueltas que tenga el alambre en cada una de sus bobinas secundarias y del calibre que este sea, en neutro no determina el nivel de voltaje alto o bajo sino el tipo de embobinado y la conexión que este tenga. Ejemplo: un trasformador trifásico de 45 KVA, puede ser 13200/240/127 volts13200/440/240 y puede tener una reducción de 127 volts pero su conexión a tierra deberá ser independiente del neutro solo se aterrizara la carcasa del trasformador, esta deberá ser ya sea con una conexión en delta con alambre de cobre y adicionarle un dispositivo de ayuda como serian sales sintéticas o bentonita para ayudar le a conservar su resistencia que deberá ser = a 0 para que se efectiva y proteger al trasformador. Esto es que el neutro no eleva el voltaje nada más marca una diferencia de potencial. 12

13 Enlaces de interés Podemos encontrar más información en: %20SES/contenidos_electricidad/Unidad1swf/ContenidoUnidad1.html %20residenciales.pdf 13