Dirección General de Educación Superior Tecnológica 1. Datos Generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Clave de la asignatura: Créditos (Ht-Hp-créditos): Carrera: Diseño eléctrico e instalaciones industriales CEF-1403 3-2 - 5 Ingeniería en Energías Renovables 2. Presentación Caracterización de la asignatura Esta asignatura tiene como finalidad aportar al estudiante las habilidades para poder realizar una instalación eléctrica por completo en una nave industrial permitiéndoles integrar las mejores técnicas y prácticas para poder tener una óptima relación entre eficiencia y ahorro económico. Permite entender el funcionamiento de los factores más importantes de las instalaciones industriales como dimensionamiento de cables, sistemas de iluminación, corrección de factores de potencia, análisis de corto circuito y arranque de motores. En la actualidad se ha visto que un número considerable de instalaciones eléctricas existentes se encuentran con deficiencias que conllevan a un gasto de energía superior a lo esperado con su incremento en costos de producción derivados a los gastos de energía eléctrica. Por esta razón se prepara al estudiante con las competencias necesarias para poder realizar cálculos de los sistemas mencionados y permitir hacer las auditorías en los diversos ámbitos y proponer soluciones técnicas viables para el ahorro de energía, como la reducción de riesgos por sobre calentamiento de los sistemas. Se le proporciona al estudiante las herramientas necesarias para la integración del conocimiento de las diferentes áreas y así poder hacer integración de los conocimientos adquiridos en otras materias pero con el enfoque integrador del sistema como un todo. Las materias de circuitos eléctricos I, II, máquinas eléctricas, instalaciones eléctricas e iluminación, maquinas eléctricas, instrumentación forman la base de esta materia permitiéndoles entender fenómenos que se presentan en la realización de sistemas eléctricos
Intención didáctica El facilitador de la materia tiene que darle un enfoque práctico en función de la experiencia obtenida en los sistemas industriales, respetando en su totalidad los reglamentos actualmente vigentes como la NOM, UL sin olvidar el objeto de la especialidad sobre ahorro y eficiencia energética. En el tema 1 se hace un breve repaso de lo ya aprendido reafirmando las competencias previas e incrementando las competencias especificas selección de cables especiales blindados. Permitiendo al alumno desarrollar habilidades sobre selección y dimensionamiento de circuitos primarios secundarios de potencia, distribución y carga. En el tema 2 el alumno entenderá el análisis y selección de sistemas de iluminación derivados de la aplicación especifica del sistema de iluminación, usando técnicas como la matricial y punto a punto. En el tema 3 no se ocupa solamente sistemas capacitivos como técnica para mejorar el factor de potencia, sino de sistemas de reactores como filtros activos para la mejora y corrección. En el tema 4 conocerán las técnicas del uso del sistema PU así como el cálculo de la corriente de corto circuito usando cálculo simétrico y asimétrico además de saber cual es la contribución de las máquinas eléctricas en la falla. En el tema 5 se verán las características eléctricas que un motor de inducción tiene cuando este se arranca y cuales son las técnicas para controlar la sobre corriente de este al momento de partida, así como las técnicas de control de velocidad de los mismo. 3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Cd. Victoria. Septiembre 2013 Participantes MDHD. Jesús David Burgos Quiroz M.C. Ana Gabriela Zúñiga Medina M.C. Héctor Coronado Reyes Observaciones
4. s a desarrollar general de la asignatura Desarrollar las competencias de investigar y realizar cálculos eléctricos para sistemas eléctricos industriales, permitiéndole al alumno tener una clara ventaja competitiva en el diseño de proyectos para sistemas eléctricos ya que podrá desarrollar instalaciones con una favorable tasa de retorno y con una TIR más competitiva. s específicas Hacer, analizar y auditar sistemas ya existentes como desarrollar nuevos que cumplan con lo que la norma indica, obteniendo de esta forma un sistema robusto que permita tener una eficiencia energética mejor y por lo tanto tener un efecto positivo en el cliente con una reducción de costos derivados de la energía eléctrica. s genéricas El estudiante desarrollará las competencias genéricas sobre investigación de temas técnico-científicos como la habilidad de redactar informes técnicos donde intervenga sistemas eléctricos de interconexión. Así como las capacidades de evaluar analizar y comprender sistemas eléctricos
5. s previas de otras asignaturas s previas Realizar conexiones eléctricas, conocer materiales de uso eléctrico y magnético, usar adecuadamente los instrumentos de medición eléctrica, interpretar y resolver circuitos eléctricos de primer y segundo orden en corriente directa y/o en estado transitorio corriente alterna y corriente directa, conocer las leyes del electromagnetismo. 6. Temario Temas No. Nombre 1. Dimensionamiento de conductores eléctricos Subtemas 1.1. Selección y dimensionamiento de cables conforme aplicación y usos 1.2. Sistemas de distribución de carga 1.3. Criterios para división de circuitos 1.4. Criterios para dimensionamiento mínimo de conductores 1.5. Criterios para dimensionamiento del neutro 1.6. Criterio para conductores de reserva 1.7. Dimensionamiento de ductos 2. Iluminación Industrial 2.1. Conceptos Básicos 2.2. Criterios para selección de tipo de tipos de lámpara y tipo de Luz 2.3. Sistemas de encendido típicos de los sistemas de encendido 2.4.Sistemas modernos de encendido sistema de iluminación 2.5. Dispositivos de control 2.6. Iluminación de interior 2.7. Iluminación exterior 2.8. Iluminación de emergencia 3. Factor de Potencia 3.1. Factor de Potencia 3.2. Sistemas para mejorar el factor de potencia pasivos y activos 3.2.1. Características generales
3.2.2. Características constructivas 3.2.3. Características eléctricas 3.5. Problemática de instalaciones de capacitores para mejorar el factor de potencia 3.6. Ventajas de coloca filtros activos vs pasivos para mejorar los factores de potencia 3.7. Aplicación de capacitores derivadores 3.8. Conexión bancos de capacitores 4. Corto Circuitos en las instalaciones eléctricas 4.1. Análisis de corriente de cortocircuito 4.2. Sistema de Base y PU 4.3. Tipos de corto circuito 4.4. Determinación de corto circuito 4.5. Contribución de los motores de inducción en las corrientes de falla 4.6. Aplicación de las corrientes de corto circuito 5. Partida de motores eléctrico de inducción 5.1. Inercia de masa 5.2. Tiempo de aceleración de un motor 5.3. Tiempo de rotor bloqueado 5.4. Sistema de partida de motores 5.5. Caída de tensión en la partida de los motores eléctricos de inducción 5.6. Partida de motores de inducción a través de variados de frecuencia 7. Dimensionamiento de conductores eléctricos Capacidad de dimensionar y seleccionar conductores eléctricos de acuerdo con el uso específico. Investigar la características eléctricas de las diferentes clasificaciones de cableado eléctrico referente al aislamiento. Hacer una tabla para selección de conductores en función de su carga y
Determinación de tamaño de circuitos eléctricos de acuerdo con su capacidad. Genéricas ambiente de utilización. Determinar cuales son los factores que influyen en la selección de los diferentes conductores. Hacer un análisis del comportamiento de los circuitos eléctricos de acuerdo con las condiciones ambientales existentes. Iluminación Industrial Desarrollar las habilidades para seleccionar sistemas de iluminación. Capacidad de auditar sistemas existentes como diseño de nuevas instalaciones Genéricas Desarrollar tabla comparativa en función precio, luxes, potencia eléctrica y tiempo de recuperación de inversión de diferentes sistemas de iluminación, vapor de sodio aditivos metálicos, led vapor de mercurios fluorescentes, etc. Factor de potencia Capacidad de auditar sistemas existentes Desarrollar cálculos para mejorar el factor de potencias en sistemas electicos
como diseño de nuevas instalaciones Genéricas balanceados y desbalanceados Hacer investigación en que afecta el factor de potencia en los sistemas eléctricos Hacer investigación de cómo funcionan los reactores para mejorar los factores de potencia Investigar las afectaciones de un sistema tanque en los sistemas trifásicos y como este genera en ellos Corto circuito en las instalaciones eléctricas Capacidad de auditar sistemas existentes como diseño de nuevas instalaciones Realzar cálculos de sistemas de corto circuito balanceados y desbalanceados en todas sus modalidades. Genéricas Partida de motores eléctricos de inducción Capacidad de auditar sistemas existentes como diseño de nuevas instalaciones Hacer investigación de cómo se controla la velocidad de motores
Genéricas Realizar en Matlab curvas de torque vs deslizamiento de motores de inducción Analizar como el cambio de frecuencia en la alimentación de un motor de inducción afecta al torque y la velocidad de la misma. Hacer investigación como se puede hacer el control de potencia vs velocidad de un motor de inducción 8. Prácticas (para fortalecer las competencias de los temas y de la asignatura) Ocupar simuladores para hacer los cálculos Realzar hojas de cálculo de optimicen los cálculos, así como sistemas que lo faciliten Ocupar y desarrollar software computacional. 9. Proyecto integrador (Para fortalecer las competencias de la asignatura con otras asignaturas) Realzar el diseño eléctrico de una nave industrial de acuerdo con las especificaciones que el facilitador proporcione. 10. Evaluación por competencias (específicas y genéricas de la asignatura) Realizar cuadros comparativos Examen de conocimientos Realizar proyecto de fin de curso. 11. Fuentes de información (actualizadas considerando los lineamientos de la APA*) Atkinson, B., Lovegrove, R., & Gundry, G. (2013). Electrical instalation Designs. John Wiley & Sons.
Giridharan, M. (2010). Electrical systems design. New Delhi: I.K. International Publishing House. Grondzik, W. T., Kwok, A. G., Stein, B., & Reynolds, J. S. (2010). Mechanical and Electrical Equipment for Buildings. New Jersey: John Wiley & Sons. Harper, G. E. (2004). Guia para el diseno de instalaciones electricas, residenciales, industriales. Mexico, D.F.: Limusa. Hauck, J. (2011). Electrical Design of Commercial and Industrial Buildings. Mississauga: Jones & Bartlett Publishers. Joshi, H. (2008). Residential, commercial and industrial electrical systems. New Delhi: McGrawHill. Marrano, S. J., & DiLouie, C. (1998). Electrical system design & specification handbook for ndustrial facilities. Lilburn: The fairmont press.