U. N. A. M. F. E. S. C. Sistemas Eléctricos de Potencia I Grupo: 1851 Profesor: José Gustavo Orozco Orozco Hernández Hernández Alumno: Romero García Giancarlo Yuszif Cuestionario No. 1 Fecha de entrea: 05/Octure/!01" Semestre: !01#$1
1. Definir que es una instalación eléctrica
Se llama instalación eléctrica al conjunto de elementos los cuales permiten transportar y distribuir la energía eléctrica, desde el punto de suministro hasta los equipos dependientes de esta. Pueden ser abiertas (conductores visibles), aparentes (en ductos o tubos), ocultas (dentro de paneles o alsos plaones) o ahogadas (en muros, techos o pisos). 2. Explique el objetivo de seguridad en una instalación eléctrica, tomando en cuenta los materiales y las normas.
!na instalación segura es aquella que no representa riesgo para los usuarios ni para los equipos que alimentan o que est"n cerca, adem"s de ser económica, le#ible y de "cil acceso. $os elementos que se usan para proteger a las personas que trabajan cerca de la instalación% •
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&one#ión a tierra de todas las partes met"licas que est"n accesibles $a inclusión de mecanismos que impidan que la puerta de un tablero pueda abrirse mientras este se encuentre energi'ado.
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$a colocación de tarimas de madera y huele en los lugares donde se operen interruptores.
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lementos que impida el paso (letreros, candados, alambrado etc.)
l diseo de instalaciones debe hacerse dentro de un marco legal, la duración de la instalación depende del envejecimiento de los materiales utili'ados, principalmente de los materiales aislantes, como orros conductores, cintas de aislar, soporte de varias clases y tipos, cubiertas protectoras y barnices. . Explique el objetivo de eficiencia en instalaciones eléctricas, tomando en cuenta el a!orro de energ"a y las necesidades requeridas.
l diseo de la instalación debe hacerse cuidadosamente para evitar consumos incensarios ya sea por perdidas de los elementos que la constituyen o por la imposibilidad para desconectar equipos o secciones de alumbrado mientras estos no se estén utili'ando. #. $%ué función reali&an los códigos y normas'
&onstituyen un marco legal para el proyecto y construcción de instalaciones. n cierto tipo de instalaciones pueden establecerse especiicaciones que aumenten la seguridad o la vida de los equipos y que estén por arriba de las normas. (. $%ué significa )*+E, )E, -, /)+E, en dónde se editan'
)*+E * +ormas écnicas para instalaciones léctricas, son editadas en -é#ico por la
irección /eneral de +ormas. )E * +ational lectrical &ode o código +acional léctrico, es editada por stados !nidos
de +orteamérica.
- * $ightning Protection &ode o &ódigo de Protección &ontra escargas 0tmoséricas,
es editada por los stado !nido de +orteamérica.
/))+E * &omité &onsultivo +acional de +ormali'ación de la 1ndustria léctrica, es
editada en -é#ico. 0. $or qué es importante una buena regulación de voltaje'
Porque los aparatos son sensibles a las variaciones de voltaje y estos est"n diseados para operar a un voltaje especíico y su uncionamiento ser" satisactorio siempre y cuando el voltaje no varié m"s all" de ciertos límites. . $%ué valores de frecuencia se emplean en los sistemas de energ"a eléctrica y en que fases'
n los países de uropa, la mayor parte de 0sia y 2rica y algunos de Sudamérica usan una recuencia de 34 5'. n 0mérica del +orte y otros países operan a 64 5'. 0lgunos sistemas eléctricos de trasporte terrestre se emplean recuencias de 76 89: 5' y 83 5', en aeronaves los generadores son de ;44 5'. . $or qué es importante en los sistemas de distribución tener un sistema equilibrado de voltajes'
Si el sistema esta desbalanceado puede ser causar sobrecalentamiento en los generadores y crea problemas en los equipos de los consumidores especialmente en motores síncronos. 3. Explique que es cometida, los requisitos para colocación de la misma.
l punto donde se hace la cone#ión entre la red, es propiedad de la compaía suministradora, y el alimentador que abastece al usuario. $ínea aérea o subterr"nea que por un lado entronca con la red eléctrica de alimentación y por el otro tiene conectado el sistema de medición. &omo requisito se coloca un apartarrayos para proteger la instalación y el equipo contra ondas de alto voltaje 14. /btener los diagramas de la p5gina de la comisión federal de electricistas, 6E Acometida para servicio monofásico con carga hasta 5 kW en baja tensión, red aérea con conector tipo cuña:
Acometida para servicio bifásico con carga hasta 1 kW en baja tensión, red aérea con conector tipo cuña:
Acometida para servicio trifásico con carga hasta 15 kW en baja tensión, red aérea con conector tipo cuña:
Acometida para servicio monofásico con carga hasta 5 kW en baja tensión, red aérea con conector a compresión:
Acometida para servicio bifásico con carga hasta 1 kW en baja tensión, red aérea con conector a compresión:
Acometida para servicio trifásico con carga hasta 15 kW en baja tensión, red aérea con conector a compresión:
11. /btener el esquema de un apartarrayos indicando sus partes.
12. Explique su función y operación como dispositivo de protección.
Son dispositivos destinados a absorber las sobretensiones producidas por descargas atmoséricas, por maniobras o por otras causas que en otro caso, se descargarían sobre aisladores o perorarían el aislamiento. ebe limitar sensiblemente las sobretensiones peligrosas para el equipo a unos valores conocidos y que no e#ponga riesgos para el mismo. !tili'an v"lvulas de resistencias no lineales de carburo de silicio en serie con una estructura de e#plosores, a través de los cuales se descarga las sobretensiones y en los que se limitan y se corta la corriente. &uando el apartarrayos es alcan'ado por una onda a sobretensiones, el pararrayos no conduce corriente a la tierra hasta que la tensión en los e#plosores es lo suicientemente elevada para ioni'ar el espacio de aire o, las v"lvulas comien'an a conducir la corriente de la alla a tierra.
1. /btener diferentes esquemas de pararrayos.
1#. Explique su función y operación como dispositivo de protección.
s una varilla puntiaguda de un metal buen conductor de electricidad, instalada en la parte m"s elevada de un ediicio o cualquier construcción que lo requiera y unida por un grueso cable de cobre a una plancha del mismo metal introducida proundamente en tierra. $os electrones (cargas eléctricas negativas) pueden trasladarse "cilmente por el pararrayos, si el rayo se produce, recorrer" el camino m"s corto y "cil, que es el que conduce el pararrayos. < como este est" conectado al suelo, el rayo, al tocar la punta met"lica, se descarga sin causar daos en la tierra. 1(. Explique la diferencia entre un pararrayos y un apartarrayos.
$os dos son dispositivos de protección, pero el pararrayos es utili'ado con mayor recuencia en las construcciones mientras los apartarrayos son usados en los transormadores. 10. Define que es un interruptor.
s un dispositivo diseado para abrir o cerrar un circuito eléctrico por el cual est" circulando una corriente, también puede cubrir la unción de protección contra sobrecargas y9o cortocircuito. 1. $u5les es la función del interruptor termo magnético como dispositivo de protección'
Sirve para desconectar y proteger contra sobrecargas y cortocircuitos. Su aplicación puede ser como interruptor general o derivado. Su diseo permite soportar un gran n=mero de operaciones de cone#ión y descone#ión. 1. /btener el esquema de un interruptor termo magnético y explicar su operación
&onsta de dos partes, una de ellas opera en unción de temperatura y otra en unción de la tensión, est" constituido por un bimetal ormado por una l"mina met"lica, y un coeiciente de dilatación, superpuestas y soldadas mutuamente, que al aumentar la temperatura se deorma, obligando abrir el contacto del dispositivo de protección. >ste aumento de temperatura es ocasionada por un gran lujo de corriente en una sobrecarga repentina. 0l circular una corriente por el electroim"n genera un campo electromagnético que obliga al dispositivo mec"nico a abrir el contacto del interruptor en un tiempo de disparo de 83 ms ya que en un eventual cortocircuito el aumento de intensidad de corriente es muy r"pido y elevado. !na tercera parte que le constituye es la de rearme, que est" compuesta por una palanca pequea que le permite volver a su estado inicial si las condiciones de sobrecarga o cortocircuito no est"n presentes, y aunque se tenga la palanca sujeta con el dedo el abrir" su contacto porque maneja dos mecanismos dierentes.
13. $u5l es la causa de sobrecalentamiento en las conexiones eléctricas'
Puede ser provocada por un desbalance de cargas, cone#iones lojas o la adicción de equipos que no pueden soportar la línea de alimentación (sobrecarga). sta anomalía pude provocar un incendio si las protecciones no se disparan a tiempo. 24. Definir el término carga.
l conjunto de elementos agrupados en determinado lugar desde se controla la alimentación de energía eléctrica de una instalación o de una 'ona. Puede tratarse de solamente un tablero que contenga todos los elementos, o también puede ser un conjunto de interruptores, instrumentos de medición y otros dispositivos colocados en un muro y que juntos desarrollen la unción de controlar la distribución de la energía a circuitos derivados. Se reiere a la e#istencia de una gran variedad de consumos conectados al sistema de distribución% motores, iluminación, caleacción, arteactos domésticos, etc. stos consumos requieren tanto potencia activa (P) como potencia reactiva (?). 21. Definir el término tensión.
s una magnitud ísica que cuantiica la dierencia de potencial eléctrico entre dos puntos también conocido como voltaje.
22. Explicar qué es una sobretensión.
s un aumento repentino y breve de voltaje. Puede originarse dentro o uera de la vivienda, ediicio industrial o comercial. &uando la sobretensión es interna, por lo general es causada por equipos de envergadura (aire acondicionado, rerigeración, resistencias o motores), al encenderse o apagarse. Sin son e#ternas, pueden ser producidas por alla de corto circuito, usuarios que utili'an equipos eléctricos pesados (soldadores) o por maniobras de control. 0 menudo, los rayos producen sobretensión durante las tormentas eléctricas. 2. /btener el esquema de un dispositivo empleado para proteger una instalación eléctrica contra sobretensiones ya sea de uso residencial o industrial.
2#. Definir sobrecorriente.
s cualquier corriente eléctrica en e#ceso de valor nominal indicando en el dispositivo de protección, en el equipo eléctrico o en la capacidad de conducción de corriente en un conductor. leva la temperatura de operación es los dierentes elementos de la instalación eléctrica donde se presenta. 2(. Explicar qué puede causar una sobrecorriente.
Puede ser causada por una sobrecarga, un cortocircuito o una alla a tierra.
20. Explicar qué causa una sobrecarga.
l origen de las sobrecargas es una demanda de potencia mayor que la nominal, o alguna deiciencia en la instalación. 2. 7encione marcas de conductores eléctricos para uso en baja tensión. • •
&ondume# @ulcaneAn
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/eneral &able op &able
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2. $%ué caracter"sticas deben cumplir un conductor fabricado bajo norma' • • • • • • •
&apacidad de corriente para las condiciones de instalación &aída de voltaje permitida &apacidad para soportar la corriente de cortocircuito calibre mínimo permitido para aplicaciones especíicas. Pérdidas por eecto joule Buer'a de tiro en el proceso de cableado 0limentadores de calibre dierentes que pueden compartir la misma canali'ación. •
23. /btenga el esquema de un conductor normali&ado.
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4. $De qué depende que conductores de la misma sección pueden tener diferentes capacidades de conducción de corriente y por qué'
$os conductores est"n orrados por materiales aislantes, que por lo general contienen materiales org"nicos. stos orros est"n clasiicados de acuerdo con la temperatura de operación permisible, de tal orma que una misma sección de cobre puede tener capacidad de conducción de corriente, dependiendo del tipo de asilamiento que se seleccione. •
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1. 7enciona el color empleado en conductores para tierra f"sica, neutro y fase. •
ierra ísica% @erde o desnudo
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+eutro% Clanco Base% +egro, rojo o caé 2. Define que es un sistema de tierras.
s una red de conductores unidos a una o m"s tomas de tierra y provistos de una o varias terminales a las que pueden conectarse puntos en la instalación. •
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. $u5l es el objetivo de un sistema de tierras'
Previene electrocuciones por contactos con partes met"licas energi'adas accidentalmente. •
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#. $%ué elementos f"sicos se disponen para los sistemas de tierras incluyendo esquemas'
&one#ión a tierra ierra ísica +eutro aislado +eutro del generador
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+eutro de trabajo +eutro conectado sólidamente a tierra +eutro de un sistema +eutro lotante
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(. /btener el esquema de un sistema de tierras.
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0. Define qué es el factor de potencia y cómo se obtiene matem5ticamente.
s la relación de la potencia activa entre la potencia aparente. &uando la corriente y el voltaje son unciones senoidales y ϕ es el "ngulo de desasamiento entre ellos, el coseno de ϕes el actor de potencia. ntonces el actor de potencia depende del desasamiento entre el voltaje y la corriente, que a su ve' depende de la carga conectada al circuito. •
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Por lo tanto el actor de potencia es el actor que debe aplicarse a la potencia aparente para conocer la cantidad de esta que se est" utili'ando para producir trabajo. P=V ∙ I cosϕ =
P S
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. $%ué mediciones necesitas reali&ar con equipo en la instalación para obtenerlo' •
Se tiene que medir la potencia activa (P) y la potencia aparente (S).
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. $u5l es la causa de tener un bajo factor de potencia en una instalación y como se corrige'
$a causa de un bajo acto depende de la corriente y su relación con el voltaje, ya sea que la corriente aumente (m"s demanda de corriente, sobre carga) o la tensión baje (provocado por desbalance), abra un desasamiento de estas de D4E y el actor de potencia ser" cercano a cero. •
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Si es por carga inductiva se compensa con cargas capacitiva, la solución m"s económica y sencilla es la colocación de bancos de capacitores que proporciona los A@0 reactivos necesarios para que el actor de potencia este arriba de lo estipulado en el suministro. ambién puede ser compensado utili'ando motores síncronos en lugar de motores de inducción, el problema requiere m"s bien de un an"lisis económico que técnico.
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3. Describa las consecuencias de tener el factor de potencia bajo en una instalación.
Provoca que se incremente notablemente las pérdidas por eecto joule (caloríicas) en las líneas ya que crecen con el cuadrado de la corriente. iene también la consecuencia de una deiciente regulación de voltaje. •
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Penali'ación, ya que las compaías de suministros establecen un actor de potencia limite y los penali'an económicamente a los usuarios cuya cargas tenga actor de potencia menor.
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#4. $or norma el valor m"nimo de factor de potencial cu5l es' •
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s de 4.D o D4F para -é#ico.
#1. Define qué es un transformador y en qué porcentaje se obtiene su eficiencia m5xima.
s un equipo eléctrico que se utili'a para cambiar el voltaje de suministro al voltaje requerido. •
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Por lo general la eiciencia m"#ima de un transormador es cuando la carga est" entre G3 o 744F, por lo que debe procurarse que el transormador se utilice en regímenes de carga cercanos a 744F.
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BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA •
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